甲醇和水分離過程篩板精餾塔設(shè)計(jì)

新疆工業(yè)高等?？茖W(xué)校課程設(shè)計(jì)任務(wù)書2學(xué)年2學(xué)期 2011年7月5日專業(yè)應(yīng)用化工技術(shù) 班級(jí) 應(yīng)化°9_4（2）班課程名稱精餾塔設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目篩板精餾塔的設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師李培起止時(shí)間2011/7/4—2011/7/9 周數(shù)1設(shè)計(jì)地點(diǎn)教學(xué)樓設(shè)計(jì)目的：1著重加深學(xué)生對(duì)于化工原理理論知識(shí)的掌握。2積極引導(dǎo)學(xué)生去思考，培養(yǎng)他們靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)去解決問題的能力，以及查閱資料、處理數(shù)據(jù)的能力。設(shè)計(jì)任務(wù)或主要技術(shù)指標(biāo)：設(shè)計(jì)個(gè)生產(chǎn)能力為5000kg/h，原料中甲醇含量為45%（摩爾分?jǐn)?shù)，以下同），分離要求為塔頂甲醇含量不低于95%；塔底甲醇含量不高于1%；常壓下操作，塔頂采用全凝器，飽和液體進(jìn)料的篩板精餾塔。設(shè)計(jì)進(jìn)度與要求：1擬訂題目和課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書（包括課程設(shè)計(jì)目的、內(nèi)容、要求、進(jìn)度、成績(jī)?cè)u(píng)定等），制定具體考核形式（一般應(yīng)采用平常情況和答辯相結(jié)合方式）并于課程設(shè)計(jì)開始時(shí)向?qū)W生公布。2完整的課程設(shè)計(jì)應(yīng)由設(shè)計(jì)草稿書和任務(wù)書組成。草稿書不上交系里，是備指導(dǎo)老師檢查之用，以督促學(xué)生按時(shí)完成設(shè)計(jì)及防止學(xué)生間抄襲。任務(wù)書應(yīng)上交按照指定格式編排好的電子版及打印版。7月8日前上交系里。主要參考書及參考資料：陳敏恒等?；ぴ?，上、下冊(cè)，第三版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006《化學(xué)工程手冊(cè)》編輯委員會(huì).化學(xué)工程手冊(cè)，第一版，第一篇，第13篇.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1979陳英南。常用化工單兀設(shè)備的設(shè)計(jì).上海：華東理工大學(xué)出版社，2005盧煥章。石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊(cè).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1982祁存謙等?；ぴ?，上、下冊(cè)，第二版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009張立新等。傳質(zhì)與分離技術(shù).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009摘要精餾是利用液體混合物中各組分揮發(fā)性的差異對(duì)其進(jìn)行加熱，然后進(jìn)行多次混合蒸氣的部分冷凝和混合液的部分加熱汽化以達(dá)到分離目的的一種化工單元操作。精餾操作應(yīng)在塔設(shè)備中完成，塔設(shè)備提供氣液兩相充分接觸的場(chǎng)所，有效地實(shí)現(xiàn)氣液兩相間的傳熱、傳質(zhì)，以達(dá)到理想的分離效果，因此它在石油化工生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。該設(shè)計(jì)選用逐級(jí)接觸式的篩板塔作為分離設(shè)備，一個(gè)完整的板式塔主要是由圓柱形塔體、塔板、降液管、溢流堰、受液盤及氣體和液體進(jìn)、出口管等部件組成，這就需要對(duì)各個(gè)部件做出選擇并給出合理的工藝尺寸，因此我們對(duì)精餾塔進(jìn)行物料衡算，由—X-J間的關(guān)系并差取相關(guān)數(shù)據(jù)，確定相對(duì)揮發(fā)度和回流比求出相平衡方程和操作線方程，然后通過逐板計(jì)算法算得理論塔板數(shù)并由全塔效率確定實(shí)際塔板數(shù)，最后對(duì)塔高、塔徑、溢流裝置等各個(gè)部件進(jìn)行計(jì)算與核算校驗(yàn)（如負(fù)荷性能圖），最終得到符合工藝要求的精餾塔并能完成生產(chǎn)任務(wù)。關(guān)鍵詞：精餾篩板塔、相平衡方程、操作線方程、回流比、圖解法目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1.綜述 1\o"CurrentDocument"1.1塔設(shè)備的化工生產(chǎn)中的作用和地位 1\o"CurrentDocument"1.2設(shè)計(jì)方案 1\o"CurrentDocument"1.3工藝流程 1\o"CurrentDocument"1.4設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介 1\o"CurrentDocument"2主要物性數(shù)據(jù) 2\o"CurrentDocument"3工藝計(jì)算 3\o"CurrentDocument"3.1精餾塔的物料衡算 3\o"CurrentDocument"3.2塔板數(shù)的確定 33.3實(shí)際塔板數(shù)的求取 43.4塔和塔板的主要工藝尺寸計(jì)算 63.5溢流裝置的設(shè)計(jì) 83.6塔板板面布置 93.7塔板校核 103.7.1降液管液泛 --3.7.2液沫夾帶 -3.7.3漏液 -—3.8負(fù)荷性能圖 123.8.1氣液流量的流體力學(xué)上下限線 123.8.2塔板工作線 --4設(shè)計(jì)總結(jié) 15參考文獻(xiàn) 191.綜述1.1塔設(shè)備的化工生產(chǎn)中的作用和地位塔設(shè)備是化工、石油化工和煉油等生產(chǎn)中最重要的設(shè)備之一。它可使氣（或汽）液或液液兩相進(jìn)行緊密接觸，達(dá)到相際傳質(zhì)及傳熱的目的。可在塔設(shè)備中完成的常見操作有：精餾、吸收、解吸和萃取等。此外，工業(yè)氣體的冷卻與回收、氣體的濕法靜制和干燥，以及兼有氣液兩相傳質(zhì)和傳熱的增濕、減濕等。在化工廠、石油化工廠、煉油廠等中，塔設(shè)備的性能對(duì)于整個(gè)裝置的產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量、生產(chǎn)能力和消耗定額，以及三廢處理和環(huán)境保護(hù)等各個(gè)方面，都有重大的影響。據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，塔設(shè)備的投資費(fèi)用占整個(gè)工藝設(shè)備投資費(fèi)用的較大比例；它所耗用的鋼材重量在各類工藝設(shè)備中也屬較多。因此，塔設(shè)備的設(shè)計(jì)和研究，受到化工煉油等行業(yè)的極大重視。1.2設(shè)計(jì)方案本設(shè)計(jì)任務(wù)為分離甲醇-水混合物。對(duì)于二元混合物的分離，應(yīng)采用連續(xù)精餾。1.3工藝流程如圖1所示。原料液由高位槽經(jīng)過預(yù)熱器預(yù)熱后進(jìn)入精餾塔內(nèi)。操作時(shí)連續(xù)的從再沸器中取出部分液體作為塔底產(chǎn)品（釜?dú)堃海┰俜衅髦性弦翰糠制?，產(chǎn)生上升蒸汽，依次通過各層塔板。塔頂蒸汽進(jìn)入冷凝器中全部冷凝或部分冷凝，然后進(jìn)入貯槽再經(jīng)過冷卻器冷卻。并將冷凝液借助重力作用送回塔頂作為回流液體，其余部分經(jīng)過冷凝器后被送出作為塔頂產(chǎn)品。為了使精餾塔連續(xù)的穩(wěn)定的進(jìn)行，流程中還要考慮設(shè)置原料槽。產(chǎn)品槽和相應(yīng)的泵，有時(shí)還要設(shè)置高位槽。且在適當(dāng)位置設(shè)置必要的儀表（流量計(jì)、溫度計(jì)和壓力表）。以測(cè)量物流的各項(xiàng)參數(shù)。數(shù)。圖1精餾過程的工藝流程1.4設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介設(shè)計(jì)中采用泡點(diǎn)進(jìn)料，塔頂上升蒸汽采用全冷凝器冷凝，冷凝液在泡點(diǎn)下一部分回流至塔內(nèi)，其余部分經(jīng)產(chǎn)品冷卻器冷卻后送至儲(chǔ)罐。該物系屬易分離物系，最小回流比較小，故操作回流比取最小回流比的2倍。塔釜采用間接蒸汽加熱，塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送至儲(chǔ)罐。具體如下：塔型的選擇本設(shè)計(jì)中采用篩板塔。篩板塔的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比浮閥塔更簡(jiǎn)單，易于加工，造價(jià)約為泡罩塔的60%，為浮閥塔的80%左右。處理能力大，比同塔徑的泡罩塔可增加10?15%。塔板效率高，比泡罩塔高15%左右。壓降較低。缺點(diǎn)是塔板安裝的水平度要求較高，否則氣液接觸不勻。加料方式和加料熱狀況的選擇：加料方式采用直接流入塔內(nèi)。雖然進(jìn)料方式有多種，但是飽和液體進(jìn)料時(shí)進(jìn)料溫度不受季節(jié)、氣溫變化和前段工序波動(dòng)的影響，塔的操作比較容易控制；此外，飽和液體進(jìn)料時(shí)精餾段和提餾段的塔徑相同，無(wú)論是設(shè)計(jì)計(jì)算還是實(shí)際加工制造這樣的精餾塔都比較容易，為此，本次設(shè)計(jì)中采取飽和液體進(jìn)料設(shè)計(jì)的依據(jù)與技術(shù)來(lái)源：本設(shè)計(jì)依據(jù)于精餾的原理（即利用液體混合物中各組分揮發(fā)度的不同并借助于多次部分汽化和部分冷凝使輕重組分分離），并在滿足工藝和操作的要求，滿足經(jīng)濟(jì)上的要求，保證生產(chǎn)安全的基礎(chǔ)上，對(duì)設(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)行分析并做出理論計(jì)算。目前，精餾塔的設(shè)計(jì)方法以嚴(yán)格計(jì)算為主，也有一些簡(jiǎn)化的模型，此次設(shè)計(jì)采用精確計(jì)算與軟件驗(yàn)算相結(jié)合的方法。2主要物性數(shù)據(jù)表1甲醇、水的物理性質(zhì)項(xiàng)目分子式分子量沸點(diǎn)。C甲醇ACHOH32647水BHO18100表二不同塔徑的板間距塔徑D/mm800—12001400—24002600—6600板間距H/mmT300、350、400、450、500400、450、500、550、600、650、700450、500、550、600、650、700、750、800

3工藝計(jì)算3.1精餾塔的物料衡算甲醇的分子式為CH3OH，千摩爾質(zhì)量為32kg!kmo1，水的分子式為H°，千摩爾質(zhì)量為18kgkmo1。原料液的平均千摩爾質(zhì)量為Mf=xMa+(1-x.)M=0.45x32+(1-0.45)x18=24.3kg/kmol所以F=迎0=205.76kmol/h所以即采出率為：由上式求出塔頂餾出液量為D，二=回5-即采出率為：由上式求出塔頂餾出液量為D，二=回5-0.01=0.468Xd-x 0.95-0.01D=0.468F=0.468x205.76=96.296kmolih則塔釜?dú)堃毫繛閃=F-D=205.76-96.3=109.46kmol/h3.2塔板數(shù)的確定查化工手冊(cè)得甲醇和水的t-x-y關(guān)系T/，CxT/，Cxy1000092.90.05310.283482.30.18180.577574.20.44030.765966.90.87410.919464.511圖2甲醇和水的t-x-y由可得q線與平衡線的交點(diǎn)坐標(biāo)(xq，yq)為(0.45,0.65)，則最小回流比為

Rmin，=0.95一0.64=1.63y-x0.64-Rmin取回流比RT6Rmin=L6X1,64=2'624則精餾塔的氣液負(fù)荷:精餾段:V=(R+1)D=(2.624+1)x96.296=348.98kmol/hL=RD=2.624x96.296=252.68kmol/h提餾段：由于泡點(diǎn)進(jìn)料q=1所以V'=V=348.98kmol/hL'=L+F=252.68+205.76=458.44kmol/h精餾段操作線方程：Rxy=——x+—^=0.724x+0.262n+1R+1nR+1 n圖3理論板數(shù)圖解由x-y畫梯級(jí)可得理論板數(shù)為9（不包含塔釜），進(jìn)料板為第5塊板。圖3理論板數(shù)圖解由x-y畫梯級(jí)可得理論板數(shù)為9（不包含塔釜），進(jìn)料板為第5塊板。已知q=1，故根據(jù)提餾段和q線方程用圖解法解得理論塔板數(shù).塔板效率是氣、液兩相的傳質(zhì)速率、混合和流動(dòng)狀況，以及板間反混（液沫夾帶、氣泡夾帶和漏液所致）的綜合結(jié)果。板效率為設(shè)計(jì)的重要數(shù)據(jù)。板效率與塔板結(jié)構(gòu)、操作條件、物質(zhì)的物理性質(zhì)及流體力學(xué)性質(zhì)有關(guān)，它反映了實(shí)際塔板上傳質(zhì)過程進(jìn)行的程度。蒸餾塔可用相對(duì)揮發(fā)度與液相黏度的乘積作為參數(shù)來(lái)關(guān)聯(lián)全塔效率，其經(jīng)驗(yàn)式為：E=0.49（xr）-0.245式中a——相對(duì)揮發(fā)度；匕 液相黏度，mPa?s。上式中a、匕的數(shù)據(jù)均取塔頂、塔底平均溫度下的值。由t-x-y曲線可知?=65筆、七-98°C、、廣7穴RLFRLF=0.45X0.015+(1-0.45)X0.3610=0.2503同理RD=0.029R5=0.358同理RD=0.029R5=0.358_0.2503+0.029+0.358_0212平均黏度*L 3 .0.2834x(1-0.0531)0.0531x(1—0.2834)_7.0520.5775x(1-0.1818)_61522—0.1818x(1—0.5775)—.0.7659x(1-0.4403)0.4403x(1—0.7659)_4.159a_0.9194xd-。8741)_164340.8741x(1-0.9194) ?a+a+a+a,…

—1234_4.752組分甲醇水黏度R(mPa?s)0.01150.3610查手冊(cè)得平均溫度下的液相中各組分的黏度則有全塔效率Et=0.49+(4.752X0.212)-0.254=0.489計(jì)算實(shí)際塔板數(shù)N=：=-^注15精餾段尸精Et0.489N=斗=-^牝7提餾段蜓Et0.489故全塔實(shí)際所需塔板數(shù)N=22塊，加料板位置在第16塊3.4塔和塔板的主要工藝尺寸計(jì)算塔頂物料平均千摩爾質(zhì)量為:M=XM+(1-X)M=0.95x32+0.05xl8=31.3kg[kmol塔頂氣相密度為PM &■RT=PM &■RT=1.128kg.m38.314x(273+65)塔頂液相密度及表面張力近似甲醇計(jì)算。由《化工原理》上冊(cè)附錄二可查得20c下苯甲醇的密度P=791kgm3,體積膨脹系數(shù)&=12.2X10-4C-1。計(jì)算可得79c卜苯的密度P= ^0 = f =737.89kg?m3l1+pG-,）1+12.2x10-4x（79-20）由《化工原理》上冊(cè)附錄十五可查得79°C下甲醇的表面張力°=0.0181Nm精餾段上升與下降的氣液體積流量為348.98x348.98x31.31.128=9684m3.,h=2.69m3sT7LM252.68x31.3V= d= =10.72m3.h=2.98x10-3m3lp737.89L初選板間距Ht=400mm hL=0.07m，則分離空間為Ht-hL=0.40-0.07=0.33m

氣液動(dòng)能參數(shù)為=0.018匕匕_9.9x10-4737.89芹\：苛-1.39=0.018『Pl『Pl、心圖4史密斯關(guān)聯(lián)圖由圖4查得氣體負(fù)荷因子C20=0.066,因表面張力的差異，氣體負(fù)荷因子校正為C 20 (C 20 (0.020M20.066/丫2"0.0181)=0.064mis計(jì)算最大允許速率為umax=Cumax=C:Pl_Pg=0.064x￥P1g737.89-1.128,?.=1.63m；s1.128取空塔速率為最大允許速率的0.62倍，則空塔速率為u=0.62"皿廣0.7x1.63=1.141m]s則塔徑為：4V：4VD:4x2.69\：3.14x1.206=1.69m根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整為D=1.7m再由表五可見，當(dāng)塔徑為1.7m時(shí)，其板間距可取4°°mm，因此，所設(shè)板間距可用。塔高Z=(Np-1吧=(18-1)x0.4=6.8m3.5溢流裝置的設(shè)計(jì)對(duì)平直堰，選堰長(zhǎng)與塔徑之比為0.7，即°7D，于是堰長(zhǎng)為l^=0.7D=0.7x1.7=0.98m5..8x10-40.982.5x36005..8x10-40.982.5x3600=3.5WhOW(V丫；=0.00284E廣=0.00284x1x/333"0.98)=0.0065m于是于是h=h-h=0.07—0.0065=0.0635m=63.5mmh0=h-10=63.5-10=53.5mm1 _ 1A^=)兀D2=x3.14x1.42=1.54m2T4 4T

l_0.98—w= D1.7根據(jù)=0.7,圖6弓形降液管的寬度和面積由圖6確定降液管橫截面積Af根據(jù)=0.7,圖6弓形降液管的寬度和面積A了=0.09TAt=0.09At=0.09X1.54=0.138m3.6塔板板面布置取w=0.07mW=0.05mE=0.15由圖4確定D即 W=0.15D=0.15X1.7=0.21mD 1.4……X=—-(W+W)=~2--(0.21+0.07)=0.42mD1.4r=—-Wc=-^-0.05=0.65m一— .XA=2x(X\;r2-X2+r2arcsin—)=2x(0.42x寸0.652-0.422+0.652x二arcsin些)180 0.65=1.01m篩孔按正三角形排列，取孔徑d0=5mm，td0=3.°則

開孔率篩孔數(shù)(dy開孔率篩孔數(shù)(P=0.907x1-^1=0.907x=10.1匕…LA…L1.01L,C

n—1.15x——=1.15x =5162” 0.0152篩孔總面積氣=怛=10.1匕xl.01=0.102m23.7塔板校核取板厚6=0.60』 8/d=0.60o， 'o，A

e

A-2ATf0.1021.54—2x0.138=0.0807圖7取板厚6=0.60』 8/d=0.60o， 'o，A

e

A-2ATf0.1021.54—2x0.138=0.0807圖7史密斯關(guān)聯(lián)圖查圖7,確定空流系數(shù)Co=°75則通過篩孔的氣速VU——板0A01.39

0.0807=11.224m/s干板壓降1pfwVn= s-—e-d2gp{C)L'0/1 1.128 x

2x9.8737.89,17.224)2x "0.75)=0.04Im液柱所以氣體速率為VU= g?A—2Atf1.391.54-2x0.138故氣相動(dòng)能因子F=UP0.5=1.1x1.12805=1.168kg05aag

確定充氣系數(shù)3=0.64氣體通過塔板的壓降hp=氣+3七=0.041+0.64x0.07=0.0858m液柱f925xf925x10-4]

"0.98x0.0535J2=2.7x10-3m液柱Vh=0.153（浦）2=0.153xw0計(jì)算降液管內(nèi)清夜層高度Hd,并取泡沫相對(duì)密度中=0.5,Hd=h+h+h=0.041+0.07+2.7x10-3=0.159m%+?=0.45+0.0635=0257m而 "* 2 .m可見，滿足H2（Hr+hw）降液管內(nèi)不會(huì)發(fā)生液泛。降液管內(nèi)停留時(shí)間t=A也=0」38x0」59=19.3255s可見停留時(shí)間足夠長(zhǎng)，V 9.25x10-4L不會(huì)發(fā)生氣泡夾帶現(xiàn)象。 A3.7.2液沫夾帶e液沫夾帶將導(dǎo)致塔板效率下降。通常塔板上液沫夾帶量V要求低于0.1kg液體/kg干氣體，則有3.25.7x10-6f3.25.7x10-6fu'x —"H廣hf、3.25.7x10-6 xbA-Af

E1 Jf1.39F=5x10-6x 1.54—0.138—0.0181 0.45-2.5x0.07I J=0.00191kg液體kg干氣0.1kg液體kg干氣可見液沫夾帶量可以允許Y3.7.3漏液克服液體表面張力的作用引起的壓降

4b4x0.0181h= = =0.002秫液柱89.81p/0 9.81x737.894b4x0.0181h= = =0.002秫液柱89.81p/0 9.81x737.89x0.005則漏液點(diǎn)氣速(0.0056+0.13h,—hjp,Pg:(0.0056+0.13x0.07—0.002)x737.89=4.4x0.75x.: 1.128=9.51m：sK=孔=17224=1.811.5u^ 9.51可見不會(huì)發(fā)生嚴(yán)重漏液現(xiàn)象。由塔板校核結(jié)果可見，塔板結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇基本合理，所設(shè)計(jì)的各項(xiàng)尺寸可用。3.8負(fù)荷性能圖3.8.1氣液流量的流體力學(xué)上下限線3.8.1.1漏液線（氣相負(fù)荷下限線）第一點(diǎn)取設(shè)計(jì)點(diǎn)的液體流量匕=9.25x10—4m3/s=3.56m3/h，故uow=9.51m/s，于是，相應(yīng)漏液點(diǎn)的氣體體積流量為V=u^A0=9.51x0.0807x3600=2763m^h第二點(diǎn)取液體流量為匕=10m3.h匕=M=35.8612.5 0.62.5w則由圖5可知E=L°7h^=0.00284h^=0.00284E23=0.00284x1.07x10.6J23=0.0198mhL=h+hg=0.0635+0.0134=0.077m則對(duì)應(yīng)的漏點(diǎn)氣速為

(0.0056+0.13h,—hjp,Pg「(0.0056+0.13x0.077—0.002)x737.891.128=4.4x0.75x.： 1.128=9.88m/s故 y2=u^^A^=9.88x0.0807x3600=2870.3m3/h根據(jù)(3.56,2763)和(10,2870)兩點(diǎn)，作直線①即為漏液線。3.8.1.2液體流量下限線h^=0.0284E23h^=0.0284E23=0.006,=p^il"0.00284E)w[°.006 ]k0.00284x1.07)x0.98=2.29m3..h在負(fù)荷性能圖匕=2.29m3h處作垂直線，即為液體流量下限線②。3.8.1.3液體流量上限線取降液管內(nèi)液體停留時(shí)間為3s，則匕=7=匕=7=0.138x0.45x3600=74.52m3..'h在負(fù)荷性能圖匕=74.52m3h處作垂直線，即為液體流量上限線③。3.8.1.4過量液沫夾帶線第一點(diǎn)取設(shè)計(jì)點(diǎn)的液體流量VL=3'33m^'h，5.7x5.7x10-6 x、3.2=0.1則由解出u，=[ —卜2(H—h)=f0.1x0.0181]32x(0.45—0.175)=1.66m/sk5.7x10-6) tf"5.7x10-6)于是V=u'(AT-Af)=1.66x(1.54—0.138)x3600=8378m3/h第二點(diǎn)取液體流量為VL=10m3功，hL=0.077m氣=2.5匕=2.5x0.077=0.1925m

(0.1。 \(0.1。 \V5.7x10-6)3.2(H -h)Tf=[0.1x0.0181F(0.45-0.1925)V5.7X10-6)=1.6ms于是V=u'(A-A)=1.6x(1.54-0.138)x3600=8076m3h

g Tf -于是根據(jù)(3.56,8378)和(10,8076)兩點(diǎn)，在負(fù)荷性能圖上作出液沫夾帶線④。3.8.1.5液泛線第一點(diǎn)為設(shè)計(jì)點(diǎn)V第一點(diǎn)為設(shè)計(jì)點(diǎn)V=3.56m3：'hLh=0.07m&=0.64L ，=h+ph=—匕f%12+0.64x0.07dL2gPlVC0)已求得h=已求得h=2.7x10-3農(nóng)液柱H=h+ph+h=—匕f+0.64x0.07+2.7x10-3dPLr 2gpVC)L、0/=%+、=0.40+0.0635=0232m一T2W2 .m可見1pf可見1pfu]2

公苛V才JL0+0.64x0.07+2.7x10-3=0.257mfufu1*C0VC0)2+0.64x0.077u=36.48m/s故V=u0A0=36.48x0.102x3600=13394ms/h第二點(diǎn)取液體流量為VL=10mE，hL=0,077隊(duì)1ph=h+ph=gVh=0.153(萬(wàn))Vh=0.153(萬(wàn))2=0.153xw01036000.6x68.5x10-3=0.0007m液柱1p(u￥H=h+h+h=——盤-o+0.64x0.077+0.077+4.29x10-4=0.257Pc'2gPLE°J-0=34.73m/s故y=-0A0=34.73x0.102x3600=12753m^h由(3.56,13394)和(10,12753)兩點(diǎn)，在負(fù)荷性能圖上作出液泛線⑤。根據(jù)①②③④⑤畫出塔板負(fù)荷性能圖圖8塔板負(fù)荷性能圖3.8.2塔板工作線,一一，一，- …、.y269在負(fù)荷性能圖上做出斜率為f=一.6^=902.7的直線OAB，塔板工作y 2.98x10-3L線。此線與流體力學(xué)上下限線相交于A、B兩點(diǎn)，讀出A、B兩點(diǎn)的縱坐標(biāo)值即為(y).和(y)并求出操作彈性.操作彈性_(匕))8300259gmin和gmax，并求出操作彈I土：操作彈I土 gmax 2.59(y)i3200由圖可見，按本設(shè)計(jì)的塔板結(jié)構(gòu)較理想。液泛線低于過量液沫夾帶線，液體流量上限線靠近塔板工作線。因此，操作彈性符合。此外，操作下限沒有落在液體流量下限線說(shuō)明堰長(zhǎng)l取得合適，降液面積取得合理，且設(shè)計(jì)點(diǎn)處于正常工作區(qū)域W內(nèi)。4設(shè)計(jì)總結(jié)因?yàn)榧状己退荒苄纬珊惴悬c(diǎn)的混合物所以可直接采用傳統(tǒng)的精餾法制備高純度的甲醇溶液，本設(shè)計(jì)進(jìn)行甲醇和水的分離，采用直徑為1.4米的精餾塔，選用效率較高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工方便的單溢流方式、并采用了弓形降液盤。由于在設(shè)計(jì)過程中，對(duì)板式塔只有一個(gè)整體的直觀認(rèn)識(shí)以及簡(jiǎn)單的工作原理的了解，而對(duì)于設(shè)備中重要部件一一塔板、管路等缺乏了解，查詢了各種相關(guān)書籍，走了很多彎路，但終于通過自己努力解決了其中的難題。在設(shè)計(jì)過程中，考慮到設(shè)計(jì)踏板所構(gòu)成的板式塔，不但要具有應(yīng)有的生產(chǎn)能力，滿足工藝要求，還要考慮到能耗，經(jīng)濟(jì)，污染等問題，為今后走向工作崗位很有價(jià)值。篩板塔工藝設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果匯總

序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位計(jì)算數(shù)據(jù)1平均溫度t°C792氣相流量 m Vm3/s2.693液相流量gVLm3/s2.98x10-34實(shí)際塔板數(shù)N—225有效高度PZm7.56塔徑Dm1.77板間距H T m0.458堰長(zhǎng)lm0.989堰高Whm0.063510板上清液層高度whm0.0711堰上清液層高度Lhm0.006512降液管壓降OWhm2.7x10-513降液管內(nèi)清夜層高度rHm0.155914塔板壓降dhm0.083015降液管底隙高度Phm0.068516氣相動(dòng)能因子uFkg0.5/(mu.5-s)1.6817弓形降液管寬度計(jì)Wm0.2118篩孔總面積dAm21.0119篩孔直徑udm0.00520篩孔數(shù)目un—516221孔中心距tm0.012522開孔率中 < 10.123篩孔氣速um；s17.22424穩(wěn)定系數(shù)uK—1.8125停留時(shí)間Ts19.3226液沫夾帶eKg液/kg氣0.019127氣相負(fù)荷上限V(V)m3/s880028氣相負(fù)荷下限gmax(V)m3/s280029操作彈性 gmin ——3.14符號(hào)說(shuō)明英文字母A——一塔板開孔區(qū)面枳，m2e液沫夾帶量，kg液/kg氣A——一降液管截面積，m2M——-平均摩爾質(zhì)量，kg/kmol工A——師孔區(qū)面枳，m2d—-篩孔直徑，moA————T 一塔的截面積，m2oD——塔徑，mC——-負(fù)荷因子，無(wú)因次R一-最