[優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)精品]甲醇-水篩板精餾塔設(shè)計(jì)

1、優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)精品甲醇-水 篩板精儲(chǔ)塔設(shè)計(jì)化工原理設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)1、設(shè)計(jì)題目甲醇-水篩板精儲(chǔ)塔設(shè)計(jì)2、設(shè)計(jì)條件：加料量F=100kmol/h進(jìn)料組成 X, =0. 48+0. 001X (26-20)=0. 486儲(chǔ)出液組成與=0.92 +0. 001X (26-20)=0. 926釜液組成/=0.02+0. 001X (26-20)=0. 026塔頂壓力P=100kP單板壓降<0. 7 kPa3、 工藝操作條件:常壓精播, 塔頂全凝器，塔底直接蒸汽加熱,化工原理課程設(shè)計(jì)泡點(diǎn)進(jìn)料, 泡點(diǎn)回流。4、 主要設(shè)計(jì)內(nèi)容1、設(shè)計(jì)方案的選擇及流程說(shuō)明 2、工藝計(jì)算 3、主要設(shè)備工藝尺寸設(shè)計(jì)（1）塔徑及提像

2、段塔板結(jié)構(gòu)尺寸的確定（2）塔板的流體力學(xué)校核（3）塔板的負(fù)荷性能圖（4）總塔高 4、輔助設(shè)備選型與計(jì)算5、設(shè)計(jì)結(jié)果匯總6、工藝流程圖及精像塔工藝條件圖理設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)o摘要o前 言2緒論0第一章基礎(chǔ)數(shù)據(jù)2§ L 1設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)21. 2設(shè)計(jì)方案51.3 設(shè) thSM6第二章設(shè)計(jì)計(jì)算2.2.2. mwMM：2.3.理論板數(shù)的確定:2. 4全塔效率ET3. 5實(shí)際塔板數(shù)：.78101012123.1 操作壓力的計(jì)算123.2 溫度的計(jì)算133.3 塔內(nèi)各段汽、液兩相組分的平均分子34提饋段的平均密度3.5 力的讓算3.6 提儲(chǔ)段液相平均黏度 第四童精儲(chǔ)塔主要工藝尺寸的計(jì)算1314161617

3、第三童塔的工藝條件及物性的數(shù)據(jù)計(jì)算4.1 精福塔的塔體工藝尺寸的計(jì)算4.1.1 塔徑D的計(jì)算17174.2 塔板主要工藝尺寸的計(jì)算194.2.1 溢流裝置的計(jì)算194.3,篩板的流體力學(xué)驗(yàn)算212222432液面落差霧沫夾帶量EV的驗(yàn)算2424422塔板布置 431塔板壓降252526434漏液的驗(yàn)算4.4塔板負(fù)荷性能圖4.3.5液泛的驗(yàn)算44.1漏液線(xiàn)264.4.2 液沫夾帶線(xiàn)274.4.3 液相負(fù)荷下限線(xiàn)294.4.4 液相負(fù)荷上限線(xiàn)294.4.5 液泛線(xiàn)304.4.6 5篩板塔的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果匯總表.32化工原理課程設(shè)計(jì)第五童熱衡算5.1進(jìn)入系統(tǒng)的熱量5.L 1加熱飽和蒸汽帶入的熱量5

4、.L 2進(jìn)料帶入的熱量°,343434355.L 3回流帶入的熱量4（塔頂按甲醇系統(tǒng)的熱量5.2.1塔頂蒸汽帶走的熱量a52.2殘余帶走的熱量5.2.3散于周?chē)臒?#176;,5.3熱量衡算第六章塔的附屬設(shè)備的計(jì)算6. 1塔頂冷凝器6.L1確定設(shè)計(jì)方案3536363737383939396. 1. 2傳熱面積計(jì)算39管程、殼程的流速及雷諾數(shù)446.L4校核傳熱系數(shù)： 466.L5計(jì)算所需傳熱面積47化工原理課程設(shè)計(jì)6.1.6計(jì)算阻力損失：.6. 2主要接管尺寸的選取6.2.1進(jìn)料管的選擇.6.2. 2回流管的選擇釜出口管路的選援6.2.4塔頂蒸汽管的選擇6. 2.5加熱蒸汽管的選擇

5、（塔底進(jìn)氣管）6.2.6管線(xiàn)設(shè)計(jì)結(jié)果表6. 3泵的選型6.4塔總體高度的設(shè)計(jì)4849495051515252642封頭443的頂部空間高度53565656566.4.4除沫器6.4.5裙座6.4.6塔底空間6. 4. 7人孔57575858化工原理課程設(shè)計(jì)6.5塔立體高度59結(jié)束語(yǔ)60感謝錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。課程設(shè)計(jì)總結(jié)63參考文獻(xiàn)65主要符號(hào)說(shuō)明68附錄71L理論板數(shù)求取712.T-X-Y 圖743.塔盤(pán)結(jié)構(gòu)圖75本次化工原理課程設(shè)計(jì)進(jìn)行的是甲醇和水二元物系的精譙分離。采用的精儲(chǔ)裝置 有篩板精儲(chǔ)塔，塔底飽和蒸汽直接加熱，無(wú) 再沸器等設(shè)備。在設(shè)計(jì)精饋塔過(guò)程中，先計(jì)算出理論板數(shù)，精鐳段為5塊理論板

6、，提鐳段為3 塊理論板（包括塔釜）。塔頂液相組成為0. 926,塔底液相組成為0. 026,算得精儲(chǔ)段木反效率為43.1%,提情段板效率為41. 9%,求得精健段實(shí)際板數(shù)為12塊，提鏘段實(shí)際板數(shù)為8塊（包括塔釜），然后討 算塔徑按標(biāo)準(zhǔn)圓整為0. 8m.取板間距為 0. 35mo再計(jì)算并校核塔的流體力學(xué)，畫(huà)出負(fù)荷性能圖。在設(shè)計(jì)再沸器過(guò)程，我們由熱量衡算計(jì)算出塔頂冷凝器，選擇列管式換熱器?；ぴ碚n程設(shè)計(jì)輔助設(shè)備主要進(jìn)行的有泵的選取，各處接管尺寸的計(jì)算并選型, 泵選用.關(guān)鍵詞：篩板精饋塔，逐板計(jì)算，物料衡算.2在化工生產(chǎn)中，蒸儲(chǔ)分離液體混合物的 應(yīng)用是很廣泛的，如從發(fā)酵的醪液中提煉 飲料酒已有久遠(yuǎn)

7、的歷史又如在石油的煉制 中，將原油分為汽油，柴油，潤(rùn)滑油，等 一系列產(chǎn)品;在分離均相液體混合物中,這 種方法是最常用的，同時(shí)這種分離方法通 常也是大規(guī)模生產(chǎn)中最經(jīng)濟(jì)的.塔設(shè)備是 煉油，化工，石油化工等生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用 的汽液傳質(zhì)設(shè)備，工業(yè)上應(yīng)用較多的是有 降液管的塔板，如泡罩，浮閥，篩板等。泡罩塔是上一世紀(jì)初隨著工業(yè)蒸鐳的建立 而發(fā)展起來(lái)的，屬于一種古老的結(jié)構(gòu)，但 結(jié)構(gòu)教復(fù)雜，造價(jià)教高。篩板塔的出現(xiàn), 僅遲于泡罩塔20年左右，長(zhǎng)期被認(rèn)為操化工原理課程設(shè)計(jì)作不易穩(wěn)定，但如今對(duì)其性能的研究不斷 深入，已能做出較有把握的設(shè)計(jì)，使篩板 塔成為應(yīng)用最為廣泛的一種類(lèi)型。本設(shè)計(jì)采用篩板精像塔，進(jìn)行甲醇一一 水

8、二元物系的分離，精鐳塔，原料預(yù)熱器, 蒸窗釜，再沸器及泵等附屬設(shè)備.2化工原理課程設(shè)計(jì)化工原理課程設(shè)計(jì)是化工原理的一個(gè) 重要的、綜合的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),是培養(yǎng)學(xué)生 綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析和解決化工實(shí)際問(wèn) 題的一個(gè)重要過(guò)程。在本設(shè)計(jì)中我們使用篩板塔，篩板塔的突出優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單造價(jià)低。篩板塔是 最早應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的設(shè)備之一，五十年 代之后通過(guò)大量的工業(yè)實(shí)踐逐步改進(jìn)了設(shè) 計(jì)方法和結(jié)構(gòu)近年來(lái)與浮閥塔一起成為化 工生中主要的傳質(zhì)設(shè)備為減少對(duì)傳質(zhì)的不 利影響可將塔板的液體進(jìn)入?yún)^(qū)制突起的斜 臺(tái)狀這樣可以降低進(jìn)口處的速度使塔板上 氣流分布均勻。篩板塔多用不銹鋼板或合 金制成使用碳剛的比較少O實(shí)際操作表明, 篩板在一

9、定程度的漏夜?fàn)顟B(tài)下操作使其板 效率明顯下降其操作的負(fù)荷范圍較袍罩塔 為窄，單設(shè)計(jì)良好的塔其操作彈性仍可達(dá) 到 2-3 o本次課程設(shè)計(jì)是一次對(duì)我們所學(xué)知 識(shí)的檢驗(yàn)，是一次自己運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，解 決實(shí)際問(wèn)題的能力的一次非常好的機(jī)會(huì)。 培養(yǎng)了我們勤奮思考、努力鉆研、艱苦奮 斗、持之以恒等許多優(yōu)秀的品質(zhì)，從而為 我們畢業(yè)后將來(lái)參加工作打下了堅(jiān)實(shí)的 基礎(chǔ)。為了將來(lái)工作得心應(yīng)手、獨(dú)擋一面, 我們應(yīng)該認(rèn)真對(duì)待這次課程設(shè)計(jì)。化工原理課程設(shè)計(jì)第一章基礎(chǔ)數(shù)據(jù)§ 1.1設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表1. L 1水和甲座 資料)寺物性表(表中數(shù)據(jù)摘自1瑁篇嘴溫強(qiáng)KPa水BH2018.01100374.222088.85中聘

10、Ach3o H32. 0464.7239. 438100. 00表L1.2常壓下水和甲醇的氣液平衡數(shù)據(jù)表(10L325kPa)溫度液相中甲醇?xì)庀嘀屑状嫉哪柗致?的摩爾分率%96.40.020.13493.50. 040.23091.20. 060.30489. 30. 080. 36587.70.100.41884.40.150.51781.70. 200.79078.00. 300. 66575. S0. 400.72973. 10. 500. 77971.20.600.82569.30. 700. 87067.50. 800.91566.00. 900. 95865.00. 950.97

11、9水和甲醇各種物性數(shù)據(jù)見(jiàn)表1-3到表1-6 o 表LL3水和甲醇液相密度溫度 t, 6080100120140Pa, kg/3 m761. 1737.4712.0684.7654.9pb, kg/983. 24971. 83970. 38943.4926.43 m表1-.L4水和甲E厚液體的表面張力。溫度 t, 6080100120140aa, mN/m17. 3315. 0412. 0810. 638. 534ab, mN/m66. 0762. 6958.9154. 9650. 79表1.L5水和甲酉摹液體的粘度L溫度 t, 6080100120140口 LAmPa0. 3440. 2770

12、. 2280. 1960.163口 LBmPa0. 46580. 35650. 28380. 23000.1950表1.L6水和甲醇液體氣化熱Y5化工原理課程設(shè)計(jì)溫度 t, 6080100120140Y a, kJ/ kg35. 6533. 9832. 1530. 1427.91Yb, kJ/ kg42. 41641. 52940.59939.60738. 5481. 2設(shè)計(jì)方案甲醇和水的混合液是使用機(jī)泵經(jīng)原料預(yù)熱器加熱后,送入精儲(chǔ)塔。 塔頂上升蒸汽采用全凝器冷凝后，冷凝液部分利用重力泡點(diǎn)回流；部 分連續(xù)采出經(jīng)冷卻器冷卻后送至產(chǎn)品罐。塔釜采用直接蒸汽（150C的 飽和蒸汽）直接加熱，塔底廢水經(jīng)

13、冷卻后送入貯槽。具體連續(xù)精儲(chǔ)流 程參見(jiàn)下圖（圖1.2.1）：化工原理課程設(shè)計(jì)1. 3設(shè)計(jì)思路一餐*科.圖121塔物料衡三二） Uj理論塔板久二） 相負(fù)荷計(jì)三二） 板塔設(shè)計(jì)'二化工原理課程設(shè)計(jì)第二章設(shè)計(jì)計(jì)算2. 1.精儲(chǔ)流程的確定:甲醇一水混合液經(jīng)原料預(yù)熱器加熱,進(jìn)料狀況為泡點(diǎn)進(jìn)料，送入精鐳塔，塔 頂上升蒸汽采用全凝汽冷凝，一部分入 塔回流，其余經(jīng)塔頂產(chǎn)品冷卻器冷卻后, 送至儲(chǔ)罐,塔釜采用直接蒸汽再沸器供 熱,塔底產(chǎn)品冷卻后,送入貯罐（附流程7化工原理課程設(shè)計(jì)圖）2. 2.塔的物料衡算: 2. 2.1最小回流比的確定:由于精鐳為泡點(diǎn)進(jìn)料，q=l，采用 作圖法求最小回流比心，e （0.48

14、6, 0.486）,自e做垂線(xiàn)ef即為進(jìn)料q線(xiàn)，該線(xiàn)與平衡線(xiàn)交于點(diǎn)（,入）,y =0.773, %=0.486故最小回流比X _ ， 相,=0.533/?-' = VT7l, 得=y(,XqV =S = (R + )D + (q-)F2. 2.2適宜回流比的確定:由于該物系為易分離物系，最小回流比 小，取操作回流比為最小回流比的兩倍，R = 2xR"m，R = L072. 2. 3物料衡算:D+W = F + S總物料衡算：9化工原理課程設(shè)計(jì)易揮發(fā)組分物料衡算： Dxd + Wxw = FxP + Sx.其中, V=S = R + )D + (q-)FF = OOKmol/h

15、解得：D = 4S.23 Kmol/hW= 151.61k”?。/力S =99.84Kmol / h2. 2.4精儲(chǔ)塔的氣液相負(fù)荷V = (R +1)£) = (1.07 + 1)x48.23 = 99.84K，。/ / 力L = L + QF = 5.6 + 00 = 151.6Kmol / hV =V + (l - q)F q = iV =99.84 Kmo” h2. 2.5.操作線(xiàn)方程的確定：操作線(xiàn)方程由精館段操作線(xiàn)方程與提儲(chǔ) 以操作線(xiàn)方程組成精饋段操作線(xiàn)方程L D 51.6148.23八八 達(dá)y. = x + xn =X, +x 0.926 = 0.517xfI +0.483

16、V y。99.84 99.84W W 151.61151.61提鐳段操作線(xiàn)方程x0.026= 1.519%一 0.0395X = XS ”99.84 '” 99.842.3. 理論板數(shù)的確定:由圖解法求理論板數(shù)又平衡線(xiàn)，精鐳段操作線(xiàn)方程，提像段 操作線(xiàn)方程，q線(xiàn)，作圖，得總理論板數(shù)$ =進(jìn)料板位置32. 4全塔效率Et由法得& =0.49（叫產(chǎn),（資料）a為塔頂及塔底平均溫度下的相對(duì)揮發(fā)度；生為 塔頂及塔底平均溫度下的進(jìn)料平均粘 度。兩者可用插值法求出。2. 4.1平均黏度進(jìn)料溫度查t-x-y圖，得&=73. 6C,塔頂溫度為tD=66.5,塔釜溫度tw=93. 6精儲(chǔ)

17、段平均溫度"=7。底，提儲(chǔ)段平均溫度17%=85.1 °C= 70.1 °C = 0.33mPa - SjL1h = 0.44?Pa S1, =85.1( f 4、= 0.28mPa , Sjlih = 0.33mPa ' S精儲(chǔ)段平均黏度從=工小+(1-5)4=0.53小尸"S其提儲(chǔ)段平均黏度=為4+(1_%)8 =0 35?尸”S 其中A- _兒+冷2. 4. 2相對(duì)揮發(fā)度查平衡曲線(xiàn)，得tD = 66.5,= 0.972 ,。一33%一0972/(1-。.972)_2 775xAlxB 0.926/(1-0.926)=73.6,q_1'

18、;3以 _0力3/(1 ()力3)_36xA/xH 0.486/(1-0.486)tw = 96.6,ayJy o.ii/d-QJi) .715x4 / xH 0.026/(1-0.026)精館段平均相對(duì)揮發(fā)度3.6 + 2.775 ° a = 3.188（資料山）提情段平均相對(duì)揮發(fā)度3.6 + 7.15 = 5.3732I" =43.1%解得:精儲(chǔ)段平均板效率E, =0.49（a/J-°提鐳段平均板效率EJ =0.49(%尸 5 =41.9%2. 5實(shí)際塔板數(shù):由N尸N理/Et可得:精鐳段實(shí)際板數(shù): = 5/0.431 = 11.612提鐳段實(shí)際板數(shù):N = 3

19、/0.419 = 7.2 六 8層（包括塔釜）第三章塔的工藝條件及物性的數(shù)據(jù)計(jì)算3. 1操作壓力的計(jì)算由設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)可知塔頂壓力P.=河,取每層板壓降為=0.7 KPa進(jìn)料板壓強(qiáng)：=100 + 0,7x12 = 108.4/塔底壓強(qiáng)：Pw =100+0.7x20 = 114 KP“則提儲(chǔ)段的平均壓強(qiáng):Pi=H±L = ,2KPa3. 2溫度的計(jì)算由附表可知:tw =96.6 , tF =73.6則有:提鐳段的平均溫度:r =ZZ»L = 85.1 23.3塔內(nèi)各段汽、液兩相組分的平均分子=1由計(jì)算表格，由公式則根據(jù)公/-I式有：塔釜： 升=0.017 , yn =0.11MV

20、Wnt = yn xM+(1 -=0.11 x32.04 +0.89x 18.01 = S.5kg/KmolMLWnt = xn xMa +(l-xn)xMB = 0.017 x32.04 + 0.983 x 18.01 = lS.25kg/Kmol同理可得: 進(jìn)料： yF = 0.767 , xF = 0.47Mx M. + (1 - *) x = 0.767 x32.(M + 0.233 x 18.01 =79kg/ KmolMIa =xn x MA +(1 -xfl)x MB =0.47 x 32.04 +0.53 x 18.01 =24.59kg/ Kmol可知提館段的平均分子量:“

21、_ Myum + MlVm 218.51 + 27.89=23.2kg/KmolMum _ 18.25 + 24.59= 21A2kg/Kmol3. 4提情段的平均密度1、液相密度刖由公式： /pLnt=Xai/pi（。為質(zhì)量分率）得:塔底.966C,查手冊(cè)用曲線(xiàn)擬合得，得pA = 722 kg/ nt= 961.46kg/m0.017x32.04xn xMa + (1 -)x0.017 x32.04 + 0.983 xl8.01=0.0298pLW，n - aA/pA+(1-aA)/pH - 0.0298 / 722 + 0.9702 / 961.46= 952.05 kg/m3化工原理課程

22、設(shè)計(jì)21進(jìn)料板g=73.6查手冊(cè)用曲線(xiàn)擬合得，得pA = 741kg/m、Pb = 975 6kgIm'=0.47 x 32.04= °xn x MA +(1 x)xMh 0.47 x 32.04+ 0.53x18.011PiWm =；7；。八 3+（1一八）/。810.612 / 722 + 0.388 / 961.46=817.3匕/提儲(chǔ)段液相密度:5=包"刖'"一952°5 + 817.3= 884.7依/?2、氣相密度：由理想氣體狀態(tài)方程PV= nRT9 得提鐳段氣相密度：一必RT.=0.866 攵g/ nt111.2x23.28

23、.315x(273.15+85.1)化工原理課程設(shè)計(jì)3. 5液體表面張力的計(jì)算平均表面張力：r-l則塔釜L966C查手冊(cè)由曲線(xiàn)擬合得:<7 A = 15.2W / m ,% = 59.32W /in叫 xbUJxbgb/w, = 0.017 x 15.2 + 0.983 x 59.32 = 58.1727V / ni F v /r i進(jìn)料”73.6空查手冊(cè)，由曲線(xiàn)擬合得:crA = 16 .3W / m ,% = 63 .36W / in叫八=0.47 x 15.2 + 0.53 x 59.32 = 41.24mN / m提情段液相平均表面張力：加 58.17 + 41.24.rr. =

24、 = 49.7W / m3. 6提館段液相平均黏度液體平均黏度】g Nw= S xjg m塔釜加=96.6。°,查手冊(cè)用曲線(xiàn)擬合得，得= 0.3mPa - S ,= 228mPa S lgpLWm = xw/lia +（1-x、n）Nb = °017 x 1g0.3 + 0.983 x 1g0.28PLW,n = 0.28?尸4 - S=73.6 , i =0.52/0 S ,= OAimPcrS1g 從5m = xfMa +（1 x, ）“ = 0 47 x lg 0.52 + 0.53 x 1g 0.41= 0A9mPa S提儲(chǔ)段液相平均黏度="+A用” =。

25、空（）"=o,39?P S第四章精儲(chǔ)塔主要工藝尺寸的計(jì)算4.1精儲(chǔ)塔的塔體工藝尺寸的計(jì)算4. L 1塔徑D的計(jì)算a、提館段的氣、液相體積的流率為匕=3600。心99.84x23.23600x0.866=0.754"/sr L x151.61x21.42 八八L、=- = 0.0010 山 7'/s3600x43600x884.7“maxC = G。（獷，式中的c由上式計(jì)算,化工原理課程設(shè)計(jì)其中q的由圖查取，圖的橫坐標(biāo)為幺(魚(yú)產(chǎn)2 = 0,00101 X3600 884,7 嚴(yán)2 = ° 4 匕外 0.754 x 3600 0.866-b、初選板間距Ht =

26、 0.35n?取塔板上清液層高度25h, = 0.05m LHt hL =0.3m ， 查圖 (資料)，得q=o.o6iC = G0()02 =0.061x(-)°2 =0.073 2020/ "884.7 0.866 ,“max = C-=0.07L =2.33z/sV 0.866取安全系數(shù)為0. 70,則空塔氣速為u = 0.7 x zy = 1.632/7? / s 11=0.767 m匹I 4x0.754、就一3.14xL632按標(biāo)準(zhǔn),塔徑圓整為0. 8m塔 截 面 積：=%/4。2 = xO.82 =O.5O24aw2， 4實(shí) 際 空 塔氣 速/Ay.0.7540

27、.5024=1.5m / s4. 1. 2、精儲(chǔ)塔有效高度的計(jì)算精福段提館段z = (N l)x”7 = 12x0.35 = 4.2/77 ,z = (N 1)xHt = 7x0.35 = 2.45/7/ ,進(jìn)料板上設(shè)置一人孔，iW 0.8m,精餌塔有效高度Z=7.45m4. 2塔板主要工藝尺寸的計(jì)算4. 2.1溢流裝置的計(jì)算因塔徑4 = 0.8"?,可采用單溢流弓形降液管,采用凹形受液盤(pán)。各項(xiàng)計(jì)算如下:(1)溢流堰長(zhǎng)0 /“w=0. 7X0. 8=0> 56m取堰長(zhǎng)，.為07 ,即：(2)、出口堰高兒由% =4一 %選用平直堰，堰上液層高度化工原理課程設(shè)計(jì)人=2.84、1。-

28、3石心/嚴(yán)2/3= 2.84xl0-3xlx (3600 x 0.00101/0.56)=0.00989m取板上清液層圖度為 = 50mm hw = 0.05 0.00989 = 0.0401 m(3)、降液管的寬度也與降液管的面積A, 由Q/o = 0.7查圖 (資料)得：/Ar = 0.092 Wd/D = 0A52Af = 0.092A, = 0.092 x 0.5024 = 0.0462/7?2 1% = 0.152"。= 0,152 x 0.8 = 0.1216 m計(jì)算液體在降液管中停留時(shí)間以檢驗(yàn)降液管面積，即r, = A. Hr/Lh =(3600 x 0.754 x 0

29、.35)/(0.00101 x3600) = 19.02s5s所以降液管設(shè)計(jì)合理，符合要求。(4)、降液管底隙高度鼠取液體通過(guò)降液管底隙的流速。為0» 15/71/5由#化工原理課程設(shè)計(jì)u =3600/1A,。0.00101x3600 nni0li = = 0.012m° 36001 H 3600x0.56x0.15 >> o一% =0.0401 -0.012 = 0.028w)0.006/n故降液管設(shè)計(jì)合理，符合要求。選用凹形受液盤(pán)，深度瓦=5。4. 2.2塔板布置1 .塔板的分塊因4K 800?，故塔板采用分塊式。查表得，塔板共分為3塊。2 .邊緣區(qū)寬度的確

30、定 取叱s =%.=0.065/7/ 9 Wc = 0.035”?3 .計(jì)算開(kāi)孔區(qū)面積：Aa =2 xjr: 一 / +/180，二 sin"(二)RX = % 一 ( + w,)=竺 一 (o. 152 + 0.065)= 0.2134m 22,. = %-W = 0.8/2-0.035 = 0.365/n 204=20.2134 Jo.365 20.2134 ? + , 3 x（。整，（21） = 0.312?2 ,1800.3654篩孔數(shù)n計(jì)算、排列及開(kāi)孔率小本例所處理的物系無(wú)腐蝕性，選用5 = 3碳鋼板，取篩孔的孔徑篩孔按正三角形排列，故：孔中心距t = 3d = 3x5.0

31、 = 15mm計(jì)算塔板上的篩孔數(shù)n,即1.155A 1.155x0.312n =； = 1602r 0.015-開(kāi)孔率 4>, BP = 0,907(y)2=10.1%氣體通過(guò)篩孔的氣速：匕 0554/it(. = - = 23.92m/ s° A, 0.101x0.3124. 3.篩板的流體力學(xué)驗(yàn)算 4. 3.1塔板壓降（一）塔板壓降1、干板阻力4計(jì)算干板阻力丸由4=0.051（包）2（生）% Pl由孔徑與板厚之比4/3 = 5/3 = 1.6729q = 0.772兒=0.051 （z/0 /c0 ）2 （py /p,）= 0.0512= 0 0471 mU. / / OO

32、t /液柱2、氣流通過(guò)液層的阻力用0.7540.5024-0.0462=1.653/?/5片）= 1.65370.866 = 1.53必 s /（s -產(chǎn)）查圖，得夕= 0.56%= % = （兒.+%,） = 0.56x（0.0401 +0.00989） = 0.028 w 液柱3、液體表面張力的阻力心=0.0045/?r、液柱,4a,4x49.7x10-3a - pl 8d " 884.7x9.81x0.005氣體通過(guò)每層塔板的液柱勺10 = 0.0471 + 0.028+0.045 = 0.0804/2/ 液柱氣體通過(guò)每層塔板的壓降:Ap = hppLg = 0.0804x88

33、4.7x9.81 = 699Pu(0.7 kPa (設(shè)計(jì)允許值）。4. 3. 2液面落差對(duì)于篩板塔，液面落差很小，且本次設(shè) 計(jì)塔徑和液流量均不大，故可忽略液面落 差的影響。4. 3. 3霧沫夾帶量ev的驗(yàn)算液沫夾帶量由式中（石產(chǎn)計(jì)算5.7x10-61 £5349.7xlO-3 0.35-2.5x0.06=0.0677 kg/kg<0>lkg/kg化工原理課程設(shè)計(jì)故在設(shè)計(jì)中，液沫夾帶量Q在允許范 內(nèi)，此負(fù)荷下不會(huì)發(fā)生過(guò)量的霧沫夾帶。4. 3. 4漏液的驗(yàn)算漏液點(diǎn)氣速：min = 4.4品 J(0.0056+0.13% -l%)pjp.884 7z/om.n =44x0742

34、 J(0.0056 +0.13x0.05-0.0045) =9.465m/sV0.8oo實(shí)際孔速 “。= 23.92m/篩板的穩(wěn)定性系數(shù)A： = - = 3121 = 2.53)1.5叫).min 9.465故此次設(shè)計(jì)中無(wú)明顯漏液。4. 3. 5液泛的驗(yàn)算為防止塔內(nèi)液泛，降液管內(nèi)液層高度/應(yīng) 滿(mǎn)足Hd<Hr+hw)甲醇一水為一般物系，取9 = 0.5 則31(p(Hr + hw) = 0.5(0.35 + 0.0401) = 0.195 m化工原理課程設(shè)計(jì)而凡 =hp + % + hd板上不設(shè)進(jìn)口堰，力可由下式求出hd = 0.153(i/0)2 =0.153x0.152 = 0.003

35、m液柱Hd =%+ % + hd = 0.0804 + 0.05 + 0.003 = 0.133?液柱故在設(shè)計(jì)負(fù)荷下不會(huì)發(fā)生液泛。根據(jù)以上塔板的各項(xiàng)流體力學(xué)驗(yàn)算,可認(rèn)為精播段、提儲(chǔ)段塔徑及各工藝尺寸是合適的。4. 4塔板負(fù)荷性能圖 4. 4.1漏液線(xiàn)。2n = 4.4CO V(O.OO56+ 0.13hL - pL / pv“o.min a上，hL =鼠 + how 9/V =()2/3 1000 L化工原理課程設(shè)計(jì)km = 4.4C。何056 + 613/伊 E 耳嚴(yán)一% pj pv = 4.4x0.772x0.101x0.312x0.0056 + 0.13.0401 +2.84 .xlx1

36、0003600L,0.56)2Z3-0.0045)884.7/0.866)35整理得： kin = 3.42 X Jo.OO63xO.128L(在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)4值，依上式計(jì)算出匕值,計(jì)算結(jié)果列于表4. 4. a表4.4.a漏液線(xiàn)圖0.00 00015“0.00 0.00m3/ s063045Vsi, m3 0. 29 0. 30 0. 32 0. 33/s15484. 4. 2液沫夾帶線(xiàn)以4=o.ikg液/kg氣為限,5.7x10- / ue、=（Hl/一匕At - Af0.7540.5024-0.0462=1.653V, Jhf =25%=2.5（公+%）li = 0.0401 rv

37、=0.98L；/32.84 t 36004 .73xlx（廠(chǎng)10000.56故 ht =0.1 + 2.45/Ht -hf =0.25-2.454/3 5.7 x 10-6 /1.653% 中 , e =r（-）=（49.7x10-3 0.25-2.45L/3整理得, V5 =1.255 -12.3L;/3表4.4.b液沫夾帶線(xiàn)圖L$, m7s0.00060.00150.00300.0045Vs】,m7s 1.1681.0941.0000. 920化工原理課程設(shè)計(jì)4.4. 3液相負(fù)荷下限線(xiàn)對(duì)于平直堰，取堰上液層高度2.841000how=0.006m作為液相負(fù)荷下限線(xiàn)條 件，_ . 3600

38、乙$、 3 八-)2/3 = 0.006II取E=L則0.006x10000,56 = °。4即/ / $,2.843600據(jù)此可作出與氣體流量無(wú)關(guān)的垂直液相負(fù)荷下限（3）4. 4. 4液相負(fù)荷上限線(xiàn)以核心作為液體在降液管中停留時(shí)間的下限，由下式得Ls故小上 = 035x。557 = 0 0m363 m”O(jiān) .III a A4r437化工原理課程設(shè)計(jì)492.提提段:L.S .max0.35 x 0.0462取液體在降液管中停留時(shí)間為= 0.00404 m3 /s據(jù)此可作出與氣體流量無(wú)關(guān)的垂直 液相負(fù)荷上限（4）4. 4. 5液泛線(xiàn)令凡二?（居.+九）由H 4 = hp H- hL +

39、 hd；3,=hc + % + % ;h = % ； hL = hw + 磯（"/+%） = %+兒 + %+九忽略%將%與4,均與34與匕的關(guān)系 代入上式，整理得aV；=b-cd£3“=0.051(生)式中 (4£尸pLb =(pHT+(<p-j3-l)xhwc =0.153 /(IM2d = 2.84 x IO- E(1 + /?)(,)2/3將有關(guān)數(shù)據(jù)代入，得吧,(2)=0.0844(0.101 X 0.532 X 0.772 )2 884.7b = 0.5 x 0.35 + (0.5 - 0.56 -1) x 0.0401 =0.132 將以上5條線(xiàn)

40、繪于VsLs圖中，即為 塔板負(fù)荷性能圖（圖見(jiàn)附錄）。0.153("(O.56x.O12)2= 33880.0844V =0.132-3388L; - 1.536V =1.564-40142L；-18.2L；/3故 0.0844V =0.132-3388L;-1.536L;73BP V =1.564-40142L；-18.2L；/3L n7s 0.00八, 0.00 0.00 0.00 06153045Vsb m7s 1.1921. Ill0. 9080. 5065條線(xiàn)包圍區(qū)域?yàn)樗宀僮鲄^(qū)，A為操 作點(diǎn)，OA為操作線(xiàn)。OA線(xiàn)與線(xiàn)（5） 的交點(diǎn)相應(yīng)氣相負(fù)荷為Vs, max, OA線(xiàn)與氣相

41、負(fù)荷下線(xiàn)（1）的交點(diǎn)相應(yīng)氣相負(fù)荷為Vs, mn可知本設(shè)計(jì)塔板上限由液沫夾帶控制， 下限有漏液控制。臨界點(diǎn)的操作彈性：提館 段:Vs,max/Vs,min=Ll/0.33=3.334. 5篩板塔的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果匯總表項(xiàng)目符號(hào)各段平均壓力Pm各段平均溫度單位計(jì)算數(shù)據(jù) 提像段kPa111.2C85.1平均流量氣相匕m3 / s0.754液相Lsm3 / s0.00101實(shí)際塔板數(shù)N塊20板間距*h0.35塔有效高度Zh7.1塔徑痣n0.8空塔氣速u(mài)m/ s1.632溢流形式單溢流型.溢流裝置溢流管形式弓形堰高九m0.0401堰上清夜層高度%m0.00989安定區(qū)寬度兒.m0.0401邊緣寬度l%1

42、01 m0.56降液管底隙高度h°m0.012板上清夜層高度hm10.1篩孔直徑dmm5孔中心距tmm15開(kāi)孔數(shù)目n個(gè)1602開(kāi)孔面積4nt0.312空塔氣速I(mǎi)Im/s1.5篩孔氣速«nm892穩(wěn)定系數(shù)K2.53塔板壓降A(chǔ)PkF6997液體在降液管中停留的時(shí)何T“6.02降液管內(nèi)底隙高度凡m0.012霧沫夾帶kg液/ kg氣0.0677負(fù)荷上限霧沫夾帶控制負(fù)荷下限漏液控制氣相最大負(fù)荷Ls .max J / s1.11氣相最小負(fù)荷5.minnr / s0.33操作彈性3.33第五章熱量衡算5.1進(jìn)入系統(tǒng)的熱量5. 1.1加熱飽和蒸汽帶入的熱量加熱蒸汽帶入的熱量aQb=GbX/

43、w （以 150 c飽和蒸汽計(jì)）5. 1. 2進(jìn)料帶入的熱量0此時(shí)有：& =73.4七) Qe = FGxCPFxtE其中：GA=2.694KJ/(KgK).=4.214KJ/(KgK)故：Cp. f =2694x0.486 + 4.214x0.512 = 3.475X/(hHK)My = 0.486 X 32.04 + (1 - 0.486)x 18. 01 = 2459Kg / k7noiQf= 24.59 xlOOx 3.475 x73.4 = 627204.8V/?5.1.3回流帶入的熱量。R （塔頂按甲醇與水混合蒸汽計(jì)算）Qr = Rx x Cpr xtR 同上，有：&

44、; =65C) 其中：CQ=2.66KJ/(KgK)Cps=42V2KJ/(KgK)故：Cp F = 2.66X0.926 + 4.212x0.074 = 2.755V KkmoL K)= 0.926X32.04 + (1-0.926)xl8. 01 = 32.16Kg /kmolQf = 24.59 xlOOx 3.475 x73.4 = 627204.8V/?由 Qf = Rx Dg xCpR xtK知:Q, =1.07x 48.23 x32.16x 2.755 x65 = 297202.27/?5. 2離開(kāi)系統(tǒng)的熱量5. 2.1塔頂蒸汽帶走的熱量之由 Qv = Dg x(R + 1)(C

45、；0 xtD +/D)其中： tD = 66.5 七;CPD = 2.78V /(kmol - K)八=11791/kg;yB=2489kJ/kg,%=12759kJ / Kg,D,=1551.lkg/h可知：Qz =1551.1x(1.07 + 1)x(2.78x66.5 + 1275.9) = 4690206.7七 / 5.2.2 殘余帶走的熱量/=0.0234(必2升(濁嚴(yán) 4 M 4=0.0231443)"8 (5.98廣 4 = 1000W/(w2-° C)= 2540.2W/(J / C)/?v = 0.00034/n2 C/WAs =13Am2% =0.5/?

46、/5R、o = 0.0001797/，C7 W/l = 45W /(/ .C C)15%44?)1502.453 0.014 0.685 /4.31298.01958.78 0.2899 0.586V= 123.8 = 12469663.9/995.5/36000.785 x0.022x 0.5f A A73.4A73.4L. = 6陽(yáng) = /.54mL. = = 7.54"?乃4%, 3.14x 0.025 x 1244網(wǎng) 3.14x 0.025 x 124I 7 54Np=4 = = 2t = L25"凡=2x124 = 24助=0.7, 46D = 1 .05f J凡

47、 / = 632.4/?/?。/乂 xC. xQ ,已知： tw = 966'C;Gw = 4.182V /(Kg )有：=18.25x151.61x4.182x96.6 = 1117768.5V/5. 2.3散于周?chē)臒嵝目扇? =o.5%a化工原理課程設(shè)計(jì)化工原理課程設(shè)計(jì)5. 3熱量衡算由假設(shè)易知熱量恒定,：1257Qb + Qf Q + Qw + Ql， 則有:Qb = Q + Qn + Ql 一。戶(hù)一 Qr代入數(shù)據(jù)，有：(1-0.5%)= 4690206.7 +1117768.5 - 627204.8-297202.2可解得：Qb = 4908109V/z由心=150。查表，可

48、知:%=2118.5V/Kg（140飽和蒸汽）Qb 4908109，Gh =" = 2316.7Kg/zncloyw 2118.5設(shè)塔頂為全凝器，用水做冷卻劑， 水采自松花江，考慮到溫度過(guò)高，容 易產(chǎn)生污垢，不容易清洗，故采用較 低溫度。設(shè)入口溫度為%= 20。%=35。（7,則冷卻水用量為L(zhǎng)f = 1.515/n3 / s被冷卻的部分熱量為0；其中Q：=Qv-Qr= 69663.9/_ Q_ _ 4690206.7 - 297202.2c -金色-0)-4.204x(35-20)""第六章塔的附屬設(shè)備的計(jì)算6. 1塔頂冷凝器6. 1.1確定設(shè)計(jì)方案a選擇換熱器的

49、類(lèi)型25 x 2.5碳鋼管，取匕=0.5/7?/ s6. 1. 2傳熱面積計(jì)算（2）計(jì)算傳熱熱負(fù)荷Q在泡點(diǎn)溫度”65t,水與甲醇混合物發(fā)生相變而轉(zhuǎn)化成氣體，再此狀態(tài)下混合物的汽化潛熱來(lái)計(jì)算/L (I II O q na« =0.023,(產(chǎn)(-產(chǎn) 4 "4= 0.023華券(11443廣(5.98廣，所需的熱量:=2540.2卬/" ”)Qc= 4393004.5。/ = 20.3kW冷卻水用量取溫度為150。的飽和水蒸汽進(jìn)行液化傳熱，水蒸汽及水的物性數(shù)據(jù)如下: 總傳熱系數(shù)K 管程傳熱系數(shù):以=誓="鬻箸="分"完全湍流% = 0.023()u 8 ()04 4 44= 0.023 號(hào)詈(11443廣(5.98廣= 2540.2W/(/rcj殼程傳熱系數(shù)設(shè)= 1000VV/(/n2C)污垢熱阻& =0.00034/°C/W /?v0 = 0.0001797/n2-/Wz管壁導(dǎo)熱系數(shù)2 = 45W/