丙醇-水體系課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、-PAGE . z. - - . -可修- .工業(yè)大學(xué)化工原理課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目 常壓甲醇水篩板精餾塔設(shè)計(jì) 學(xué)生化工1005 班級(jí)、*化工10011005指導(dǎo)教師居貴 黃莉課程設(shè)計(jì)時(shí)間2012年12月24日-2013年1月4日 課程設(shè)計(jì)成績(jī)百分制 權(quán)重設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)、計(jì)算書(shū)及設(shè)計(jì)圖紙質(zhì)量，70%獨(dú)立工作能力、綜合能力、設(shè)計(jì)過(guò)程表現(xiàn)、設(shè)計(jì)辯論及答復(fù)以下問(wèn)題情況，30%設(shè)計(jì)最終成績(jī)五級(jí)分制指導(dǎo)教師簽字化學(xué)化工學(xué)院課程名稱(chēng) 化工原理課程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目 常壓甲醇水篩板精餾塔的設(shè)計(jì) 學(xué)生化工1005 專(zhuān)業(yè) 化學(xué)工程與工藝 班級(jí)* 10011005設(shè)計(jì)日期 2012年12月 24 日至 2013年1月4日設(shè)計(jì)條

2、件及任務(wù)：設(shè)計(jì)體系：甲醇水體系設(shè)計(jì)條件: 進(jìn)料量F= 240kmol/h進(jìn)料濃度ZF= 0.25摩爾分?jǐn)?shù)，下同進(jìn)料狀態(tài)：q 1 操作條件：塔頂壓強(qiáng)為4 kPa(表壓)，單板壓降不大于0.7kPa。塔頂冷凝水采用深井水，溫度t12。塔釜加熱方式：間接蒸汽加熱采用3kgf/cm2水蒸汽。 全塔效率ET = 52%別離要求： *D= 0.995質(zhì)量分?jǐn)?shù)；*W= 0.002質(zhì)量分?jǐn)?shù)；回流比R/Rmin =1.6 。指導(dǎo)教師 2012年12月24日 -. z.TOC o 1-4 h z uHYPERLINK l _Toc266003587緒論 PAGEREF _Toc266003587 h 1HYPER

3、LINK l _Toc266003588一.化工原理課程設(shè)計(jì)的目的與要求 PAGEREF _Toc266003588 h 1HYPERLINK l _Toc266003589二.化工原理課程設(shè)計(jì)的根本容 PAGEREF _Toc266003589 h 1HYPERLINK l _Toc266003590三化工原理課程設(shè)計(jì)的根本程序 PAGEREF _Toc266003590 h 1HYPERLINK l _Toc266003591第一節(jié)概述 PAGEREF _Toc266003591 h 2HYPERLINK l _Toc2660035921.1精餾操作對(duì)設(shè)備的要求 PAGEREF _Toc2

4、66003592 h 2HYPERLINK l _Toc2660035931.2 體系介紹 PAGEREF _Toc266003593 h 2HYPERLINK l _Toc2660035941.3板式塔類(lèi)型 PAGEREF _Toc266003594 h 4HYPERLINK l _Toc266003595泡罩塔 PAGEREF _Toc266003595 h 4HYPERLINK l _Toc2660035961.3.2 篩板塔 PAGEREF _Toc266003596 h 5HYPERLINK l _Toc266003597浮閥塔 PAGEREF _Toc266003597 h 5HY

5、PERLINK l _Toc2660035981.4 設(shè)計(jì)要求 PAGEREF _Toc266003598 h 5HYPERLINK l _Toc2660035991.5精餾塔的設(shè)計(jì)步驟 PAGEREF _Toc266003599 h 6HYPERLINK l _Toc266003600第二節(jié)設(shè)計(jì)方案確實(shí)定 PAGEREF _Toc266003600 h 6HYPERLINK l _Toc2660036012.1操作條件確實(shí)定 PAGEREF _Toc266003601 h 6HYPERLINK l _Toc2660036022.1.1 操作壓力 PAGEREF _Toc266003602 h

6、 6HYPERLINK l _Toc2660036032.1.2 進(jìn)料狀態(tài) PAGEREF _Toc266003603 h 6HYPERLINK l _Toc2660036042.1.3 加熱方式 PAGEREF _Toc266003604 h 7HYPERLINK l _Toc2660036052.1.4 冷卻劑與出口溫度 PAGEREF _Toc266003605 h 7HYPERLINK l _Toc2660036062.1.5 回流比R的選擇 PAGEREF _Toc266003606 h 7HYPERLINK l _Toc266003607熱能的利用 PAGEREF _Toc2660

7、03607 h 7HYPERLINK l _Toc2660036082.2 確定設(shè)計(jì)方案的原則 PAGEREF _Toc266003608 h 8HYPERLINK l _Toc266003609第三節(jié)板式精餾塔的工藝計(jì)算 PAGEREF _Toc266003609 h 8HYPERLINK l _Toc2660036101理論塔板數(shù)的計(jì)算與實(shí)際板數(shù)確實(shí)定 PAGEREF _Toc266003610 h 8HYPERLINK l _Toc2660036111.1 理論板數(shù)計(jì)算 PAGEREF _Toc266003611 h 8HYPERLINK l _Toc2660036121.1.1 物料衡

8、算 PAGEREF _Toc266003612 h 8HYPERLINK l _Toc2660036131.1.2 q線方程 PAGEREF _Toc266003613 h 9HYPERLINK l _Toc2660036141.1.3 Rmin和R確實(shí)定 PAGEREF _Toc266003614 h 9HYPERLINK l _Toc2660036151.1.4 精餾段操作線方程確實(shí)定 PAGEREF _Toc266003615 h 9HYPERLINK l _Toc266003616精餾段和提餾段氣液流量確實(shí)定 PAGEREF _Toc266003616 h 9HYPERLINK l _

9、Toc266003617提餾段操作線方程確實(shí)定 PAGEREF _Toc266003617 h 10HYPERLINK l _Toc2660036181.1.7 逐板計(jì)算法 PAGEREF _Toc266003618 h 10HYPERLINK l _Toc2660036191.1.8MT圖解法 PAGEREF _Toc266003619 h 12HYPERLINK l _Toc2660036201.2實(shí)際板層數(shù)確實(shí)定(以逐板計(jì)算法為依據(jù)) PAGEREF _Toc266003620 h 13HYPERLINK l _Toc2660036212精餾塔操作條件計(jì)算 PAGEREF _Toc266

10、003621 h 14HYPERLINK l _Toc2660036222.1操作壓強(qiáng)的選擇 PAGEREF _Toc266003622 h 14HYPERLINK l _Toc2660036232.2操作溫度的計(jì)算 PAGEREF _Toc266003623 h 14HYPERLINK l _Toc2660036242.3塔物料平均分子量、力、流量及密度的計(jì)算 PAGEREF _Toc266003624 h 15HYPERLINK l _Toc2660036252.3.1 密度及流量 PAGEREF _Toc266003625 h 15HYPERLINK l _Toc266003626液相外

11、表力確實(shí)定： PAGEREF _Toc266003626 h 16HYPERLINK l _Toc2660036272.3.3 液體平均粘度計(jì)算 PAGEREF _Toc266003627 h 17HYPERLINK l _Toc2660036283塔徑確實(shí)定 PAGEREF _Toc266003628 h 18HYPERLINK l _Toc2660036294.塔有效高度 PAGEREF _Toc266003629 h 21HYPERLINK l _Toc2660036305.整體塔高 PAGEREF _Toc266003630 h 21HYPERLINK l _Toc2660036316

12、.塔板主要工藝參數(shù)確定 PAGEREF _Toc266003631 h 22HYPERLINK l _Toc2660036326.1溢流裝置 PAGEREF _Toc266003632 h 22HYPERLINK l _Toc266003633堰長(zhǎng)lw PAGEREF _Toc266003633 h 23HYPERLINK l _Toc266003634出口堰高h(yuǎn)w PAGEREF _Toc266003634 h 23HYPERLINK l _Toc266003635弓形降液管寬度Wd和面積Af PAGEREF _Toc266003635 h 25HYPERLINK l _Toc2660036

13、36降液管底隙高度 PAGEREF _Toc266003636 h 26HYPERLINK l _Toc2660036376.2塔板布置及篩孔數(shù)目與排列 PAGEREF _Toc266003637 h 27HYPERLINK l _Toc266003638塔板的分塊 PAGEREF _Toc266003638 h 27HYPERLINK l _Toc266003639邊緣區(qū)寬度確定 PAGEREF _Toc266003639 h 27HYPERLINK l _Toc266003640開(kāi)孔區(qū)面積計(jì)算篩孔計(jì)算及其排列 PAGEREF _Toc266003640 h 27HYPERLINK l _T

14、oc2660036417.篩板的力學(xué)檢驗(yàn) PAGEREF _Toc266003641 h 29HYPERLINK l _Toc2660036427.1塔板壓降 PAGEREF _Toc266003642 h 29HYPERLINK l _Toc266003643干板阻力計(jì)算 PAGEREF _Toc266003643 h 29HYPERLINK l _Toc266003644液體外表力的阻力計(jì)算計(jì)算 PAGEREF _Toc266003644 h 30HYPERLINK l _Toc266003645氣體通過(guò)每層塔板的液柱高 PAGEREF _Toc266003645 h 31HYPERLIN

15、K l _Toc2660036467.2 液面落差 PAGEREF _Toc266003646 h 32HYPERLINK l _Toc2660036477.3液沫夾帶 PAGEREF _Toc266003647 h 32HYPERLINK l _Toc2660036487.4漏液 PAGEREF _Toc266003648 h 33HYPERLINK l _Toc2660036497.5液泛 PAGEREF _Toc266003649 h 34HYPERLINK l _Toc2660036508.塔板負(fù)荷性能圖 PAGEREF _Toc266003650 h 35HYPERLINK l _T

16、oc2660036518.1漏液線 PAGEREF _Toc266003651 h 35HYPERLINK l _Toc2660036528.2液沫夾帶線 PAGEREF _Toc266003652 h 36HYPERLINK l _Toc2660036538.3液相負(fù)荷下限線 PAGEREF _Toc266003653 h 37HYPERLINK l _Toc2660036548.4液相負(fù)荷上限線 PAGEREF _Toc266003654 h 37HYPERLINK l _Toc2660036558.5液泛線 PAGEREF _Toc266003655 h 38HYPERLINK l _T

17、oc2660036568.6操作彈性 PAGEREF _Toc266003656 h 39HYPERLINK l _Toc2660036579. 輔助設(shè)備及零件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc266003657 h 40HYPERLINK l _Toc2660036589.1塔頂冷凝器固定管板式換熱器 PAGEREF _Toc266003658 h 40HYPERLINK l _Toc266003659估計(jì)換熱面積 PAGEREF _Toc266003659 h 40HYPERLINK l _Toc266003660計(jì)算流體阻力 PAGEREF _Toc266003660 h 42HYPERLI

18、NK l _Toc266003661殼程流體阻力 PAGEREF _Toc266003661 h 43HYPERLINK l _Toc266003662計(jì)算傳熱系數(shù) PAGEREF _Toc266003662 h 43HYPERLINK l _Toc2660036639.2塔底再沸器： PAGEREF _Toc266003663 h 44HYPERLINK l _Toc2660036649.3原料預(yù)熱器 PAGEREF _Toc266003664 h 45HYPERLINK l _Toc2660036659.4 管道設(shè)計(jì)與選擇 PAGEREF _Toc266003665 h 45HYPERLI

19、NK l _Toc266003666塔頂回流管 PAGEREF _Toc266003666 h 45HYPERLINK l _Toc2660036679.4.2 塔頂蒸汽出口管 PAGEREF _Toc266003667 h 46HYPERLINK l _Toc266003668塔頂產(chǎn)品出口管 PAGEREF _Toc266003668 h 46HYPERLINK l _Toc2660036699.4.4 進(jìn)料管 PAGEREF _Toc266003669 h 46HYPERLINK l _Toc2660036709.4.5 塔釜出料管 PAGEREF _Toc266003670 h 47HY

20、PERLINK l _Toc2660036719.4.6 塔釜回流管 PAGEREF _Toc266003671 h 47HYPERLINK l _Toc2660036729.4.7 塔釜產(chǎn)品出料管 PAGEREF _Toc266003672 h 48HYPERLINK l _Toc2660036739.4.8 冷凝水管 PAGEREF _Toc266003673 h 48HYPERLINK l _Toc2660036749.5 泵 PAGEREF _Toc266003674 h 49HYPERLINK l _Toc2660036759.5.1 進(jìn)料泵 PAGEREF _Toc26600367

21、5 h 49HYPERLINK l _Toc2660036769.5.2 回流泵 PAGEREF _Toc266003676 h 49HYPERLINK l _Toc26600367710.設(shè)計(jì)結(jié)果匯總 PAGEREF _Toc266003677 h 50HYPERLINK l _Toc26600367811. 參考文獻(xiàn)及設(shè)計(jì)手冊(cè) PAGEREF _Toc266003678 h 52HYPERLINK l _Toc266003679第四節(jié)設(shè)計(jì)感想 PAGEREF _Toc266003679 h 53-. z.緒論化工原理課程設(shè)計(jì)的目的與要求提高學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)展化工工藝設(shè)計(jì)的能力。提高學(xué)

22、生分析問(wèn)題和獨(dú)立工作的能力。培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的工作作風(fēng)。提高學(xué)生工程繪圖的能力?；ぴ碚n程設(shè)計(jì)的根本容設(shè)計(jì)方案確實(shí)定:所選定的工藝流程設(shè)備形式等的理論依據(jù)。主要設(shè)備的化工工藝及構(gòu)造計(jì)算:物料衡算、能量衡算、工藝參數(shù)的選定、設(shè)備的主要構(gòu)造尺寸確實(shí)定等。附屬設(shè)備的設(shè)計(jì)或選型：主要附屬設(shè)備的主要工藝尺寸的計(jì)算和設(shè)備型號(hào)規(guī)格的選定工藝流程圖：以單線圖的形式描繪，標(biāo)出主體設(shè)備與附屬設(shè)備的物料流向、物流量和主要測(cè)量點(diǎn)等，用2號(hào)圖紙繪制。主要設(shè)備裝配圖：圖面應(yīng)包括設(shè)備的工藝尺寸主要零部件的構(gòu)造尺寸、技術(shù)特性表和接收表等，用1號(hào)圖紙按工程制圖要求繪制。設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)：包括目錄、設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)、流程圖

23、、設(shè)計(jì)方案的說(shuō)明與論證、設(shè)計(jì)計(jì)算與說(shuō)明、對(duì)設(shè)計(jì)中有關(guān)問(wèn)題的分析討論、設(shè)計(jì)結(jié)果匯總主要設(shè)備尺寸各物料量和狀態(tài)能耗主要操作參數(shù)以及附屬設(shè)備的規(guī)格型號(hào)等和參考文獻(xiàn)目錄。三化工原理課程設(shè)計(jì)的根本程序1.準(zhǔn)備工作：認(rèn)真閱讀設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，明確所要完成的設(shè)計(jì)任務(wù)。結(jié)合設(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)展生產(chǎn)實(shí)際的調(diào)研，收集現(xiàn)場(chǎng)資料，或查閱技術(shù)資料，以便了解與設(shè)計(jì)任務(wù)有關(guān)的典型裝置的工藝流程主體設(shè)備構(gòu)造附屬設(shè)備及測(cè)量控制儀表的裝配情況等，為后面的設(shè)計(jì)工作做好準(zhǔn)備。2.確定設(shè)計(jì)方案，繪制工藝流程圖。3.進(jìn)展工藝設(shè)計(jì)計(jì)算。4進(jìn)展設(shè)備的構(gòu)造構(gòu)造設(shè)計(jì)，繪制主體設(shè)備的總裝配圖。5.進(jìn)展附屬設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)算和選型。6.編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。概述1.1精餾

24、操作對(duì)設(shè)備的要求精餾所進(jìn)展的是氣(汽)、液兩相之間的傳質(zhì)，而作為氣(汽)、液兩相傳質(zhì)所用的塔設(shè)備，首先必須要能使氣(汽)、液兩相得到充分的接觸，以到達(dá)較高的傳質(zhì)效率。但是，為了滿足工業(yè)生產(chǎn)和需要，塔設(shè)備還得具備以下各種根本要求：氣(汽)、液處理量大，即生產(chǎn)能力大時(shí)，仍不致發(fā)生大量的霧沫夾帶、攔液或液泛等破壞操作的現(xiàn)象。操作穩(wěn)定，彈性大，即當(dāng)塔設(shè)備的氣(汽)、液負(fù)荷有較大圍的變動(dòng)時(shí)，仍能在較高的傳質(zhì)效率下進(jìn)展穩(wěn)定的操作并應(yīng)保證長(zhǎng)期連續(xù)操作所必須具有的可靠性。流體流動(dòng)的阻力小，即流體流經(jīng)塔設(shè)備的壓力降小，這將大大節(jié)省動(dòng)力消耗，從而降低操作費(fèi)用。對(duì)于減壓精餾操作，過(guò)大的壓力降還將使整個(gè)系統(tǒng)無(wú)法維持必

25、要的真空度，最終破壞物系的操作。構(gòu)造簡(jiǎn)單，材料耗用量小，制造和安裝容易。耐腐蝕和不易堵塞，方便操作、調(diào)節(jié)和檢修。塔的滯留量要小。實(shí)際上，任何塔設(shè)備都難以滿足上述所有要求，況且上述要求中有些也是互相矛盾的。不同的塔型各有*些獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)物系性質(zhì)和具體要求，抓住主要矛盾，進(jìn)展選型。1.2 體系介紹常壓下甲醇與水的二元溶液就屬正偏差溶液。由于對(duì)于一定的*值，其兩組分的蒸汽壓均比理想溶液計(jì)算的值偏高，必然泡點(diǎn)比理想溶液的低，在t-*-y圖中其泡點(diǎn)線除兩端點(diǎn)外均下移，使泡點(diǎn)線與露點(diǎn)線之間的間距增大，亦即使a增大。甲醇水體系汽液平衡數(shù)據(jù) (101.325kPa)：參考課程設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)t/*ya10

26、0.00.000.0096.40.020.1347.5893.50.040.237.1791.20.060.3046.8489.30.080.3656.6187.70.100.41864684.40.150.5176.0781.70.200.5795.50780.300.6654.6375.30.400.7294.0473.10.500.7793.5271.20.600.8253.1469.30.700.872.8667.50.800.9152.69660.900.9582.53650.950.9792.4564.51.01.0備注：，算得常壓下不同溫度時(shí)甲醇對(duì)水的相對(duì)揮發(fā)度。常壓下甲醇-水物

27、系的t-*-y圖與y-*圖如以下圖所示：1.3板式塔類(lèi)型氣液傳質(zhì)設(shè)備主要分為板式塔和填料塔兩大類(lèi)。精餾操作既可采用板式塔，也可采用填料塔。板式塔為逐級(jí)接觸型氣液傳質(zhì)設(shè)備，其種類(lèi)繁多，根據(jù)塔板上氣液接觸元件的不同，可分為泡罩塔、浮閥塔、篩板塔、穿流多孔板塔、舌形塔、浮動(dòng)舌形塔和浮動(dòng)噴射塔等多種。板式塔在工業(yè)上最早使用的是泡罩塔(1813年)、篩板塔(1832年)，其后，特別是在本世紀(jì)五十年代以后，隨著石油、化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)的迅速開(kāi)展，相繼出現(xiàn)了大批新型塔板，如S型板、浮閥塔板、多降液管篩板、舌形塔板、穿流式波紋塔板、浮動(dòng)噴射塔板及角鋼塔板等。目前從國(guó)外實(shí)際使用情況看，主要的塔板類(lèi)型為浮閥塔、篩板塔及

28、泡罩塔，而前兩者使用尤為廣泛。泡罩塔泡罩塔板是工業(yè)上應(yīng)用最早的塔板，其主要原件為升氣管及泡罩。泡罩安裝在升氣管的頂部，分圓形和條形兩種，國(guó)應(yīng)用較多的是圓形泡罩。泡罩尺寸分為、三種，可根據(jù)塔徑的大小選擇。通常塔徑小于1000mm，選用的泡罩；塔徑大于2000mm，選用的泡罩。泡罩篩板的主要優(yōu)點(diǎn)是操作彈性較大，液汽圍大，不易堵塞，適于處理各種物料，操作穩(wěn)定可靠。其缺點(diǎn)是構(gòu)造復(fù)雜，造價(jià)高；板上液層厚，塔板壓降大，生產(chǎn)能力及板效率較低。近年來(lái)，泡罩塔板已逐漸被篩板、浮閥塔板所取代。在設(shè)計(jì)中除特殊需要如別離黏度大、易結(jié)焦等物系外一般不宜選用。 篩板塔篩孔塔板簡(jiǎn)稱(chēng)篩板，構(gòu)造特點(diǎn)為塔板上開(kāi)有許多均勻的小孔。

29、根據(jù)孔徑的大小分為小孔徑篩板孔徑為3到8mm和大孔徑篩板孔徑為10到25mm兩類(lèi)。工業(yè)應(yīng)用中以小孔徑篩板為主，大孔徑篩板多用于*些特殊場(chǎng)合如別離黏度大、易結(jié)焦的物系。篩板的優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單，造價(jià)低；板上液面落差小，氣體壓降低，生產(chǎn)能力大；氣體分散均勻，傳質(zhì)效率高。其缺點(diǎn)是篩孔易堵塞，不宜處理易結(jié)焦，黏度大的物料。應(yīng)予指出，盡管篩板傳質(zhì)效率高，但假設(shè)設(shè)計(jì)和操作不當(dāng)，易產(chǎn)生漏液，使得操作彈性減小，傳質(zhì)效率下降，故過(guò)去工業(yè)上應(yīng)用較為慎重。近年來(lái)，由于設(shè)計(jì)和控制水平的不斷提高，可使篩板的操作非常準(zhǔn)確，彌補(bǔ)了上述缺乏，故應(yīng)用日趨廣泛。在確保準(zhǔn)確設(shè)計(jì)和采用先進(jìn)控制手段的前提下，設(shè)計(jì)中可大膽選用。浮閥塔浮閥塔

30、板是在泡罩塔板和篩孔塔板的根底上開(kāi)展起來(lái)的，它吸收了兩種塔板的優(yōu)點(diǎn)。其構(gòu)造特點(diǎn)是在塔板上開(kāi)有假設(shè)干個(gè)閥孔，每個(gè)閥孔裝有一個(gè)可以上下浮動(dòng)的閥片。氣流從浮閥周邊水平的進(jìn)入塔板上液層，浮閥可根據(jù)氣流流量的大小而上下浮動(dòng)，自行調(diào)節(jié)。浮閥的類(lèi)型很多，國(guó)常用的有F1型、V-4型及T型等，其中以F1型浮閥應(yīng)用最為普遍。浮閥塔板的優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單、制造方便、造價(jià)低；塔板開(kāi)孔率大，生產(chǎn)能力大；由于閥片可隨氣量變化自由升降，故操作彈性大；因上升氣流水平吹入液層，氣液接觸時(shí)間較長(zhǎng)，故塔板效率較高。其缺點(diǎn)是處理易結(jié)焦、高黏度的物料時(shí)，閥片易于塔板粘結(jié)；在操作過(guò)程中有時(shí)會(huì)發(fā)生閥片脫落或卡死等現(xiàn)象，使塔板效率和操作彈性下降

31、。應(yīng)予指出以上介紹的僅是幾種較為典型的浮閥形式。由于浮閥具有生產(chǎn)能力大，操作彈性大及塔板效率高等優(yōu)點(diǎn)，且加工方便，故有關(guān)浮閥塔板的研究開(kāi)發(fā)遠(yuǎn)較其他形式的塔板廣泛，是目前新型塔板研究開(kāi)發(fā)的主要方向。近年來(lái)研究開(kāi)發(fā)出的新型浮閥有船型浮閥、管型浮閥、梯形浮閥、雙層浮閥、V-V浮閥、混合浮閥等，其共同的特點(diǎn)是加強(qiáng)了流體的導(dǎo)向作用和氣體的分散作用，使氣液兩相的流動(dòng)更趨于合理，操作彈性和塔板效率得到進(jìn)一步的提高。但應(yīng)指出，在工業(yè)應(yīng)用中，目前還多采用F1型浮閥，其原因是F1型浮閥已有系列化標(biāo)準(zhǔn)，各種設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)完善，便于設(shè)計(jì)和比照。而采用新型浮閥，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)不夠完善，給設(shè)計(jì)帶來(lái)一定的困難，但隨著新型浮閥性能測(cè)定數(shù)

32、據(jù)的不斷發(fā)表及工業(yè)應(yīng)用的增加，其設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)會(huì)不斷完善，在較完善的性能數(shù)據(jù)下，設(shè)計(jì)中可選用新型浮閥。1.4 設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)條件：體系：甲醇-水體系 ：進(jìn)料量F=240 kmol/h進(jìn)料濃度= 0.15摩爾分?jǐn)?shù)進(jìn)料狀態(tài)：q 1 操作條件：塔頂壓強(qiáng)為4 kPa(表壓)，單板壓降不大于0.7kPa。塔頂冷凝水采用深井水，溫度t12；塔釜加熱方式：間接蒸汽加熱 全塔效率ET = 52%別離要求： = 0.995 ；= 0.002 ；回流比/ =1.6 。1.5精餾塔的設(shè)計(jì)步驟根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和工藝要求，確定設(shè)計(jì)方案；根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和工藝要求，選擇塔板類(lèi)型；確定塔徑、塔高等工藝尺寸進(jìn)展塔板的設(shè)計(jì)，包括溢流裝置的設(shè)計(jì)

33、塔板的布置升氣道泡罩篩孔或浮閥等的設(shè)計(jì)及排列；進(jìn)展流體力學(xué)驗(yàn)算；繪制塔板的負(fù)荷性能圖；根據(jù)負(fù)荷性能圖，對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)展分析，假設(shè)設(shè)計(jì)不夠理想，可對(duì)*些參數(shù)進(jìn)展調(diào)整，重復(fù)上述設(shè)計(jì)過(guò)程，一直到滿意為止。設(shè)計(jì)方案確實(shí)定2.1操作條件確實(shí)定 操作壓力塔的操作壓力的選擇實(shí)際上是塔頂和塔底溫度的選取問(wèn)題。在塔頂產(chǎn)品的組成確定以后，塔頂?shù)臏囟群蛪毫χ荒苓x定一項(xiàng)。 進(jìn)料狀態(tài)假設(shè)進(jìn)塔原料為過(guò)冷液體，q值大，則熱量主要由塔釜輸入，必要求蒸餾釜的傳熱面積大，設(shè)備體積大，此外，因提餾段氣液流量大，提餾段塔徑要加大。于是，冷液進(jìn)塔雖可減少理論塔板數(shù)，使塔高降低，但蒸餾釜及提餾段塔徑增大，亦有不利之處。泡點(diǎn)進(jìn)料時(shí)，塔的操作易于

34、控制，不受環(huán)境影響。此外，泡點(diǎn)進(jìn)料，提餾段和精餾段塔徑大致一樣，在設(shè)備制造上比擬方便。所以根據(jù)設(shè)計(jì)要求，泡點(diǎn)進(jìn)料，q1。 加熱方式精餾塔的設(shè)計(jì)中多在塔底加一個(gè)再沸器以采用間接蒸汽加熱以保證塔有足夠的熱量供給；由于甲醇-水體系中，甲醇是輕組分由塔頂冷凝器冷凝得到，水為重組分由塔底排出。所以本設(shè)計(jì)應(yīng)采用再沸器提供熱量，采用3kgf/cm2溫度130間接水蒸汽加熱。 冷卻劑與出口溫度采用深井水，入口溫度t12，由于水的出口溫度一般不能超過(guò)50左右，否則溶解于水中的無(wú)機(jī)鹽將會(huì)析出，在傳熱壁面上形成污垢而影響傳熱效果。同時(shí)考慮到塔頂產(chǎn)品與冷卻劑之間必須保持10到20的傳熱溫差，取冷卻劑出口溫度為30 回

35、流比R的選擇實(shí)際操作的必須大于，但并無(wú)上限限制。選定操作時(shí)應(yīng)考慮，隨選值的增大，塔板數(shù)減少，設(shè)備投資減少，但因塔氣、液流量L，V，L，V增加，勢(shì)必使蒸餾釜加熱量及冷凝器冷卻量增大，耗能增大，即操作費(fèi)用增大。假設(shè)值過(guò)大，即氣液流量過(guò)大，則要求塔徑增大，設(shè)備投資也隨之有所增大。其設(shè)備投資操作費(fèi)用與回流比之間的關(guān)系如以下圖所示?？傎M(fèi)用最低點(diǎn)對(duì)應(yīng)的值稱(chēng)為最正確回流比。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)核算確定最正確值，常用的適宜R值圍為：1.22。本設(shè)計(jì)考慮以上原則選用：1.6。熱能的利用精餾過(guò)程的熱效率很低，進(jìn)入再沸器的能量的95%以上被塔頂冷凝器中冷卻介質(zhì)帶走，僅約5%的能量被有效地利用。采用熱泵技術(shù)可使塔頂蒸

36、氣溫度提高，提高了溫度的蒸氣再用于加熱釜液，使釜液蒸發(fā)的同時(shí)，塔頂蒸氣冷凝。該方法不僅可節(jié)省大量的加熱蒸汽，而且還節(jié)省了大量的冷卻介質(zhì)。當(dāng)然，塔頂蒸氣可用作低溫系統(tǒng)的熱源，或通入廢熱鍋爐產(chǎn)生低壓蒸汽，供別處使用。在考慮充分利用熱能的同時(shí)，還應(yīng)考慮到所需增加設(shè)備的投資和由此給精餾操作帶來(lái)的影響。2.2 確定設(shè)計(jì)方案的原則總的原則是盡可能多地采用先進(jìn)的技術(shù)，使生產(chǎn)到達(dá)技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的要求，符合優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、平安、低能耗的原則，具體考慮以下幾點(diǎn)。滿足工藝和操作的要求 所設(shè)計(jì)出來(lái)的流程和設(shè)備能保證得到質(zhì)量穩(wěn)定的產(chǎn)品。由于工業(yè)上原料的濃度、溫度經(jīng)常有變化，因此設(shè)計(jì)的流程與設(shè)備需要一定的操作彈性，可方便

37、地進(jìn)展流量和傳熱量的調(diào)節(jié)。設(shè)置必需的儀表并安裝在適宜部位，以便能通過(guò)這些儀表來(lái)觀測(cè)和控制生產(chǎn)過(guò)程。滿足經(jīng)濟(jì)上的要求 要節(jié)省熱能和電能的消耗，減少設(shè)備與基建的費(fèi)用，如合理利用塔頂和塔底的廢熱，既可節(jié)省蒸汽和冷卻介質(zhì)的消耗，也能節(jié)省電的消耗?；亓鞅葘?duì)操作費(fèi)用和設(shè)備費(fèi)用均有很大的影響，因此必須選擇適宜的回流比。冷卻水的節(jié)省也對(duì)操作費(fèi)用和設(shè)備費(fèi)用有影響，減少冷卻水用量，操作費(fèi)用下降，但所需傳熱設(shè)備面積增加，設(shè)備費(fèi)用增加。因此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)全面考慮，力求總費(fèi)用盡可能低一些。保證生產(chǎn)平安 生產(chǎn)中應(yīng)防止物料的泄露，生產(chǎn)和使用易燃物料車(chē)間的電器均應(yīng)為防爆產(chǎn)品。塔體大都安裝在室外，為能抵抗大自然的破壞，塔設(shè)備應(yīng)具有

38、一定剛度和強(qiáng)度。第三節(jié) 板式精餾塔的工藝計(jì)算1理論塔板數(shù)的計(jì)算與實(shí)際板數(shù)確實(shí)定1.1 理論板數(shù)計(jì)算 物料衡算質(zhì)量分?jǐn)?shù)與摩爾分?jǐn)?shù)轉(zhuǎn)換：質(zhì)量分?jǐn)?shù)摩爾分?jǐn)?shù)0.2390.150.9950.9911460.0020.001126進(jìn)料量，進(jìn)料組成，進(jìn)料設(shè)計(jì)要求：衡算方程 ： q線方程讀圖可知平衡線和q線交點(diǎn)為 Rmin和R確實(shí)定 精餾段操作線方程確實(shí)定精餾段操作線方程：精餾段和提餾段氣液流量確實(shí)定 D36.09kmol/h R2.05精餾段：LRD73.985kmol/h VR1D110.0745kmol/h提餾段：LLqF73.985+240=313.985kmol/h VV1qFV110.0745km

39、ol/h提餾段操作線方程確實(shí)定提餾段操作線方程： 逐板計(jì)算法逐板計(jì)算法,就是從塔頂或塔底出發(fā),交替使用相平衡方程和操作線方程,逐板計(jì)算各理論板的氣、液相組成,直到到達(dá)規(guī)定的別離要求為止。每利用一次相平衡關(guān)系就算做一塊理論塔板，利用相平衡關(guān)系的總次數(shù)就是所需的總理論板數(shù)。根據(jù)條件編寫(xiě)逐板計(jì)算程序，利用MATLAB程序進(jìn)展求解，運(yùn)行可得如下結(jié)果：計(jì)算結(jié)果精餾段理論塔板數(shù)為：9(塊)提餾段理論塔板數(shù)為：5.925611e+000(塊)共需理論塔板數(shù)為：1.492561e+001(塊)由上往下，各塔板上的液相組成：a = Columns 1 through 11 0.9790 0.9594 0.928

40、0 0.8779 0.8001 0.6838 0.5118 0.3054 0.1592 0.1057 0.0586 Columns 12 through 15 0.0259 0.0098 0.0033 0.0009由上往下，各塔板上的氣相組成：b = Columns 1 through 11 0.9911 0.9829 0.9698 0.9487 0.9150 0.8627 0.7845 0.6690 0.5303 0.4320 0.2995 Columns 12 through 150.1652 0.0717 0.0259 0.0075操作線上的點(diǎn)平衡線上的點(diǎn) () () () () ()

41、() () () () () () () () () MT圖解法圖解法以在y-*直角坐標(biāo)中的直角階梯法最為常用。圖解法簡(jiǎn)單步驟：首先在直角坐標(biāo)上作出恒壓下的y-*相平衡線和對(duì)角線。在*軸上定出、三點(diǎn)，并通過(guò)三點(diǎn)做垂線交對(duì)角線于a、e、b三點(diǎn)。借助于q線，作出精餾段和提餾段的操作線。從點(diǎn)a開(kāi)場(chǎng)在平衡線和精餾段操作線之間做梯級(jí)，當(dāng)梯級(jí)跨過(guò)兩段操作線交點(diǎn)d時(shí)，改在相平衡線和提餾段操作線之間做梯級(jí)，直到梯級(jí)到達(dá)或跨過(guò)b點(diǎn)為止。梯級(jí)在相平衡線上的頂點(diǎn)數(shù)即為所需要的理論板數(shù)。假設(shè)塔頂采用分凝器，則分凝器相當(dāng)于一塊理論版，應(yīng)從總梯級(jí)數(shù)中減去1；塔底再沸器是否相當(dāng)于一塊理論板需要看再沸器的型式，一般情況下可以

42、看做一塊理論板予以扣除。進(jìn)料板相當(dāng)于跨過(guò)交點(diǎn)d的梯級(jí)。讀圖可知：精餾段理論板數(shù)9塊，提餾段理論板數(shù)=6塊1.2實(shí)際板層數(shù)確實(shí)定(以逐板計(jì)算法為依據(jù))2精餾塔操作條件計(jì)算2.1操作壓強(qiáng)的選擇 應(yīng)該根據(jù)處理物料的性質(zhì)，兼顧技術(shù)上的可行性和經(jīng)濟(jì)上的合理性原則。對(duì)熱敏物料，一般采用減壓操作，可使相對(duì)揮發(fā)度增大，利于別離，但壓力減小，導(dǎo)致塔徑增加，要使用抽空設(shè)備。對(duì)于物性無(wú)特殊要求的采用常壓操作。塔頂壓力 單板壓降進(jìn)料板壓力塔底壓力精餾段平均壓力提餾段平均壓力2.2操作溫度的計(jì)算泡點(diǎn)進(jìn)料： 通過(guò)t-*-y圖查得：進(jìn)料板溫度塔頂溫度：塔底溫度：精餾段平均溫度提餾段平均溫度2.3塔物料平均分子量、力、流量及

43、密度的計(jì)算 密度及流量設(shè)甲醇為a，水為b甲醇分子量為：32.04kg/kmol ()水的分子量為：18.01 kg/kmol ()、精餾段精餾段平均溫度74.6查t-*-y圖得 *a0.435，ya0.748查表得：= 738.2(按飽和液體計(jì))，液相平均分子量：氣相平均分子量：液相密度：氣相密度：氣相視為理想氣體液相流量： 氣相流量： 、提餾段提餾段平均溫度：91.7查t-*-y圖得液相平均分子量：氣相平均分子量：液相密度：氣相密度：氣相視為理想氣體液相流量： 氣相流量： 液相外表力確實(shí)定：查化工原理附錄2水的物理性質(zhì)及附錄9有機(jī)液體的外表力共線圖知：塔頂液相外表力, 進(jìn)料板液相外表力,塔底

44、液相外表力，精餾段平均液相外表力提餾段平均液相外表力全塔平均液相外表力 液體平均粘度計(jì)算塔頂液體粘度:,進(jìn)料板液體粘度:,塔釜液體粘度:,精餾段平均液相粘度提餾段平均液相粘度全塔平均液相粘度3 塔徑確實(shí)定3.1精餾段設(shè) 0.021由圖12-41得到0.146允許有效空塔速度取平安系數(shù)為0.6, 0.6=2.3m/s圓整取塔徑為1.0m實(shí)際空塔氣速即初步核算：霧沫夾帶： 取查圖可知0.05668m2液層上部的氣體速度 ，停留時(shí)間：自以上兩項(xiàng)核算初步認(rèn)為塔徑取1.0m是適宜的。3.2提餾段 設(shè) =0.45m,=0.06m0.075由圖12-41得到0.0080.098允許有效空塔速度0.6=1.9

45、m/s取塔徑為1.0m，實(shí)際空塔氣速即初步核算：霧沫夾帶： 取查圖可知0.05668m2液層上部的氣體速度 ，停留時(shí)間：自以上兩項(xiàng)核算初步認(rèn)為塔徑取1.0m是適宜的。4.塔有效高度精餾段有效高度 提餾段有效高度從塔頂開(kāi)場(chǎng)每隔7塊板開(kāi)一個(gè)人孔，其直徑為0.6米,開(kāi)人孔的兩塊板間距取0.7米所以應(yīng)多加高(0.7-0.6)18/7+0.7-0.4512/7=0.514mZ=+1.4=10.2+4.95+0.514=15.7m5.整體塔高(1)塔頂空間HD取HD=1.6=0.96m加一人孔0.6米,共為1.56m(2)塔底空間塔底儲(chǔ)液高度依停留4min而定取塔底液面至最下層塔板之間的距離為1m，中間開(kāi)

46、一直徑為0.6米的人孔 1+0.5360=1.5360m(3)整體塔高6.塔板主要工藝參數(shù)確定精餾塔：條件：T=74.6 P=111.6kPa =0.7922=0.0006025=1.1=822.436.34mN/m =0.328mPa/ s提餾段：條件：T=91.7 P=122.8kPa =0.7571=0.0017531=0.889=934.32856.91mN/m =0.303mPa/ s6.1溢流裝置單溢流又稱(chēng)直徑流。液體自受液盤(pán)橫向流過(guò)塔板至溢流堰。此種溢流方式液體流徑較長(zhǎng)，塔板效率較高，塔板構(gòu)造簡(jiǎn)單，加工方便，在直徑小于2.2m的塔中被廣泛使用。選用單溢流弓形管降液管，不設(shè)進(jìn)口堰,

47、采用凹形受液盤(pán)。堰長(zhǎng)lw精餾段：堰長(zhǎng)0.66m提餾段：堰長(zhǎng)0.66m出口堰高h(yuǎn)w精餾段：求由圖12-48查得E=1.030.0065m應(yīng)大于6mm，不宜大于70mm。求前面已假設(shè)： 故取為0.05。提餾段：求由圖12-48查得E=1.040.0133m求前面已假設(shè)： 故取為0.05。弓形降液管寬度Wd和面積Af精餾段：求液面梯降由圖12-46得=外堰間距離取查圖可知0.05668m2液層上部的氣體速度 ，停留時(shí)間：提餾段：求液面梯降由圖12-46得=外堰間距離取查圖可知0.05668m2液層上部的氣體速度 ，停留時(shí)間：降液管底隙高度降液管底隙高度是指降液管下端與塔板間的距離，以表示降液管底隙高

48、度應(yīng)低于出口堰高，才能保證降液管底端有良好的液封，一般不應(yīng)低于6mm。即=-0.006也可按下式計(jì)算： 式中-液體通過(guò)底隙時(shí)的流速，m/s。根據(jù)經(jīng)歷，一般取=0.07，0.25m/s。精餾段：取=12mm提餾段：取=0.1m/s，得=26mm6.2塔板布置及篩孔數(shù)目與排列塔板的分塊D800mm，故塔板采用分層，查表塔板分為3塊。邊緣區(qū)寬度確定精餾段：查表10-33弓形寬度與面積 取0.07m,0.05m。提餾段： 查表10-33弓形寬度與面積 取0.07m,0.05m。開(kāi)孔區(qū)面積計(jì)算 篩孔計(jì)算及其排列精餾段：取則t=12mm對(duì)單溢流型塔板，開(kāi)孔區(qū)面積可用下式計(jì)算，即查表10-33弓形寬度與面積

49、 取0.07m,0.05m。0.306m0.45m0.306/0.45=0.68得 0.5046篩孔按正三角形排列，篩孔數(shù)目開(kāi)孔率為氣體通過(guò)閥孔的氣速為提餾段：取則t=12mm對(duì)單溢流型塔板，開(kāi)孔區(qū)面積可用下式計(jì)算，即查表10-33弓形寬度與面積 取0.07m,0.05m。0.306m0.45m0.306/0.45=0.68得 0.5046篩孔按正三角形排列，篩孔數(shù)目開(kāi)孔率為氣體通過(guò)閥孔的氣速為7.篩板的力學(xué)檢驗(yàn)7.1塔板壓降干板阻力計(jì)算精餾段：甲醇-水體系無(wú)腐蝕性，可選用碳鋼板取，由圖12-58得提餾段：取，由圖12-58得液體外表力的阻力計(jì)算計(jì)算精餾段：外表力壓頭提餾段：外表力壓頭氣體通過(guò)

50、每層塔板的液柱高精餾段：由圖12-59得液層的有效阻力0.046m液柱則提餾段：由圖12-59得液層的有效阻力0.05m液柱則7.2 液面落差對(duì)于D1.6m的篩板，液面落差可以忽略不計(jì)。7.3液沫夾帶精餾段：0.0025，符合要求。提餾段：，符合要求。7.4漏液精餾段：下限氣速K=即按漏液氣速考慮的負(fù)荷下限為設(shè)計(jì)負(fù)荷值的59.5%。K值應(yīng)大于1，宜在1.5及2.0之間，塔的操作可有較大彈性。提餾段：下限氣速K=即按漏液氣速考慮的負(fù)荷下限為設(shè)計(jì)負(fù)荷值的66%。K值應(yīng)大于1，宜在1.5及2.0之間，塔的操作可有較大彈性。7.5液泛精餾段：降液管液面高度 =0.0565+0.0008854+0.07

51、41=0.131486m液柱為了防止液泛現(xiàn)象，應(yīng)使式中 故不可能產(chǎn)生降液管液泛。提餾段：降液管液面高度 =0.0633+0.001597+0.07154=0.136437m液柱為了防止液泛現(xiàn)象，應(yīng)使式中 故不可能產(chǎn)生降液管液泛。8.塔板負(fù)荷性能圖8.1漏液線下限氣速得精餾段：=得=提餾段：=得=8.2液沫夾帶線以kg液/kg汽為限求-關(guān)系：由精餾段：0.125+2.266提餾段：0.125+2.2888.3液相負(fù)荷下限線對(duì)于平流堰，取堰上液層高度how=0.006m作為最小液體負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)，由式計(jì)算整理得 精餾段 提餾段 精餾段 提餾段 8.4液相負(fù)荷上限線以=5s作為液體在降液管中停留的下限故精

52、餾段： 提餾段： 8.5液泛線由，得其中精餾段：精餾段所以精餾段：提餾段： 提餾段所以提餾段：8.6操作彈性由圖，故精餾段操作彈性為 /=3.4 由圖，故提餾段操作彈性為/=3.43 精餾段提餾段操作彈性均大于3小于5,符合要求。9. 輔助設(shè)備及零件設(shè)計(jì)9.1塔頂冷凝器固定管板式換熱器甲醇-水走殼程，冷凝水走管程，采用逆流形式估計(jì)換熱面積甲醇-水冷凝蒸汽的數(shù)據(jù)tD=64.7 冷凝蒸汽量：壓力105.3KPa 溫度64.7 甲醇冷凝潛熱.,r=1100.18KJ/kg冷凝水始溫為12，取冷凝器出口水溫為20，在平均溫度物性數(shù)據(jù)如下甲醇在膜溫40.3下，水在平均溫度16下kg/m3Cp(KJ/kg

53、.)Pa.s(w/(m.)甲醇-水1.24.2115450.1888水998.954.1874110.810-50.5912a. 設(shè)備的熱參數(shù)：b冷卻水的流量：c平均溫度差：根據(jù)傳熱系數(shù)K估計(jì)表取K=1100W/(m2.) 傳熱面積的估計(jì)值為：將此面積作為公稱(chēng)面積，在化工原理附錄中選擇換熱器，并列出所選擇的換熱器參數(shù)。公稱(chēng)直徑DN/mm400公稱(chēng)面積/m220公稱(chēng)壓力 PN/MPa0.6換熱管尺寸/mm25管子排列方法正三角形管長(zhǎng)/m3管子外徑/mm25管數(shù)n/根86管程數(shù)N4殼程數(shù)1管程通道面積/m20.00692按上列數(shù)據(jù)核算管程、殼程的流速及Re:一管程流通截面積：管水的流速二殼程 單程

54、按正三角形排列取管心距橫過(guò)管束中心線的管數(shù) 取=11流通截面積：殼甲醇-水流速當(dāng)量直徑 計(jì)算流體阻力管程流體阻力結(jié)垢校正系數(shù)，無(wú)因次。的換熱管取1.4 N=1 設(shè)管壁粗糙度為0.1mm，則/=0.005,查得摩擦系數(shù)=0.022 符合一般要求殼程流體阻力Re=907500，故管子排列為正三角形排列，取F=0.5擋板數(shù) 5塊 代入得取污垢校正系數(shù)F=1.0故管殼程壓力損失均符合要求計(jì)算傳熱系數(shù)管程對(duì)流給熱系數(shù)膜的雷諾數(shù)所以為垂直湍流管管流體強(qiáng)制湍流時(shí)的給熱系數(shù)為Pr=7.85殼程對(duì)流給熱系數(shù)膜層湍流時(shí)冷凝給熱系數(shù)Re=1992計(jì)算傳熱系數(shù)取污垢熱阻 Rs0.15m/kW Rs=0.58 m/kW

55、以管外面積為基準(zhǔn) 則K=1.3kW/(m2.)計(jì)算傳熱面積 A=17.2m2所選換熱器實(shí)際面積為A=n=20.3m2裕度所選換熱器適宜9.2塔底再沸器：計(jì)算熱負(fù)荷：考慮到5%的熱損失后 選用0.2MPa飽和水蒸氣加熱，因兩側(cè)均為恒溫相變 取傳熱系數(shù)K=1000W/m2.K估算傳熱面積取平安系數(shù)0.8，實(shí)際傳熱面積A=183/0.8=228.8m29.3原料預(yù)熱器原料加熱：采用壓強(qiáng)為270.25kPa的飽和水蒸汽加熱，溫度為130，冷凝溫度至130流體形式，采用逆流加熱 查表Cp甲醇=2.48 kJ/(kgK) Cp水=4.183 kJ/(kgK)摩爾分?jǐn)?shù) *F=0.15根據(jù)上式可知：Cpc=2

56、.480.15+4.1380.85=3.8893kJ/(kgK)設(shè)加熱原料溫度由20到84.5考慮到5%的熱損失后選擇傳熱系數(shù)K=800 w/(m2K)計(jì)算傳熱面積：取平安系數(shù)為0.8 A實(shí)際=6.05/0.8=7.6m29.4 管道設(shè)計(jì)與選擇塔頂回流管回流液體積流量利用液體的重力進(jìn)展回流，取適宜的回流速度，則經(jīng)圓整選取熱軋無(wú)縫鋼管，規(guī)格：57mm3.5mm實(shí)際管流速： 塔頂蒸汽出口管取蒸汽流速為30m/s,經(jīng)圓整選取熱軋無(wú)縫鋼管，規(guī)格：219mm15mm實(shí)際管流速：塔頂產(chǎn)品出口管設(shè)產(chǎn)品流速為1.5m/s,經(jīng)圓整選取冷拔無(wú)縫鋼管，規(guī)格：25mm3mm實(shí)際管流速：9.4.4 進(jìn)料管進(jìn)料液密度設(shè)進(jìn)

57、料流速為1.0m/s,經(jīng)圓整選取冷拔無(wú)縫鋼管，規(guī)格：45mm1mm實(shí)際管流速： 塔釜出料管取適宜的輸送速度uw=0.8m/s則經(jīng)圓整選取熱軋無(wú)縫鋼管，規(guī)格：45mm2.5mm實(shí)際管流速： 塔釜回流管取適宜的輸送速度uw=0.5m/s則經(jīng)圓整選取冷拔無(wú)縫鋼管，規(guī)格：40mm1.5mm實(shí)際管流速： 塔釜產(chǎn)品出料管釜?dú)堃旱捏w積流量：取適宜的輸送速度uw=0.8m/s則經(jīng)圓整選取熱軋無(wú)縫鋼管，規(guī)格：45mm2.5mm實(shí)際管流速： 冷凝水管深井水溫度為12，水的物性數(shù)據(jù)：=999.4kg/m3,=,=深井水的質(zhì)量流率，取流速為2m/s管徑選取 1594.5mm熱軋無(wú)縫鋼管實(shí)際流速為m/s9.5 泵 進(jìn)料

58、泵流量管路壓降每100m下降9807Pa。精餾塔高度18.8m 進(jìn)料口高度 6.486m。儲(chǔ)罐液面高度取0.5m。泵的性能參數(shù)：型號(hào)IS65-40-200流量/(m3/h)揚(yáng)程/m轉(zhuǎn)速/(r/min)汽蝕余量/m泵效率/%軸功率/KW7.513.214502.0430.63 回流泵流量管路壓降每100m下降9807Pa。第一塊板高度17.24m 冷凝器高度放在第三層樓上H1=11m。泵的性能參數(shù)：型號(hào)IS50-32-160流量/(m3/h)揚(yáng)程/m轉(zhuǎn)速/(r/min)汽蝕余量/m泵效率/%軸功率/KW3.75814502.0480.2810.設(shè)計(jì)結(jié)果匯總參數(shù)符號(hào)參數(shù)名稱(chēng)精餾段提餾段T m (C

59、)平均溫度74.691.7P m (kpa)平均壓力111.6122.8M Lm(kg/kmol)液相平均摩爾質(zhì)24.1118.78M Vm(g/kmol)氣相平均摩爾質(zhì)量28.5021.97lm (kg/m)液相平均密度822.4934.328vm (kg/m)氣相平均密度1.10.889m (dyn/cm)液體平均外表力36.3456.91m (mpas)液體平均粘度0.3280.303Vs(m/s)氣相流量0.79220.7571Ls (m/s)液相流量0.00060250.0017531N實(shí)際塔板數(shù)1812Z( m)有效段高度10.24.95D(m)塔徑1.01.0H T(m)板間距0.60.45 (m)板厚0.0030.003溢流形式單溢流單溢流降液管形