内蒙古科技大学毕业设计（论文）
? 4d0ND22?40.0412?530==8.04%
9.0002.3.5 塔板流体力学验算
<1>.气相通过浮阀塔的压降 Hp=Hc+Hl+H?
⑴.干板阻力
Uoc=1.825精馏段 提馏段 73.1?v Uoc=1.82573.11.825=6.987m/s Uoc=2.104U0>Uoc 73.1=6.207m/s 2.093U0>Uoc 因为 ?vU02Hc=5.34 2?lg 2.104?9.2972Hc=5.34? 2?721?9.81=0.069 2.093?9.3042Hc=5.34? 893.21?2?9.81=0.055
⑵.板上充气液层阻力。取充气系数?0=0.5 hl=?1hL=0.5?0.05=0.025
⑶液体表面张力所造成的阻力很小，可以忽略。 所以hp=hc+hL
对精馏段：hp=0.025+0.069=0.094m水柱
对提馏段：hp=0.025+0.055=0.080m水柱 <2>渣塔
为防止淹塔，要求严格控制降流管中液层高度。 Hd??(HT+hw)
Hd=hp+hL+hd
A、气体通过塔板的压降相当的液降高度hp 精馏段hp= 0.094m水柱 提馏段hp=0.080m水柱
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甲醇合成工艺设计
B、液体通过降液管的压头损失。 因为不设进口堰： 精馏段：hd=0.153(
L20.0155)=0.153?()2=0.0026m水柱 Lwh02.400?0.05L20.015162
)=0.153?()=0.0025m水柱 Lwh02.400?0.05提馏段：hd=0.153?(
C、板上液层高度：hL=0.05 m 所以Hd=hp+hL+hd
精馏段：Hd=0.05+0.094+0.0026=0.1466 m 提馏段：Hd=0.05+0.080+0.0025=0.1325m 取?=0.5 选定HT=0.35 hw=0.027
则：?（HT+hw）=0.5（0.35+0.027）=0.1885 所以Hd??(HT+hw) 即可防止淹塔。
<3>雾沫夹带。
板上液体流经长度:ZL=D-2Wd=1.0-2?0.14=0.72 板上泛液面积：Ab=AT-2Af=0.785-2?0.0620=0.661m2
??G
ev=0.157(??H?Hf?T 又因为?G?
????1.9??V?????V?L????0.7?????????0.2
VmF，Hf?0?hl
AT?Af5.3所以对于精馏段
5.3125.312??0.885
7.065?1.05986.005213.49 Hf? ?0.069?0.17565.3 ?G?0.885???2.104??0.2eV?0.157???????44.4? 则 ?0.35?0.1756??721?2.104?1.90.7 ?0.027?0.1Kg液/Kg气
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提馏段
6.476.47?? ?G????1.077 ??7.065?1.0598?6.0052 H?13.46?0.055 ?0.1397f5.31.0772.093?????0.2则 eV?0.157???????44.4?
?0.35?0.1397??893.21?2.093?1.90.7 ?0.024?0.1Kg液/Kg气 因此没有雾沫夹带
2.3.6 塔板负荷性能
.雾沫夹带线
V?v?l??v?1.36LZl泛点率=
KCfAb
对于一定的物系和一定的塔板?v，?l，Ab，K，G及Zl已知，相对于ev<0.1的泛点率上限可确定，得V-L关系式，按泛点率=80%计算：
Vs精馏段：
2.104?1.36?2.88Ls721?2.014 =0.8
4.945?1.000化简得：0.054Vs+2.88Ls=2.596 由上可知，雾沫夹带线为直线。 <2>.液泛线
?(HT+HW)=Hp+Hl+Hd=Hc+Hl+H?+HL+Hd 忽略掉H?，有：?(HT+HW)=5.34? [HW+
?vU022pl?g+0.153(
L2
)+(1+?0) Lwh02.843600L1/3
E()] 1000Lw 因塔板结构一定，物系一定，则HT，HW，H0，Lw，?v，?l，?0和? 43
甲醇合成工艺设计
定值，U0=
V?4式中d0，N也是定值，故：上式可简化为：
2d0N2??V2.104?????0.0412?433??L24??5.34??0.153??22?721?9.81?2.4?0.05? 精馏段：0.1885=
2?2.84?3600L?3?1.5?0.027??1.015???1000?2.400????? 即： 0.148=0.0024V2?10.625L2?0.37723
??V2.093?????0.0412?527??L24??0.1885?5.34??0.153?2?893.21?9.81?2.4?0.05?2 提馏段：
23?2.84?3600L???1.5?0.027??1.011???1000?2.400?????2 即： 0.148?0.0013V2?10.625L2?0.375L23 此即常压塔的泛点率。 <3>.液相负荷上限
液体在降液管中停锱时间不低于5S为停留时间的上限。 由t=
AfHTL有：L=
AfHTt
1.0598?0.35=0.07419
51.0598?0.35 提馏段：Lm(max)==0.07419
5则精馏段：Ln(max)=
<4>.漏液线
对F1重阀，以F0=5为规定气体最小负荷 由F0=U0?v＝5，得U0＝5?v
42?dN0?5由V=?d0NU0=
4?v
530=2.41 m3/S 2.1045所以：精馏段：Vn(min)=?3.14?0.0412?4
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5 提馏段：Vm(min)=?3.14?0.0412?4530=2.42m3/S 2.093<5>.液相负荷下限
取板上液层高度how=0.025 m，作为液相负荷下限条件。
Lhow10003/2w?L(min)=()3600E2.84
0.025?10003/22.400精馏段：Ln(min)=()3600=0.0170 m3/s
1.015?2.840.025?10003/22.400提馏段：Lm(min)=()=0.0171 m3/s
36002.84?1.0112.3.7 常压塔主要尺寸确定
<1>.壁厚
选用20尺钢为塔体材料，由于是常温常压操作，取壁厚Sn=10 mm <2>.封头
采用标准椭圆封头，材料为20R钢，壁厚与塔体相同，即： Sn=10 mm hi=
3.0?1000=750 mm，h0=60 mm 4 <3>.裙座
以Q235-A钢为裙座材料，壁厚为10 mm，内径等于塔内径D=2600 mm，高度为3m，裙座与简体的连接采用对焊不校核强度。 <4>.塔高设计
塔釜高取Hb=3 m，塔顶高为1.2 m，顶接管高为350 mm，板间距为350 mm，开7个人孔，人孔处板间距为700 mm。
塔高=3000+(750+60)+35?350+1200+350+3000+700?7 =25510 mm <5>.接管设计
⑴.塔顶甲醇蒸汽出口管
由前面计算可知：塔顶甲醇蒸汽流量为6583.6571 kg/h，温度75 ℃，则体积流量为：V=
mRT27777.78?8.314?(273?75)==24786.79 m3/h MP32?101.325 45