甲醇水精餾課程設(shè)計(jì)

1、4.3.2前言在煉油、石油化工、精細(xì)化工、食品、醫(yī)跖及環(huán)保等部門(mén)，塔設(shè)備屈于使用量大, 應(yīng)用而廣的重要單元設(shè)備。塔設(shè)備廣泛用于蒸傭、吸收、萃取、洗滌、傳熱等單 元操作屮。所以塔設(shè)備的研究一直是國(guó)內(nèi)外學(xué)者普遍關(guān)注的重要課題。塔設(shè)備按其結(jié)構(gòu)形式基木上可分為兩類：板式塔和填料塔。以前，在工業(yè)生產(chǎn)中, 當(dāng)處理量大吋多用板式塔，處理量小吋采用填料塔。近年來(lái)由于填料塔結(jié)構(gòu)的改 進(jìn)，新型的、高負(fù)荷填料的開(kāi)發(fā)，既提高了塔的通過(guò)能力和分離效能又保持了壓 降小以性能穩(wěn)定等特點(diǎn)。因此填料塔已被推廣到大型汽液操作中。在某些場(chǎng)合還 代替了傳統(tǒng)的板式塔。如今，直徑幾米甚至幾i米的大型填料塔在工業(yè)上已非罕 見(jiàn)。隨著對(duì)填料塔

2、的研究和開(kāi)發(fā)，性能優(yōu)良的填料塔必將大量用于工業(yè)生產(chǎn)屮。 板式塔為逐級(jí)接觸式汽液傳質(zhì)設(shè)備，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便、操作彈性大、 持液量小等優(yōu)點(diǎn)。同吋也有投資費(fèi)用較高、填料易堵塞等缺點(diǎn)。本設(shè)計(jì)目的是分離甲醇-水混合液，處理量不大，故選用填料塔。塔型的選擇因素很多。主要因素有物料性質(zhì)、操作條件、塔設(shè)備的制造安裝和維 修等。1與物性有關(guān)的因素 易起泡的物系在板式塔中有較嚴(yán)重的霧沫夾帶現(xiàn)象或引起液泛，故選用填料塔 為宜。因?yàn)樘盍喜灰仔纬膳菽?。木設(shè)計(jì)為分離甲醇和水，故選用填料塔。 對(duì)于易腐蝕介質(zhì)，可選用陶瓷或其他耐腐蝕性材料作填料，對(duì)于不腐蝕的介質(zhì), 則可選金屬性質(zhì)或塑料填料，而本設(shè)計(jì)分離甲醇和水,腐蝕

3、性小可選用金屬填料。 2與操作條件有關(guān)的因素 傳質(zhì)速率受氣膜控制的系統(tǒng)，選用填料塔為宜。因?yàn)樘盍纤渝合酁槟盍鳌?氣相湍動(dòng)，有利于減小氣膜阻力。 難分離物系與產(chǎn)品純度要求較高，塔板數(shù)很多時(shí)，可采用高效填料。 若塔的高度冇限制，在某些情況下，選用填料塔口j降低塔高，為了節(jié)約能耗, 故本設(shè)計(jì)選用填料塔。 要求塔內(nèi)持液量、停留時(shí)間短、壓強(qiáng)小的物系，宜用規(guī)整填料。4. 3. 3流程確定和說(shuō)明1加料方式加料方式有兩種：高位槽加料和泵直接加料。采用高位槽加料，通過(guò)控制液位高 度，可以得到穩(wěn)定的流量和流速。通過(guò)重力加料，可以節(jié)省一筆動(dòng)力費(fèi)用。但由 于多了高位槽，建設(shè)費(fèi)用壇加；采用泵加料，受泵的影響，流量

4、不a穩(wěn)定，流速 也忽大忽小，從而影響了傳質(zhì)效率，但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便；如采口動(dòng)控制泵來(lái) 控制泵的流量和流速，其控制原理較復(fù)朵，且設(shè)備操作費(fèi)用高。本次實(shí)驗(yàn)采用高 位槽進(jìn)料。2進(jìn)料狀況進(jìn)料狀況-般有冷液進(jìn)料、泡點(diǎn)進(jìn)料。對(duì)于冷液進(jìn)料，當(dāng)組成-定吋，流量一定, 對(duì)分離冇利，節(jié)省加熱費(fèi)用。但冷液進(jìn)料受環(huán)境影響較人，對(duì)于沈陽(yáng)地區(qū)來(lái)說(shuō)， 存在較大溫差，且增加塔底蒸汽上升量，增大建設(shè)費(fèi)用。采用泡點(diǎn)進(jìn)料，不僅對(duì) 穩(wěn)定塔操作較為方便，且不受季節(jié)溫度影響。綜合考慮，設(shè)計(jì)采用泡點(diǎn)進(jìn)料。泡 點(diǎn)進(jìn)料時(shí)，基于恒摩爾流假定精傭段和捉傭段塔徑基本相等，制造上較為方便。 3塔頂冷凝方式塔頂冷凝采用全凝器，用水冷凝。甲醇和水不反應(yīng)

5、。且容易冷凝，故使用全凝器。 塔頂岀來(lái)的氣體溫度不高，冷凝后回流液和產(chǎn)品溫度不高無(wú)需進(jìn)一步冷卻。此次 分離也是想得到液體甲醇，選用全凝器符合要求。4回流方式凹流方式可分為重力凹流和強(qiáng)制凹流。對(duì)丁小型塔，回流冷凝器一般安裝在塔頂。其優(yōu)點(diǎn)是冋流冷凝器無(wú)需支撐結(jié)構(gòu)，其缺點(diǎn)是冋流冷凝器冋流控制較難。如果需 要較高的塔處理量或塔板數(shù)較多時(shí)，回流冷凝器不適合于塔頂安裝。且塔頂冷凝 器不易安裝、檢修和清理。在這種情況下，可采用強(qiáng)制冋流，塔頂上升蒸汽采用 冷凝冷卻器以冷回流流入塔屮。由于本次設(shè)計(jì)為小型塔，故采用重力回流。5加熱方式加熱方式分為直接蒸汽和間接蒸汽加熱。直接蒸汽加熱是用蒸汽直接由塔底進(jìn)入 塔內(nèi)。由

6、于重組分是水，故省略加熱裝置。但在一定的冋流比條件下塔底蒸汽對(duì) 回流液有稀釋作用，但理論塔板數(shù)增加，費(fèi)用增加。間接蒸汽加熱是通過(guò)加熱器 使釜液部分汽化。上升蒸汽與冋流下來(lái)的冷液進(jìn)行傳質(zhì)，其優(yōu)點(diǎn)是使釜液部分汽 化，維持原來(lái)的濃度，以減少理論板數(shù)，缺點(diǎn)是增加加熱裝置。本次實(shí)驗(yàn)采用間接蒸汽加熱。6加熱器采用u型管蒸汽間接加熱器，用水蒸汽作加熱劑。因?yàn)樗?，可將加熱器放在?內(nèi)，即再沸器，這樣釜液部分汽化，維持了原有濃度，減少了理論板數(shù)。生產(chǎn)條件確定和說(shuō)明（略）4. 3. 4精憾塔設(shè)計(jì)計(jì)算1操作條件與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)仃）操作壓力精憎操作按操作壓力分為常壓、加壓和減壓操作。精憎操作屮壓力影響非常大。 當(dāng)壓力增人

7、時(shí)，混合液的相對(duì)揮發(fā)度將減小，對(duì)分離不利；當(dāng)壓力減小吋，相對(duì) 揮發(fā)度將増大，對(duì)分離有利。但當(dāng)壓力不太低時(shí)，對(duì)設(shè)備的要求較高，設(shè)備費(fèi)用 增加。因此在設(shè)計(jì)時(shí)一般采用常壓蒸懈。當(dāng)常壓下無(wú)法完成操作時(shí)，則采用加壓 或減壓蒸傭。對(duì)于卬醇-水系統(tǒng)在常壓下相對(duì)揮發(fā)度相差較大，較易分離，故本 設(shè)計(jì)采用常壓精憾。（2）氣液平衡關(guān)系及平衡數(shù)據(jù)表1甲醇-水平衡時(shí)的t、x、y數(shù)據(jù)（摘于化工工藝手冊(cè)）平衡溫度t10092.990. 388.985.081.678.0液相甲醇x05.317. 679. 2613. 1520. 832& 18氣相甲醇y028. 3440.0143. 5354. 5562.7367.

8、 75平衡溫度t73.872.771.370.06&066.964.7液相甲醇x46. 2052.9259. 3768. 4985.6287.41100氣相甲醇y77. 5679.7181.8384.9289. 6291.94100根據(jù)以上數(shù)據(jù)繪岀尸y平衡圖（略）（3）物料平衡計(jì)算物料衡算已知:xofj30忸 易=70冷= 町二旅僞童百分比磯十=比04如0xr- 732-04-0.5«8-56.8k摩爾分率：r 70/32 m +30/18 02m押=1&024</£imo/=麗器給%2/3204 +98/1&02= 0.0113=1.13%進(jìn)

9、料平均相對(duì)分子質(zhì)量7f = 0.568x32.04 + 0.432x 1&02 = 26.0tt/mo/根據(jù)氣液平衡表（廣廣表）利用內(nèi)插法求塔頂溫度才ld, wd,塔釜溫度rtv,進(jìn)料溫度tf乩塔頂溫度乩d, wd96.5 - 87.41100-87.41 "tu, - 66.964.7-w.9100-96.5傀 7-切100 -91.94 "100-92.9力塔釜溫度rtv0-u3 = w0-49c0-531100 -92.9c.進(jìn)料溫度伊59.37-=71.3-71856.8- 52.92一-717 r 冋流比確定由表1的數(shù)據(jù)繪制尸尸圖（略）由圖（圖略）可知進(jìn)料

10、平衡曲線為不止常平衡曲線，為減小誤差，用作圖法求最小回流比ainin由點(diǎn)日（妙，妙）向平衡線作切線，交軸于0（0,31.8）,即精館段操作線截距f 一甲q5*1,所以心曲叭操作回流比可取為最小回流比的1. t2. 0倍，所以取« = 1.5 = 1.5x203=3.05所以冋流比確定為宀加5 相對(duì)揮發(fā)度二t = 92. 9°c時(shí),t = 66. 9 °c 時(shí),血 r) 9l94x(l00 _8741)二口(l-)x = (100-91.94)x87.41 =«+o17.05+1.64 一=2 22精憾塔工藝計(jì)算(1) 物料衡算 物流示意圖(略) 物料衡算

11、2 已知：0.3x10*/,年開(kāi)工 300 天，s = 26.06ag/aw=疋=15 9缶心“進(jìn)料摩爾流量： 300x24x26.06'xf = 56.8%, = %s»,xr = 1.13h總物料f二d + w易揮發(fā)組分f af二妙+ w妙解得：d = 9. 334kmol/hw - 6.656kmol/hb.塔頂產(chǎn)甜的平均相對(duì)分了質(zhì)量v = 32.04 x96.9m 4-1&o2x(l-96 5»)= 31.549/40/塔頂產(chǎn)品流量：0=9334x31.549 = 294481/*g塔釜產(chǎn)品的平均相對(duì)分了質(zhì)量=3zmx1.13k4-18l02x(1-

12、1.13m) =1&178/4»110/塔釜產(chǎn)品流量：爐=6656x】8.1m“20沁弘f-d+jf-415477*®/a物料衡算結(jié)果表表2單位進(jìn)料f塔頂d塔釜w物料kg/h415. 477294. 481120. 996kmol/h15.999. 3346. 656組成質(zhì)量分率70%98%2%摩爾分率56. 8%96. 5%1. 13%（2）熱量衡算 熱流不意圖（略） 熱量衡算乩加熱介質(zhì)和冷卻劑的選擇（a）加熱介質(zhì)的選擇常用的加熱介質(zhì)有飽和水蒸氣和煙道氣。飽和水蒸氣是一種應(yīng)用最廣的加熱劑。 由于飽和水蒸氣冷凝時(shí)的傳熱膜系數(shù)很高，可以通過(guò)改變蒸汽的壓力準(zhǔn)確地控制 加

13、熱溫度。燃料燃燒所排放的煙道氣溫度可達(dá)1001000°c,適用于高溫加熱。 缺點(diǎn)是煙道氣的比熱容及傳熱膜系數(shù)很低，加熱溫度控制困難。本設(shè)計(jì)選用 300kpa （溫度為133. 3°c）的飽和水蒸氣作加熱介質(zhì)，水蒸氣易獲得、清潔、不 易腐蝕加熱管，不但成本會(huì)相應(yīng)降低，塔結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜。冷卻劑的選擇常用的冷卻劑是水和空氣，應(yīng)因地制宜加以選用。受當(dāng)?shù)貧鉁叵拗?，冷卻水一般 為1025°c。如需冷卻到較低溫度，則需采用低溫介質(zhì)，如冷凍鹽水、氟利昂等。 本設(shè)計(jì)建廠地區(qū)為沈陽(yáng)。沈陽(yáng)市夏季最熱月份f1平均氣溫為24°c。故選用24°c 的冷卻水，選升溫10

14、76;c,即冷卻水的岀口溫度為34°co力冷凝器的熱負(fù)荷冷凝器的熱負(fù)荷&+其中（畑一塔頂上升蒸汽的??；3塔頂憎出液的焙。其屮甲醇的蒸發(fā)潛熱;必褲一水的蒸發(fā)潛熱。蒸發(fā)潛熱與溫度的關(guān)系3：厶血=&hyi其中一對(duì)比溫度。表3沸點(diǎn)下蒸發(fā)潛熱列表沸點(diǎn)/°c蒸發(fā)潛熱""/(kcal kmol-1)<-/k甲醇64. 658430512.6水1009729647.3由沃森公式計(jì)算塔頂溫度下的潛熱65. 66°c時(shí)，對(duì)甲醇:亠271空化。頌j 51n6w 5126m炸 8430x1 蒸發(fā)潛熱i-awn4* h8411 177*/*i-0.

15、659j對(duì)水，同理得：=0523, =0 57saz/養(yǎng)=9729x蒸發(fā)潛熱1-0s231-0 5763ti= 10174.338fcoif f amkw對(duì)金凝器作熱量衡算（忽略熱量損失）選擇泡點(diǎn)回流，因?yàn)樗敿状己亢芨?，與霜點(diǎn)相接近，所以代入數(shù)據(jù)得：0.965 x8411.177 +(1-0.965)x10174.338 = 9m.888fomh298 043teo?/ac.冷卻介質(zhì)消耗量= 32029.804/.加熱器的熱負(fù)荷及全塔熱量衡算選用300kpa (溫度為133. 3°c)的飽和水蒸氣為加熱介質(zhì)列表計(jì)算甲醇、水在不同溫度下混合的比熱容單位:kcal/(kg- 

16、6;c)表4甲 醇兮.0720邛“ -0l742e-atai石.8jw水鄒75 =1cs*=1邙7環(huán)1i 卩腫.j x扁 一")=0.742x(65.31- 71.86)= y866% !.)=0.789x(98.52-7l86)= 21035水-)= 1x(65.31 -71 86)= -6.55石如-/f) = 1x(?& 52-71.86)= 26.66cdt =cjri+0(1-xi) =(0.731x0.98+0.02x1)x(65.31-71.86)=-4.82(c,<*=c+c(l-) = 0-789x 0.02+(1-002)xlx(98.52-71.8

17、6)=2s 574根據(jù)表 2 =2m48um 即"20 95他"qd = q*：c嚴(yán)=q 可& = 294.481x(- 4.82)= -14aq9 =疔氏怎<* =瞬 弘=120.996x26 547 = 321z08teo/m對(duì)全塔進(jìn)行熱量衡算：<?r + «2s=c?i> + qr+<2c為了簡(jiǎn)化計(jì)算，以進(jìn)料焰，即7& 43°c時(shí)的焰值為基準(zhǔn)做熱量衡算qs=qpq9qc-qf= -1419.40+3212.08 + 320298.043-0=324929.3.25x10s jtos/a(x =gl=325xl

18、0i =35u10$fc/a塔釜熱損失為10%,則則 罰 09式中加熱器理想熱負(fù)荷； 幺一加熱器實(shí)際熱負(fù)荷； 2>塔頂憾出液帶出熱量；q塔底帶出熱量。加熱蒸汽消耗量(333k, 300kpa)表5熱量衡算數(shù)據(jù)結(jié)果列表符號(hào)qc%qr0數(shù)值3. 20x1053.20x1050-1419.403212.083.61x105699.32kcal/hkg/hkcal/hkcal/hkcal/hkg/h(3) 理論板數(shù)計(jì)算由于本次設(shè)計(jì)的相對(duì)揮發(fā)度是變化的，所以不能用簡(jiǎn)捷法求得，應(yīng)用圖解法。y =k精憾段操作線方程為«+'心 0.965 截距305+1= 0.238連接f）,（際+i

19、）與q線交丁 d點(diǎn)，連接（"）與點(diǎn)，得提傭段操作線。然后，由平衡線與操作線可得到精謂塔理論板數(shù)為10塊，提憾段3塊，精 謂段7塊。3精餡塔主要尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算精憾塔設(shè)計(jì)的主要依據(jù)和條件表6不同溫度下甲醇和水的密度物質(zhì)密度kg/m3溫度/°c 5060708090100甲醇750741731721713704水988983978972965958表7査圖整理得卬醇-水特殊點(diǎn)粘度物質(zhì)粘度mpa s塔頂 65. 31°c塔底 98. 52°c進(jìn)料 71.86°c甲醇0. 3320. 2250. 295水0. 4550. 2560.410（1）塔頂條件下

20、的流量及物性參數(shù)工0二0965 ap = 0j8d = 9.334kgifh氣相平均相對(duì)分子質(zhì)量石=冷心 +謳底（1 一心）=32l04xo.965 +1&02x（1-0.965）=液相平均相對(duì)分子質(zhì)量31.55273.15x22.4273.15+65.31氣相密度：/r=9rkcxw= 0.59ttg/w,=1 135*0 褲1液相密度丄3= 65-31 °。查表 7,內(nèi)插法 qp =力"滋®'e5，= s80.34ig. npi _叫_ 0.980 02= 73169 98034所以qa= 73938炫/腮<液相粘度杳表 7 得.(40

21、=653(17 jw. = 0.332wfls 從豪0455wfli-= zxj>+a<a(l-xp) = 0.332x0.965 + 0.455x(|-0.965)= 0.336mflz-«塔頂出料口質(zhì)量流量0 = 9.334 x31.55 = 294.488/表8塔中頂部數(shù)據(jù)結(jié)果表符號(hào)a«»2mtfv-s丿jm/柚臚)9務(wù)如2 ft*數(shù) 值31.5531.551. 135739. 380. 336294.4889. 334(2)塔底條件下的流量物性參數(shù)xr =0.0113=0.02,9 液相相對(duì)分子質(zhì)量：由于很小，所以液相可視為純水液相密度：9&a

22、mp;520 wot視同純水，查表6, dr"廠958血“ 液相粘度查表 7 得.= 98_52t? jir = 0.256mas-s9 =貝蟲(chóng)=q.256mpag“a =舛入。4 mr (l-xd) = 0.332 x 0.965 + 0.455 x (l- 0.96 = 0.336mpa - s 塔底流量if-6.656x18-n9.8vb?/a表9塔底數(shù)據(jù)結(jié)果表符號(hào)ar焙"mrt-sjk4kr滬)制 ig)數(shù) ffi.18180.5919580. 256119.816. 656(3)進(jìn)料條件下的流量及物性參數(shù)押= 19.557",心= 56856號(hào)=0.70

23、查表1得：52.9256. 859. 3779.7181.83j» = 84.0(m = 0.840氣相平均相對(duì)分子質(zhì)量：石襯分 4冷(1-»=私04)<0844»1&02><(1-084)=2980畑/*7“ 液相平均相對(duì)分子質(zhì)量石=if4冷(i一吟)二32.04x0.5684-1&02x(1-0.568)= 25 9&kglkmoi ©losfcg/m1xzkx-l.gx-273 15-22.4 t 22.4273.15+71.86液相密度由表6數(shù)據(jù)，同上用內(nèi)插法，求出金=砂1如"= 9768&am

24、p;iga«5i 升卡 _0.7j_0/7p 一 p. pr 一 729.14 976.88所以 psr = 789,204a-?/f.p液相粘度杳表7得：27l遠(yuǎn),=0 3o5mpa-s = oaoumpa-s% =xf+(l-xf)=0.305x0.5«8+0.405x(l-0.568)= 0.345iwfl> « 進(jìn)料流量300x10s300x24= 416 67j/a表10進(jìn)料數(shù)據(jù)結(jié)果表符號(hào)石af2mr切 itewt轉(zhuǎn)卄jkaj-sjue 伽滬)數(shù) 值29. 3725. 981.04789. 2040. 348416.6715. 99（4）精惚段的流

25、量及物性參數(shù)氣相平均相對(duì)分子質(zhì)量：?jiǎn)唐?呼型訴沁z 液相平均相對(duì)分子質(zhì)量：石-沁松i 氣相密度：于呼5時(shí) 液相密度：”今=呼込7曲=如 3 j 0336" 345 = ° % 鬧“液相粘度：2 2氣和流量：r =(« +1)d =(3 05+1)x9.334 = 37.80am<w/ar = 37.80x30.46 = 1151 39他" 液相流量：£ = *° = 3.05x9.334 = taalkmolih l! - 28.47x 28.79 - 8l9.80te/* (5)提鎘段流量及物性參數(shù)=236殛0丁_ 石 + 石

26、 _29so4訊氣相平均相對(duì)分子質(zhì)量：療液相平均相對(duì)分了質(zhì)量："25.98+18 =2t99jtg/tawrf氣相密度:少込=竺迦空詡叫加2 2二二 l05+0.591液相密度:=0 82jtg"= 0.2568345 “咖 ph 液相粘度:氣相流量:尸=37.80x23.69 = 895.4»k/a液相流量：£f = £+ = £ + = m+t5»=44.4«wa/a £f =44.46x21.99=977.67*®/*表11精惚段.提憾段數(shù)據(jù)結(jié)果表精館段提憾段氣相平均相對(duì)分子質(zhì)量/(kg

27、kmol-1)30. 6823.9液相平均相對(duì)分子質(zhì)量"丄/(kg kmol-1)2& 7921.99氣相密度介/ (kg-m-3)1.0930. 82液相密度a/ (kg-m-3)764.29873. 60氣相摩爾流量/ (kmol h-1)37.8037. 80氣相質(zhì)量流量/ (kg h-1)1151. 39895. 48液相粘度/ (mpa - s)0. 3410. 30液相摩爾流量/ (kmol - h-1)28.4744. 46液相質(zhì)量流量/ (kg h-1)819.80977. 674填料的選擇填料是填料塔的核心構(gòu)件，它提供了氣液兩相相接觸傳質(zhì)與傳熱的表面，與塔內(nèi)

28、 件一起決定了填料塔的性質(zhì)。目前，填料的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用仍是沿著散裝填料與規(guī)整 填料兩個(gè)方面進(jìn)行。本設(shè)計(jì)選用規(guī)整填料，金屬板波紋250y型填料。規(guī)整填料是一種在塔內(nèi)按均勻圖形排布、整齊堆砌的填料，規(guī)定了氣液流路，改 善了溝流和壁流現(xiàn)彖，壓降可以很小，同時(shí)述可以提供更大的比表面積，在同等 溶劑屮可以達(dá)到更高的傳質(zhì)、傳熱效果。與散裝填料相比，規(guī)整填料結(jié)構(gòu)均勻、規(guī)則、有對(duì)稱性，當(dāng)與散裝填料有相同的 比表面積吋，填料空隙率更大，具有更大的通量，單位分離能力大。250y型波紋填料是最早研制并應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的板波填料，它具有以下特點(diǎn)： 第一、比表面積與通用散裝填料相比，可提高近1倍，填料壓降較低，通量和傳 質(zhì)效

29、率均有較大幅度提高。第二、與各種通用板式塔相比，不僅傳質(zhì)而積大幅度捉高，而且全塔壓降及效率 有很大改善。第三、工業(yè)生產(chǎn)中氣液質(zhì)均可能帶入“第三和”物質(zhì)，導(dǎo)致散裝填料及某些板式 塔無(wú)法維持操作。鑒t 250y型填料整齊的幾何結(jié)構(gòu)，顯示岀良好的抗堵性能，因而能在某些散裝填料塔不適宜的場(chǎng)合使用，擴(kuò)人了填料塔的應(yīng)用范圍。鑒于以上250y型的特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)采用mellapok-250y型填料，|大本設(shè)計(jì)塔中壓力很低。5塔徑設(shè)計(jì)計(jì)算仃）精徭段塔徑計(jì)算由氣速關(guān)聯(lián)式冬念m卜f）謝a式中：才一干填料因子；燉一液體粘度，mpa s；s250y 型為 0. 291；l、0-液體、氣體質(zhì)量流速；"久液體、氣體

30、密度;l重力加速度。精鐳段:pfpi =e = 0 57, a = 250w°/jw5=o.34lwfli l=8l9.80jtgf o = 219.80kgfh9 x = 0.291代入式中求解得:tt/=3 50*/tftf = 0.5uz = 0.5x3 50 = 1.75w/tf2空塔氣速:37.80 哭 83l4x(6&6 +27315)x10l093xl0$x3600= 0.27sw,/tf體積流量:4x0.273314x1.75=0.446m圓整后：° = 503|,空塔氣速u = 39mfs(2)捉纟留段塔徑計(jì)算pr=0.82itg/n a = 87

31、3.60*8l = 977.67kg/a9 f=895.48*g/*工上竺 g3<嚴(yán)=0.291-1.79.81(0.97873.60977.67y< 0.82 丫895.48丿 1873.60 j873.(0所以空塔氣速:o = 0.5w> = 0.5x4.18 = zoftw/a體積流量:殲_37 80臨314餉p + 273.14w “死誠(chéng)怙d =0 381 八心3.1409 = 0482*圓整后：d = 500*«*,空塔氣速« = 1(3) 選取整塔塔徑精綢段和提鈿段塔徑圓整后q = 5ot,為精憾塔的塔徑。6填料層高度的計(jì)算(1) 精餡段 tf

32、r = i.= 1.093ak/m所以巧飯=1.39xvl.l»3 = 1.45如/屏杳得 = 1.(x70x102(as/m)精憎段填料高度 式中 仇)精餾段理論板數(shù)據(jù)根據(jù)圖1-2 (圖略)得7；(irnar ). _2> 8 (查得)精纟留段 口 丿 k 附切為=(yf z)x 足fg = l.otoxlo” x25 = 268“ 10 pa(2) 提憾段«0 =阪=0.82ag/m所以耳阪= 1>ix7082 =1757杳得 bjpiz =0.96xl0(ftr/m)提憎段填料高度(忠h =島=嘰式中 氤人一提餾段理論板數(shù)據(jù)根據(jù)圖(圖略)得知3級(jí);l 2.

33、81 級(jí)(查得)提憾段門(mén) i k 如靜= 0.96x 10 xl.07 = 1.02x 10a pn(3) 金塔填料層壓降 2=4 +3. =268x10* +1.02x10* = 3.7xlolai(4) 填料總高度z vz案=2 5+1.07 = 3.57m(5) 填料層高度和壓降計(jì)算匯總表參數(shù)精憎段提憾段全塔氣動(dòng)因子 /m/s(kg/m2)1.4531. 757壓降 a p/ z(pa/m)1.070x 1020. 96x1022. 03x102總壓降/pa2. 68x1021.02x1023. 7x102填料層高度/m2.51.073. 574.3.5附屬設(shè)備及主要附件的選型計(jì)算1冷凝

34、器本設(shè)計(jì)冷凝器重力回流直立或管殼式冷凝器原理。對(duì)于蒸憾塔的冷凝器，一般選用列管式，空冷凝螺旋板式換熱器。因本設(shè)計(jì)冷凝器與被冷凝流體溫差不人，所 以選用管殼式冷凝器，被冷凝氣體走管間，以便于及時(shí)排岀冷凝液。冷卻水循環(huán)與氣體方向相反，即逆流式。當(dāng)氣體流入冷凝器時(shí)，使其液膜厚度減 薄，傳熱系數(shù)增大，利于節(jié)省而積，減少材料費(fèi)，取冷凝器傳熱系數(shù)*r=550teo/(wa a c)沈陽(yáng)地區(qū)夏季最高平均水溫24°c,溫升10°c逆流:t 6531°c 一65. 16°c%(65.16-34)-(55.31-24) t 65.16-34=in65.31-24傳熱面積:5

35、50x359998.043=16.18m1t 24°c 一 34°c 35.9sc查取有關(guān)數(shù)據(jù)如下公稱直徑/mm管程數(shù)管數(shù)管長(zhǎng)/mm換熱面積公稱壓力/mpa5001179300040/41.750.62加熱器選用u型管加熱器，經(jīng)處理后，放在塔釜內(nèi)。蒸汽選擇133. 3°c飽和水蒸氣，傳熱系數(shù) it=lo<»fcai/(w3-xr-t,)&z =133.3-100= 33.3c由表5得幺k& 1000x33.33塔內(nèi)管徑的計(jì)算及選擇(1)進(jìn)料管圓整后d#"8*跆x 3.l4x0.6x 789.204=0.0176m內(nèi)管cl2

36、xs2外管 dlxslrhlhz內(nèi)管重 (kg/m)18x357x3. 5501201501. 11(2)冋流管對(duì)丁直立回流一般0.20.5m/s,取町=°40«滄4x819.80x3.14x0.4x7m.29= 003lw圓整后町=40心內(nèi)管d2x$2外管 dlxslrhlhz內(nèi)管重 (kg/m)40x376x4751201501.631塔頂蒸汽接管操作壓力常壓，蒸汽速度外二20*"4x1151,39 x3.l4x»xl.0»= 00965w岡整后叭內(nèi)管d2xs2外管6/1 x slrhl內(nèi)管重 (kg/m)108x4159x4. 53251

37、5020010. 26(4)塔釜岀料塔釜流出液體速度"取0. 6m/s4x120.86x3.14x0.6x873.60= 0009»圓整后內(nèi)管cl2xs2外管 dlxslrhlhz內(nèi)管重 (kg/m)10x357x3. 5501201501. 114液體分布器采用蓮蓬頭式噴淋器。選用此裝置能使截面枳的填料農(nóng)面較好地潤(rùn)濕。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, 制造和維修方便，噴灑比較方便，安裝簡(jiǎn)便。(1)回流液分布器流速系數(shù)取0.820.5, 取0 06零=0.82x i/2x9 81x0.06 = 0.89（w/«）小孔輸液能力計(jì)算諾麗=両鵲血眾此占噩曠宀)4.08x10x（3x10-74

38、式屮小孔流速,m/s；卩一孔系數(shù)取0. 82；小孔點(diǎn)面積；一小孔數(shù)；推動(dòng)力液柱高度用60mm；一小孔真徑取3mm； 0小孔輸液能力。噴灑球面中心到填料表面距離計(jì)算式中r噴射圓周半徑；a賞射角。r = -（75-100）* = 0.75xcot40° +9.81x0 7532x（0897x14= 72mmn(2)進(jìn)料液分布器由前知啓曲取 </ = 0.00 攀=0.82207x10取 <x=4(rk = rcot<r+夕 勺 =72mmrt24»1»a蓮蓬頭直徑40mm,噴射角約為40° ,蓮蓬頭高度為72mmo5填料及支承板的選擇本設(shè)計(jì)采用波紋板網(wǎng)支承板，板網(wǎng)支撐的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，自由截而大，但強(qiáng)度較低。本設(shè)計(jì)填料高度較低，所以選用支撐板。主要設(shè)計(jì)參數(shù)jtrk7inm板外徑/mm板高/mm近似重量av1003942545主圖尺寸（采用不銹鋼）塔徑/mmd /mmze/mm重量/"4003973371096塔釜設(shè)計(jì)料液在釜內(nèi)停留15min,裝填系數(shù)取0.5塔釜高力/塔徑d二2： 1-7f 15 977.67 i m $= t x =x 一 = 0.320xm塔釜液量« 764.29 4=o$4w塔釜休積2x0.640114a =2x0.64 = 1.28mi=0.64m精憾塔各部分