填料精馏塔设计方案
l.塔正常操作时，气体穿过塔板上的孔道上升，液体则错流经过板面，越过溢流堰进入降液管到下一层塔板。在刚开车时，蒸汽则倾向于通过降液管和塔板上蒸汽孔道上升，液体趋向于经塔上孔道泄漏，而不是横流过塔板进入降液管。只有当汽液两相流率适当在降液管中建立起液封时，才逐渐变成正常流动状况。基斯特提出了建立起液封的三条准则。
（1）气体通过塔板上孔道的流速需足够大，能阻止液体从孔道中泄漏，使液体横流过塔板，越过溢流堰到达降液管。
（2）气体一开始流经降液管的汽速需足够小，使液体越过溢流堰后能降落并通过降液管。
（3）降液管必须被液体封住，即将液管中液层高必需大于降液管的底隙。
全回流操作
全回流操作在精馏塔开车中常被采用，在塔短期停料时，往往也用全回流操作来保持塔的良好操作状况，全回流操作还是脱除塔中水分的一种方法。全回流开车一般既简单又有效，因为塔不受上游设备操作干扰，有比较充裕的时间对塔的操作进行调整，全回流下塔中容易建立起浓度分布，达到产品组成的规定值，并能节省料液用量和减少不合格产品量。全回流操作时可应用料液，也可用塔合格的或不合格的产品，这用塔中建立的状况与正常操作时的较接近，一旦正式加料运转，容易调整得到合格产品。
对回流比大的高纯度塔，全回流开车有很大吸引力，文献中建议乙烯精馏塔和丙烯精馏塔采取此开车办法，因为这类塔从开车到操作稳定需较长时间，全回流时塔中状况与操作状况比较接近。对于回流比小或很易开车的塔，则往往无必要采取全回流开车办法。
全回流操作开车办法对于下属两种情况不大合适，或需采取一些措施：
1.物料在较长时期的全回流操作中，特别是在塔釜较高温度区内可能发生不希望的反应，（除非能选出合适的物料在全回流操作中不发生上述反应，否则应辟免在这种场合应用全回流操作。）
2.物料中含有微量危险物质，例如丁二烯精馏塔中的微量乙烯基乙炔，丙烯精馏塔中的微量丙二烯和甲基乙炔。他们在正常操作中不会引出麻烦，但在长期全回流操作中又遇到塔顶馏出物管线的阀门渗漏时，此时实际上相当于一个间歇精馏，这些有害物质随时间的延长在塔中逐渐达到浓集，从而导致爆炸或其他一些事故。丁二烯精馏塔在全回流操作中，由于乙烯基乙炔浓集而发生爆炸的事故已有报道。选用物料中不含这些微量物质，例如通过加氢操作清除丙烯-丙烷物料中的甲基乙炔和丙二炔，才能采用全回流操作的开车办法，否则应避免采用。
（二）精馏塔系统常见故障
1.处理能力受限制
过早液泛过量雾沫夹带
泡沫生成压降过大（未液泛）
填料效率太低板效率太低
填料中流体分布不良
冷凝器性能不好堵塞/污垢，有空气
再沸器操作不良堵塞/污垢
分离率不高
塔板上流体分布不良填料效率太低
填料层中流体分布不良局部效率损失
塔板/填料损坏控制不稳定
塔板开孔率低（或高）
塔板泄露
进料口问题
进料中某组份缺乏
产生不希望的化学反应
部件损坏和安全事故
塔板/填料损坏其它内件损坏
局部损坏泵损坏灾难性事故
控制和仪表问题
控制不稳定
控制失效
测量失误
2塔顶产品不合格
现象处理办法
1）、进料组分变化，轻组分偏高。提高进料口或调整进料组分。
2）、进料口偏高。降低进料口。
3）、冷凝效果不好。检查冷凝器。
4）、仪表失灵。校核仪表。
5）、回流比偏低。增大回流比。
6）、灵敏点温度偏高。降低灵敏点温度。
3 塔釜产品不合格
1）、进料组分变化，重组分偏高; 调整进料组分。
2）、进料口偏低; 提高进料口。
3）、再沸器加热效果不好; 检查再沸器。
4）、仪表失灵; 校核仪表。
5）、回流比偏高; 降低回流比。
6）、灵敏点温度偏低; 提高灵敏点温度。
一、精馏操作通用规程
精馏塔开停车
开车是生产中十分重要的环节，目标是缩短开车时间，节省费用，辟免可能发生的事故，尽快取得合格产品。
停车也是生产中十分重要的环节，当装置运转一定周期后，设备和仪表将发生各种各样的问题，继续维持生产在生产能力和原材料消耗等方面已经达不到经济合理的要求，还蕴含着发生事故的潜在危险，于是需停车进行检修，要实现装置完全停车，尽快转入检修阶段，必须做好停车准备工作，制定合理的停车步骤，预防各种可能出现的问题。
㈠开停车一般步骤
精馏塔的开车的一般步骤包括下列步骤：
a)制定出合理的开车步骤，时间表和必须的预防措施；准备好必要的原材料和水电汽
供应；配备好人员编制，并完成相应的培训工作等。
b)此时，塔的结构必须符合设计要求，塔中整洁，无固体杂物，无堵塞，并清除了一
切不应存在的物质，例如塔中含氧量和水分含量必须符合规定；机泵和仪表调试正
常；安全措施已调整好。
c)对塔进行加压和减压，达到正常操作压力。
d)对塔进行加热和冷却，使其接近操作温度。
e)向塔中加入原料。
f)开启塔顶冷凝器和开启再沸器和各种加热器的热源，各种冷却器的冷源。
g)对塔的操作条件和参数逐步调整，使塔的负荷，产品质量逐步又尽快地达到正常操
作值，转入正常操作。
由于各精馏塔处理的物系性质，操作条件和整个生产装置中所起的作用等千差万别，具体的操作步骤很可能有差异。重要的是必须重视具体塔的特点，审慎地确定开车步骤。
㈡精馏塔的停车步骤一般为：
a)制订一个降负荷计划，逐步降低塔的负荷，相应地减小加热器和冷却剂用量，直
至完全停止。如果塔中有直接蒸汽（如催化裂化装置主分馏塔），为避免塔板漏液，
多出些合格产品，降量时可适当增加些直接蒸汽的量。
b)停止加料。
c)排放塔中存液。
d)实施塔的降压或升压，降温或升温，用惰性气清扫或冲洗等，使塔接近常温或常
压，准备打开入孔通大气，为检修作好准备。具体需做那些准备工作，必须由塔
的具体情况而定，因地制宜。
填料塔附属设备设计
5 优化设计计算 5.1 数据预处理 5.2 塔径的计算 5.3 填料层高度的计算 5.4 精馏塔塔体年投资折旧费及维修费用1J 5.5 冷凝器年运转费用2J 5.6 再沸器年运转费用或加热蒸汽费用3J 5.7 填料年折旧费用 5.8 汽液负荷 5.9 年总费用与回流比的关系 6 填料塔水力学性能校核 6.1 泛点率校核 6.2核算径比 80032825 T p D d ==>>8 6.3核算喷淋密度 v min ()(M.W.R)0.0820916.72 L a =?? t a [m 3/(m .h)] 回流液opt L R D mol h ==? 6.4 填料塔压降 化原下册P151图11-27Ekert 泛点和压降通用关联图可查得每米填料层压力降。 7 附属设备的设计与选型 7.1 塔顶冷凝器
7.1.1 初估冷凝器传热面积 7.1.1.1 冷凝器传热量 D opt D D D Dr R Dr R Vr Q )1()1(+=+== 7-1 式中 D Q 冷凝器传热量，kJ/h ； V 精馏段汽相流量，kmol/h ； D r 冷凝器中汽相冷凝潜热，kmol kJ/； D 塔顶产品流量，kmol/h ； R 、opt R 回流比和最佳回流比。 7.1.1.2 冷凝器传热推动力 opt D D opt m t T t T t t t ,211,2ln ---= ? 7-2 式中 m t ? 冷凝器传热推动力，C ?； D T 冷凝器汽相（第一块塔板汽相）露点温度，C ?； 1t 冷凝器中冷却水进口温度，C ?； opt t ,2 冷凝器中冷却水最佳出口温度，C ?。 若C 50)(1max ?>-=?t T t D m ，则冷凝器应装有温度补偿装置或采用浮头式换热器。 7.1.1.3 初估冷凝器传热面积 )(m D D D t K Q A ?= 7-3 式中 D A 冷凝器传热面积，2m ； D K 冷凝器总传热系数，C)h kJ/(m 2???。 取D K （初估）值代入式7-3 得D A （初估）。 根据D A （初估）从换热器系列型号中选择固定管板式列管换热器，其尺寸为： 公称直径 公称压力 管程数 管子根数 换热面积 管长 管子排列方式 管子规格 7.1.2 冷凝器选型 7.1.2.1 冷凝器传热系数的校核 1 2 1121222111d d d d R d d b R K s m s αλα++++= 7-4 式中 1α、2α 冷凝器管内、外对流给热系数，C)W/(m 2??；
焦化脱硫塔填料装填方案
脱硫塔填料装填方案 一、目的 脱硫塔填料装填质量的好坏直接影响脱硫效果及正常生产的安全稳定运行，为了保证装填质量，特制定此方案。 二、装填应具备的条件 1、需要装填填料的脱硫塔塔内件安装全部结束，吹扫试压完毕，水冲洗合格，设备内清扫干净，液位计、压差计等仪表安装完毕，并检查合格。 2、每层填料底部不锈钢丝网已铺好。 3、所有填料、不锈钢丝网等经核对质量、数量均达到要求，并运至现场。 三、装填前准备工作及要求 1、装填现场清理干净 2、技术人员对设备内按要求标出装填高度。 3、现场照明及塔内用灯备好。 4、所需工具：卷扬机、25t吊车、软梯、篷布、木板、帆布、木耙等以及劳保用品备齐。 5、检查出口集气管并用铁丝网包牢固。 6、进塔要办进塔入罐许可证，登高要办登高作业许可证。 四、装填 1、填料装填数量、型号及高度 脱硫塔填料分四层装填。
型号：聚丙烯泰勒花环（∮95×37×6） 装填高度：上部第一层H=1500mm 其余三层H=3500mm， 装填数量：总计2×183 m3/台。 2、装填程序 （1）用帆布盖好溶液出口管、鼓泡器，便于装填后清理。 （2）将脱硫塔人孔打开，首先装填顶部填料，装填前清理填料支撑板杂物，装填聚丙烯泰勒花环，上部第一层装填高度为1500mm，装填完毕后压上压板并紧固。 （3）然后依次从上往下装另三层填料，装填前清理各层支撑板的杂物。装填高度为每层3500mm，装填完毕后压上压板并紧固。 （4）最后清理锅底溶液出口管帆布上杂物，封闭各人孔。 五、装填工具及数量
六、装填注意事项 1、装填过程要有专人统一指挥。 2、专人负责验收填料统计数量。 3、作业人员穿戴好防护用品。 4、注意保护好测温套管和测压管。 5、吊钩下不许站人。 6、不充许将任何杂物掉入脱硫塔内。 7、不充许将整袋填料装入脱硫塔内。
设备选型-精馏塔设计说明书
第三章设备选型-精馏塔设计说明书3.1 概述 本章是对各种塔设备的设计说明与选型。 3.2设计依据 气液传质分离用的最多的为塔式设备。它分为板式塔和填料塔两大类。板式塔和填料塔均可用作蒸馏、吸收等气液传质过程，但两者各有优缺点，根据具体情况进行选择。设计所依据的规范如下： 《F1型浮阀》JBT1118 《钢制压力容器》GB 150-1998 《钢制塔式容器》JB4710-92 《碳素钢、低合金钢人孔与手孔类型与技术条件》HG21514-95 《钢制压力容器用封头标准》JB/T 4746-2002 《中国地震动参数区划图》GB 18306-2001 《建筑结构荷载规范》GB50009-2001 3.3 塔简述 3.3.1填料塔简述 (1)填料塔
填料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备，由外壳、填料、填料支承、液体分布器、中间支承和再分布器、气体和液体进出口接管等部件组成。 填料是填料塔的核心，它提供了塔内气液两相的接触面，填料与塔的结构决定了塔的性能。填料必须具备较大的比表面，有较高的空隙率、良好的润湿性、耐腐蚀、一定的机械强度、密度小、价格低廉等。常用的填料有拉西环、鲍尔环、弧鞍形和矩鞍形填料，20世纪80年代后开发的新型填料如QH—1型扁环填料、八四内弧环、刺猬形填料、金属板状填料、规整板波纹填料、格栅填料等，为先进的填料塔设计提供了基础。 填料塔适用于快速和瞬间反应的吸收过程，多用于气体的净化。该塔结构简单，易于用耐腐蚀材料制作，气液接触面积大，接触时间长，气量变化时塔的适应性强，塔阻力小，压力损失为300～700Pa，与板式塔相比处理风量小，空塔气速通常为0.5-1.2 m/s，气速过大会形成液泛，喷淋密度6-8 m3/(m2.h)以保证填料润湿，液气比控制在2-10L/m3。填料塔不宜处理含尘量较大的烟气，设计时应克服塔内气液分布不均的问题。 (2)规整填料 塔填料分为散装填料、规整填料(含格栅填料) 和散装填料规整排列3种，前2种填料应用广泛。 在规整填料中，单向斜波填料如JKB，SM，SP等国产波纹填料已达到国外MELLAPAK、FLEXIPAC等同类填料水平；双向斜波填料如ZUPAK、DAPAK 等填料与国外的RASCHIG SUPER-PAK、INTALOX STRUCTURED PACKING 同处国际先进水平；双向曲波填料如CHAOPAK等乃最新自主创新技术，与相应型号的单向斜波填料相比，在分离效率相同的情况下，通量可提高25％ -35％，比国外的单向曲波填料MELLAPAK PLUS通量至少提高5％。上述规整填料已成功应用于φ6400，φ8200，φ8400，φ8600，φ8800，φ10200mm等多座大塔中。 (3)板波纹填料 板波纹填料由开孔板组成，材料薄，空隙率大，加之排列规整，因而气体通过能力大，压降小。其比表面积大，能从选材上确保液体在板面上形成稳定薄液
苯-甲苯精馏塔课程设计报告书
课程设计任务书 一、课题名称 苯——甲苯混合体系分离过程设计 二、课题条件（原始数据） 1、设计方案的选定 原料：苯、甲苯 年处理量：108000t 原料组成（甲苯的质量分率）：0.5 塔顶产品组成：%99>D x 塔底产品组成：%2 设计容 摘要：精馏是分离液体混合物最常用的一种单元操作，在化工﹑炼油﹑石油化工等工业中得到广泛的应用。本设计的题目是苯—甲苯二元物系板式精馏塔的设计。在确定的工艺要求下，确定设计方案，设计容包括精馏塔工艺设计计算，塔辅助设备设计计算，精馏工艺过程流程图，精馏塔设备结构图，设计说明书。关键词：板式塔；苯--甲苯；工艺计算；结构图 一、简介 塔设备是炼油、化工、石油化工等生产中广泛应用的气液传质设备。根据塔气液接触部件的结构型式，可分为板式塔和填料塔。板式塔设置一定数目的塔板，气体以鼓泡或喷射形式穿过板上液层进行质热传递，气液相组成呈阶梯变化，属逐级接触逆流操作过程。填料塔装有一定高度的填料层，液体自塔顶沿填料表面下流，气体逆流向上（也有并流向下者）与液相接触进行质热传递，气液相组成沿塔高连续变化，属微分接触操作过程。 工业上对塔设备的主要要：（1）生产能力大；（2）传热、传质效率高；（3）气流的摩擦阻力小；（4）操作稳定，适应性强，操作弹性大；（5）结构简单，材料耗用量少；（6）制造安装容易，操作维修方便。此外，还要求不易堵塞、耐腐蚀等。 板式塔大致可分为两类：（1）有降液管的塔板，如泡罩、浮阀、筛板、导向筛板、新型垂直筛板、蛇形、S型、多降液管塔板；（2）无降液管的塔板，如穿流式筛板（栅板）、穿流式波纹板等。工业应用较多的是有降液管的塔板，如浮阀、筛板、泡罩塔板等。 苯的沸点为80.1℃，熔点为5.5℃，在常温下是一种无色、味甜、有芳香气味的透明液体，易挥发。苯比水密度低，密度为0.88g/ml，但其分子质量比水重。苯难溶于水，1升水中最多溶解1.7g苯；但苯是一种良好的有机溶剂，溶解有机分子和一些非极性的无机分子的能力很强。 甲苯是最简单，最重要的芳烃化合物之一。在空气中，甲苯只能不完全燃烧，火焰呈黄色。甲苯的熔点为-95 ℃，沸点为111 ℃。甲苯带有一种特殊的芳香味（与苯的气味类似），在常温常压下是一种无色透明，清澈如水的液体，密度为0．866克／厘米3，对光有很强的折射作用（折射率：1,4961）。甲苯 化工机械基础填料塔设计方案 1.水吸收氨气填料塔工艺设计方案简介 1.1任务及操作条件 ①混合气(空气、NH3 )处理量： 26003/ m h； ②进塔混合气含NH3 7% (体积分数)；温度:20℃； ③进塔吸收剂(清水)的温度:20℃； ④ NH3回收率：96%； ⑤操作压力为常压101.3k Pa。 1.2填料的选择 塔填料是填料塔的核心构件，它提供了气、液两相相接触传质与传热的表面，其性能优劣是决定填料塔操作性能的主要因素。填料的比表面积越大，气液分布也就越均匀，传质效率也越高，它与塔件一起决定了填料塔的性质。因此，填料的选择是填料塔设计的重要环节。塔填料的选择包括确定填料的种类、规格及材料。 散装填料是一个个具有一定几何形状和尺寸的颗粒体，一般以随机的方式堆积在塔，又称为乱堆填料或颗粒填料。散装填料根据结构特点不同，可分为环形填料、鞍形填料、环鞍形填料及球形填料等。 塑料填料的材质主要包括聚丙烯、聚乙烯及聚氯乙烯等，国一般多采用聚丙烯材质。塑料填料的耐腐蚀性能较好，可耐一般的无机酸、碱和有机溶剂的腐蚀。其耐温性良好，可长期在100℃以下使用。设计选用填料塔，填料为散装聚丙烯DN 阶梯环填料。 50 国阶梯环特性数据 2. 工艺尺寸计算 2.1基础物性数据 2.1.1液相物性数据 对低浓度吸收过程，溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据。由手册查的，20℃水的有关物性数据如下： 密度：ρ1 =998.2Kg ／m 3 粘度：μL =1.005mPa ·S =0.001Pa ·S=3.6Kg ／（m ·h ） 表面力：σL =72.6dyn ／cm=940 896Kg ／h 2 氨气在水中的扩散系数：D L =1.80×10-9 m 2/s=1.80×10-9×3600 m 2/h=6.480 ×10-6m 2/h 2.1.2气相物性的数据 混合气体平均摩尔质量： M VM =Σy i M i =0.070×17+0.930×29=28.16 混合气体的平均密度： ρvm =RT PM VN =100×28.16／(8.314×293)=1.166Kg ／m 3 混合气体的粘度可近似取为空气的粘度，查手册的20℃空气的粘度： μV =1.81×10—5Pa ·s=0.065Kg ／（m ·h ） 查手册得氨气在20℃空气中扩散系数： D v = 0.189 cm 2/s=0.068 m 2/s 2.1.3气液相平衡数据 20C 下氨在水中的溶解度系数：)/(725.03kpa m kmol H ,常压下20℃时亨利系数：S L HM E =998.2／(0.725×18.02)=76.40Kpa 相平衡常数： 756.0100 02.18725.02.998 P HM P E m S L 2.1.4 物料衡算 填料塔填料装填方案 编制： 审核： 审批： 2010年12月 填料塔填料装填方案 1.风险评价与削减措施 1.1参与装填人员必须按安全规定穿戴好劳动用品，严格按装填方案的各项规定和要求执行。 1.2装填现场应设警界区，无关人员严禁进入区域内，以免伤人。 1.3进入现场的工作人员必须戴好安全帽。高空作业（2米以上）必须办理高空作业票，配戴安全带。 1.4参加装填人员必须注意相互沟通、联系，保证装填过程安全。 1.5参加装填人员必须严格按照生产部有关管理、安全管理规定进行。 1.6配备现场临时急救箱，配备必要的受伤临时处理、救护药品、物品。 1.7参与装填人员均参加安全教育知识及技能培训，并考核合格。 1.8装填现场附近设置了现场医疗点，并有专车准备救护。 1.9要有专人监护，严禁在附近有人员走动、逗留。 2．填料装填应具备的条件 2.1各塔所有附件安装结束，工艺吹扫合格，内部清理干净。 2.2所有填料数量质量达到要求并送至现场。 2.3现场搭好临时平台。 3.填料装填前的准备 3.1打开填料孔，做入塔安全分析，做进入塔容器许可证。 3.2.拆除塔的液体分布器及填料压板。 3.3将现场清扫干净。 3.4接好现场照明及塔内照明，并准备好装填所需工器具及材料。 3.5将卷扬机、吊框、拉绳等接好。 4．填料装填应注意的事项 4.1.必须有专人负责检验所装填料的质量和数量，防止编织袋及内膜等杂物装入塔内。 4.2装填前必须进行计算并在设备内标注好装填高度线。 4.3塔内装填人员衣袋内禁装杂物，以防掉入塔内，装填时如有杂物掉入塔内，应立即取出。 4.4入塔作业前要办理《设备内安全作业证》，在精馏塔上部作业时要系好安全带。 4.5塔内的易损内件应严禁脚踏，注意防止填料从高处落下伤人，装填要逐层进行，严禁交叉作业。 4.6吊车及工具操作需专人负责，使用电器注意安全，防止触电。 4.7应设立特殊作业区域，闲杂人等不得入内。 5．填料装填步骤 5.1精馏塔及其相关工艺管线吹扫清洗完毕，装填方案已批准，拆掉精馏塔人孔螺栓，打开人孔进入精馏塔内，拆下填料层上部压栅。 5.2接好设备内作业所需安全灯一套，操作人员通过绳梯进入塔内，检查填料支持栅板及其上部丝网是否完好，并将上部栅除拆除放置在安全的地方。 5.3清理塔内杂物并用抹布将塔内擦干净所装填料分批倒入塑料桶，先用清水清洗一遍，装入编织袋。 5.4将装有填料的编织袋放在吊车吊框上，吊至精馏塔人孔处，入塔先均匀慢慢将填料倒进塔内，不时用钢棍等物将填料扒向四周。 5.5填料从底部开始装，装完一层后再装上面一层。 5.6填料装至标线处时扒平填料，加装填料压板。 5.7填料压板装好后再回装液体分布器。 5.7整个塔填料装填完后，清理塔上卫生及现场卫生。 5.8联系检修工封人孔，可进行下一步气密性试验。 4.3 填料精馏塔设计示例 4.3.1 化工原理课程设计任务书 1 设计题目 分离甲醇-水混合液的填料精馏塔 2 设计数据及条件 生产能力：年处理甲醇-水混合液0.30万吨（年开工300天） 原料：甲醇含量为70%（质量百分比，下同）的常温液体 分离要求：塔顶甲醇含量不低于98%，塔底甲醇含量不高于2% 建厂地址：沈阳 3 设计要求 （1）编制一份精馏塔设计说明书，主要内容： ①前言； ②流程确定和说明； ③生产条件确定和说明； ④精馏塔的设计计算； ⑤主要附属设备及附件的选型计算； ⑥设计结果列表； ⑦设计结果的自我总结评价与说明； ⑧注明参考和使用的设计资料。 （2）编制一份精馏塔工艺条件单，绘制一份带控制点的工艺流程图。 4.3.2 前言 在炼油、石油化工、精细化工、食品、医药及环保等部门，塔设备属于使用量大，应用面广的重要单元设备。塔设备广泛用于蒸馏、吸收、萃取、洗涤、传热等单元操作中。所以塔设备的研究一直是国内外学者普遍关注的重要课题。 塔设备按其结构形式基本上可分为两类：板式塔和填料塔。以前，在工业生产中，当处理量大时多用板式塔，处理量小时采用填料塔。近年来由于填料塔结构的改进，新型的、高负荷填料的开发，既提高了塔的通过能力和分离效能又保持了压降小以性能稳定等特点。因此填料塔已被推广到大型汽液操作中。在某些场合还代替了传统的板式塔。如今，直径几米甚至几十米的大型填料塔在工业上已非罕见。随着对填料塔的研究和开发，性能优良的填料塔必将大量用于工业生产中。 板式塔为逐级接触式汽液传质设备，它具有结构简单、安装方便、操作弹性大、持液量小等优点。同时也有投资费用较高、填料易堵塞等缺点。 本设计目的是分离甲醇-水混合液，处理量不大，故选用填料塔。 塔型的选择因素很多。主要因素有物料性质、操作条件、塔设备的制造安装和维修等。 1 与物性有关的因素 ①易起泡的物系在板式塔中有较严重的雾沫夹带现象或引起液泛，故选用填料塔为宜。因为填料不易形成泡沫。本设计为分离甲醇和水，故选用填料塔。 ②对于易腐蚀介质，可选用陶瓷或其他耐腐蚀性材料作填料，对于不腐蚀的介质，则可选金属性质或塑料填料，而本设计分离甲醇和水，腐蚀性小可选用金属填料。 2 与操作条件有关的因素 ①传质速率受气膜控制的系统，选用填料塔为宜。因为填料塔层中液相为膜状流、气相湍动，有利于减小气膜阻力。 ②难分离物系与产品纯度要求较高，塔板数很多时，可采用高效填料。 ③若塔的高度有限制，在某些情况下，选用填料塔可降低塔高，为了节约能耗，故本设计选用填料塔。 ④要求塔内持液量、停留时间短、压强小的物系，宜用规整填料。 4.3.3 流程确定和说明 1 加料方式 加料方式有两种：高位槽加料和泵直接加料。采用高位槽加料，通过控制液位高度，可以得到稳定的流量和流速。通过重力加料，可 化工原理课程设计说明书 设计题目：甲醇—水连续填料精馏塔 设计者： 专业： 学号： 指导老师： 2007年7 月13日 目录 一、设计任务书 (1) 二、设计的方案介绍 (1) 三、工艺流程图及其简单说明 (2) 四、操作条件及精熘塔工艺计算 (4) 五、精熘塔工艺条件及有关物性的计算 (14) 六、精馏塔塔体工艺尺寸计算 (19) 七、附属设备及主要附件的选型计算 (23) 八、参考文献 (26) 九、甲醇－水精熘塔设计条件图 一、设计任务书 甲醇散堆填料精馏塔设计： 1、处理量：12000 吨/年(年生产时间以7200小时计算) 2、原料液状态：常温常压 3、进料浓度：41.3%(甲醇的质量分数) 塔顶出料浓度：98.5%(甲醇的质量分数) 塔釜出料浓度：0.05%(甲醇的质量分数) 4、填料类型：DN25金属环矩鞍散堆填料 5、厂址位于沈阳地区 二、设计的方案介绍 1、进料的热状况 精馏操作中的进料方式一般有冷液加料、泡点进料、汽液混合物进料、饱和蒸汽进料和过热蒸汽加料五种。本设计采用的是泡点进料。这样不仅对塔的操作稳定较为方便，不受厦门季节温度影响，而且基于恒摩尔流假设，精馏段与提馏段上升蒸汽的摩尔流量相等，因此塔径基本相等，在制造上比较方便。 2、精熘塔的操作压力 在精馏操作中，当压力增大，混合液的相对挥发度减小，将使汽相和液相的组成越来越接近，分离越来越难；而当压力减小，混合液的相对挥发度增大，α值偏离1的程度越大，分离越容易。但是要保持精馏塔在低压下操作，这对设备的要求相当高，会使总的设备费用大幅度增加。在实际设计中，要充分考虑这两 6万吨/年气化粗酚连续精制分离项目一期 2万吨/年气化粗酚连续精制分离项目工程 脱渣塔、脱水塔、苯酚塔、邻甲酚塔、 间对甲酚塔、二甲酚塔、尾气吸收塔 填料、内件安装施工方案 12月 一、塔内件的验收 1、设备安装完成并合格; 塔内清理吹扫合格, 确认具备填料装配条件。 2、交付安装的塔内件, 必须符合设计要求。 3、设备开箱检验应在业主、监理、施工单位的共同参加下进行, 对照装箱单及图样, 检查及清点。 4、在安装前, 对已开箱检验过的零部件要妥善存放保管, 注意防风防沙。不具 备此条件, 停止施工, 装填现场要求同此规定。 二、施工依据及验收标准 三、塔内件的安装 一、规整填料安装要求 1、填料支承栅板安装合格后开始安装规整填料。首先核准该段填料层的填料型号、箱号, 按盘号顺序整箱吊入塔内。 2、依据管口方位图( 或剖视图) 在塔内标出四个方位, 而且画出标高。第 一盘规整填料板片方向与填料支承栅板主筋板成45°角, 填料层中相邻两盘填料板片相互交错90°; 最上层的填料板片与位于槽盘式气液分布器下面的填料压圈栅条成90°或者45°角。 3、各盘填料需要依据填料配置图所示的箱号顺序吊入塔节内, 而且按照填料分块图组装成盘, 先进行确认, 履行签字验收手续; 并制作等直径钢制铁环先在塔外开箱, 按分块图复盘, 再顺序吊入塔内组盘。每盘填料的安装起始点应该按塔内标好的方位顺序旋转进行。其它塔内件也必须在塔外预组装, 确认无误。 4、每盘填料的安装方式采用由一端到另外一端的顺序安装法。前半圆的填料条块先按相邻条块挨紧放置, 左右两边缘与塔壁暂时留有较大间隙, 当装到半盘时, 检查填料是否恰好到塔中心, 如果超过塔中心, 应该用推紧板推紧, 以便于下半盘填料安装。装完最后一块填料后, 先用调整板调整填料的松紧度, 过松时补片, 过紧时撤片; 再用铁锹调整两条块之间的间隙。调整的原则是: 确保填料盘弧型端面与塔壁贴紧( 越紧越好) , 把间隙留在中间。当间隙过大时, 用手砂轮切下相应宽度的填料片, 塞入间隙中。最后, 用粉线或者水平尺检查填料盘的水平度, 要求水平度小于6毫米, 凸起部分用圆拍板拍平。 5、每装完两盘填料之后, 使用点焊机点焊一周高效防壁流圈, 焊点间距以保证高效防壁流圈贴紧塔壁为原则。 6、在吊装和开箱过程中, 应该注意保护筐内或箱内, 以及筐或箱下面的填料, 不得损坏或变形。待该段填料压圈安装完毕之后, 应该在上面先铺一层金属薄板, 然后加盖石棉布, 以防止电焊施工时, 焊渣落入填料层中起火和脏物进入填料层中。待适当时候将异物清除后, 再把石棉布和金属薄板撤出塔外。 7、填料安装过程中应该逐盘验收。监理部门或联合验收小组应该逐盘验收并签字, 并可随时检查验收。主要检查材料的材质、规格型号、填料盘的松紧度、间隙大小、表面平整度及水平度、装填高度、相对位置、防壁流圈的贴紧度。 目录 一、概述 二、设计方案和工艺流程的确定 三、塔的物料衡算四、回流比确定 五、塔板数的确立 六、塔的工艺条件及物性数据计算 七：塔和塔板主要工艺尺寸计算 八、塔板的流体力学验算 十、热量衡算 十一、筛板塔的设计结果总表 十二、辅助设备选型及接管尺寸 十三、精馏塔机械设计计算 十四、设计中的心得体会 一、概述： 塔设备是炼油、化工、石油化工等生产广泛应用的气液传质设备。根据塔内气液接触部件的结构型式，可分为板式塔和填料塔。板式塔内设置一定数量的塔板，气体以鼓泡或喷射形式穿过板上液层进行质，热传递，气液相组成呈阶梯变化，属逐渐接触逆流操作过程。填料塔内装有一定高度的填料层，液体自塔顶沿填料表面下流，气体逆流而上（也有并流向下者）与液体接触进行质热传递，气液组成沿塔高连续变化，属微分接触操作过程。 工业上对塔设备的要求：（1）生产能力大；（2）传质传热效率高;(3)气流的摩擦阻力小；（4）操作稳定，适应性强，操作弹性大；（5）结构简单，材料耗用量小（6）制作安装容易，维修方便。（7）设备不易堵塞，耐腐蚀。 其中板式塔又可分为有降液管的塔板（如泡罩塔，浮阀塔，筛板塔，舌型，S型等）和无降液管的（如穿流式筛板，穿流式波纹板）该课程涉及到的是板式塔中的浮阀塔，其广泛用于精馏、吸收、和解吸等过程。其主要特点是再塔板的开孔上装有可浮动的浮阀，气流从浮阀的周边以稳定的速度水平地进入塔板上液层进行两相接触，浮阀课根据气流流速地大小上下浮动，自行调节。浮阀有盘式、条式等多种。国内多采用盘式，其优点为生产能力大，操作弹性大，分离效率较大，塔板结构较简单。此型中的F-1型结构简单，已经列入部颁标准，因此型号的重阀操作稳定性好，一般采用重阀。 二、设计方案和工艺流程的确定: 在此次课程涉及中主要介绍浮阀塔在精馏中的应用，精馏装置包括精馏塔、原料预热器、再沸器、冷凝器、釜液冷却器、和产品冷却器等设备。热量自塔釜输入，物料再塔内经多次部分气化与部分冷凝进行精馏分离，由冷凝器和冷却器的冷却物质将余热带走。此过程中因考虑节能。 另外，为保持塔的稳定性，流程除用泵直接送入塔原料外，也可采用高位槽送料以受泵操作波动影响。 塔顶冷凝器装置根据生产情况以决定采用全凝器和分凝器。一般，塔顶分凝器对上升蒸汽虽由一定的增浓作用，当在石油等工业中获取液相产品时往往采用全凝器，以便于准确的控制回流比。若后继装置使用气态物料，则宜用分凝器 操作压强由常压、低压和高压操作，其取决于冷凝温度，一般都采用常压，对于热敏性物质或混合液沸点过高的物质则宜采用减压操作，而常压下为气态的物质采用高压操作。 对于物料的进料，一般情况下采用冷进料，但是为了考虑塔的操作稳定性，则一把采用泡点进料。 填料施工方案及安全措施 1、现场施工人员表 2、施工方案 一、1、施工前的准备： 1.1首先召集所有安装人员，进行岗位及安全培训，成绩合格者，方可赴现场安装。 1.2进入现场，安装人员和对方人员讲话时要热情、礼貌，认真协调好工作。 1.3、安装所有人员进入现场，要穿工作服，严禁携带火种，更不允许吸烟，早晨、中午不允许喝酒，必要时戴安全帽，特殊岗位的要持上岗证。 1.4、安装队队长及技术员在安装前要对现场情况进行考察了解，配合对方 技术人员依据图纸，对产品图纸及现场工作量进行校核，做到心中有数，并考虑安装顺序，清点好产品配件（规格、型号等）并做好记录。 1.5、所有安装人员在安装过程中不许打架斗殴，不得在危险处、不安全处操作，施工时必须戴安全帽，在高处施工必须系安全带，劳保鞋，应由专职人员进行检查，严禁违规操作。 1.6、配合甲方安保处，采取一定的防火措施，如灭火器，或结合甲方消防人员，接上消防水龙头至施工现场。 1.7、在总电源上安装上漏电保护装置，以防触电。 1.8、我公司在施工过程中，将各项管理措施、规章制度、组织机构等内容上墙。 1.9、所有设备在使用前要进行检查，是否能正常使用。 2、现场施工方案： 2.1旧塔部件拆除方案： 冷却塔拆除顺序：托架—填料—喷头—除水器—布水管道 施工人员进入塔内后，首先进入填料顶层，然后将填料在各个方位上各揭开一个直径约1.5米的孔洞,并在各孔洞处各竖两道钢管，直接塔底竹排处。填料拆除后，各处填料就近用麻绳顺钢管从孔洞处滑到竹排处。填料拆除后，再拧下旧喷头，拆除除水器。最后拆除布水管道运到地面上的垃圾物体，由施工人员及时清理，入车然后运往指定垃圾处理点。 2.2填料、喷头、除水器、布水管道、托架的现场安装： 将所有旧塔拆除垃圾全部清理出现场后，再将全部制作货物送到施工现场，各类货物分类存放，摆放有序，并有明确标识。 现场安装顺序：托架—填料—布水管道—喷头—除水器 以上作业交插进行，保正施工工期。 A、填料施工方案： 1）、淋水填料的组装工作在平整的专用粘接架上进行，组装时根据现场环境温度的变化，适时调整粘接剂的配方，采取可靠的粘接组装工艺，确保组装块内部各个片间的粘结点粘结牢固，没有虚粘、脱开现象，各片间的有效粘接点不少于该片间粘结点总数的95%。 简单填料精馏塔设计 设计条件与任务： 已知F 、xF 、xD 、xw 或F 、xF 、xD 和η，塔顶设全凝器，泡点回流，塔底间接(直接)蒸汽加热。 1 全塔物料衡算求产品流量与组成 （1）常规塔 全塔总物料衡算 总物料 F = D + W 易挥发组分 F χF = D χD + W χW 若以塔顶易挥发组分为主要产品，则回收率η为 D F Dx Fx η= 式中 F 、D 、W ——分别为原料液、馏出液和釜残液流量，kmol/h ； χF 、χD 、χW ——分别为原料液、馏出液和釜残液中易挥发组分的摩尔分率。 由（3-1）和（3-2）式得： W D W F x x x x F D --= (2) 直接蒸汽加热 总物料 * 0F S D W +=+ 易挥发组分 ** 00F D W Fx S y Dx W x +=+ 式中 V 0 ——直接加热蒸汽的流量，kmol/h ； У0 ——加热蒸汽中易挥发组分的摩尔分率，一般У0=0； W * ——直接蒸汽加热时釜液流量，kmol/h ； χ*W ——直接蒸汽加热时釜液中易挥发组分的摩尔分率。 2 计算最小回流比 设夹紧点在精馏段，其坐标为(xe,ye)则 min D e e e x y R y x -= - 设夹紧点在提馏段，其坐标为(xe,ye) min min (1)(1)e W e W y x R D qF L V R D q F x x -+==+--- 基础数据：气液相平衡数据 3 确定操作回流比 min (1.1~2.0)R R = 4 计算精馏段、提馏段理论板数 ① 理想溶液 图解法或求出相对挥发度用逐板计算法求取。 ② 非理想溶液 相平衡数据为离散数据,用图解法或数值积分法求取 精馏段 1 1 R D f N x R x n n dx N dN x x += =-? ? 因 111 D n n x R y x R R += +++ 所以 ()/D f x R x n n D n dx N y x x y R = ---? (4) 提馏段 1 1 S f W N x S x n n dx N dN x x += =-? ? 因 11 W n n x R y x R R +'+= -'' 蒸汽回流比(1)(1)(1)(1)V R D q F D F R R q W W W W +--'= ==+-- 所以 ()/(1) f w x S x n n n w dx N y x y x R = '---+? (5) 式(4)、(5)中塔板由下往上计数。 5 冷凝器和再沸器热负荷 冷凝器的热负荷 ()C DV DL Q V I I =- 再沸器的热负荷 B C D W F Q Q DI WI FI =++- 待求量：进料温度t F 、塔顶上升蒸汽温度t DV (与x D 对应的露点温度)、回流温度t DL (与x D 对应的泡点温度)、再沸器温度tw (与x W 对应的泡点温度)。 物性数据： ① 各组分在平均温度下的液相热容、气相热容或汽化热。 ② 各组分的热容方程常数 如 2 3 p c A BT CT DT =+++ ③ 由沃森公式计算汽化热 21 0.38211( )1r V V r T H H T -?=?- 3．课程设计报告内容 3.1 流程示意图 冷凝器→塔顶产品冷却器→苯的储罐→苯 ↑↓回流 原料→原料罐→原料预热器→精馏塔 ↑回流↓ 再沸器← → 塔底产品冷却器→甲苯的储罐→甲苯 3.2 流程和方案的说明及论证 3.2.1 流程的说明 首先，苯和甲苯的原料混合物进入原料罐，在里面停留一定的时间之后，通过泵进入原料预热器，在原料预热器中加热到泡点温度，然后，原料从进料口进入到精馏塔中。因为被加热到泡点，混合物中既有气相混合物，又有液相混合物，这时候原料混合物就分开了，气相混合物在精馏塔中上升，而液相混合物在精馏塔中下降。气相混合物上升到塔顶上方的冷凝器中，这些气相混合物被降温到泡点，其中的液态部分进入到塔顶产品冷却器中，停留一定的时间然后进入苯的储罐，而其中的气态部分重新回到精馏塔中，这个过程就叫做回流。液相混合物就从塔底一部分进入到塔底产品冷却器中，一部分进入再沸器，在再沸器中被加热到泡点温度重新回到精馏塔。塔里的混合物不断重复前面所说的过程，而进料口不断有新鲜原料的加入。最终，完成苯与甲苯的分离。 3.2.2 方案的说明和论证 本方案主要是采用浮阀塔。 精馏设备所用的设备及其相互联系，总称为精馏装置，其核心为精馏塔。常用的精馏塔有板式塔和填料塔两类，通称塔设备，和其他传质过程一样，精馏塔对塔设备的要求大致如下： 一：生产能力大：即单位塔截面大的气液相流率，不会产生液泛等不正常流 动。 二：效率高：气液两相在塔内保持充分的密切接触，具有较高的塔板效率或传质效率。 三：流体阻力小：流体通过塔设备时阻力降小，可以节省动力费用，在减压操作是时，易于达到所要求的真空度。 四：有一定的操作弹性：当气液相流率有一定波动时，两相均能维持正常的流动，而且不会使效率发生较大的变化。 五：结构简单，造价低，安装检修方便。 六：能满足某些工艺的特性：腐蚀性，热敏性，起泡性等。而浮阀塔的优点正是： 而浮阀塔的优点正是： 1．生产能力大，由于塔板上浮阀安排比较紧凑，其开孔面积大于泡罩塔板，生产能力比泡罩塔板大 20%～40%，与筛板塔接近。 2．操作弹性大，由于阀片可以自由升降以适应气量的变化，因此维持正常操作而允许的负荷波动范围比筛板塔，泡罩塔都大。 第一章塔内件的选型 (2) 1.2 液体分布器的选型 (3) 1.3 液体再分布器 --—升气管式液体再分布器 (5) 1.4 填料支承装置 --- 驼峰支撑 (6) 1.6气体和液体的进出口装置设计........................................................................ 1.6.1 气体和液体的进出口直径的计算........................................................ 1.7 接管法兰尺寸................................................................................................... 1.8塔体人孔设置及选型........................................................................................ 1.9裙座的选择........................................................................................................ 1.11 开孔补强......................................................................................................... 1.11.1接管补强............................................................................................... 1.11.2人孔补强............................................................................................... 第二章填料塔的机械设计............................................................................................ 2.1 填料塔机械设计简介....................................................................................... 2.2塔机械性能设计基本参数................................................................................ 2.2.1 塔设计地区状况.................................................................................... 2.2.2 塔的设计参数...................................................................................... 2.2.3 塔的危险截面的确定............................................................................ 2.3按设计压力计算塔体和封头的壁厚................................................................ 2.4设备质量载荷的计算........................................................................................ m ....................................................................... 2.4.1 塔壳体和裙座质量01 m ............................................................................. 2.4.2 塔内填料的质量02 2.4.3 平台扶梯的质量 m ............................................................................. 03 2.3.4 操作时物料的质量 m ......................................................................... 04 2.4.4 塔附件的质量........................................................................................ 2.4.5 塔设备各种质量.................................................................................... 2.5风载荷与风弯矩的计算.................................................................................... 2.4.1 塔设备的分段........................................................................................ 2.4.2 各段的风载荷........................................................................................ 填料装填方案 编制: 审核: 审定： 批准： 扩建指挥部 2013年8月 设备填料装填方案 1.前言: 填料装填必须认真仔细地按规定要求装好。在装填过程中要注意劳动保护和安全用具，装填总的要求是尽量保持填料的原有机械强度，避免从0.5m以上的高度自由落下，避免采用在一个部位一堆积后再耙平的做法，要装填紧密均匀，最好使用布袋溜放的装填办法，特别是直径较大的塔器，具体办法是在装触媒的人孔放一溜槽漏斗，溜槽漏斗下扎一布筒，将缓慢倒入溜槽漏斗，由布袋溜入塔内。装填时认真做好型号和数量的记录，严格按各层需要装填的顺序、型号、数量和要求来装填，不得出现差错。 2、填料装填准备工作： 2.1堆放填料的场地必须具备； 2.2溜槽一个，布袋三条 2.3三块0.5米长的脚踏板 2.4吊桶4个，防尘口罩、棉纱口罩、手套（根据参加人数具体定） 2.5软尺、记号笔，用于在设备壁上做记号 2.6绳梯至少6米长，平铁铣6把、吊桶卡子、手电筒2把、尼龙绳20米、吊桶4个、安全带2个、耙子或平整填料用的工具。 2.7剪刀一把，用于剪断布袋。 2.8吊车一辆（视情况） 2.9搭设脚手架（视情况） 3.人员配备 3.1塔顶： 倒料4人，安全负责1 人，技术负责1人，起重1 人，需7人. 3.2地面： 挂料2人，,全面劳动组织1 人，安全员1 人，现场记录1 人，共需9人 4装填准备: 4.1必要的装填工具准备齐全。 4.2入罐必须办入罐证，空气置换，并且做入罐分析，O2含量大于18%以上。 4.3打开人孔检查内件有无松动或损坏 4.4清扫炉膛内壁,将杂物全部清除干净。 4.5将卸料口法兰上好。 4.6在设备内部准确量出填料装填高度,并做出明显标志(沿园周,至少三个记号)。 4.7填料支撑格栅已上好，填料压栅、填料压栅固定块、钢丝网准备妥当。 4.8吊装、运输工具齐备。 4.9 确认填料与要求相符。 5.填料装填程序 5.1装填前，首先由技术人员检查填料支撑板安装情况是否符合技术要求，并在塔壁标注填料装填高度。 5.2严格按照设备结构示意图中的标示，和填料统计表中的要求进行填料的装填。 5.3装填料时注意安全，防止填料高空下落伤人，必要时在塔下部设置安全防护网。 5.4将装料吊至平台，槽漏斗套上布袋捆牢，将装料槽固定在人空口上方，放下布袋，使填料能沿布袋直接卸到塔内，装到刻度线后扒平。（填料要缓慢地倒入接有布口袋的漏斗里，塔器内人员手握帆布口袋下部，不断地移动位置，使填料的装填高度水平均匀上升，人员须蹲在木板上工作，以防踩坏填料，置装填规定高度后扒平触媒。） 5.5装填完毕，清理内部，通知检修人员把填料压板装好，再封闭好装料口。 5.6清理平台和地面，做到工完场地清。 6.安全注意事项 6.1填料在运输起吊装填过程中要轻拿轻放，不要摔打。装料时布袋要把牢,以免脱落,使填料从高处摔下。 6.2保持新鲜空气供应量不小于25m3/分，用轴流风机通风或将压缩空气用胶管减压输送到设备内。 6.3入塔人员劳动防护用品必须穿戴整齐，并在专职防护人员的监护下进行工作。 6.4装填人员进设备前，必须办理进入设备安全作业证，严格按进入设备的八个必须落实各项准备工作，合格后方可进入。 6.5要及时与外部联系，要有医务、安全人员在场，要有急救措施。化工机械基础填料塔设计方案
填料塔填料装填方案
填料精馏塔设计示例
化工原理甲醇—水连续填料精馏塔
填料装填安装施工方案样本
精馏塔课程设计
冷却塔填料施工方案及安全措施
精馏塔设计指导书
化工原理课程设计 苯-甲苯浮阀精馏塔共19页
过程设备设计课程设计(填料吸收塔)
设备填料装填方案(试行)