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设备设计方案
概述
过程设备运行的安全性对生产有着极其重要的影响。设备的设计和选型不
当，不仅会影响总成本，而且有可能导致设生产的安全事故。因此，合理的设备
设计和选型是整个工程的重要环节。
本项目主要包括甲醇、 水混合与催化剂反应工段、 低碳烯烃产品干燥碱洗压
缩工段、和产品精馏分离工段，整个项目共有工艺设备 90 多台，主要有塔设备
（精馏塔、吸收塔） 、闪蒸罐、流化床反应设备、冷凝器、混合设备、换热器、
压缩机和泵等。
根据本工艺流程， 结合项目设计的经济预算， 我们对上述主要设备进行了详
细设计和选型。 本章选取产品精馏分离工段的脱乙烷塔给出了详细的计算和选型
说明，其它设备计算选型详见附录部分。
C2 分离塔选型设计
概述
C2 分离塔是即脱甲烷工段后，进行对乙烯和乙烷的分离，从而对乙烯产品
进行精制分离而得到产品。 其是关系到产品精制分离的一个重要塔设备， 其选型
设计直接关系到乙烯产品的收率及纯度，对整个工艺流程的经济效益有重要影
响。
设计要求
本项目C2分离塔为板式精储塔，精储塔设备设计要求：
（ 1）具有适宜的液体力学条件，达到气液两相的良好接触；
（ 2）结构简单，处理能力大，效率高，压降低；
（ 3）强化质量和能量的交换
工艺参数
（ 1）操作压力
对于C2分离塔的操作压力，由于精储物料进塔前压力较高，故本设计采用
中压操作，操作压力为 。
（ 2）进料状态
本设计采用塔中部进料，进料压力为 ,温度为258K。
（ 3）回流方式
采用泡点回流，易于控制。
（4 ） 选择塔板类型：选用 F1 型浮阀塔板（重阀） 。 F1 型浮阀塔板的结构简
单，制造方便，节省材料，性能良好，且重阀采用厚度 2 mm 的薄板冲制，每阀
质量约为33g。浮阀塔具有的优点：生产能力大，操作弹性大，塔板效率高，气
体压强以及液面落差较小，塔的造价比较低（浮阀塔的造价一般为泡罩塔的 60
－ 80%，而为筛板塔的 120－ 130%） 。
基本结构设计
1、塔径
由ASPEN真拟得：
2、回流比
由ASPEN真拟优化得操作回流比为R=
3、理论板数
由ASPEN真拟得下图：
所以取理论板数Nt=35合适。
设计计算与论证
1、物料衡算
由ASPEN真拟得出回流比R=
全工段质量流量均由ASPEN PLUS出
精馏段：
液相摩尔流量： L=12648kmol/h
气体摩尔流量：V=15398kmol/h
液体质量流量：qm, L=356497kg/h
气体质量流量：qm，G=433517kg/h
液体体积流量：qv，L=878m3/h=
气体体积流量：qv, G=11792m3/h =
提储段：
液相摩尔流量：L=15427kmol/h
气体摩尔流量：V=15398kmol/h
液体质量流量：qm, L=439449kg/h
气体质量流量：qm, G=439259kg/h
液体体积流量：qv, L=1116m3/h=
气体体积流量：qv，G=12043m3/h =
由计算数据可知，气液两相在精储段、提储段的流量基本一致，因此精微段 和提储段的各各设计参数也基本一样。
2、操作回流比和理论塔板数的确定
由ASPEN PLUS化得到的R=,35含塔釜）
3、全塔效率与实际塔板数
关联式为对旧式塔板全塔效率的估算， 实际生产采用新型塔板，塔板效率有 所增大，浮阀塔的板效率比较高，查相关数据，本设计按全塔效率 Ep=。 则实际塔板数Np=NT/Ep=44 （含塔釜）。
4、塔径及实际空塔气速
由，圆整后塔径D=7m。
塔截面积：
1 _2 -- 2
At=—二 D = 4
精储段实际空塔气速：
提储段实际空塔气速：
5、溢流装置设计
由于塔径较大，且平均qV, L=997m3/h>110m3/h ,故选择采用阶梯式双溢流塔 板，选用弓形降液管，不设进口堰。采用平直堰，取塔板间距 HT=,板上液
层高度hL=,分离空间为：HT-hL=。
图5-3流型流向示意图
查《化工工艺设计手册》取相关数据，
(1) 堰长：
取 lw / D = t lw = (双流型 W=(~)D ),弓形
降液管宽度Wd和面积Af查图求取。查相关数据(化工工艺设计手册中
表12—40查知)
Af
AT
=
1 2 2
Af =*—二 D2 = f 4
校核液体