26万吨年乙烯精馏塔设计_毕业设计(编辑修改稿)

26万吨年乙烯精馏塔设计_毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

表 9 塔顶各组分重度 组分 C2H4 C2H6 C3H6 CH4 重度 0． 425 0． 465 —— 0 表 10 进料各组分重度 组分 C2H4 C2H6 C3H6 CH4 重度 0． 421 0． 462 0． 54 —— 表 11 塔釜各组分重度 组分 C2H4 C2H6 C3H6 CH4 重度 0． 35 0． 427 0． 555 —— 塔顶各组分质量流量百分比： qDC2H4= qDC2H6= qDCH4= lD1 4462 6242 LD C HD C HHLD C HDCLD AHDC qqq   解得 γ lD = 塔底各组分质量流量百分比： QwC2H4= qwC2H6= qwCH4= 解得γ lWw= 则精馏段液相重度 L = LFLD  * = * = 液相负荷 SL = 动能参数 VL2/1 vL = 取板间距 Ht = 塔板上清液层高度为 lh = 查史密斯关联图得 C20 = 查《轻碳化合物》图 4 42得表面张力 表 12 混合液的表面张力 甲烷 乙烯 乙烷 丙烯 0 mD = + = 由式CC20 =（ 20 ） 得 C =20)20(C = 塔顶最大空塔速度 Wmax=C =空塔气速 W= W最大 = =精馏段塔径 D=uVs4= 取精馏段塔径 D= 精馏段实 际空塔气 WK =相应的空塔动能因数为 Fk = = 2）提馏段塔径 提馏段气象重度 v ‘ =V/Vs=43。 52 提馏段液相重度 w = LWLF =430。 69 提馏段液相负荷 SFSWS VVV *39。  =0。 1121m3/s 则提馏段气相负荷： Ls’ =RD+qF=查史密斯关联图得 C20 = 查《轻碳化合物》图 4 42得表面张力 Ρ c2h4= Pc2h6= Pc3h6= 混合液的表面张力 m = C =20)20(C = 最大空塔速度 : Wmax=C =0。 0969 空塔气速： W= W最大 =0。 0678m/s 提馏段塔径 D=uVs4=。 取塔径 1。 4m 馏段实际空塔气 WK ’ =第五节 塔内物件的工艺尺寸 1）、溢流程数的选择 根据塔径 米，液相负荷 30～ 40m 3/h，查《有机化合物》表 95可知选单流型即 可满足要求。 采用工型浆液板 ，分块式塔盘。 2）、校核溢流强度 堰长： lW= D= =。 精馏段校核： i=ls/lw= 3/h。 提馏段校核： I’ =ls’ /lw’ = m 3/h。 3)、塔堰高的确定 Hl=hw+how hl—— 塔板上清液层高度。 hww —— 出口堰高度 how—— 堰上清液层高度 精馏段： how= 提留段： how’ = 4)降液管面积 查《浮阀塔》表 33 知 DWd = TfAA = 塔板面积 AT = 24D = = ㎡ 堰宽 Wd = = 溢流面积 Af = AT = ㎡ 5） 校核液体在降液管内停留时间 精馏段 t= LHA Tf * = 5s 提馏段 t39。 =39。 *LHA Tf= 5s 降液管出口处的流体流速： 精馏段： Ud=Ls/Af=。 提馏段： Ud’=ls’/Af=6） 降液管下端距塔盘的距离 h： h=olwwlL wol 降液管下端出口处的流速一般取 ~ 精馏段 ho= 3600** =〈 hl = 提馏段 ho 39。 = 3600** =〈 hl = 取距离为 ： h=0,05m 7）浮盘数 采用 F1 重阀 , 阀孔直径为 39。 精馏段临界 阀孔气速 ： oku = ) ( =提馏段临界 阀孔气速 : oku ’= ) ( =开孔率0uu 100%=5。 2% 阀孔总面积： 精馏段： A039。 =  *4 2D =0。 08m2 提馏段 : A039。 =  *4 2D = 精馏段阀数 : N=0204 udVs =67 个 提馏段阀数 : N39。 =02039。 4 udVs=70 个 精馏段与提馏段取相同的阀孔数：为 68 个。 8)塔盘的布置 安定区 Wf=。 无效区 Wc= 按照等边三角形叉排列 则中心距 t=105mm. 第六节 流体力学验算 1）气体流过塔板的压降 正常操作，浮阀全开。 干板压力降 :hp=hc+hl+h 全开前 :hc=luAG 00 = 米液柱 全开后 hc=lvgu 202 = 米水柱 hl=+how= += 米水柱 克服表面张力压降 h 可忽略 hp=hl+ho= 米水柱 2) 液泛校核 逸流管内液成高度： Hd=hl+hp+ +hd+hv hd= 20 hllws = 米液柱 对 hv 可忽略不计，对  浮阀塔可忽略不计 又因操作压力小于 30大气压 hv可以忽略，故溢流管内液层高度 Hd=hl+hp+hd= 米 取充气因子β =，β（ HT+hw） = (+)= 所以可以避 免液泛。 3）雾沫夹夹带情况 精馏段 V负 =llvsV   63 8 63 *36 0039 7 = 立方米 /秒 提馏段 V负39。 =llvsV 39。 39。 39。 39。   * = 立方米 /秒 Z=d2Wd= = Aa=AT2Af= = 立方米 K 取 CF查《基本有 机化学工程》图 928 可知 CF= 则精馏段 :F1= %1 3 61 0 0AKCZLVFs负 =80% 提馏段 F139。 =%80% 所以产生的雾沫夹带量不超过 公斤液体 /公斤蒸汽，符合要求。 第七节 安全操作范围和操作线 1） 精馏段 （ 1）液相负荷上限 : 取 t=3 秒 tAHL fT上= 3 * = 立方米 /秒 液相负荷下限 : 因采用平直堰 wlL 下 = = 立方米 /秒 气相负荷下限 :: vNV 005 下 = 68* = 立方米 /秒 气相负荷上限 —— 液泛线 A=lvN  2 *191000 = B=   wT hH   = +() = C== * 2= D=3/= 所以液泛线为： 3/222 2 6 6 8 sss LLV  雾沫夹带线为：   AF K CZLV Fssvl v   136100  ss LV 用计算机绘出个操作线如图 1。 操作弹性为： v 上 /v 下 =2。 55 2）提馏段 液相负荷上限 : 取 t=3 秒 tAHL fT上=0。 0185 立方米 /秒 液相负荷下限 : 因采用平直堰 wlL 下 =0。 00837 立方米 /秒 气相负荷下限 :: vNV 005 下 = 60* = 立方米 /秒 气相负荷上限 : 液泛线 A=lvN  2 *191000 = B=   wT hH   = C== * 2= D=3/= 3/222 sss LLV  所以雾沫夹带线为  AF K CZLV Fssvl v   136100 得  ss LV 用计算机绘出个操作线如图 2。 操作弹性为： v 上 /v 下 = 图 2: 提馏段操作线 第八节 附属设备的选择 1）全凝器的选择 选用冷凝介质为 35℃液氨 塔顶温度为 24℃，混合蒸汽的汽化热对全凝器进行热量恒算，以单位时间为基准并忽略热损失，所需传递的热量。 表 12 成分 甲烷 乙烯 乙烷 含量 焓差（千卡 /公斤） 11225 15075 15663 Qc=VIVD（ LILDDICD）， ∵ V=L+D=（ R+1） D， 所以： Qc=（ R+1） D（ IVDILD） =213761kj/h 2) 再沸器的选择 以再沸器为系统进行热量恒算，各成分的焓差 表 13 成分 乙烯 乙烷 丙烯 含量 焓差（千卡 /公斤） 15075 15880 16068 QB=V/IVW+WILWL/ILW+QL， QL—— 为再沸器的热量损失， IVW—— 为再沸器中上升蒸汽的焓， ILW—— 为釜液的焓，提馏段底层板下降液的焓。 QB=V/IVW+WILWL/ILW+QL=19396kj/h 3) 回流泵的选择 回流量 L=RD=441 KMol/h， 所以体积流量： Vs=27 m3/h。 所以泵选择扬程为 30m. 第九节 管径设计 1） 塔顶蒸汽管 查表得蒸汽气 速 12~20 立方米 /秒 蒸汽量 DV立方米 /秒 D2 = vVD4 取 v=15m/s 则得 D= 取 Φ 219 6 的管。 公称直径为 Dg200。 2）回流管管径 因为回流泵所取 Rw 2m/s RslRR wlvwld  43600 4  =0。 0756 取 Rd =Φ 108 4 公称直径为 Dg100。 3）进料管管径 料液由高位大槽进入塔内 WF取 0。 6m/s lFF vwFd 36004 =0。 075 取 Φ 108 6 的管。 公称直径为 Dg100。 4）塔釜出料管 lWW vwWd 3 6 0 04 =0。 0216 取 Φ 76 4 的管。 公称直径为 Dg65。 5）进再沸器管 ls vVFd 4 =0。 122m 取 Φ 2196 的管。 公称直径为 Dg200。 6） 再沸器蒸汽入塔器 取速度为 5m/s 4 28**58 4 15 *4d= 取 Φ 194 6 的管。 公称直径为 Dg175。 第二部分 强度及稳定性计算 第一节 圆筒和封头的厚度和强度计算 圆筒和封头材料选用 16MnDR,许用应力 [б ]=163mpa. 圆筒计算厚度 : б =PcDi/（ 2[б ]tФ Pc） 其中： Pc—— 计算压力， Pc==； Ф —— 焊接接头系数， 取 1； 按 GB70965, 钢板厚度负偏差 C1=1mm，腐蚀余量取 1mm； б = = 取钢板 名义厚度б n=12mm. 封头厚度计算 : 标准椭圆封头 K=1。 б = PcDi/（ 2[б ]tФ ） = 取钢板 名义厚度б n=12mm. 实验压力校合： （ 1） 液压实验校合： Pt=[б ]/[ б t]= 163=203 第二节 载荷的计算 1) 质量载荷的计算 : H=53 +4 ++2++3= 塔壳和裙座的质量 m01=π /4[（ + 2） ]（ +3） 103 =π /4（ ） 103=15721 ㎏。 人孔、法兰、接管等附件质量 : ma= m01=2873 ㎏。 内构件质量 m02=π /4 55 75=6235 ㎏。 （单位面积重 75 ㎏） 保温层质量 m03=π /4[(+ 2+) 2(+ 2)2] 27 45=582 ㎏ . 平台、扶梯质量： m04=40 30+π /4[(+ 2+ 2) 2(+ 2)2] 150 6 1/2 =1200+=3924 ㎏ . 操作时塔内物料质量 m05=π /4 450 55=3670 ㎏ . 充水质量 mw=π /4 27 1000=38484 ㎏。