甲醇-水精餾塔設(shè)計(jì)報(bào)告.

1、黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院守誠(chéng)求新創(chuàng)業(yè)修能黃河水利 職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）報(bào)告題目：甲醇-水精餾塔的設(shè)計(jì)學(xué) 生: XXX指導(dǎo)教師：XXX專 業(yè)：應(yīng)用化工技術(shù)2班2013年12 月25 日甲醇-水精餾塔的工藝設(shè)計(jì)作者：XXX單位：黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院應(yīng)用化工技術(shù)02班河南開(kāi)封475003摘要：塔設(shè)備是最常采用的精餾裝置，無(wú)論是填料塔還是板式塔都在化工生產(chǎn) 過(guò)程中得到了廣泛的應(yīng)用，在此我們作板式塔的設(shè)計(jì)以熟悉單元操作設(shè)備的設(shè) 計(jì)流程和應(yīng)注意的事項(xiàng)是非常必要的。本設(shè)計(jì)對(duì)甲醇-水分離過(guò)程篩板精餾塔 裝置進(jìn)行了設(shè)計(jì)，主要進(jìn)行了以下工作：1、對(duì)主要生產(chǎn)工藝流程和方案進(jìn)行了 選擇和確定。2、對(duì)生產(chǎn)的主要設(shè)備

2、一篩板塔進(jìn)行了工藝計(jì)算設(shè)計(jì)，其中包括: 精餾塔的物料衡算；塔板數(shù)的確定；精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù) 的計(jì)算；精餾塔的塔體工藝尺寸計(jì)算；精餾塔塔板的主要工藝尺寸的計(jì)算。3、繪制了生產(chǎn)工藝流程圖和精餾塔設(shè)計(jì)條件圖。4、對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程中的有關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了討論和評(píng)述。本設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明、合理，能滿足初步生產(chǎn)工藝的需要，有一定 的實(shí)踐指導(dǎo)作用。關(guān)鍵詞：甲醇-水 分離過(guò)程 精餾塔黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院守誠(chéng)求新創(chuàng)業(yè)修能黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院守誠(chéng)求新創(chuàng)業(yè)修能目錄1精餾塔設(shè)計(jì)任務(wù)和概述 11.1簡(jiǎn)介11.2設(shè)計(jì)任務(wù)及要求12計(jì)算過(guò)程32.1精餾塔的工藝計(jì)算 32.1.1精餾塔的物料衡算 32.1.2物料衡算32.2塔板數(shù)的確

3、定42.2.1理論板層數(shù) Nt的求取 42.2.2實(shí)際板層數(shù)的求取 52.3精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算 52.3.1操作壓力的計(jì)算52.3.2操作溫度的計(jì)算52.3.3平均摩爾質(zhì)量的計(jì)算 52.3.4平均密度的計(jì)算62.3.5液相平均表面張力的計(jì)算 72.3.6液體平均粘度的計(jì)算 82.4精餾塔的塔底工藝尺寸計(jì)算 82.4.1塔徑的計(jì)算82.4.2精餾塔有效高度的計(jì)算 92.5塔板主要工藝尺寸的計(jì)算 102.5.1溢流裝置的計(jì)算102.5.2塔板布置122.6 篩板的流體力學(xué)驗(yàn)算 132.6.1塔板壓降132.6.2液面落差142.6.3液沫夾帶142.6.4 漏液152.6.5 液

4、泛153管徑的計(jì)算153.1管徑的選擇153.1.1加料管的管徑153.1.2塔頂蒸汽管的管徑 163.1.3回流管管徑163.1.4料液排出管徑16總結(jié)17參考文獻(xiàn)21致謝22黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院守誠(chéng)求新創(chuàng)業(yè)修能1精餾塔設(shè)計(jì)任務(wù)和概述1.1簡(jiǎn)介甲醇最早是用木材干餾得到的，因此又叫木醇，是一種易燃的液體，沸點(diǎn) 65C，能溶于水，毒性很強(qiáng)，誤飲能使人眼睛失明，甚至致死。由于甲醇和水 不能形成恒沸點(diǎn)的混合物，因此可直接用常壓蒸餾法把大部分的水除去，再用 金屬鎂處理，就得無(wú)水甲醇。甲醇在工業(yè)上主要用來(lái)制備甲醛，以及作為油漆 的溶劑和甲基化劑等。本設(shè)計(jì)進(jìn)行甲醇和水的分離，采用精餾塔，選取效率較高、塔板

5、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。該設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)：1. 操用、調(diào)節(jié)、檢修方便；2制造安裝較容易；3. 處理能力大，效率較高，壓強(qiáng)較低，從而降低了操作費(fèi)用；4. 操作彈性較大。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，但是嚴(yán) 格計(jì)算法對(duì)于連續(xù)精餾塔是最常采用的，我們此次所做的計(jì)算也采用嚴(yán)格計(jì)算 法。1.2設(shè)計(jì)任務(wù)及要求原料：甲醇水混合溶液，處理量為100kmol/h，其中甲醇的含量為0.4（摩爾 分?jǐn)?shù)，下同）；原料液溫度為泡點(diǎn)溫度。要求：塔頂甲醇的含量不小于 0.95,塔底甲醇的含量不大于0.04。1、精餾塔的物料衡算2、塔板類型及塔板數(shù)的確定3、精餾塔的工藝條

6、件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算4、精餾塔塔體工藝尺寸的計(jì)算5、塔板主要工藝的計(jì)算和流體力學(xué)&餾塔接管尺寸計(jì)算7、對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程的評(píng)述和有關(guān)問(wèn)題的討論設(shè)計(jì)圖紙要求1、繪制工藝流程圖2、繪制精餾塔設(shè)計(jì)條件圖3、編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份甲醇-水溶液平衡參數(shù):溫度t/c液相摩爾分?jǐn)?shù)x氣相摩爾分?jǐn)?shù)y相對(duì)揮發(fā)度a10000096.42%13.40%7.58198614393.54%23.40%7.33159268991.26%30.40%6.84291187789.38%36.50%6.6102362287.710%41.80%6.46391752684.415%51.70%6.06556245781.720%57

7、.90%5.5011876487830%66.50%4.63184079675.340%72.90%4.03505535173.150%77.90%3.52488687871.260%82.50%3370%87%2.86813186867.580%91.50%2.6911764716690%95.80%2.5343915346595%97.90%2.45363408564.5100%100%3黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院守誠(chéng)求新創(chuàng)業(yè)修能2計(jì)算過(guò)程2.1精餾塔的工藝計(jì)算2.1.1精餾塔的物料衡算(1)原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率羅申金學(xué)尊、心住o卸a f系列1系列2水-甲醇

8、混合溶液T-x-y圖#黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院守誠(chéng)求新創(chuàng)業(yè)修能#黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院守誠(chéng)求新創(chuàng)業(yè)修能由于精餾過(guò)程的計(jì)算均以摩爾分?jǐn)?shù)為準(zhǔn)，需先把設(shè)計(jì)要求中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)轉(zhuǎn)化為摩爾分?jǐn)?shù)。甲醇的摩爾質(zhì)量M 甲醇=32.04kg / k m o l水的摩爾質(zhì)量M水=18.02kg/k m o l原料液的摩爾組成：Xf0.449/32.040.499/32.040.551/18.02= 0.3140X、97 0370：20003 廠108.90478、，_0. 03 / 32. 04 _c ccXw0. 0 113w 0. 03/ 32. 040. 97 / 1 8. 02(2)原料液的平均摩爾質(zhì)量原料液的平均

9、摩爾質(zhì)量：M f =0.3140 32.04 (1 -0.314) 18.02-22.4223kg/mol2.1.2物料衡算原料處理量F =10000/22.42 = 446.2484k mo/h#黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院守誠(chéng)求新創(chuàng)業(yè)修能= 0.77574158聯(lián)立解得yn-Xn 1 D XdV V2.2塔板數(shù)的確定2.2.1理論板層數(shù)Nt的求甲醇一水屬非理想體系，但 數(shù)。L Dym 二 V Xm 1 - * 瓦y 一 1 C -1）x取可采用逐板計(jì)算求理論板黃河守誠(chéng)水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院求新創(chuàng)業(yè)修能總物料衡算甲醇的物料衡算F = D W = 446.2 4 814m o/h446.2484 0.314

10、0 =0.9478D0.0113WXd Xqyq Xq0.3 1 4 00.0 1 1 3D =4 4 62 4 84=1 4 42 56mo/h0.94780.01 1 3由此可查得原料液，塔頂和塔底混合物的沸點(diǎn)。5黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院守誠(chéng)求新創(chuàng)業(yè)修能#黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院守誠(chéng)求新創(chuàng)業(yè)修能 查得甲醇一水體系的相對(duì)揮發(fā)度a=4.454 （詳見(jiàn)附錄一（1） 求最小回流比采用泡點(diǎn)進(jìn)料Xf二Xq =0. 3 1 40則有氣液平衡方程求得0.67091 （二一1）xf#黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院守誠(chéng)求新創(chuàng)業(yè)修能#黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院守誠(chéng)求新創(chuàng)業(yè)修能故最小回流比為可取操作回流比R=1.1Rmin=0.8533

11、15742 （詳見(jiàn)附錄一（2） 塔頂產(chǎn)品產(chǎn)量、釜?dú)堃毫考凹訜嵴羝康挠?jì)算L' =L+F V ' =VL=RD V=（R+1） D 求操作線方程精餾段操作線方程為： 提餾段操作線方程為汽液平衡方程為： 逐板計(jì)算法求理論塔板數(shù)由公式y(tǒng)X2.47 X，代入數(shù)據(jù)可得：1 +(ot _1 X 1 +1.47x總理論板層數(shù)：Nt =14(包括再沸器)進(jìn)料板位置：Nf =72.2.2實(shí)際板層數(shù)的求取取全塔效率為0.52,則有精餾段實(shí)際板層數(shù)N精二6/0.52 =11.54 "2提餾段實(shí)際層數(shù) N提二8/0.52 = 15.38、162.3精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算2.3.

12、1操作壓力的計(jì)算塔頂操作壓力 每層板的壓降 進(jìn)料板壓力FD =10.3 254=1025=0.7K PaPf -105.325 0.7 12=113.04塔底壓力精餾段平均壓力提餾段平均壓力FW =105.325 0.7 27 =124.2Pm =(105.325 113.37) =1 09 3K PaP =(124.2 113.37) =1 18 8KPa2.3.2操作溫度的計(jì)算依據(jù)操作壓力，由泡點(diǎn)方程通過(guò)試差法計(jì)算出泡點(diǎn)塔頂溫度Td =66.3788C進(jìn)料處溫度Tf =77.8466C塔釜溫度Tw =99.2611 C精餾段平均溫度 J 二(66.3788 77.8466)/72.1266

13、 C提餾段平均溫度 J 二(99.2611 77.8466)/ 2 = 88.5538 C2.3.3平均摩爾質(zhì)量的計(jì)算塔頂平均摩爾質(zhì)量計(jì)算由 Xd =丫1 =0.9478 由平衡曲線得：X1 =0.8031MVdm =0.9478 32.04 (1 -0.9478) 18.02 = 31.3081kg/kmolM1dm =0.8013 32.04 (1 -0.8013 18.02 = 29.2794kg/kmol進(jìn)料板平均摩爾質(zhì)量的計(jì)算由逐板計(jì)算得：yf =0.6623Xf =0.30577黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院守誠(chéng)求新創(chuàng)業(yè)修能M血=0.6623x32.04+(1 -0.6623H18.02 =

14、 27.3054kg/kmolM1dm =0.3057 32.04 (1 -0.3057) 18.02 = 22.3059kg/kmol 塔底平均摩爾質(zhì)量的計(jì)算由逐板計(jì)算得：yw =0.0446 Xw = 0.0 1 0 8Mvwm = 0.0446 32.04 (1 0.0446) 18.02 = 18.6762kg/kmolM1wm =0.0108 32.04 (1 -0.0108) 18.02 = 18.1720kg/kmol精餾段平均摩爾質(zhì)量：Mvm =(31.308 27.305) / 2 = 29.3067kg / kmolM1m =(31.308 22.3056)/2 = 26.

15、807kg/kmol提餾段平均摩爾質(zhì)量：Mvm =(18.2727 27.305)/2 =22.7888kg/kmolM1m =(18.078 22.305)/2 = 20.1916kg/kmol2.3.4平均密度的計(jì)算氣相平均密度的計(jì)算 有理想氣體狀態(tài)方程計(jì)算，即精餾段6mvmPmM vmRTm109.338 29.30678.314 (72.1127 273.15)=1.1163kg/m3提餾段：vm -118.788 22.7898.314 (88.5538273.15)3=0.90019 kg/m液相平均密度方程計(jì)算 液相平均密度依下式計(jì)算，即 1/5八二八】塔頂液相平均密度的計(jì)算：F

16、Q一由Td =66.3788 C，查手冊(cè)得匚=745.8970 kg/m3訂=980.1 3 9kQ/m30.9478 漢 32.040.9478 32.04 0.0522 18.04= 0.96991dm1 1X0.9478/ 'a 0.0522/ -755.3519kg/m3進(jìn)料液相平均密度的計(jì)算由Tf -77.8466 C，查手冊(cè)得PA =7 3 5) 3 8kg/m39 7 7 3 4kg / m30.3057 匯 32.040.3057 32.040.6943 18.02= 0.4391；1wma A / Pa+(1Ga)/ Pb塔底液相平均密度的計(jì)算由Tw=99.2611C

17、，查手冊(cè)得3-716.6650kg/m10.4391/735.938 0.5609/972.3413PB =9 5 9 4 6kg/m0.004105x32.040.004105 32.04 0.995895 18.02二 0.00727563= 852.318kg/m1A / ;?A (1 -A)/I3=957.3 8 4<g / m0.0072756/716.665 0.995895/959.7469精餾段的平均密度Im =(755.3159 852.3148)/2 = 803.8172kg/m3提餾段的平均密度：仆=(852.3184 957.3834)/2= 904.8513kg

18、/m32.3.5液相平均表面張力的計(jì)算液相平均表面張力依下式計(jì)算1m =、xi i塔頂平均液相表面張力的計(jì)算由Td =66.3788 C，查手冊(cè)得:二 a =15.02591 mN /m -b = 64.9880 mN / m' 伽=0.94786 0.05226=0.9478 5.0259 0.0522 64.9880 = 17.6329mN / m進(jìn)料平均液相表面張力的計(jì)算由Tf = 77.8466 C，查手冊(cè)得匚A =14.1507mN/m:B = 62.9661mN / mJfm =0.3075S 0.6940.3057 14.1507 0.6943 62.9660 = 48.

19、0441mN/m塔底平均液相表面張力的計(jì)算由Td -99.2611 C，查手冊(cè)得二A =12.3591mN / m二B =58.9404mN /m-1wm =0.0041二A 0.9959b =0.0041 12.3591 0.9959 58.9404 = 58.7492mN/m精餾段平均液相表面張力Gm =(17.6329 48.0441)/2 =32.8385mN/m提餾段平均液相表面張力Gm =(48.0441 58.7492)/2 =53.3966mN/m2.3.6液體平均粘度的計(jì)算液相平均粘度依下式計(jì)算，即Lg Um 二' xilg 叫塔頂液相平均粘度的計(jì)算由Td = 66.

20、3788 C，查手冊(cè)得=0.3199MPa S% = 42.8 8 0I5 P aSLg 叫dm =0.9478% 0.0522 = 0.9478 log100.3199 0.0522 log 1042.8805叫dm =0.4130M P aS進(jìn)料液相平均粘度的計(jì)算由Tf =77.8466C，查手冊(cè)得巴=0.2828MPa S 切=36.7 1 8M P aSLg 叫佃=0.3057% 0.6943叮=0.3057 log100.2828 0.6943 log1036.7181J1fm =8.2960MPa S塔底液相平均粘度的計(jì)算由Td =99.2611 C，查手冊(cè)得% =0.2294MP

21、a S % =28.6 2 1M)P aSLgfwm =0.0041% 0.9959b =0.0041 log100.2320 0.9959 log100.29021wm =28.0601MPa S精餾段液相平均粘度1m =(0.4130 8.2960)/2 =4.3545MPa S提餾段液相平均粘度1m =(8.2960 8.2960)/2 =18.1781MPa S2.4精餾塔的塔底工藝尺寸計(jì)算2.4.1塔徑的計(jì)算精餾段氣液相體積流率為11黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院Ls守誠(chéng)VM vm360 ：:vmLMlm360 dm求新267.3519 29.30673600 1.1163123.0959 2

22、6.80713600 803.8171創(chuàng)業(yè)=1.9497m3/s3=0.0011m /s修能取板間距 出=0.40m，板上液層高度h1 0.06m，則Ht - h1 = 0.40 - 0.06 = 0.34mC20 = 0.0675C20 =exp( V.531 1.6562H5.5496H 2 - 6.4695H 3)23(-0.474675 0.079H -1.39H1.3213H )ln LV(-0.07291 0.088307 H -0.49123H 2 0.49136H 3)(ln LV)2H 板間無(wú)液空間H =Ht - H 1mLV參數(shù)V 氣相流量，m3/sL液相流量，m3 / s

23、20C = C20L, -V -氣、液相密度，kg/m30.0675 32.8385=0.0475< 20丿Umax =°.803.8171 -1.11631.9987m/s 1.1163取安全系數(shù)為0.7,則空塔氣速為u =0.7umax -0.7 1.9987 = 1.3991m/s4 1.9497.3.14 1.3991=1.3324m按標(biāo)準(zhǔn)塔經(jīng)圓整后為 D=1.4m塔截面積為卅A 2 / 4決 1.42 /4 = 1.5386m2實(shí)際空塔氣速為u =1.9497/1.5386 =1.2672m/s2.4.2精餾塔有效高度的計(jì)算為了便于篩板塔的檢修，塔壁上應(yīng)開(kāi)若干人孔。開(kāi)

24、設(shè)人孔的位置為：塔頂空間、塔底空間各開(kāi)一個(gè)，其他人孔的位置則根 據(jù)下列原則確定：物料清潔，不需要經(jīng)常清洗時(shí)，每隔6 8塊塔板設(shè)一個(gè)人孔;物料臟物，需經(jīng)常清洗時(shí)，則每隔 3-4塊塔板設(shè)置一個(gè)人孔。設(shè)計(jì)時(shí)定位每8塊板開(kāi)一孔，貝孔數(shù)5=實(shí)際塔板/8=27/8 4在進(jìn)料板上方開(kāi)一人孔，其高度為 0.8m實(shí)際塔高可按公式計(jì)算：H 二 Hd (N -S) Ht Hb Hf S Ht'H=(N-1-1-S) 0.4 0.6 S 1.2 1.3 1.4=(27 -1 -1 -4) 0.4 0.6 4 1.2 1.3 1.4= 14.5式中：H 塔高(不包括封頭和裙座高)，mHd塔咼孔間咼，mHb塔底空

25、間咼，mHt 板間距，mN -實(shí)際塔板數(shù)(不包括再沸器)Hf 進(jìn)料孔處板間距，mS-手孔或人孔數(shù)(不包括塔頂、塔底空間所開(kāi)入孔)Ht '開(kāi)設(shè)手孔、人孔處板間距，m其中，Hd 般取1.2 1.5m,不宜太小，目的是有利于液滴的自由沉降，減 少出場(chǎng)氣體中液滴的夾帶量。塔底空間Hb具有中間儲(chǔ)槽的作用，一般釜液最好 能在塔底有10 15min的停留時(shí)間。因此，Hb可按殘液量和塔徑進(jìn)行計(jì)算，也 可取經(jīng)驗(yàn)值。常取Hb=1.3-2m進(jìn)料孔處板間距決定于進(jìn)料孔的結(jié)構(gòu)形式及進(jìn) 料狀況。為減少液沫夾帶，Hf要比HT大，常取Hf=1.2 1.4m。開(kāi)設(shè)手孔、 人孔處塔板間距Ht'，視手孔、人孔大小而

26、定，一般取Ht'600mm。2.5塔板主要工藝尺寸的計(jì)算2.5.1溢流裝置的計(jì)算因塔徑D=1.4m,可選用單溢流弓形降液管，采用凹形受液盤。各項(xiàng)計(jì)算如 下：13黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院10 100 1 000W4-#黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院#黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院液流收編系數(shù)計(jì)算圖堰長(zhǎng)lw取 lw =0.6D =0.6 1.4 = 0.840m溢流堰高度hw由 hw = hlh o w選用平直堰，堰上液層高度how由下式計(jì)算，即.2.84Lh 半howE 1000 llw 丿近似取E=1，則,2.84how1000皿型0.0082m<0.840 丿取板上清液層高度hl二60mm故 hw =

27、0.060 - 0.082 =0.0518弓形降液管寬度 Wd和截面積Af由lW/D=0.6查圖（化工原理148頁(yè)圖21），得15黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院守誠(chéng)求新創(chuàng)業(yè)修能#黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院守誠(chéng)求新創(chuàng)業(yè)修能削【缸丹t#黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院守誠(chéng)求新創(chuàng)業(yè)修能Af/At=0.055Wd/D=0.097故 Af=0.055At=0.055 X 1.5386=0.0846 m2Wd=0.097D=0.097X 1.4=0.1358m驗(yàn)算液體在降液管中停留時(shí)間，即I； =3600AtHt/Lh3600 0.08460.0011 3600=30.7636 5s#黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院守誠(chéng)求新創(chuàng)業(yè)修能#黃河水利職

28、業(yè)技術(shù)學(xué)院守誠(chéng)求新創(chuàng)業(yè)修能故降液管設(shè)計(jì)合理。降液管底隙高度hohoLh3600wu'#黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院守誠(chéng)求新創(chuàng)業(yè)修能取 u'=0.08m/sho-0.01637m0.0011 36003600 0.84 0.08hw -ho =0.0518 -0.01637 =0.0335m0.006m故降液管底隙高度設(shè)計(jì)合理。選用凹形受液盤，深度hw'=50mm2.5.2塔板布置塔板的分布因D>800mm,故塔板采用分塊式。查表（查化工原理及課程設(shè)計(jì)p154 表83）得，塔板分為3塊。邊緣區(qū)寬度確定取Wa 二Ws' = 0.08m,Wc =0.06m開(kāi)孔區(qū)面積計(jì)算

29、開(kāi)孔區(qū)Aa按下式計(jì)算，即(2 兀.Aa=2 xpr x +sin_、180 r y其中 x=D/2-(Wd+Ws)=0.7-0.2158=0.4842mr=D/2-Wc=0.7-0.06=0.6400m故 Aa =2 0.484200.64002 -0.48422 +sin =1.1082m2'、1800.6400丿篩孔計(jì)算及其排列所處理的物系無(wú)腐蝕性，可選用(T =3.5mm；- 3.5mm碳鋼板，取篩孔直徑do = 5.0mm。篩孔按正三角形排列，取孔中間 t =3.0do =3.0 5.0=15.0mm篩孔數(shù)目n為¥1551.2°82568 個(gè)t20.0 1

30、5開(kāi)孔率為二 0.907卩.°05匚0.08%2.015丿17黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院守誠(chéng)求新創(chuàng)業(yè)修能#黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院守誠(chéng)求新創(chuàng)業(yè)修能氣體通過(guò)閥空的氣速為UoVsAo1.94970.1008 1.1082= 17.4577m/s#黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院守誠(chéng)求新創(chuàng)業(yè)修能Vs2.6篩板的流體力學(xué)驗(yàn)算2.6.1塔板壓降干板阻力h0計(jì)算 干板阻力h0下式計(jì)算，即h0 =0.051/ 、2U0V<c0丿丿由 do/；-5/3.5 =1.4286 查圖得，c0 =0.800故, “/17.4 5 77丫 1.1 1 63 h0 =0.051 I i = 0.0 3 3h7液I 0.8 0

31、0八8 0 3 1 7.2 柱氣體通過(guò)液層的阻力h1計(jì)算氣體通過(guò)液層的阻力h1由式計(jì)算，即h二-h1ua1.9497 = 1.3409m/sAr-Af1.538619黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院守誠(chéng)求新創(chuàng)業(yè)修能Fo =1.9497 . (1.54 -0.0846) 1.1163 2 = 1.14168kg1/2/(s m"2)查圖（化工原理死杲數(shù)罰與F.的關(guān)聯(lián)圖#黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院守誠(chéng)求新創(chuàng)業(yè)修能#黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院守誠(chéng)求新創(chuàng)業(yè)修能故 hr 冷2 二' = (hw = how) = 0.55 0.06 = 0.033液體表面張力的阻力h:-計(jì)算Igd。液體表面張力所產(chǎn)生的阻力h；

32、：.由式計(jì)算，即-0.0033m 液柱4 32.8385803.8172 9.807 5氣體通過(guò)每層塔板的液柱高度hp可按下式計(jì)算，即hp 丸 hhh 0.0 3 3 70.0 3 4 20.0 0 3 =30.0 7 1n3液柱氣體通過(guò)每層塔板的壓降為：Pp 二 hp=0.0713 803.8172 9.807 = 562.0604巳：0.7KR故設(shè)計(jì)符合要求。2.6.2液面落差對(duì)于篩板塔，液面落差很小，故本精餾塔的工藝設(shè)計(jì)，可忽略液面落差的 影響。2.6.3液沫夾帶液沫夾帶量由下式計(jì)算，即hf =2.5hL =2.5 0.06=0.15m5.7勺0”x3.2vs5.r<10f、1.9

33、497lA - Af 丿-32.83851(1.5386-0.0846)= 0.0375g液/kg氣：:0.1 液/kg氣故在本設(shè)計(jì)中液沫夾帶量e,在允許范圍內(nèi)。264漏液對(duì)篩板塔，漏液點(diǎn)氣速Uomin可由下式計(jì)算，即u0min =4.4C0 . (0.0056 0.13hL -h二)-4.4 0.8 (0.0056 0.13 0.06 - 0.0033)803.8172/1.1163= 9.4790m /s實(shí)際空速u0 =17.4 5 7r7/s u0m i n穩(wěn)定系數(shù)為 K = U0 / Umin =17.4577/9.4790 = 1.8417 1.5故在本設(shè)計(jì)中無(wú)明顯漏液。2.6.5液

34、泛為防止塔內(nèi)發(fā)生液泛，降液管內(nèi)液層高Hd應(yīng)服從下式的關(guān)系，即Hd ：(Ht hw)甲醇一水物系屬一般物系，取=0.5，則(Ht hw) =0.5(0.40 0.0518 -0.2259m0.9478 32.04而 Hd = hp hL hd0.9 6 9 90.9478 咒 32.04 + 0.0522 x 18.04板上不設(shè)進(jìn)口堰，hd可有下式計(jì)算，即hd =O.153(u'0)2 =0.153(0.08)2 = 0.001m 液柱Hd =0.0713 0.06 0.00 0.1323m液柱Hd 豈(Ht - hw)故在本設(shè)計(jì)中不會(huì)發(fā)生液泛現(xiàn)象。3管徑的計(jì)算3.1管徑的選擇3.1.1

35、加料管的管徑管路的流量：F=10000kg/h在進(jìn)口溫度與出口溫度范圍內(nèi)，料液的密度變化不大，在77.8466C時(shí)，進(jìn)料密度為：=849.9424kg/m3取管流速：u = 2.5m/s,則21黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院守誠(chéng)求新創(chuàng)業(yè)修能黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院df守誠(chéng)求新創(chuàng)業(yè)修能4 "00003600 3.14 2.5 849.9429=0.0408m圓整后，外徑 df =45mm, : = 3.5mm3.1.2塔頂蒸汽管的管徑蒸汽用量：Vs -1.9479m3/s取氣速u =25m /s，D4 1.94793.14 25=0.3185m圓整后，外徑 D = 377mm S =9mm3.1.3

36、回流管管徑回流管的摩爾流量為:L = RD =0.9488 136.6918 =129.6996kmol /h 平均摩爾量： Mi =31. 92 6g k/mol 該溫度下的密度：八二750.0425kg / m3LM i129.6996 31.9267750.0425= 5.521m3/h取流速u =0.4m/ s4Lh4 5.521D3600二u 一 3600 3.14 0.4 _ 0.070m#黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院守誠(chéng)求新創(chuàng)業(yè)修能#黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院守誠(chéng)求新創(chuàng)業(yè)修能圓整后，外徑 D=76mm : =3mm3.1.4料液排出管徑排液量 W =312.8594kmol/h 18.1727

37、kg/kmol =5685.29kg/h取 Uw =0.4 m/s液相密度 幾=953.5997Kg/m3-0.0726m4 疋 5841.93743600 3.14 0.4 953.5977圓整后，外徑 dW =83mm，、： = 3.5mm總結(jié)本設(shè)計(jì)對(duì)甲醇-水分離過(guò)程篩板精餾塔裝置進(jìn)行了設(shè)計(jì)， 主要進(jìn)行了以下工 作：1、對(duì)主要生產(chǎn)工藝流程和方案進(jìn)行了選擇和確定。2、對(duì)生產(chǎn)的主要設(shè)備篩板塔進(jìn)行了工藝計(jì)算設(shè)計(jì)，其中包括：精餾塔的物料衡算；塔板數(shù)的確 定；精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算；精餾塔的塔體工藝尺寸計(jì) 算；精餾塔塔板的主要工藝尺寸的計(jì)算。3、繪制了生產(chǎn)工藝流程圖和精餾塔 設(shè)計(jì)條件圖

38、。4、對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程中的有關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了討論和評(píng)述。設(shè)計(jì)使我們初步掌握化工設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)、設(shè)計(jì)原則及方法；學(xué)會(huì)各種手 冊(cè)的使用方法及物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)的查找方法和技巧；掌握各種結(jié)果的校核， 能畫(huà)出工藝流程、塔板結(jié)構(gòu)等圖形。在設(shè)計(jì)過(guò)程中不僅要考慮理論上的可行性， 還要考慮生產(chǎn)上的安全性、經(jīng)濟(jì)合理性。化工生產(chǎn)常需進(jìn)行液體混合物的分離以達(dá)到提純或回收有用組分的目的， 精餾是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 凝達(dá)到輕重組分分離的方法。塔設(shè)備一般分為階躍接觸式和連續(xù)接觸式兩大類。 前者的代表是板式塔，后者的代表則為填料塔。篩板塔和泡罩塔相比較具有下列特點(diǎn)：生產(chǎn)能力大于10.5%，

39、板效率提高產(chǎn)量15%左右；而壓降可降低30%左右；另外篩板塔結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，消耗金屬少， 塔板的造價(jià)可減少40流右；安裝容易，也便于清理檢修。在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)考 慮到設(shè)計(jì)的業(yè)精餾塔具有較大的生產(chǎn)能力滿足工藝要求，另外還要有一定的潛 力。節(jié)省能源，綜合利用余熱。經(jīng)濟(jì)合理，冷卻水進(jìn)出口溫度的高低，一方面 影響到冷卻水用量。另一方面影響到所需傳熱面積的大小。即對(duì)操作費(fèi)用和設(shè) 備費(fèi)用均有影響，因此設(shè)計(jì)是否合理的利用熱能 R等直接關(guān)系到生產(chǎn)過(guò)程的經(jīng) 濟(jì)問(wèn)題。本設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明、合理，能滿足初步生產(chǎn)工藝的需要，有一定的實(shí)踐指導(dǎo)作用。CAD制圖進(jìn)料管蒸汽接管回流管主要符號(hào)說(shuō)明M Vm精（提）鎦段液相平均摩爾質(zhì)量MLm精（提）鎦段氣相平均摩爾質(zhì)量Rm精（提）鎦段液