钛钢复合板乙酸精馏塔的流场模拟分析与整体优化设计

作     者：江振飞 

作者单位：淮阴工学院 

学位级别：硕士

导师姓名：李伯奎;王在良

授予年度：2020年

学科分类：080706[工学-化工过程机械] 081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：乙酸精馏塔 液体分布器 变径段 丝网除沫器 流场模拟 

摘      要：针对乙酸精馏塔实际生产中出现的防腐蚀性能较差、气液泄漏、塔内压差较大、塔顶雾沫夹带等问题,从影响精馏效率的结构方面因素出发,开展了液体分布器以及变径段筒体的流场模拟分析,并根据流场模拟分析结果对整体结构进行优化设计。本论文的主要工作和研究成果主要包括以下方面:（1）分析了影响精馏效率的结构方面因素,主要包括液体分布器的气液分布效果影响、筒体变径段引起的压差影响、丝网除沫器结构的除沫效率影响。经过对不同不锈钢材和钛材的经济技术对比分析,优化选用基层材料为Q345R、复层材料为纯钛的复合板作为材料,该材料具有优良的耐腐蚀性能,同时具有高硬度且成本低的特点。（2）对收集器结构、槽筒斜板式结构、槽筒孔式结构这三种液体分布器结构进行了气相流场数值模拟。得出以下结论:分布器气相的对称分布形式均匀性要高于单向分布形式;对于收集器结构而言,对应的最小不均匀度主要是存在于气相分布开始的阶段里。气相通道开孔率无法反映出气体分布均匀情况,但是分布器气相出口结构能够和实际标准相一致,则能够明显提升其分布均匀性。空塔气速在不同结构轴向气相流场不均匀度方面所产生的作用影响都不明显。（3）对气液两相在接触过程中精馏塔内部压力随变径段倾斜角度α及高度H变化时的分布情况进行模拟计算,得出以下结论:在变径段高度H保持不变的情况下,精馏塔内部压力大小随变径段倾斜角度α的变大而变大;在变径段倾斜角度保持不变时,精馏塔内部受到的压力大小随变径段高度H的变大而变大,最终得出合适的变径段倾斜角度α=9?,变径段高度H=1423mm。（4）基于流场分析结果对乙酸精馏塔整体进行了优化设计。选用了槽筒斜板式液体分布器作为适合的液体分布器结构,并对其挡板高度、对称结构、气体分布结构做出优化;根据数值模拟结果,将变径段筒体倾斜角度α设计成9°,高度H设计成1423mm;改进了丝网除沫器结构,对塔体与法兰、压力计、温度计、主要接管的连接结构进行防泄漏设计。对壳体稳定性进行了校核,确定了计算长度、外压应力系数、许用外压应力。