浮閥精餾塔甲醇水化工原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、-. z.化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)設(shè)計(jì)題目及任務(wù)設(shè)計(jì)題目：甲醇-水溶液連續(xù)精餾塔設(shè)計(jì)試設(shè)計(jì)一座甲醇-水溶液連續(xù)精餾塔，年產(chǎn)量為15000+*1000噸，要求甲醇產(chǎn)品產(chǎn)品純度為98%、99%、99.5%1-10號(hào)同學(xué)數(shù)據(jù)為98%；11-20號(hào)同學(xué)數(shù)據(jù)為99%；21-30號(hào)同學(xué)數(shù)據(jù)為99.5%，塔頂易揮發(fā)組分的回收率為99%,原料液中含甲醇40%以上均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)。操作條件-. z.操作壓力常壓進(jìn)料熱狀態(tài) 20回流比自選塔底加熱蒸汽壓力表壓年實(shí)際生產(chǎn)時(shí)間 7200h 其他參數(shù)除給出外可自選-. z.塔板類型自選設(shè)計(jì)內(nèi)容1精餾塔的工藝計(jì)算2工藝流程圖及主體設(shè)備圖設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)內(nèi)容-. z.目錄設(shè)計(jì)題目及原始

2、數(shù)據(jù)任務(wù)書(shū)-. z.設(shè)計(jì)方案確實(shí)定及流程說(shuō)明精餾塔的物料衡算-. z.塔板數(shù)確實(shí)定用圖解法求理論板數(shù)需提供用坐標(biāo)紙繪制甲醇-水溶液的y-*圖精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算精餾塔的工藝尺寸計(jì)算包括塔底、塔板-. z.塔體的流體力學(xué)驗(yàn)算輔助裝置的選定-. z.設(shè)計(jì)結(jié)果概要或設(shè)計(jì)一覽表主要設(shè)備尺寸、衡算結(jié)果等對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程的評(píng)述和有關(guān)問(wèn)題的討論-. z.符號(hào)表設(shè)計(jì)參考資料-. z.圖紙1號(hào)圖594841；二號(hào)圖420594，實(shí)際打印時(shí)可以縮小打印帶控制點(diǎn)及物流量的工藝流程圖；2號(hào)圖精餾塔總體構(gòu)造圖包括主要工藝尺寸、技術(shù)特性、接收表、重要附件圖等；1號(hào)圖目錄 TOC o 1-3 h z u HYPE

3、RLINK l _Toc4706372501設(shè)計(jì)題目及原始數(shù)據(jù) PAGEREF _Toc470637250 h 2HYPERLINK l _Toc4706372511.1設(shè)計(jì)題目：甲醇-水溶液連續(xù)精餾塔設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc470637251 h 2HYPERLINK l _Toc4706372521.2操作條件 PAGEREF _Toc470637252 h 2HYPERLINK l _Toc4706372532設(shè)計(jì)方案確實(shí)定及流程說(shuō)明 PAGEREF _Toc470637253 h 2HYPERLINK l _Toc4706372542.1塔設(shè)備的選定 PAGEREF _Toc47

4、0637254 h 2HYPERLINK l _Toc470637255浮閥塔 PAGEREF _Toc470637255 h 2HYPERLINK l _Toc470637256浮閥類型 PAGEREF _Toc470637256 h 2HYPERLINK l _Toc4706372572.2進(jìn)料熱狀態(tài) PAGEREF _Toc470637257 h 2HYPERLINK l _Toc4706372582.3進(jìn)料方式 PAGEREF _Toc470637258 h 2HYPERLINK l _Toc4706372592.3塔頂冷凝方式 PAGEREF _Toc470637259 h 2HYP

5、ERLINK l _Toc4706372602.4回流方式 PAGEREF _Toc470637260 h 2HYPERLINK l _Toc4706372612.5塔釜加熱方式 PAGEREF _Toc470637261 h 2HYPERLINK l _Toc4706372622.6總流程說(shuō)明 PAGEREF _Toc470637262 h 2HYPERLINK l _Toc4706372633精餾塔工藝計(jì)算 PAGEREF _Toc470637263 h 2HYPERLINK l _Toc4706372643.1精餾塔的物料衡算 PAGEREF _Toc470637264 h 2HYPER

6、LINK l _Toc470637265摩爾流量衡算 PAGEREF _Toc470637265 h 2HYPERLINK l _Toc470637266質(zhì)量流量衡算 PAGEREF _Toc470637266 h 2HYPERLINK l _Toc4706372673.2 相對(duì)揮發(fā)度的計(jì)算 PAGEREF _Toc470637267 h 2HYPERLINK l _Toc4706372683.3 最小回流比及操作回流比確實(shí)定 PAGEREF _Toc470637268 h 2HYPERLINK l _Toc4706372694塔板數(shù)確實(shí)定 PAGEREF _Toc470637269 h 2H

7、YPERLINK l _Toc4706372704.1理論塔板數(shù)的計(jì)算 PAGEREF _Toc470637270 h 2HYPERLINK l _Toc4706372714.2實(shí)際塔板數(shù)的計(jì)算 PAGEREF _Toc470637271 h 2HYPERLINK l _Toc4706372725精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算 PAGEREF _Toc470637272 h 2HYPERLINK l _Toc4706372735.1操作溫度 PAGEREF _Toc470637273 h 2HYPERLINK l _Toc4706372745.2操作壓力 PAGEREF _Toc4706

8、37274 h 2HYPERLINK l _Toc4706372755.3 塔頂條件下的流量及物性參數(shù) PAGEREF _Toc470637275 h 2HYPERLINK l _Toc470637276塔頂氣液相平均相對(duì)分子質(zhì)量的計(jì)算 PAGEREF _Toc470637276 h 2HYPERLINK l _Toc470637277塔頂氣液相密度的計(jì)算 PAGEREF _Toc470637277 h 2HYPERLINK l _Toc470637278塔頂液相粘度的計(jì)算 PAGEREF _Toc470637278 h 2HYPERLINK l _Toc470637279塔頂液相平均外表*力

9、的計(jì)算 PAGEREF _Toc470637279 h 2HYPERLINK l _Toc470637280塔頂流量 PAGEREF _Toc470637280 h 2HYPERLINK l _Toc4706372815.4 塔釜條件下的流量及物性參數(shù) PAGEREF _Toc470637281 h 2HYPERLINK l _Toc470637282塔釜?dú)庖合嗥骄鄬?duì)分子質(zhì)量的計(jì)算 PAGEREF _Toc470637282 h 2HYPERLINK l _Toc470637283塔釜?dú)庖合嗝芏鹊挠?jì)算 PAGEREF _Toc470637283 h 2HYPERLINK l _Toc4706

10、37284塔釜液相粘度的計(jì)算 PAGEREF _Toc470637284 h 2HYPERLINK l _Toc470637285塔釜液相平均外表*力的計(jì)算 PAGEREF _Toc470637285 h 2HYPERLINK l _Toc470637286塔釜流量 PAGEREF _Toc470637286 h 2HYPERLINK l _Toc4706372875.5進(jìn)料條件下的流量及物料參數(shù) PAGEREF _Toc470637287 h 2HYPERLINK l _Toc470637288進(jìn)料氣液相平均相對(duì)分子質(zhì)量的計(jì)算 PAGEREF _Toc470637288 h 2HYPERLI

11、NK l _Toc470637289進(jìn)料氣液相密度的計(jì)算 PAGEREF _Toc470637289 h 2HYPERLINK l _Toc470637290進(jìn)料液相粘度的計(jì)算 PAGEREF _Toc470637290 h 2HYPERLINK l _Toc470637291進(jìn)料液相平均外表*力的計(jì)算 PAGEREF _Toc470637291 h 2HYPERLINK l _Toc470637292進(jìn)料流量 PAGEREF _Toc470637292 h 2HYPERLINK l _Toc4706372935.6精餾段的流量及物性參數(shù) PAGEREF _Toc470637293 h 2HY

12、PERLINK l _Toc470637294精餾段氣液相平均相對(duì)分子質(zhì)量 PAGEREF _Toc470637294 h 2HYPERLINK l _Toc470637295精餾段氣液相密度 PAGEREF _Toc470637295 h 2HYPERLINK l _Toc470637296精餾段液相黏度 PAGEREF _Toc470637296 h 2HYPERLINK l _Toc470637297精餾段液相平均外表*力 PAGEREF _Toc470637297 h 2HYPERLINK l _Toc470637298精餾段流量 PAGEREF _Toc470637298 h 2HY

13、PERLINK l _Toc4706372995.7提餾段的流量及物性參數(shù) PAGEREF _Toc470637299 h 2HYPERLINK l _Toc470637300提餾段氣液相平均相對(duì)分子質(zhì)量 PAGEREF _Toc470637300 h2HYPERLINK l _Toc470637301提餾段氣液相密度 PAGEREF _Toc470637301 h 2HYPERLINK l _Toc470637302提餾段液相黏度 PAGEREF _Toc470637302 h 2HYPERLINK l _Toc470637303提餾段液相平均外表*力 PAGEREF _Toc4706373

14、03 h 2HYPERLINK l _Toc470637304提餾段流量 PAGEREF _Toc470637304 h 2HYPERLINK l _Toc4706373056精餾塔工藝尺寸計(jì)算 PAGEREF _Toc470637305 h 2HYPERLINK l _Toc4706373066.1空塔氣速的計(jì)算 PAGEREF _Toc470637306 h 2HYPERLINK l _Toc470637307精餾段的計(jì)算 PAGEREF _Toc470637307 h 2HYPERLINK l _Toc470637308提餾段的計(jì)算 PAGEREF _Toc470637308 h 2HY

15、PERLINK l _Toc4706373096.2塔有效高度 PAGEREF _Toc470637309 h 2HYPERLINK l _Toc4706373106.3塔徑與實(shí)際空塔氣速 PAGEREF _Toc470637310 h 2HYPERLINK l _Toc470637311精餾段的計(jì)算 PAGEREF _Toc470637311 h 2HYPERLINK l _Toc470637312提餾段的計(jì)算 PAGEREF _Toc470637312 h 2HYPERLINK l _Toc470637313實(shí)際空塔氣速的計(jì)算 PAGEREF _Toc470637313 h 2HYPERL

16、INK l _Toc4706373146.4溢流裝置 PAGEREF _Toc470637314 h 2HYPERLINK l _Toc470637315堰長(zhǎng) PAGEREF _Toc470637315 h 2HYPERLINK l _Toc470637316溢流堰高度 PAGEREF _Toc470637316 h 2HYPERLINK l _Toc470637317弓形降液管寬度和面積 PAGEREF _Toc470637317 h 2HYPERLINK l _Toc4706373186.4.4 降液管底隙高度 PAGEREF _Toc470637318 h 2HYPERLINK l _T

17、oc4706373196.5塔板布置及浮閥數(shù)目與排列 PAGEREF _Toc470637319 h 2HYPERLINK l _Toc470637320浮閥數(shù)目計(jì)算 PAGEREF _Toc470637320 h 2HYPERLINK l _Toc470637321塔板布置與浮閥排列 PAGEREF _Toc470637321 h 2HYPERLINK l _Toc4706373227塔板流體力學(xué)驗(yàn)算 PAGEREF _Toc470637322 h 2HYPERLINK l _Toc4706373237.1氣相通過(guò)浮閥塔板的壓強(qiáng)降 PAGEREF _Toc470637323 h 2HYPER

18、LINK l _Toc470637324干板阻力 PAGEREF _Toc470637324 h 2HYPERLINK l _Toc470637325板上充氣液層阻力 PAGEREF _Toc470637325 h 2HYPERLINK l _Toc470637326液體外表*力所造成的阻力 PAGEREF _Toc470637326 h 2HYPERLINK l _Toc470637327壓強(qiáng)降的計(jì)算 PAGEREF _Toc470637327 h 2HYPERLINK l _Toc4706373287.2降液管中清液層高度 PAGEREF _Toc470637328 h 2HYPERLIN

19、K l _Toc470637329液體通過(guò)降液管的壓頭損失 PAGEREF _Toc470637329 h 2HYPERLINK l _Toc470637330降液管的計(jì)算 PAGEREF _Toc470637330 h 2HYPERLINK l _Toc4706373317.3霧沫夾帶 PAGEREF _Toc470637331 h 2HYPERLINK l _Toc470637332板上液體流經(jīng)長(zhǎng)度 PAGEREF _Toc470637332 h 2HYPERLINK l _Toc470637333板上液流面積 PAGEREF _Toc470637333 h 2HYPERLINK l _T

20、oc470637334泛點(diǎn)率 PAGEREF _Toc470637334 h 2HYPERLINK l _Toc4706373358塔板負(fù)荷性能圖 PAGEREF _Toc470637335 h 2HYPERLINK l _Toc4706373368.1霧沫夾帶線 PAGEREF _Toc470637336 h 2HYPERLINK l _Toc470637337精餾段的計(jì)算 PAGEREF _Toc470637337 h 2HYPERLINK l _Toc470637338提餾段的計(jì)算 PAGEREF _Toc470637338 h 2HYPERLINK l _Toc4706373398.2

21、液泛線 PAGEREF _Toc470637339 h 2HYPERLINK l _Toc470637340精餾段的計(jì)算 PAGEREF _Toc470637340 h 2HYPERLINK l _Toc470637341提餾段的計(jì)算 PAGEREF _Toc470637341 h 2HYPERLINK l _Toc4706373428.3液相負(fù)荷上限線 PAGEREF _Toc470637342 h 2HYPERLINK l _Toc4706373438.4漏液線 PAGEREF _Toc470637343 h 2HYPERLINK l _Toc470637344精餾段的計(jì)算 PAGEREF

22、 _Toc470637344 h 2HYPERLINK l _Toc470637345提餾段的計(jì)算 PAGEREF _Toc470637345 h 2HYPERLINK l _Toc4706373468.5液相負(fù)荷下限線 PAGEREF _Toc470637346 h 2HYPERLINK l _Toc4706373478.6塔板負(fù)荷性能圖及操作彈性 PAGEREF _Toc470637347 h 2HYPERLINK l _Toc470637348精餾段 PAGEREF _Toc470637348 h 2HYPERLINK l _Toc470637349提餾段 PAGEREF _Toc470

23、637349 h 2HYPERLINK l _Toc4706373508.7浮閥塔板工藝設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果 PAGEREF _Toc470637350 h 2HYPERLINK l _Toc4706373519輔助設(shè)備及主要附件的選型設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc470637351 h 2HYPERLINK l _Toc4706373529.1冷凝器的選擇 PAGEREF _Toc470637352 h 2HYPERLINK l _Toc470637353整體式 PAGEREF _Toc470637353 h 2HYPERLINK l _Toc470637354自流式 PAGEREF _Toc470

24、637354 h 2HYPERLINK l _Toc470637355強(qiáng)制循環(huán)式 PAGEREF _Toc470637355 h 2HYPERLINK l _Toc4706373569.2再沸器的選擇 PAGEREF _Toc470637356 h 2HYPERLINK l _Toc4706373579.3除沫器的選擇 PAGEREF _Toc470637357 h 2HYPERLINK l _Toc4706373589.4塔頂蒸汽出口管 PAGEREF _Toc470637358 h 2HYPERLINK l _Toc4706373599.5人孔、裙座等附件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc47

25、0637359 h 2HYPERLINK l _Toc470637360人孔 PAGEREF _Toc470637360 h 2HYPERLINK l _Toc470637361裙座 PAGEREF _Toc470637361 h 2HYPERLINK l _Toc470637362吊柱 PAGEREF _Toc470637362 h 2HYPERLINK l _Toc470637363泵 PAGEREF _Toc470637363 h 2HYPERLINK l _Toc470637364封頭 PAGEREF _Toc470637364 h 2HYPERLINK l _Toc470637365

26、9.6預(yù)熱器的選擇 PAGEREF _Toc470637365 h 2HYPERLINK l _Toc4706373669.7精餾塔實(shí)際高度計(jì)算與設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc470637366 h 2HYPERLINK l _Toc470637367設(shè)計(jì)結(jié)果及自我評(píng)價(jià) PAGEREF _Toc470637367 h 2HYPERLINK l _Toc470637368精餾塔主要工藝尺寸與主要設(shè)計(jì)參數(shù)匯總表 PAGEREF _Toc470637368 h 2HYPERLINK l _Toc470637369自我評(píng)價(jià) PAGEREF _Toc470637369 h 2HYPERLINK l _T

27、oc470637370符號(hào)說(shuō)明 PAGEREF _Toc470637370 h 2HYPERLINK l _Toc470637371參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc470637371 h 2HYPERLINK l _Toc470637372圖紙 PAGEREF _Toc470637372 h 2-. z.1設(shè)計(jì)題目及原始數(shù)據(jù)1.1設(shè)計(jì)題目：甲醇-水溶液連續(xù)精餾塔設(shè)計(jì)試設(shè)計(jì)一座甲醇-水溶液連續(xù)精餾塔，年產(chǎn)量為15000+231000=38000噸，要求甲醇產(chǎn)品產(chǎn)品純度為99.5%1-10號(hào)同學(xué)數(shù)據(jù)為98%；11-20號(hào)同學(xué)數(shù)據(jù)為99%；21-30號(hào)同學(xué)數(shù)據(jù)為99.5%，塔頂易揮發(fā)組分的回收率為

28、99%,原料液中含甲醇40%以上均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)。1.2操作條件操作壓力常壓2進(jìn)料熱狀態(tài) 203回流比自選4塔底加熱熱蒸汽壓力 0.3MPa表壓5年實(shí)際生產(chǎn)時(shí)間 7200h 6其他參數(shù)除給出外可自選2設(shè)計(jì)方案確實(shí)定及流程說(shuō)明2.1塔設(shè)備的選定化學(xué)工業(yè)中塔設(shè)備是化工單元操作中重要的設(shè)備之一，化學(xué)工業(yè)和石油工業(yè)中廣泛應(yīng)用的諸如吸收、解吸、精餾、萃取、增濕、減濕等單元操作中，精餾操作是最根本的單元操作之一，它是根據(jù)混合液中各組分的揮發(fā)能力的差異進(jìn)展別離的。塔設(shè)備一般分為級(jí)間接觸式和連續(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。一般，與填料塔相比，板式塔具有效率高、處理量大、重量輕及便于檢修

29、等特點(diǎn)，但其構(gòu)造較復(fù)雜，阻力降較大。在各種塔型中，當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的是篩板塔和浮閥塔。浮閥塔浮閥塔的特點(diǎn)：1生產(chǎn)能力大，由于塔板上浮閥安排比擬緊湊，其開(kāi)孔面積大于泡罩塔板，生產(chǎn)能力比泡罩塔板大 20%40%，與篩板塔接近。2操作彈性大，由于閥片可以自由升降以適應(yīng)氣量的變化，因此維持正常操作而允許的負(fù)荷波動(dòng)*圍比篩板塔，泡罩塔都大。3塔板效率高，由于上升氣體從水平方向吹入液層，故氣液接觸時(shí)間較長(zhǎng)，而霧沫夾帶量小，塔板效率高。4氣體壓降及液面落差小，因氣液流過(guò)浮閥塔板時(shí)阻力較小，使氣體壓降及液面落差比泡罩塔小。5塔的造價(jià)較低，浮閥塔的造價(jià)是同等生產(chǎn)能力的泡罩塔的 50%80%，但是比篩板塔高 20%

30、30。但是，浮閥塔的抗腐蝕性較高防止浮閥銹死在塔板上，所以一般采用不銹鋼作成，致使浮閥造價(jià)昂貴，推廣受到一定限制。近幾十年來(lái)，人們對(duì)浮閥塔的研究越來(lái)越深入，生產(chǎn)經(jīng)歷越來(lái)越豐富，積累的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)比擬完整，因此設(shè)計(jì)浮閥塔比擬適宜。浮閥類型國(guó)內(nèi)常用的浮閥有三種， F1型、V-4型、T型。V-4型的特點(diǎn)是閥孔被沖壓成向下彎的噴咀形，氣體通過(guò)閥孔時(shí)因流道形狀漸變可減小阻力。T型閥則借助固定于塔板的支架限制閥片移動(dòng)*圍。浮閥一般都用不銹鋼制成，其中F1型浮閥最常用，其又分重閥和輕閥兩種，重閥用厚度2mm的鋼板沖成，閥質(zhì)量約33g,輕閥用厚度1.5mm的鋼板沖成，閥質(zhì)量約25g。閥重則閥的慣性大，操作穩(wěn)定性好

31、，但氣體阻力大。一般采用重閥，只有要求壓降很小的場(chǎng)合，如真空精餾時(shí)才使用輕閥。三類浮閥中，F(xiàn)1型浮閥最簡(jiǎn)單，該類型浮閥已被廣泛使用。本次設(shè)計(jì)采用F1型浮閥重閥。2.2進(jìn)料熱狀態(tài)進(jìn)料熱狀態(tài)有五種。原則上，在供熱一定的情況下，熱量應(yīng)盡可能由塔底輸入，使產(chǎn)生的氣相回流在全塔發(fā)揮作用，即宜冷也進(jìn)料。但為使塔的操作穩(wěn)定，免受季節(jié)氣溫的影響，常采用泡點(diǎn)進(jìn)料。這樣，塔內(nèi)精餾段和提留段上升的氣體量變化較小，可采用一樣的塔徑，便于設(shè)計(jì)和制造。但將原料預(yù)熱到泡點(diǎn)，就需要增設(shè)一個(gè)預(yù)熱器，使設(shè)備費(fèi)用增加。綜合考慮各方面因素，決定增設(shè)一個(gè)預(yù)熱器，采用泡點(diǎn)進(jìn)料，即q=1 。2.3進(jìn)料方式加料方式有兩種：高位槽加料和泵直接

32、進(jìn)料。采用高位槽加料，不可以得到穩(wěn)定的流量和流速，采用泵加料，設(shè)備操作費(fèi)用高，但流量及流速穩(wěn)定，傳質(zhì)效率高，構(gòu)造簡(jiǎn)單，安裝方便。本次設(shè)計(jì)采用泵直接進(jìn)料。2.3塔頂冷凝方式塔頂冷凝采用全凝器，用水冷凝。2.4回流方式回流方式可分為重力回流和強(qiáng)制回流。對(duì)于小塔型，回流冷凝器一般安裝在塔頂，其優(yōu)點(diǎn)是回流冷凝器無(wú)需支撐構(gòu)造，其缺點(diǎn)是回流冷凝器回流控制較難。如果需要較高的塔處理量或塔板數(shù)較多時(shí)，回流冷凝器不適合于塔頂安裝，且塔頂冷凝器不易安裝、檢修和清理。在此情況下，可采用強(qiáng)制回流，塔頂上升蒸汽量采用冷凝器以冷回流流入塔中。本次設(shè)計(jì)為小型塔，故采用重力回流。2.5塔釜加熱方式塔釜可采用間接蒸汽加熱或直接

33、蒸汽加熱。直接蒸汽加熱的優(yōu)點(diǎn)是，可利用壓強(qiáng)較低的加熱蒸汽，并省掉間接加熱設(shè)備，以節(jié)省操作費(fèi)用和設(shè)備費(fèi)用。但直接蒸汽加熱，只適用于釜中殘液是水或與水不互溶而易于別離的物料，所以通常情況下，多采用間接蒸汽加熱。2.6總流程說(shuō)明本設(shè)計(jì)任務(wù)為別離甲醇-水混合物。對(duì)于二元混合物的別離，應(yīng)采用連續(xù)精餾流程。設(shè)計(jì)中采用冷液進(jìn)料，用泵將原料液通過(guò)預(yù)熱器加熱至泡點(diǎn)后送入精餾塔內(nèi)。塔頂上升蒸氣采用全凝器冷凝，冷凝液在泡點(diǎn)下一局部加回流至塔內(nèi)，其余局部經(jīng)產(chǎn)品冷卻器冷卻后送至儲(chǔ)罐。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。3精餾塔工藝計(jì)算3.1精餾塔的物料衡算由于精餾過(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

34、的質(zhì)量分?jǐn)?shù)轉(zhuǎn)化為摩爾分?jǐn)?shù)。：摩爾流量衡算原料液的摩爾組成：同理可求得：原料液的平均摩爾質(zhì)量：同理可求得：，甲醇年產(chǎn)量38000噸，年實(shí)際生產(chǎn)時(shí)間7200h。產(chǎn)品摩爾流量：由得原料摩爾流量：由全塔的物料衡算方程可寫出：總物料：易揮發(fā)組分：解得質(zhì)量流量衡算塔頂產(chǎn)品質(zhì)量流量：進(jìn)料質(zhì)量流量：塔釜產(chǎn)品質(zhì)量流量:表 3-1 物料衡算結(jié)果表進(jìn)料塔頂塔釜質(zhì)量流量13.275.287.99摩爾流量608.3165.7442.6摩爾分率0.27270.99110.0037463.2 相對(duì)揮發(fā)度的計(jì)算表 3-2 常壓下甲醇-水氣液平衡與溫度關(guān)系液相甲醇?xì)庀嗨疁囟?01005.3128.3492.97.6740.01

35、90.39.2643.5388.913.1554.5585.020.8362.7381.628.1867.7578.033.3369.8176.746.2077.5673.852.9279.7172.759.3781.8371.368.484.9270.085.6289.6268.087.4191.6466.910010064.7根據(jù)表3-2，利用內(nèi)插法求進(jìn)料、塔頂和塔底溫度，由得：進(jìn)料:塔頂:塔釜；由此可得進(jìn)料、塔頂和塔釜混合物的溫度，以上計(jì)算結(jié)果得表3-3表3-3原料液、餾出液的含量與溫度名稱原料液餾出液釜?dú)堃簻囟?8.4564.8699.50根據(jù)表 3-2，利用內(nèi)插法計(jì)算精餾段和提餾段對(duì)

36、應(yīng)的氣、液相摩爾分率，得：精餾段：提餾段：將分別代入得：3.3 最小回流比及操作回流比確實(shí)定由于是泡點(diǎn)進(jìn)料，一般操作回流比取最小回流比的倍，本設(shè)計(jì)取1.5倍即4塔板數(shù)確實(shí)定4.1理論塔板數(shù)的計(jì)算則：精餾段操作線方程：提餾段操作線方程：線方程：利用AutoCAD軟件在相圖中分別畫(huà)出上述直線，利用圖解法可以求出理論塔板數(shù)，求解過(guò)程如圖4-1所示：圖 4-1 圖解法計(jì)算理論板數(shù)總結(jié)如下表：表4-1圖解法求理論板數(shù)計(jì)算結(jié)果最小回流比0.93實(shí)際回流比1.395進(jìn)料位置11理論板數(shù)16由圖4-1可得：，4.2實(shí)際塔板數(shù)的計(jì)算用康奈爾法對(duì)全塔效率進(jìn)展估算：表 4-2 不同溫度下甲醇水黏度溫度6070809

37、01000.3500.3060.2770.2510.2250.4790.4140.36203210.288全塔的平均溫度：根據(jù)表4-2，利用內(nèi)插法計(jì)算得：同理得：因?yàn)樗?，全塔液體的平均粘度：根據(jù)表3-2利用內(nèi)插法計(jì)算得：根據(jù)平衡方程得由計(jì)算可得:則實(shí)際塔板數(shù):不包含塔釜5精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算5.1操作溫度由3.2的計(jì)算可知進(jìn)料:塔頂:塔釜；精餾段：提餾段：5.2操作壓力塔頂壓力: =101.3kPa塔底加熱蒸汽0.3MPa(表壓)假設(shè)每層塔板壓降: =0.7kPa塔釜板壓力 : =101.3+370.7=127.2kPa5.3 塔頂條件下的流量及物性參數(shù)表5-1不同溫度下甲醇

38、水的密度、粘度及外表*力溫度/5060708090100密度/(kg/m3甲醇760751743734725716水988.1983.2977.8971.8965.3958.4粘度/(s甲醇0.3500.3060.2770.2510.225水0.4790.4140.3620.3210.288外表*力/(/m甲醇18.7617.8216.9115.8214.89水66.264.362.660.758.8塔頂氣液相平均相對(duì)分子質(zhì)量的計(jì)算由3.1的計(jì)算，因?yàn)樗旔s出液是塔頂氣相經(jīng)冷凝得到的，所以=，塔頂氣相平均相對(duì)分子質(zhì)量： =31.86=0.9911，D=165.7kmol/h，=64.86，=9

39、9.5塔頂液相平均相對(duì)分子質(zhì)量： =0.986632+10.98661831.81其中塔頂塔板上液相摩爾分?jǐn)?shù)0.9866根據(jù)表3-2由內(nèi)插法求得塔頂氣液相密度的計(jì)算氣相密度:根據(jù)表5-1，利用內(nèi)插法可以求得液相的密度、粘度和平均外表*力液相密度：塔頂液相粘度的計(jì)算塔頂液相平均外表*力的計(jì)算塔頂流量由3.1的計(jì)算可知：塔頂餾出液摩爾流量：塔頂餾出液質(zhì)量流量：表5-2塔頂數(shù)據(jù)參數(shù)表單位數(shù)據(jù)31.8131.861.15748.280.33018.72165.75.285.4 塔釜條件下的流量及物性參數(shù)塔釜?dú)庖合嗥骄鄬?duì)分子質(zhì)量的計(jì)算由3.1的計(jì)算可知：,，液相平均相對(duì)分子質(zhì)量:氣相平均相對(duì)分子質(zhì)量：

40、其中根據(jù)表3-2利用內(nèi)插法求得塔釜?dú)庖合嗝芏鹊挠?jì)算氣相密度：根據(jù)表5-1，利用內(nèi)插法可以求得液相的密度、粘度和平均外表*力液相密度：塔釜液相粘度的計(jì)算液相粘度：塔釜液相平均外表*力的計(jì)算液相平均外表*力：塔釜流量由3.1的計(jì)算可知：塔釜?dú)堃旱哪柫髁浚核獨(dú)堃旱馁|(zhì)量流量：表5-3 塔釜數(shù)據(jù)參數(shù)單位數(shù)據(jù)18.0518.280.60942.370.29058.74442.67.99 5.5進(jìn)料條件下的流量及物料參數(shù)進(jìn)料氣液相平均相對(duì)分子質(zhì)量的計(jì)算由3.1的計(jì)算可知：液相平均相對(duì)分子量：氣相平均相對(duì)分子量：其中根據(jù)表3-2利用內(nèi)插法求得進(jìn)料氣液相密度的計(jì)算氣相密度：根據(jù)表5-1，利用內(nèi)插法可以求得液

41、相的密度、粘度和平均外表*力液相密度：進(jìn)料液相粘度的計(jì)算液相粘度：進(jìn)料液相平均外表*力的計(jì)算液相平均外表*力：進(jìn)料流量由3.1的計(jì)算可知：原料液摩爾流量：原料液質(zhì)量流量：表5-4 進(jìn)料數(shù)據(jù)參數(shù)單位數(shù)據(jù)21.8227.400.95877.800.34650.37608.313.275.6精餾段的流量及物性參數(shù)精餾段氣液相平均相對(duì)分子質(zhì)量氣相平均相對(duì)分子質(zhì)量: 液相平均相對(duì)分子質(zhì)量: 精餾段氣液相密度氣相密度:液相密度: 精餾段液相黏度液相平均黏度: 精餾段液相平均外表*力液相平均外表*力: 精餾段流量氣相流量: (摩爾流量)(質(zhì)量流量)液相流量:(摩爾流量)(質(zhì)量流量)5.7提餾段的流量及物性參

42、數(shù)提餾段氣液相平均相對(duì)分子質(zhì)量氣相平均相對(duì)分子質(zhì)量：液相平均相對(duì)分子質(zhì)量：提餾段氣液相密度氣相密度：液相密度: 提餾段液相黏度液相黏度: 提餾段液相平均外表*力液相平均外表*力:提餾段流量氣相流量: (摩爾流量)(質(zhì)量流量)液相流量: (摩爾流量)(質(zhì)量流量)表5-4精餾段、提餾段數(shù)據(jù)參數(shù)表精餾段提餾段氣相平均相對(duì)分子質(zhì)量29.6322.84液相平均相對(duì)分子質(zhì)量26.8219.94氣相密度1.050.775液相密度813.04910.09液相粘度0.3380.318液相平均外表*力34.5555.56氣相摩爾流量/396.85396.85氣相質(zhì)量流量/11.769.06液相摩爾流量/231.1

43、5839.45液相質(zhì)量流量/6.2016.746精餾塔工藝尺寸計(jì)算6.1空塔氣速的計(jì)算精餾段的計(jì)算則取塔板間距=0.45m ,板上液層高度=0.05m，則別離空間：圖6-1 史密斯關(guān)聯(lián)圖從史密斯關(guān)聯(lián)圖查得：由于，且由于適當(dāng)?shù)目账馑?，因此需先?jì)算出最大允許氣速：取平安系數(shù)0.7，則空塔氣速為：提餾段的計(jì)算則取塔板間距，板上液層高度則別離空間：從史密斯關(guān)聯(lián)圖查得：,由于,且由于適宜的空塔氣速，因此，需先計(jì)算出最大允許氣速：取平安系數(shù)0.7，則空塔氣速為：6.2塔有效高度根據(jù)給定的別離任務(wù)，求出理論板數(shù)后，可按下式計(jì)算塔有效段高度。6.3塔徑與實(shí)際空塔氣速精餾段的計(jì)算D=提餾段的計(jì)算實(shí)際空塔氣速的

44、計(jì)算因取上下塔徑一樣，故按精餾段塔徑圓整后為精餾段：提餾段：6.4溢流裝置溢流裝置計(jì)算本設(shè)計(jì)采用單溢流弓行壓降管，并不設(shè)進(jìn)口堰。堰長(zhǎng)取=0.65D=0.651.5=0.975m溢流堰高度由=how選用平直堰精餾段：則=how=0.050.0112=0.0388m提餾段：則=how=0.050.0169=0.0331m弓形降液管寬度和面積由，查弓形降液管參數(shù)圖得：故：由式可以計(jì)算出液體在降液管中停留時(shí)間圖6-2 弓形降液管參數(shù)圖精餾段：提餾段：降液管的截面積應(yīng)保證液體能在降液管內(nèi)有足夠的停留時(shí)間，使溢流液體夾帶的氣體能及時(shí)別離。因此，提餾時(shí)間應(yīng)不小于3-5s。故降液管尺寸可用。6.4.4 降液管

45、底隙高度精餾段：取，則：提餾段：取，則：兩者皆不小于0.01m，故滿足要求。表6-1 溢流裝置工藝尺寸列表工程精餾段0.9750.03880.1860.12710.0311提餾段0.9750.02990.1860.12710.07496.5塔板布置及浮閥數(shù)目與排列浮閥數(shù)目計(jì)算取閥孔動(dòng)能因子，用計(jì)算孔速精餾段孔速：提餾段孔速：則每層塔板上的浮閥數(shù)目：精餾段浮閥數(shù)：提餾段浮閥數(shù)：塔板布置與浮閥排列取邊緣區(qū)寬度，破沫區(qū)寬度。1依計(jì)算塔板上鼓泡區(qū)面積故：2浮閥排列方式采用等腰三角形叉排。取同一橫排的孔心距t=075mm=0.75m,則排間距：精餾段排間距：提餾段排間距：考慮到塔的直徑較大，必須采用分塊

46、式塔板，而分快板的支撐與銜接也要占去一局部鼓泡區(qū)面積，因此排間距應(yīng)減小，可取。3塔的開(kāi)孔率計(jì)算如下：精餾段：提餾段：7塔板流體力學(xué)驗(yàn)算7.1氣相通過(guò)浮閥塔板的壓強(qiáng)降干板阻力1計(jì)算臨界孔速精餾段：提餾段：2干板阻力的計(jì)算因?yàn)椋跃s段：提餾段：板上充氣液層阻力本設(shè)備別離甲醇與水的混合液，可取充氣系數(shù)。則板上充氣液層阻力：液體外表*力所造成的阻力此阻力很小，可忽略不計(jì)。壓強(qiáng)降的計(jì)算因此，與氣體流經(jīng)一層浮閥塔板的壓強(qiáng)降所相當(dāng)?shù)囊褐叨?精餾段：提餾段：7.2降液管中清液層高度為了防止淹塔現(xiàn)象的發(fā)生，要求控制降液管清液層的高度，。液體通過(guò)降液管的壓頭損失精餾段：提餾段：降液管的計(jì)算精餾段：提餾段：可

47、見(jiàn)，符合防止淹塔的要求。7.3霧沫夾帶板上液體流經(jīng)長(zhǎng)度板上液流面積泛點(diǎn)率甲醇和水為正常系統(tǒng)，取物性系數(shù)；泛點(diǎn)負(fù)荷系數(shù)：精餾段，提餾段。精餾段：及提餾段：及以上計(jì)算出的精餾段和提餾段的泛點(diǎn)率都在80%以下，故可知霧沫夾帶量能夠滿足的要求。8塔板負(fù)荷性能圖8.1霧沫夾帶線精餾段的計(jì)算按泛點(diǎn)率為80%計(jì)算如下：整理得：可知霧沫夾帶線為直線，則在操作*圍內(nèi)任取兩個(gè)值，算出相應(yīng)的值，列于下表中。據(jù)此，可作出精餾段霧沫夾帶線。表8-1 霧沫夾帶線數(shù)據(jù)Ls/(m3/s) 0.002 0.010Vs/(m3/s) 3.37 3.03提餾段的計(jì)算按泛點(diǎn)率為80%計(jì)算如下：整理得：可知霧沫夾帶線為直線，則在操作*

48、圍內(nèi)任取兩個(gè)值，算出相應(yīng)的值，列于下表中。據(jù)此，可作出提餾段霧沫夾帶線。表8-2 霧沫夾帶線數(shù)據(jù)Ls/(m3/s) 0.002 0.010Vs/(m3/s) 3.95 3.538.2液泛線由上式確定液泛線，忽略式中的，將數(shù)據(jù)代入得：與又有如下關(guān)系：精餾段的計(jì)算整理可得：在操作*圍內(nèi)任取兩個(gè)值，算出相應(yīng)的值，列于下表中。據(jù)此，可作出精餾段液泛線。表8-3 液泛線數(shù)據(jù)Ls/(m3/s) 0.001 0.013Vs/(m3/s) 7.20 6.53提餾段的計(jì)算整理可得：在操作*圍內(nèi)任取兩個(gè)值，算出相應(yīng)的值，列于下表中。據(jù)此，可作出提餾段液泛線。表8-4液泛線數(shù)據(jù)Ls/(m3/s) 0.001 0.0

49、13Vs/(m3/s) 8.17 7.478.3液相負(fù)荷上限線液體的最大流量應(yīng)保證在降液管中停留時(shí)間不低于3-5s。液體在降液管內(nèi)停留的時(shí)間為：以作為液體在降液管中停留的時(shí)間的下限，則據(jù)此，可作出精餾段和提餾段液相負(fù)荷上限線。8.4漏液線對(duì)F1型重閥，以=5作為規(guī)定氣體最小負(fù)荷的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，則，又知?jiǎng)t得：精餾段的計(jì)算據(jù)此，可作出精餾段水平漏液線。提餾段的計(jì)算據(jù)此，可作出提餾段水平漏液線。8.5液相負(fù)荷下限線取堰上液層高度作為液相負(fù)荷下限條件，依的計(jì)算式計(jì)算出液相流量的下限值。則取E=1，則據(jù)此，可作出精餾段和提餾段液相負(fù)荷下限線8.6塔板負(fù)荷性能圖及操作彈性精餾段圖8-1 精餾段塔板負(fù)荷性能圖由

50、塔板負(fù)荷性能圖可以看出：塔板的氣相負(fù)荷上限由霧沫夾帶控制，操作下限由漏液控制。由圖可以查出塔板的氣相負(fù)荷上限，氣相負(fù)荷下限，所以提餾段圖8-2 提餾段塔板負(fù)荷性能圖由塔板負(fù)荷性能圖可以看出：塔板的氣相負(fù)荷上限由霧沫夾帶控制，操作下限由漏液控制。2由圖可以查出塔板的氣相負(fù)荷上限，氣相負(fù)荷下限，所以8.7浮閥塔板工藝設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果工程精餾段提餾段備注塔徑D,m板間距HT，m塔板型式空塔氣速u，m/s堰長(zhǎng)lW，m堰高h(yuǎn)W，m板上液層高度hL，m降液管底隙高度ho，m浮閥數(shù)N，個(gè)閥孔氣速uo，m/s閥孔動(dòng)能因數(shù)Fo臨界閥孔氣速uoc，m/s孔心距t，m排間距t，m單板壓降pp，Pa液體降液管停留時(shí)間，s

51、降液管內(nèi)清液層高度Hd，m邊緣固定區(qū)寬度Wc,m弓形降液管寬度Wd,m開(kāi)孔率%泛點(diǎn)率%氣相負(fù)荷上限(Vs)ma*，m3/s氣相負(fù)荷下限(Vs)min，m3/s操作彈性1.50.45 單溢流弓形降液管1.7670.975 0.03880.050.0311267 0.079.761010.20.0750.0548726.980.1120.030.18618.174.03.480.961.50.45單溢流弓形降液管1.8470.9750.02010.050.074924011.361012.10.0750.0551811.190.1090.030.18616.369.43.350.91分塊式塔板等腰

52、三角形叉排同一橫排孔心距相鄰兩橫排的中心線距離霧沫夾帶控制漏液控制9輔助設(shè)備及主要附件的選型設(shè)計(jì)9.1冷凝器的選擇按冷凝器與塔的位置，可分為：整體式、自流式和強(qiáng)制循環(huán)式。整體式如圖a，b所示。將冷凝器與精餾塔作成一體。這種布局的優(yōu)點(diǎn)是上升蒸汽壓降較小，蒸汽分布均勻，缺點(diǎn)是塔頂構(gòu)造復(fù)雜，不便維修，當(dāng)需用閥門、流量計(jì)來(lái)調(diào)節(jié)時(shí)，需較大位差，須增大塔頂板與冷凝器間距離，導(dǎo)致塔體過(guò)高。該型式常用于減壓精餾或傳熱面較小場(chǎng)合。自流式如圖c所示。將冷凝器裝在塔頂附近的臺(tái)架上，靠改變臺(tái)架的高度來(lái)獲得回流和采出所需的位差。強(qiáng)制循環(huán)式如圖d，e所示。當(dāng)冷凝器換熱面過(guò)大時(shí)，裝在塔頂附近對(duì)造價(jià)和維修都是不利的，故將冷凝

53、器裝在離塔頂較遠(yuǎn)的低處，用泵向塔提供回流液。根據(jù)本次設(shè)計(jì)體系，甲醇-水走殼程，冷凝水走管程，采用逆流形式。冷凝器置于塔下部適當(dāng)位置，用泵向塔頂送回流冷凝水，在冷凝器和泵之間需設(shè)回流罐，這樣可以減少臺(tái)架，且便于維修、安裝，造價(jià)不高。9.2再沸器的選擇再沸器的選取取決于處理能力，操作條件及操作方法，本設(shè)計(jì)立式虹吸式再沸器，選擇120飽和水蒸氣加熱 Qc=KA熱流：120120冷流：99.6989.07=120-99.69=20.31=120-89.07=30.93=25.25該設(shè)備的熱傳遞系數(shù)K為2260-5700kcal/m2h本設(shè)計(jì)采取K=3000cal/m2h所以A=173.00m2公稱直徑

54、(mm)管數(shù)換熱面積管程數(shù)管長(zhǎng)mm公稱壓力Mpa800444206VI6000259.3除沫器的選擇當(dāng)空塔氣速較大，塔頂濺液現(xiàn)象嚴(yán)重，以及工藝過(guò)程不允許出現(xiàn)出塔氣體夾帶霧低的情況下設(shè)置除沫器以保證傳置效率，降低有價(jià)值物料的損失和改善別離塔壓縮機(jī)的操作。本設(shè)計(jì)采用絲網(wǎng)除沫器9.4塔頂蒸汽出口管塔頂蒸汽出口管徑必須有一定適宜的尺寸，否則產(chǎn)生大壓降。本設(shè)計(jì)取25m/s管徑9.5人孔、裙座等附件設(shè)計(jì)人孔人孔是安裝或者檢修人員進(jìn)出塔器的唯一通道。人孔的設(shè)計(jì)應(yīng)便于人員進(jìn)出任意一層塔板，但由于設(shè)計(jì)人孔處的踏板間距要增大，且人孔設(shè)施過(guò)多會(huì)使制造塔體的彎曲度難以到達(dá)要求，所以一般板式塔每隔1020層或510米塔段設(shè)置一個(gè)人孔，本設(shè)計(jì)共43塊板，人孔數(shù)為3，塔板間距至少比人孔大150mm，且不得小于600mm。塔頂和塔釜也應(yīng)各設(shè)置一個(gè)人孔。裙座裙座起到支撐塔體的作用，裙座的選擇還應(yīng)考慮到載荷。塔的操作條件及塔釜風(fēng)頭的材料等因素，對(duì)于在室外操作的塔，還應(yīng)考慮環(huán)境溫度、裙座的構(gòu)造性能等。本設(shè)計(jì)采用圓筒型裙座，高度為3.5m, Db1=2600mm,Db2=3100mm。吊柱吊柱的設(shè)置對(duì)于補(bǔ)充和更換填料安裝和拆卸內(nèi)件，是既經(jīng)濟(jì)又方便的一項(xiàng)設(shè)置，一半在15m以上的塔都設(shè)置吊柱。本設(shè)計(jì)選用的吊柱參數(shù)如下：W=1000