甲醇分离器结构设计
高效甲醇气液分离器

新型结构的高效甲醇分离器一种名为除腊型高效集成膜甲醇分离器在河南蓝天集团30万吨每年的甲醇生产装置中已运行一年多,据在线分析记录的数据,反映出的分离效果如下:1 除腊型高效集成膜甲醇分离器设计保证值1.1 设计条件:1)入口压力:7.1Mpa2)温度:40℃3)流量:51×104Nm3/h4)出塔气中甲醇含量:(6-7)%(Vol%)2.2 保证值:1)分离器出口气体中甲醇含量:≤0.5%(Vol%)2) 初期压降:≤0.015Mpa2 实际生产中操作值:2.1 条件:1)入口压力:约7.0Mpa2 ) 温度:约35℃3)流量:约48.5×104 Nm3/h4)出塔气中甲醇含量:约6%(Vol%)2.2 操作值:1)压降:<0.015MPa2)出口气体中醇含量:(0.1-0.28)%3 效果通过半年多的运行,可以看上出:运用这种内件后,分离器出口气中甲醇含量的实测值为(0.1-0.28)%,低于设计保证值≤0.5%,这样使入塔气中甲醇含量大幅下降。
在原料气能保证供应的工况下,和普通甲醇分离器相比,合成部分能力能提高(5-10)%,真正体现了该内件的节能、增产、降耗的效果。
如果天然气能满足供应,当设备达到满负荷生产时,各种参数达到设计值,分离效果会更显著。
目前该分离器的气体进口压降实测值<0.015Mpa,也在设计保证值之内,说明结腊现象还没有影响到正常的运行。
当结腊现象加重,分离器气体进出口压差增大时,该内件的除腊功能将发挥作用,通过除腊的操作,它可以保证气体进出口压降保持在≤0.015Mpa。
这是保证设备长周期连续运行的有效措施。
传统的分离器就是螺旋、漩流加过滤元件,靠机械力加丝网除沫除去气相中的甲醇和水,只能除去大粒径的液滴,因此分离气中仍然有气体和液滴状态存在的甲醇和水,人们将惯性力分离称为一级分离。
该分离器是将传统的螺旋、漩流、过滤元件(主要是丝网除沫器)和现代微滤(用4-50微米的不锈钢丝毡加工而成)、超滤(用小于1微米的三维超细硅硼纤维加工而成)元件强化组装在一个分离内外筒中,增加其分离效率,与传统的相比可使分离器中甲醇含量有原来的0.8-1.0%(vol)下降到0.4-0.5%(vol),并在筒体内增设除腊元件和筒外增加旁路阀设计来完成不停车除腊的功能。
甲醇分离器结构设计进展及效果

正 常生产时 , 反应气先经螺旋元件 和旋 流元件丝 网, 大部分 甲醇 与水被分 离 , 再经 微 滤元件 和超滤元
0: : 。 : - 。 : : ==. x : 。 = = :
甲醇 分 离器 结 构 设计 进 展及 效 果
张
( . 天集团中原 甲醇厂 生产技 术处 , 1蓝 河南
刚 张 文 效 2 .
驻马店 4 30 ; . 学工业第二设计院 , 6 00 2 化 山西 太原 000) 30 1
维普资讯
第2 第5 7卷 期
20 0 7年 1 0月
山 西
化
工
Y
V0 . 7 No. 12 5 Oc .2 0 t 07
S HA Ⅸ Ia 也 M I 卜 CAL I NDI
: =x
- -
:
疆
i 侣机与嚣餐叠 i 善 : :
收 稿 日期 :0 70 .2 20 .70
线方向进入甲醇分离器, 在离心作用下, 气体在向下 旋转中将 甲醇与水从气相中分离出来 ; 分出的粗甲醇 送 中间槽 , 离了 甲醇和水 的气体从底 部向上翻转经 分
丝 网除沫后 由出气 管排走 。分 离气 中 甲醇体 积分数 为 08 .%~10 既 有气 态( .%, 蒸气 )也有液态 ( , 雾沫夹
气体 中, 甲醇体积分数约 05 . %。
离气
离效果下降 的问题 , 致生产 系统 因此 被迫停 产 、 导 检
修。为了解决挂蜡现象, 保证系统长期稳定运行, 西 安超滤化工公 司设计 出了除蜡型 甲醇分离器[ , 5 结构 J
如图 4所示 。
t分离 气
甲醇
图 2 低压法合成工艺中 甲醇分离器示意图
甲醇-乙醇分离过程精馏塔设计

课程设计说明书(浮阀塔设计)专业:班级:姓名:指导教师:目录一、设计方案与工艺流程图 (4)二、基础数据 (4)1、进料流量及组成 (4)2、进料流量 (4)三、物料横算 (5)四、确定操作条件 (5)1确定操作压力 (5)2确定操作温度 (5)五、确定q及最小回流比 (6)六、理论板数与实际板数及适宜回流比 (7)七、确定冷凝器与再沸器的热负荷 (8)冷凝器 (9)再沸器 (11)八、塔径的计算及板间距的确定 (12)1汽、液相流率 (13)2将以上求得的流率换成体积流率 (13)3塔径的计算 (14)九、堰及降液管的设计 (15)1取堰长 (15)2取堰宽及降液管面积 (15)3、停留时间 (15)4、堰高 (15)5、降液管底端与塔板之间的距离 (15)6、塔板布置及浮阀数目与排列 (16)十、塔板流体力学验算 (17)精馏段 (17)提馏段 (19)十一.塔板的负荷性能图 (20)精馏段 (20)精馏段 (23)十二、主要接管尺寸的选取 (26)1、进料管 (26)2、回流管 (26)3、釜液出口管 (26)4、塔顶蒸汽管 (27)5、加热蒸汽管 (27)化工原理课程设计任务书:专业:班级:一、设计题目:浮阀塔的设计二、设计任务:甲醇-乙醇分离过程精馏塔设计三、设计条件:四、设计的容和要求:一、设计方案与工艺流程图1、设计方案本次课程设计的任务是设计乙醇精馏塔,塔型为浮阀塔,进料为两组分进料(甲醇、乙醇)。
因为甲醇为轻组分乙醇为重组分,甲醇由塔顶蒸出,而乙醇则存在于塔底产品中。
因此,可用一个塔进行精馏分离。
由于要分离的混合物各组分在常压下是液相,无法分离,因此必须在常压下进行蒸馏分离。
同时在塔顶设置冷凝器,在塔底设置再沸器,由于塔顶不需汽相出料,故采用全凝器。
2、工艺流程图二、基础数据1、进料流量及组成(1)将进料组成由质量分数转化为摩尔分数2、进料流量平均分子质量:、物料组成W=34000000/(46.07×300×24)=102.5kmol/h.(1)原料热力学状态进料温度:20℃(2)冷却介质及温度,加热介质及温度冷却介质为水,加热介质为水蒸气三、物料横算=0.03其中: xW则q nF=196.07kmol/h.四、确定操作条件1确定操作压力:P28Kpa2确定操作温度:由t-X-Y图知:塔顶温度为65.6摄氏度,塔底温度为77.8摄氏度如上图所示:五、确定q及最小回流比已知进料温度为20℃,由t-x-y得泡点温度70.6℃,则查得45.3℃(取进料温度和泡点温度的平均值)情况下对应甲醇乙醇的比热容分别为:查得此时的甲醇乙醇的汽化潜热分别为则所以q线方程为如图所示的操作线的图:由q线方程与操作线方程可知其交点为六、理论板数与实际板数及适宜回流比由吉利兰求理论板数,先求出最小理论板数,再根据吉利兰关系式求理论板数N。
甲醇-水分离精馏塔设计 完整版

u -空塔气速 m/s u0-气体通过筛孔的速度 ,m/s uo,min-漏液点气速, m/s tF- 进料板温度℃ tD-塔顶 温度℃ tW-塔底 温度℃ tm-平均 温度℃ W-釜残液流量 kmol/h wc -边缘区宽度 m wd -弓形降液管的宽度 m ws -破沫区宽度 m x -液相中易挥发组分的摩尔分率 y -气相中易挥发组分的摩尔分率 Z -塔高 m
6 共 30 页
二 、精馏塔的物料衡算
1、 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率
甲醇的摩尔质量 水的摩尔质量
xF
M甲醇 32kg / kmol M水 18kg / kmol
0.46 / 32 =0.324 0.46 / 32 0.54 / 18 0.98 / 32 xD =0.965 0.98 / 32 0.02 / 18 0.005 / 32 xW =0.00282 0.005 / 32 0.995 / 18
2、 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量
MF 0.324 32 (1 0.324) 18 22.54kg / kmol
MD 0.965 32 (1 0.965) 18 31.51kg / kmol MW 0.00282 32 (1 0.00282) 18 18.04kg / kmol
1 0.4 4.04 0.4(1 0.729)
2
3
4
则
0.9194 (1 0.8741) 1.643 0.8741 (1 0.9194)来自 m
1 2 3
4
4
4.65
相平衡方程为;
y x/ 1 ( 1x )
甲醇分离器的结构设计

甲醇分离器的结构设计黄德华;王欢【摘要】以某项目中甲醇合成装置的甲醇分离器为例,对低温复合板容器的裙座对接结构、接管补强结构设计进行比较分析,提出符合低温容器结构特点的方案,为类似设备的结构设计提供参考.【期刊名称】《化工设备与管道》【年(卷),期】2016(053)002【总页数】3页(P23-24,32)【关键词】甲醇;低温;结构设计;翻边锻管【作者】黄德华;王欢【作者单位】中石化宁波工程有限公司,浙江宁波315207;黎明化工研究设计院有限责任公司,河南洛阳471001【正文语种】中文【中图分类】TQ050.3;TH122甲醇分离器是对上游气化、净化装置产生的甲醇合成气(粗甲醇、循环气)进行净化分离的容器,是甲醇合成装置的关键设备。
该设备的工作环境温度较低,但是压力较高,随着使用温度的降低,设备可能会发生脆性破坏。
为了避免这种危害的发生,在设备设计时应充分考虑:(1)结构应尽量简单,减少约束;(2)尽量避免结构形状的突然变化,减少局部应力;(3)接管与壳体连接部位应圆滑过渡,接管端部内壁倒圆[1]。
本文从裙座对接结构和接管结构设计两方面论述此类低温高压厚壁容器的设计问题。
甲醇分离器的结构形式如图1所示,设备主要由筒体、球形封头、法兰、锻管、裙座组成。
设备主体材料采用16MnDR+S30403复合板,所有接管法兰及加强锻管采用16Mn Ⅳ锻件+S30403(堆焊),密封结构采用环连接面(RJ)密封形式,支撑形式为裙式支撑。
产品技术参数见表1。
由于设备所在服役环境恶劣,为低温冰冻工况,因此在操作过程中裙座顶部内外温差较大。
裙座与下封头之间的焊缝容易产生冷裂纹,甚至开裂,致使设备造成破坏,所以有必要对裙座与下封头的焊缝进行设计优化。
图2为两种对接接头的结构图。
节点(a)为国家标准[2]中推荐的塔器裙座与塔壳对接形式(图2a),一般为塔器所通用的结构。
而节点(b)的做法是先将一段300~500 mm的裙座筒节与封头焊接,然后再将上段与裙座下段立式组对。
国内甲醇分离器的设计与发展

分离器 按 其原理 划 分 的形 式 有 3种 : 械 式 甲醇 机
分离器 、 滤式 甲醇分离 器 和水洗 式 甲醇 分离器 。 超
的液态 甲醇进 行 气 液 分 离 , 分 离 的液 态 甲醇 从 被
分离器 底部 减压后 送人 粗 甲醇贮 槽 。
g —重 力加 速度 , / — m s。
除 沫器 分离 出 甲醇雾滴 后 从分 离器 顶部 出 口管排 出。液 态 甲醇从 分离器 底 部排液 管 排 出。其结 构
如图 1 示。 所
由式 ( ) 以看 出 : 醇液 滴 的沉 降 速 度 与 1可 甲
液滴 的直径 、 甲醇液 与混 合 气 体 的 密度 差 的平 方
混合气 体 的密 度 越大 , 液滴 在 混 合 气 中的 相 对密度 降低 , 降的速 度减 少 , 离 困难 。如果 降 沉 分
出。其结 构如 图 2所示 。
2 3 带 内筒 的 甲醇 分 离器 .
低 压力 , 气体 的密 度相 应降低 , 是压 力降低 的同 但
时也降低 了甲醇 在气 相 中 的平 衡 分压 , 相 的扩 液 散也 相应 增加 , 使分 离变 得更加 困难 ; 且混 合气 而 还需 经压 缩机 循环段 增 压后再 送 至 甲醇 合成 塔参 加反 应 , 必增 加动 力消 耗 。 势 围绕增 大 甲醇 液滴 、 高 甲醇液 滴 的沉 降 速 提 度 , 而提 高 甲醇分 离器 的分离 精度 , 进 各设 计单 位
甲醇 分离 器是 1台 比较关 键 的设 备 , 接 决 定 了 直 甲醇 的产 品质 量 和 能 耗 , 以 选择 合 适 的 甲醇 分 所
离器 , 于新建 企 业 要 慎 重 , 其 对 于大 型 、 对 尤 高压 的 甲醇 装 置而 言 , 为关 键 。 更
甲醇合成反应器与分离器工艺设计
甲醇合 成反应 器是 低压 合成 甲醇 的关键设 备 之一 。近年 来 , 随 着 甲醇装 置 的 大 型 化 ( 由单 套
3 0 k t / a 发 展 至 目前 的 3 5 0 k t / a , 甚 至更 大 ) , 甲醇
具有设计先进性与可行性。 关 键 词 甲醇 反 应器 分 离器
Pr o c e s s De s i g n o f Me t ha no l Co n v e r t e r a nd Se p a r a t o r
Wa n g B i n g h u a i , Wu S h e n  ̄ u n ( L a n z h o u A e r o s p a c e P e t r o c h e mi c a l E n g i n e e r i n g C o r p o r a t i o n G a n s u L a n z h o u 7 3 0 0 5 0 )
p r e s s u r e s t e a m i s 1 . 0 t p e r t o n o f me t h a n o l ,a n d t h e y a r e h i g h i n o p e r a t i o n a d a p t a b i l i t y a n d i n p r o d u c t q u li a t y .T h e me t h a n o l s e p a r a t o r a d o p t s t h e f u l l r e c o v e r y me t h no a l s e p a r a t i o n t e c h n o l o g y ,i t s r e c o v e r y r a t e i s n e a r l y l 0 o % ,a n d a f t e r s e p ra a t i o n t h e g a s p h a s e c o n t a i n s<0 . 1 % ,v o l u me f r a c t i o n o f me t h a n o 1 . Ac t u l a p r du o c t i o n i n s p e c t i o n s h o w s t h a t t h e t w o p i e c e s o f e q u i p me n t a r e a d v a n c e d i n d e s i g n a n d f e a s i b l第4 0卷
羽叶分离器用作甲醇装置粗甲醇分离器设计方案
羽叶分离器用作甲醇装置粗甲醇分离器设计方案诺卫能源技术(北京)有限公司在甲醇合成装置中,大量合成气需要经循环气压缩机升压后参与循环反应。
能否从冷却后的循环气中高效捕集分离粗甲醇,不仅影响核心循环气压缩机运行维护成本,同时也影响合成反应中杂质形成及含量。
在国内外甲醇合成工艺包中,均不约而同选择羽叶式高效气液分离器,技术升级取代以往的重力沉降分离罐、丝网分离器和滤芯分离器。
这里,以实例采用羽叶式高效气液分离器作为粗甲醇分离器,与大家一起讨论。
从事过甲醇合成装置运行管理和作业的同行都知道,在甲醇合成反应器中,羰化和脱羟基反应同时进行,即在合成甲醇的同时,也发生着甲醇脱羟基形成多碳烃的反应。
尤其在合成装置新开车阶段,反应产生的低分子石蜡等杂志在循环气中明显存在。
以往国内甲醇装置中的粗甲醇分离器,往往采用丝网分离器、滤芯分离器分离冷却循环气中的粗甲醇。
这种借助纤维丝相互架桥形成“物理孔格”以阻挡拦截方式净化气流,比较适于对气流中携带的当量尺寸不发生变化的固体颗粒物脱除,而不太适用于分离过程中气流携带质当量尺寸发生显著改变的液滴液沫脱除,从而表现出气液分离效率既不高且不稳定。
更让人头疼的是,反应器中的部分催化剂也会在冲击载荷下破碎粉化进入循环气流,采用丝网分离器、滤芯分离器虽然对这类当量尺寸不发生显著变化的固体颗粒物有效滤除,但是这些固体颗粒物会在丝网和滤芯内件表层、中层、深层累积,尤其当其与低分子石蜡相互混合集聚在丝网和滤芯内件表层、中层、深层,会引起内件过流通道堵塞,运行压降不断升高,分离效率不断恶化。
最终,不得不定期或不定期停车更换内件,导致丝网和滤芯分离器运行和维护成本按年月累积增加。
从2005年前后起,国际上甲醇合成工艺包专利提供商如戴维、拓普索、鲁奇、卡萨利等,纷纷选用羽叶式高效气液分离器作为以往丝网分离器技术升级方案,尤其是中、大规模甲醇项目。
由于中、大规模甲醇项目,比如单线60万吨/年、85万吨/年、120万吨/年、180万吨/年,不仅循环气量很大,且需要脱除的粗甲醇量更多,采用传统的丝网分离器、滤芯分离器则要求直径很大的分离器壳体,其制造、运输成本和难度都远大于羽叶式高效气液分离器,而分离效率和操作弹性反倒不如羽叶分离器。
甲醇—水精馏分离板式塔设计
3.3.5 提馏段平均摩尔质量
MVm 25.67 18.08 2 21.88 Kg mol
M
Lm
20.1118.01
2 19.06 Kg
mol
4.精馏塔的塔体工艺尺寸
4.1 精馏段塔径的计算
由上面可知精馏段 L 45 Kmol h V 68 Kmol h
精馏段的气、液相体积流率为
Vs VMVm 3600 Vm 68 28.73 3600 1.01 1.481 m3 s
根据回收率: xD D xF F 99%
则有:
D 23 Kmol h
由总物料衡算: F D W
以及:
xF F xD D W xW
容易得出: W 94 Kmol h , xW 0.0012
2.塔板数的确定
2.1 逐板计算法求取理论板层数 NT
甲醇-水汽液平衡数据:
x
y
x
y
3600 Af
HT Lh
3600 0.0448 0.40 3600 0.0084
21.31s5s 其中 HT 即为板间距
0.40m, Lh 即为每小时的体积流量
验证结果为降液管设计符合要求。 5.1.1.4 降液管底隙高度 ho
10
ho Lh 3600 lw uo 取 uo 0.07 m s ho 0.0084 3600 3600 0.6 0.07 0.020024 m0.02m
故精馏塔有效高度为 Z Z精 Z提 0.8 10.4m
5.塔板主要工艺尺寸
5.1 精馏段塔板工艺尺寸计算
5.1.1 溢流装置计算
9
因塔径
,
所以可选取单溢流弓形降液管,采用凹形受液盘。( 此种溢流方式液体流径较长, 塔板效率较高,塔板结构简单,加工方便,在直径小于 2.2m 的塔中被广泛使用。) 各项计算如下:
设计一台分离甲醇_乙醇板式精馏塔
1•概述(内容至少2页,同学间的相似度不能超过30%。
与精馏知识相关)2. 设计任务书(1)设计题目甲醇-乙醇精馏塔工艺设计(2)设计条件生产能力:34560吨/年(年工作日360天,每天开动设备24小时计算)原料中甲醇含量:40%+0.003X(摩尔分数,X为学号的后两位)设计要求:塔顶甲醇的含量不低于96%(摩尔分数)塔底甲醇的含量不咼于4%(摩尔分数)操作压力常压进料热状况q=0.7回流比自选单板压降O.8KPa3. 工艺流程图及流程说明(1)工艺流程图(模仿仿真精馏中的工艺流程图设计,要包括原料储罐,精馏塔,冷凝器,再沸器,塔顶产品储罐,塔底产品储罐和泵设备,CAD作图)(2)工艺流程说明4. 设备形式的选择本设计选择板式精馏塔,塔板为浮阀式。
(选择依据自己查,本质就是本设计用浮阀塔的优点)5. 工艺计算5.1确定塔顶、塔底物料量及组成5.2确定塔板数和进料位置(作图)5.3塔径及塔板结构尺寸的确定5.3.1精馏段(1)塔径的确定(2)溢流装置(3)塔板布置及浮阀数排列(做出阀孔分布图)(4)塔板流体力学验算(5)塔板负荷性能图5.3.2提馏段(1)塔径的确定(2)溢流装置(3)塔板布置及浮阀数排列(做出阀孔分布图)(4)塔板流体力学验算(5)塔板负荷性能图5.4塔高的确定5.5精馏装置附属设备的设计(1)冷凝器的选型(换热器的设计)――采用水为冷流体,进口温度25o C,出口温度35 °C;甲醇为热流体,仅有相变。
(2)再沸器的选型一一以120°C的过热水蒸气作为热源(3)泵的选型(4) 储罐的选择(计算内容为一天的进料量或产量所需储罐的体积,储罐的储料系数为0.8)a. 原料储罐b. 塔顶产品储罐c. 塔底产品储罐5.6数据汇总6. 参考文献7. 设计心得8. 致谢目录课程设计任务书............................................ 2……1. ................................................................................................................ 设计方案的确定及工艺流程的说明. (3)1.1流程示意图............................................. 3........1.2流程和方案的说明及论述................................... 3 •-1.2.1流程的说明........................................... 3........1.2.2设计方案确定........................................ 3……2. 精馏塔的工艺计算....................................... 4……2.1精馏塔的物料衡算....................................... 4……2.1.1物料衡算............................................. 4.......2.1.2相对挥发度的计算..................................... 4 ••…2.2塔板数的确定........................................... 4……2.2.1理论板数的计算...................................... 4 ........ 222精馏塔塔效率的计算..................................... 6••…2.3塔的工艺条件及物性数据计算................................ 7 -2.3.1混合液平均摩尔质量计算................................ 7…2.3.2平均密度计算......................................... 7……2.3.3液体平均表面张力.................................... 8 ••…2.3.4提馏气液相体积流量.................................... 8••…2.4塔体工艺尺寸计算...................................... 8……2.4.1精馏段塔径计算....................................... 8……2.4.2精馏塔高度计算...................................... 10 ••…2.4.3溢流装置计算........................................ 10 ••…2.5塔板负荷性能........................................... 10……2.5.1浮阀计算及其排列.................................... 10••…2.6塔板流体性能校核...................................... 11••…2.6.1泡沫夹带量校核...................................... 11……2.6.2塔板阻力计算......................................... 12……2.6.3降液管液面校对...................................... 12 ••…2.6.4液体在降液管内停留时间校核 (12)2.6.5严重漏液校核........................................ 13- ••…2.6.6塔板负荷性能图...................................... 13 ••…2.7换热器的计算........................................... 14……2.7.1原料预热器.......................................... 14- 2.7.2塔顶冷凝器. (15)2.7.3塔底再沸器........................................... 15 •2.7.4贮罐体积计算........................................ 15-2.7.5进料罐线直径....................................... 15-3. 设备结果汇总表......................................... •4. 主要参考文献........................................... 1-课程设计任务书一、设计题目:分离甲醇一乙醇板式精馏塔的设计二、设计要求工艺条件与数据(1)原料液含甲醇79% (质量,下同);含乙醇21%(2)馏出液含甲醇99.85% ,残留液含甲醇2% ;(3)年产10万吨精甲醇,设每年工作时间为7200小时;(4)料液可视为理想溶液,取g0.5 , K=1 ;(5)常压操作,泡点进料。