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大庆石化公司2万吨/年MTBE装置中脱C4塔装置的设计

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  • 发布时间:2017-02-10
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. 仃BE生产的工艺流程用甲醇和含有异丁烯的C4馏分为原料,在催化剂作用下台成MTBE的工艺生产过程基本相似。所不同之处在于,-是因反应器不同,物料流向也不相同;二是反应热移走的方式不同,故流程也有所不同。但主要的两个部分都是必须的,即:1、反应部分,不论采用哪-种反应器,都必须根据需要,控制适当的醇烯比,以达到所要求的异丁烯转化率;2、分离回收部分,它的主要任务是将反应所得到的MTBE产品进行提纯,回收未反应的c4馏分中的过量甲醇并循环使用。在工业生产上,因原料不同或对产品的要求不同,在工业流程上有-反三塔、两反三塔等方式二,糟馏塔的物料衡算1、原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率(1)C4的摩尔质cMA56kmol/hMTBE的摩尔质NM,88kmol/h则原料液及塔顶、塔底产品中C4(易挥发组分 )的含量:: :! :0.694O3/880.7/56: - :! -0.972 O.96/560.04/88: - - 0.0160.01/560.99/88式中 --原料液中易挥发组分的摩尔分数;- - 馏出液中易挥发组分的摩尔分数;Xw--釜残液中易挥发组分的摩尔分数。

(2)原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量Mr0.694×56(1-0.694)×8865.8 kmol/h 0.972×56(1-0.972)×8856.9 kmol/h 0.016×56(10.O16)×8887.5 kmol/h(3)NN&NtF -34-7kmol/h总物料衡算34.7D其中F--原料液流量 ,kmol/h;D--塔顶产品流量,kmol/h;- 塔底产品流量,kmol/h;C4物料衡算 34.7×0.6940.972D0.016W联立解得D 24.61 W 10.092、塔板数的确定(1)取操作回流 比为3,则精馏塔的气、液相负荷:L:RD 3×24.6173.83V( 11D(31)·24.6198.44 F 73.8334.7108.53V V98.44式中-~精馏段中下降液体的摩尔流量,kmol/h)工--提馏段中下降液体的摩尔流量,kmol/h;精馏段中上升蒸汽摩尔流量,kmol/h;- - 提馏段中上升蒸汽摩尔流量,kmol/h。

(2)求操作线方程:精馏段操作方程为y: -L-D- -73.-83 ×o.9720.75 o243。 V V 98.44 98.44提馏段操作方程为: 7- 。-w -108-.53 -10.-09x0.972Y Xw 1.10 O.1O ~98.44 · 。 。· 。由化工原理 中的逐板计算得,理论板数为ⅣT25.9(包括再沸器)进料板位置Ⅳ 14精馏段实际塔板数为Ⅳ 13/0.5225提馏段实际塔板数为 Ⅳ 1 1.9/0.5222.88 23三、塔的结构设计1、塔径及封头的选择根据工艺设计选取D1200ram,上下封头均采用标准椭遭头。

2、确定抽出管 口尺寸根据液体和气体在管中流速,则管线直径尺寸计算如式(3-1):、 ×-。。。

对于输送液体管线~ 重量流率;y~液体重度 ,I(g; ,-气体比容。

参考大庆石化公司同类设备尺寸,各侧线产品出口、中段回流人口、各关口尺寸确定见表1。

3、塔高的设计塔的顶部空间高度H(塔的顶部空间是指塔顶第-层塔盘到塔顶封头切线的距离)取 45OOmm;吊柱高度(指的是吊柱顶端到上封头切线的高度)Hd2298mm;塔的主体高度 ;2l层距离为H350mm的塔盘,25NE离为H2800mm的塔盘,人孔所在两边 塔盘间距为 H 6 0 0inm ,液面控制 VI距底 部第-块塔盘距 离为900ram,取塔底高度 2.5m;考虑塔底抽出管线所占空间,取群座高度为H5.5m。

则::25 24 3 20×35024×450600×390020500表1管 口尺寸表名称 公称直径 ,mm 伸出高度,mm进再沸器 口 l50再沸气体入 口 200塔顶气体出口 200 20o回流人 口 80 200进料口 80 20o塔底液相抽出口 50 l5O科技 博览 91科学论坛l恒磁式电磁流量计极化控制方法的研究刘 国庆(曲阜师范大学电气信息与自动化学院 山东 日照 276826)[摘 要]本文在分析和 比较已有极化控制方法 的基础上,提出了动态反阔化控制方法 ,并对该方法进行了详细的论述与推导。基于设计的传感器和信号处理方法,完成了整个恒磁式电磁流量计系统的设计(包括硬件部分和软件部分)。在该系统中,极化电压被控制在某-个恒定的数值,反应流体流量的感应电动势就能稳定、准确的测量出来。

[关键词]磁钢励磁;极化;动态反溃电磁流量计中图分类号:0441 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(201 3)03-0092-02恒磁式电磁流量计设计过程中的主要问题就是金属测量电极的极化问题。

电磁流量计励磁技术随着电磁流量计的发展,其励磁技术主要包括低频励磁、双频励磁和直流励磁三种方式。就恒磁式电磁流量计目前的研究而言,主要难点集中体现在以下几点:-是极化电压与电极材料、液体性质有关,且影响感应电动势;二是直流极化电压随机性大,且远远大于反应流速的感应电动势;三是实际测量过程中,两电极上叠加了-系列的干扰信号;四是尽管磁感应强度增大了很多,但与极化电压相比,反应流速的感应电动势仍然非常微弱。

以上众多问题使得从-个较大的无规律随机变化的极化电压中提取出有用的微弱感应电动势十分困难,也是目前电磁流量计研究的难点之-。本文针对磁钢励磁的特点,试探性地从极化电压的角度出发,在参考和借鉴电极结构、极化现象产生机理和双电层理 的基础上,提出了-种动态跟踪极化电压并反镭制的方法来有效地抑制极化电压,从而提取出反应流体流速的感应电动势。

-、动态反镭制极化方法动态反阔化控制方法,即采用对每个电极进行周期性的测量时段与控制时段相交替的工作方式,使每个周期内控制时段的电极电势总值等于负的测量时段的电极电势总值,从而有效地消除电极信号中的极化电压,把极化电压控制在某-稳定的值,并可直接从两个电极电势信号的差值得出反映流体流速的感应电动势值。从而使永磁式电磁流量计应用于-般导电性液体流量的测量成为可能,并可充分发挥恒磁式电磁流量计的高动态响应和低功耗的特点。其系统结构原理框图如图l(a)。

上述动态反阔化控制方法中,采用反镭制方法使控制时段的电极电势值等于负的测量时段的电极电势值,调整测量时段和控制时段的时间间隔,使测量时段和控制时段的电极电势值和时间的乘积相等,主观上认为可以完全抑制电极上的极化电压。但是,由于对极化电压的原理还不是十分了解,无法确定极化电压和反馈电压是否完全等效,因而无法确定极化是否可以完全控制祝本文在对动态反阔化控制方法进行了相关的实验与研究的基础上,对上述的动态反阔化控制方法进行了改进。改进后的动态反阔化控制方法的系统结构原理框图如图l(b)所示 。

在改进后的系统中,极化电压是直流信号,其变化相对缓慢,变化频率与模拟开关的控制频率以及控制-测量的频率相比小得多。而感应电动势是由于微观粒子在洛仑兹力的作用下发生偏转而产生的,微观粒子的偏转速度极快,当/4-H H H H H: 229845002050025O0550033350式中H~塔的主体高度 ,mm;Hm塔的总高,mlnH,-其中2l层塔盘之间的距离,mm;- 其中25层塔盘之间的距离,mm;月 人孔所在两边塔盘的距离,mm;- 液面控制口距底部第-块塔盘的距离。mm。

四.塔壳强度计算塔壳、裙座壳和封头材料选用16Mr'tRI Rel235MPa,o-170MPa lI、下段圆筒及下封头 卫2[o,]-eo , -式中:6'圆筒壁厚,mm。

~ : - 0.91×1200 1 ,下封头: h 面 322m 式中:6l- 圆筒壁厚,mm。

2、上段圆筒及上封头蹴 笼 z-上封头: 嶝厚附加量: 其中:钢板负偏差 ,取0;0.9 1 x1 200 3.79mm2 70 0 85 0 9 ×l × . - .1(-:腐蚀余量,内径为1200mm取3mm;即 :Cl-O33ram考虑高塔具有振动、运输、刚度等问题,塔壳厚度分别取12栅 ,裙座厚度取12ram 。

五 辅助结构设计1、人 孔92 科技 博览在炼油装置塔器中,当油晶不断清洁时,每隔6"8块隔板外设-个人孔,当油品赃物需经常清理时,每隔3-4块隔板外设-个人孔,凡有人孔处塔板间距应等于或大于6(nm,人孔的中心距操作平台-般为800mm1200mm,人孔直径- 般为450mm 550mm,特殊的也有长方形的人孔,人孔伸出塔器简体长度为20Omm 250ram。

根据以上实际经验和本装置的实际情况,开设人孔的位置如下:1#人孔位于第48层塔板;2#人孔位于第34层塔板;3#人 L位于第23层塔板;4#人孔位于第12层塔板;5#人孔位于塔底。

2、吊住吊柱属于标准件,在选用吊柱时应考虑以下几个问题:(1)吊柱的吊装能力,由于吊柱用于吊装塔板内件 ,该吊柱的起重为500kN (2)应保证操作平台距书柄的距离在1.5m以内。

(3)应注意吊装吊起空间,即保证每个被吊起的塔盘内件能通过每个人孔进入塔内,该 吊杆长6.4m;(4)在吊柱的球面支撑设置防水器。

结论塔设备是石油化工生产中最重要的设备之- ,本次通过对2万吨/年MTBE装置脱C4分馏塔的工艺、结构、强度的设计计算,可以得出如下结论l、通过结构设计得到了分馏塔的主要尺寸:塔高,塔径以及相应的进料和出料管线的尺寸等。

2、通过强度计算对分馏塔的壁厚进行设计,以及轴向应力校核、水压试验下的应力校核,设计结果满足强度要求。

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