《甲醇精馏塔设计》word版

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1、第十四章甲醇初馏塔的设计14.1塔设备选型塔设备是化工、石油化工和炼油等生产中最重要的设备之一，塔可以使气液相或者液液相之间进行紧密接触，达到较为良好的相际传质及传热的目的。在塔设备中常见的单元操作有：吸收、精馏、解吸和萃取等。此外工业气体的冷却与回收、气体的湿法净制和干燥，以及兼有气液两相传质和传热的增湿和减湿等效果。14.2设计规范《化工设备设计基础规定》HG/T20643《钢制压力容器焊接规程》JB/T4709《钢制化工容器制造技术要求》HG20580-1998《钢制化工容器设计基础规定》20584-1998《钢制化工容器材料选用规定》20582-1998《钢制化工容器强度计算规定》20

2、583-1998《钢制化工容器结构设计规定》20581-199814.3塔设备的设计目标甲醇初馏塔是为了脱出体系中的MTBE等杂质，并且实现甲醇-水的分离。为了满足工业生产的需要，该塔设备还要考虑下列各项要求：1）生产能力大。在较大的气（汽）液流速下，仍不致发生大量的雾沫夹带、拦液、或液泛等破坏正常操作的现象；2）操作稳定、弹性大。当塔设备的气（汽）液负荷量有较大波动时，仍能在较高的传质效率下进行稳定的操作，并且塔设备应保证能长期稳定操作；3）流体流动的阻力小，即流体通过塔设备的压降小。这将大大节省生产中的动力消耗，以降低正常操作费用。对于减压蒸馏操作，较大的压力降还将使系统无法维持必要的真空

3、度；4）结构简单、材料耗用量小，制造和安装容易。这可以减少基建过程中的投资费用；5）耐腐蚀和不易堵塞，方便操作、调节和检修。事实上，对于现有的任何一种塔器，都不可能完全满足上述所有要求，但是我们可以在某些方面做到独特之处。以此来达到较大的生产效率，提高企业的生产效益。14.4塔设备类型及选择为了便于研究和比较，人们从不同角度对塔设备进行了分类。例如：按操作压力的不同可分为加压塔、常压塔、减压塔；按单元操作可分为精馏塔、吸收塔、解吸塔、萃取塔、反应塔和干燥塔；但最常用的分类是按塔的内件结构进行划分，分为板式塔和填料塔。塔型的合理选择是做好塔设备设计的首要环节，选择时应考虑的因素有：物料性质、操作

4、条件、塔设备性能，以及塔设备的制造、安装、运转、维修等。14.4.1与物性有关的因素1）易起泡的物系，如处理量不大时，以选用填料塔为宜。因为填料能使泡沫破裂，在板式塔中则易引起液泛；2）具有腐蚀性的介质，可选用填料塔。如必须用板式塔，宜选用结构简单造价便宜的筛板塔，穿流式塔盘或舌形塔盘，以便及时更换；3）具有热敏性的物料需减压操作，以防过热引起分解或聚合，故应选用压力降较小的塔型。如可采用装填规整填料或散堆填料等，当要求真空度较低时，也可用筛板塔或浮阀塔；4）黏性较大的物系，可以选用大尺寸填料。因为板式塔的传质效率较差；5）含有悬浮物的物料，应选择液流通道较大的塔型，以板式塔为宜。可选用泡罩塔

5、、浮阀塔、栅板塔、舌形塔和孔径较大的筛板塔等，不宜使用填料塔；6）操作过程中有热效应的系统，用板式塔为宜。因塔板上积有液层，可在其中安放换热管进行有效地加热或冷却。14.4.2与操作条件有关的因素1）若气相传质阻力大（即气相控制系统，如低黏度液体的蒸馏，空气增湿等），宜采用填料塔，因填料层中气相呈湍流，液相为膜状流。反之，受液相控制的系统（如水洗CO2），宜采用板式塔，因为板式塔中液相呈湍流，用气体在液层中鼓泡；2）大的液体负荷系统，可选用填料塔，若用板式塔时宜选用气液并流的塔型或选用板上液流阻力较小的塔型。此外，导向筛板塔盘和多降液管筛板塔盘都能承受较大的液体负荷；3）低的液体负荷，一般不宜

6、采用填料塔。因为填料塔要求一定量的喷淋密度，但网体填料能用于低液体负荷的场合；4）液气比波动的稳定性，板式塔优于填料塔，故当液气比波动大时，选用板式塔。14.4.3其他因素1）对于多种情况，塔径小于800mm时，不宜采用板式塔，宜用填料塔。对于大塔径塔设备来说，需进行加压或常压操作时，应优先选用板式塔；对于减压操作过程，宜采用新型填料；2）一般填料塔比板式塔重；3）大塔以填料塔造价便宜。因填料价格约与塔体的容积成正比，板式塔按单位面积计算的价格，随塔径增大而减小。14.5塔板选择现将板式塔和填料塔进行简要对比，对比结果如表14-1所示。表14-1板式塔和填料塔比较表项目板式塔填料塔备注各块理论

7、板压降约1KPa散装填料约0.3KPa规整填料约0.15KPa每块塔板的开孔率为5%-10%，又有20~25mm清液层，故压降大。压降小是填料塔的优点。分离效率（HETP）分离效率比较稳定，大塔效率会更高些规整填料的HETP值比板式塔小，丝网的效率更高，新型散装填料与板式塔相当。填料塔效率受液体分布影响大，预测比较难，可靠性不如板式塔处理能力与操作弹性操作弹性大规整填料处理能力比板式塔大，在真空和