課程設(shè)計(jì)排版

PAGEPAGE2化工原理課程設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)題目：分離甲醇－水混合液的板式（浮閥）精餾塔2013年12月28日PAGEPAGE11摘要本設(shè)計(jì)是以甲醇——水混合溶液為設(shè)計(jì)物系，以浮閥塔為精餾設(shè)備分離甲醇和水。浮閥塔是化工生產(chǎn)中主要的氣液傳質(zhì)設(shè)備，此設(shè)計(jì)針對(duì)二元物系甲醇－－水的精餾問題進(jìn)行分析，選取，計(jì)算，核算，繪圖等，是較完整的精餾設(shè)計(jì)過程。本次設(shè)計(jì)對(duì)浮閥塔的工藝過程和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了比較全面的設(shè)計(jì)，并對(duì)其他輔助設(shè)備如冷凝器、泵的選型進(jìn)行了計(jì)算。通過本次對(duì)篩板精餾塔的設(shè)計(jì)，使我們初步掌握化工設(shè)計(jì)的基本原理和方法，培養(yǎng)了我們的獨(dú)立思考，實(shí)事求是，綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。關(guān)鍵詞：甲醇-水溶液浮閥精餾塔工藝流程操作條件第一章．前言1.1精餾原理及其在化工生產(chǎn)上的應(yīng)用：實(shí)際生產(chǎn)中，在精餾柱及精餾塔中精餾時(shí)，上述部分氣化和部分冷凝是同時(shí)進(jìn)行的。對(duì)理想液態(tài)混合物精餾時(shí)，最后得到的餾液(氣相冷卻而成)是沸點(diǎn)低的B物質(zhì)，而殘液是沸點(diǎn)高的A物質(zhì)，精餾是多次簡(jiǎn)單蒸餾的組合。精餾塔底部是加熱區(qū)，溫度最高；塔頂溫度最低。精餾結(jié)果，塔頂冷凝收集的是純低沸點(diǎn)組分，純高沸點(diǎn)組分則留在塔底。1.2精餾塔對(duì)塔設(shè)備的要求：精餾設(shè)備所用的設(shè)備及其相互聯(lián)系，總稱為精餾裝置，其核心為精餾塔。常用的精餾塔有板式塔和填料塔兩類，通稱塔設(shè)備，和其他傳質(zhì)過程一樣，精餾塔對(duì)塔設(shè)備的要求大致如下：一：生產(chǎn)能力大：即單位塔截面大的氣液相流率，不會(huì)產(chǎn)生液泛等不正常流動(dòng)。二：效率高：氣液兩相在塔內(nèi)保持充分的密切接觸，具有較高的塔板效率或傳質(zhì)效率。三：流體阻力?。毫黧w通過塔設(shè)備時(shí)阻力降小，可以節(jié)省動(dòng)力費(fèi)用，在減壓操作是時(shí)，易于達(dá)到所要求的真空度。四：有一定的操作彈性：當(dāng)氣液相流率有一定波動(dòng)時(shí)，兩相均能維持正常的流動(dòng)，而且不會(huì)使效率發(fā)生較大的變化。五：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，安裝檢修方便。六：能滿足某些工藝的特性：腐蝕性，熱敏性，起泡性等。第二章．課題條件一常壓操作的浮閥式精餾塔內(nèi)分離甲醇-水混合物，間接蒸汽加熱，生產(chǎn)時(shí)間為7200小時(shí)，產(chǎn)品的質(zhì)量要求見下表表1-1產(chǎn)品質(zhì)量要求甲醇的組成（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）/%處理能力/t·a-1原材料塔頂產(chǎn)品塔底產(chǎn)品10000050921操作條件：1.塔頂壓力：4KPa（表壓）；2.進(jìn)料熱狀態(tài)：泡點(diǎn)進(jìn)料3.回流比：1.64.單板壓降：≤0.7KPa；5.全塔效率：0.55設(shè)計(jì)任務(wù)1.全塔物料衡算，操作回流比和理論板數(shù)的確定2.計(jì)算精餾段、提餾段的塔板數(shù)，確定實(shí)際塔板數(shù)3.估算塔徑4.板式塔的工藝尺寸計(jì)算，包括溢流裝置與塔板的設(shè)計(jì)計(jì)算5.塔板的流體力學(xué)性能的校核，包括板壓力降、液面落差、液沫夾帶、漏液以及液泛的校核6.繪制塔板的負(fù)荷性能圖，塔板的負(fù)荷性能圖由液相負(fù)荷下限線，液相負(fù)荷上限線，漏液線，液沫夾帶線和溢流液泛線的確定7.塔的結(jié)構(gòu)確定，包括塔體結(jié)構(gòu)與塔板結(jié)構(gòu)8.塔體結(jié)構(gòu)：塔頂空間，塔底空間，人孔（手孔）、支座、封頭、塔高等9.塔板結(jié)構(gòu)：采用分塊式塔板還是整塊式塔板；10.塔的附屬設(shè)備選型，包括塔頂冷凝器，原料預(yù)熱器的換熱面積與泵的選型11.精餾塔各接管尺寸的確定12.繪制精餾塔裝配圖13.繪制精餾系統(tǒng)工藝流程圖14.撰寫中英文摘要第三章精餾塔的物料衡算3.1原料液及塔頂塔釜產(chǎn)品的摩爾分率甲醇的摩爾質(zhì)量=32kg/kmol水的摩爾質(zhì)量=18kg/kmol 3.2原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量3.3物料衡算原料處理量總物料衡算乙醇物料衡算聯(lián)立解得第四章塔板數(shù)的確定4.1理論板層數(shù)的求取相對(duì)揮發(fā)度的計(jì)算由安托因方程甲醇(A)-水(B)理想物系，其安托因方程分別為：甲醇和水的氣液平衡數(shù)據(jù)表取取取全塔的平均相對(duì)揮發(fā)度的求?。壕s段的相對(duì)揮發(fā)度的求?。号蔹c(diǎn)進(jìn)料最小回流比：回流比取1.6倍的最小回流比：最少理論塔板數(shù):故理論塔板數(shù)為(塊)確定適宜的進(jìn)料板位置：由吉利蘭關(guān)聯(lián)圖查得：所以第四塊板為進(jìn)料板4.2實(shí)際板層數(shù)的求取則實(shí)際塔板數(shù)為19塊第五章精餾塔的工藝條件計(jì)算5.1操作壓力及溫度計(jì)算塔頂操作壓力進(jìn)料板壓力精餾段平均壓力塔釜操作壓力提餾段平均壓力又塔頂溫度塔釜溫度進(jìn)料板溫度則精餾段的平均溫度則精餾段的平均溫度5.2平均摩爾質(zhì)量及密度計(jì)算（1）塔頂平均摩爾質(zhì)量計(jì)算：塔頂液相平均摩爾質(zhì)量：塔頂氣相平均摩爾質(zhì)量：（2）進(jìn)料板平均摩爾質(zhì)量計(jì)算：由相平衡方程：X=0.36代入平衡方程則精餾段的平均摩爾質(zhì)量：（3）塔釜平均摩爾質(zhì)量計(jì)算：代入相平衡方程提餾段的平均摩爾質(zhì)量:密度的計(jì)算氣相平均密度的計(jì)算：精餾段：提餾段：液相平均密度的計(jì)算： 塔頂液相密度的計(jì)算：其中時(shí)

進(jìn)料板液相的平均密度的計(jì)算：時(shí)同理有精餾段液相平均密度塔釜液相密度的計(jì)算：其中時(shí)，有所以則提餾段液相平均密度為5.3液體平均表面張力及粘度計(jì)算混合液體表面張力的計(jì)算：甲醇和水不同溫度下的表面張力（缺平均張力計(jì)算公式：對(duì)甲醇q=1式中下角標(biāo)w,o,s分別代表水、甲醇和表面部分，指主體部分的分子數(shù)，為主體部分的分子體積，為純水和甲醇的表面張力精餾段甲醇表面