課程設(shè)計(jì)--甲醇—水精餾裝置設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　化學(xué)工程與工藝專業(yè)</b></p><p><b>　　化工單元設(shè)備設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　說明書</b></p><p>　　題 目： 甲醇—水精餾裝置設(shè)計(jì) </p><p>　　設(shè)計(jì)小組

2、 第十五組 </p><p>　　成員（學(xué)號(hào)）： </p><p>　　年 級(jí)： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　完成日期： 2013

3、年 06 月 20 日 </p><p>　　化工單元設(shè)備設(shè)計(jì)任務(wù)書15</p><p>　　甲醇---水精餾裝置設(shè)計(jì) </p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)題目</b></p><p>　　試設(shè)計(jì)一座甲醇—水連續(xù)精餾裝置,要求年產(chǎn)純度為95%的甲醇17000噸,塔底餾出液中含甲醇不得高于2%,原料

4、液含甲醇45%(以上均為質(zhì)量百分?jǐn)?shù))。</p><p><b>　　二、設(shè)計(jì)條件</b></p><p><b>　?。ㄒ唬┚s塔</b></p><p>　　（1）塔頂壓力 4KPa（表）</p><p>　?。?）進(jìn)料熱狀態(tài) 自選</p><p&g

5、t;　　(3)回流比 自選</p><p>　　(4)塔底加熱蒸汽壓力 0.3MPa（表）</p><p>　　(5)單板壓降 ≤0.7KPa</p><p>　?。?）全塔效率 ET=52%</p><p>　?。?）塔板類型——篩板或浮閥塔板（F1型）</p>&l

6、t;p><b>　?。ǘQ熱器</b></p><p>　　——配置于精餾裝置中的預(yù)熱器 冷凝器 冷卻器 再沸器等選一設(shè)計(jì)</p><p>　?。?）加熱介質(zhì)——飽和水蒸汽0.3MPa（絕）；</p><p>　?。?）冷卻介質(zhì)——冷卻循環(huán)水，進(jìn)口溫度30℃，出溫度40℃；</p><p>　?。?）換熱器

7、允許壓降≯Pa；</p><p>　?。?）換熱器類型——標(biāo)準(zhǔn)型列管式或板式換熱器。</p><p><b>　　三、工作日</b></p><p>　　每年工作300天，每天24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行。</p><p><b>　　四、生產(chǎn)廠址</b></p><p><b&g

8、t;　　海南洋浦工業(yè)開發(fā)區(qū)</b></p><p><b>　　五、設(shè)計(jì)內(nèi)容</b></p><p>　?。ㄒ唬┻x擇合適的精餾塔</p><p>　?。?）精餾塔的物料衡算；</p><p>　?。?）塔板數(shù)的確定；</p><p>　?。?）精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算；&l

9、t;/p><p>　?。?）精餾塔的塔體工藝尺寸的計(jì)算；</p><p>　　（5）塔板的主要工藝尺寸的計(jì)算；</p><p>　?。?）塔板的流體力學(xué)驗(yàn)算與塔板負(fù)荷性能圖；</p><p>　?。?）精餾塔接管尺寸計(jì)算；</p><p>　?。?）繪制精餾裝置工藝流程圖；</p><p>　?。?

10、）繪制精餾塔設(shè)計(jì)條件圖；</p><p>　?。?0）對(duì)設(shè)計(jì)過程的評(píng)述和有關(guān)問題討論。</p><p>　?。ǘ┻x擇合適的換熱的</p><p><b>　?。?）確定設(shè)計(jì)方案</b></p><p>　　——選擇換熱器類型；流動(dòng)空間及流速的確定。</p><p><b>　　（2）確

11、定物性數(shù)據(jù)</b></p><p><b>　　（3）估算傳熱面積</b></p><p><b>　?。?）工藝結(jié)構(gòu)尺寸</b></p><p><b>　?。?）換熱器核算</b></p><p>　　（6）繪制換熱器設(shè)計(jì)示意圖；</p><

12、p>　?。?）對(duì)換熱器設(shè)計(jì)過程的評(píng)述和有關(guān)問題討論。</p><p><b>　　六、編寫設(shè)計(jì)說明書</b></p><p><b>　?。ㄒ唬┓饷?lt;/b></p><p><b>　?。ǘ┠夸?lt;/b></p><p><b>　?。ㄈ┛傉?lt;/b>

13、;</p><p>　?。ㄋ模┭b置流程：——裝置流程圖與流程敘述</p><p><b>　?。ㄎ澹Q熱器設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　（六）精餾塔設(shè)計(jì)</b></p><p>　?。ㄆ撸┰O(shè)計(jì)評(píng)述與小結(jié)</p><p><b>　?。ò耍┰O(shè)計(jì)繪圖<

14、/b></p><p>　　——精餾裝置工藝流程圖；精餾塔設(shè)計(jì)條件圖；換熱器設(shè)計(jì)示意圖。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p>

15、;　　1.1 甲醇的介紹1</p><p>　　1.2 化工原理課程設(shè)計(jì)的目的和要求1</p><p>　　1.3 精餾操作對(duì)塔設(shè)備的要求1</p><p>　　1.4 板式塔類型2</p><p>　　1.5 精餾塔的工作原理和工藝流程說明2</p><p>　　1.6 精餾塔的設(shè)計(jì)步驟3</p&g

16、t;<p>　　第二章 總體設(shè)計(jì)方案的確定4</p><p>　　2.1操作條件的確定4</p><p>　　2.2確定設(shè)計(jì)方案的原則5</p><p>　　第三章 塔板的工藝計(jì)算6</p><p>　　3.1 精餾塔的物料衡算6</p><p>　　3.2塔板數(shù)的確定7</p>

17、<p>　　3.3精餾塔工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算9</p><p>　　3.4精餾塔的塔體工藝尺寸的計(jì)算13</p><p>　　3.5塔板主要工藝尺寸的計(jì)算15</p><p>　　第四章 塔板的流體力學(xué)的驗(yàn)算19</p><p>　　4.1 塔板壓降19</p><p>　　4.2 液面落

18、差21</p><p>　　4.3 液沫夾帶21</p><p><b>　　4.4 漏液21</b></p><p><b>　　4.5 液泛22</b></p><p>　　4.6塔板負(fù)荷性能圖22</p><p>　　第五章 塔附件設(shè)計(jì)29</p>

19、;<p>　　5.1換熱器設(shè)計(jì)29</p><p>　　5.2 產(chǎn)品貯罐的設(shè)計(jì)及選型35</p><p>　　5.3餾塔接管尺寸的計(jì)算35</p><p>　　5.4 塔的總體高度設(shè)計(jì)36</p><p>　　5.3 泵的設(shè)計(jì)及選型37</p><p>　　第六章 總 結(jié)40</p&g

20、t;<p><b>　　附 錄41</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)41</b></p><p><b>　　緒論</b></p><p><b>　　1.1 甲醇的介紹</b></p><p>　　甲醇，又稱“木醇”或“木精

21、”，是最簡(jiǎn)單的飽和一元醇。甲醇用途廣泛，是基礎(chǔ)的有機(jī)化工原料和優(yōu)質(zhì)燃料。主要應(yīng)用于精細(xì)化工，塑料等領(lǐng)域，用來制造甲醛、醋酸、氯甲烷、硫二甲酯等多種有機(jī)產(chǎn)物，也是農(nóng)藥、醫(yī)藥的重要原料之一。甲醇在深加工后可作為新型清潔燃料，也加入汽油摻燒。甲醇和氨反應(yīng)可以制造一甲胺。因此，甲醇的生產(chǎn)具有很大的市場(chǎng)及經(jīng)濟(jì)價(jià)值。</p><p>　　我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，國內(nèi)甲醇產(chǎn)量雖然在穩(wěn)步增加，但是需求量也大大增加，使得我國甲醇市場(chǎng)供

22、需嚴(yán)重失調(diào)。而由于收到國外低價(jià)甲醇進(jìn)軍中國的沖擊，更加加重了我國市場(chǎng)的供需矛盾。近年來，我國采取了多種政策，使得我國甲醇產(chǎn)量有所上升。在2010年，我國也成為全球主要的甲醇消費(fèi)市場(chǎng)，也成為世界第一大甲醇生產(chǎn)國。</p><p>　　1.2 化工原理課程設(shè)計(jì)的目的和要求</p><p>　　課程設(shè)計(jì)是《化工原理》課程的一個(gè)總結(jié)性教學(xué)環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)綜合運(yùn)用本門課程及有關(guān)選修課程的基本知識(shí)去解決某

23、一設(shè)計(jì)任務(wù)的一次訓(xùn)練。在整個(gè)教學(xué)計(jì)劃中，它也起著培養(yǎng)獨(dú)立工作能力的重要作用。</p><p>　　1.3 精餾操作對(duì)塔設(shè)備的要求</p><p>　　為了滿足工業(yè)生產(chǎn)和需要，塔設(shè)備還得具備下列各種基本要求：</p><p>　　(1) 氣(汽)、液處理量大，即生產(chǎn)能力大時(shí)，仍不致發(fā)生大量的霧沫夾帶、攔液或液泛等破壞操作的現(xiàn)象。</p><p>

24、;　　(2) 操作穩(wěn)定，彈性大，即當(dāng)塔設(shè)備的氣(汽)、液負(fù)荷有較大范圍的變動(dòng)時(shí)，仍能在較高的傳質(zhì)效率下進(jìn)行穩(wěn)定的操作并應(yīng)保證長(zhǎng)期連續(xù)操作所必須具有的可靠性。</p><p>　　(3) 流體流動(dòng)的阻力小，即流體流經(jīng)塔設(shè)備的壓力降小，這將大大節(jié)省動(dòng)力消耗，從而降低操作費(fèi)用。對(duì)于減壓精餾操作，過大的壓力降還將使整個(gè)系統(tǒng)無法維持必要的真空度，最終破壞物系的操作。</p><p>　　(4) 結(jié)構(gòu)

25、簡(jiǎn)單，材料耗用量小，制造和安裝容易。</p><p>　　(5) 耐腐蝕和不易堵塞，方便操作、調(diào)節(jié)和檢修。</p><p>　　(6) 塔內(nèi)的滯留量要小。</p><p>　　實(shí)際上，任何塔設(shè)備都難以滿足上述所有要求，不同的塔型各有某些獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)物系性質(zhì)和具體要求，抓住主要矛盾，進(jìn)行選型。</p><p><b>　　

26、1.4 板式塔類型</b></p><p>　　在化學(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、萃取等單元操作中，氣液傳質(zhì)設(shè)備必不可少。塔設(shè)備就是使氣液成兩相通過精密接觸達(dá)到相際傳質(zhì)和傳熱目的的氣液傳質(zhì)設(shè)備之一。 </p><p>　　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，在各種塔型中，當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的是篩板塔與浮閥塔。

27、篩板塔在十九世紀(jì)初已應(yīng)用與工業(yè)裝置上，但由于對(duì)篩板的流體力學(xué)研究很少，被認(rèn)為操作不易掌握，沒有被廣泛采用。五十年代來，由于工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐，對(duì)篩板塔作了較充分的研究并且經(jīng)過了大量的工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐，形成了較完善的設(shè)計(jì)方法。</p><p>　　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%，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%左右；安裝容易，

28、也便于清理檢修。然而篩板塔也存在著一些缺點(diǎn)：</p><p>　　塔板安裝的水平度要求較高，否則氣液接觸不勻；</p><p>　　操作彈性較小(約2～3)；</p><p>　　（3） 小孔篩板容易堵塞。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)就是針對(duì)水甲醇體系，而進(jìn)行的常壓二元篩板精餾塔的設(shè)計(jì)及其輔助設(shè)備的選型。</p><p&

29、gt;　　1.5 精餾塔的工作原理和工藝流程說明</p><p>　　精餾塔是進(jìn)行精餾的一種塔式汽液接觸裝置，又稱為蒸餾塔。蒸氣由塔底進(jìn)入，與下降液進(jìn)行逆流接觸，兩相接觸中，下降液中的易揮發(fā)(低沸點(diǎn))組分不斷地向蒸氣中轉(zhuǎn)移，蒸氣中的難揮發(fā)(高沸點(diǎn))組分不斷地向下降液中轉(zhuǎn)移，蒸氣愈接近塔頂，其易揮發(fā)組分濃度愈高，而下降液愈接近塔底，其難揮發(fā)組分則愈富集，達(dá)到組分分離的目的。由塔頂上升的蒸氣進(jìn)入冷凝器，冷凝的液體的一

30、部分作為回流液返回塔頂進(jìn)入精餾塔中，其余的部分則作為餾出液取出。塔底流出的液體，其中的一部分送入再沸器，熱蒸發(fā)后，蒸氣返回塔中，另一部分液體作為釜?dú)堃喝〕觥?</p><p>　　精餾原理 蒸餾的基本原理是將液體混合物部分氣化,利用其中各組份揮發(fā)度不同（相對(duì)揮發(fā)度，α）的特性，實(shí)現(xiàn)分離目的的單元操作。</p><p>　　連續(xù)精餾塔裝置流程如圖1.1所示:</p>

31、<p>　　原料液自塔中部的適當(dāng)位置加入塔內(nèi)，塔頂冷凝器將上升的蒸汽冷凝成液體，其中一部分作為塔頂產(chǎn)品（餾出液）采出，另一部分引入塔頂作為“回流液”，在塔板上建立液層。塔的底部裝有再沸器（塔釜），加熱液體產(chǎn)生蒸氣回流到塔底，再沿塔上升。加料口將精餾塔分成兩段，上段為精餾段，加料口以下為提餾段。在精餾段的各層塔板上，氣相與液相密切接觸，在溫度差和組成差的存在下（傳熱、傳質(zhì)推動(dòng)力），氣相進(jìn)行部分冷凝，使其中部分難揮發(fā)組分轉(zhuǎn)入液相

32、；同時(shí)，氣相冷凝時(shí)釋放的潛熱使液體部分汽化，部分易揮發(fā)組分轉(zhuǎn)入氣相中。經(jīng)過每層塔板后，凈的結(jié)果是氣相中易揮發(fā)組分的含量增高，液相中難揮發(fā)組分增濃。只要精餾段有足夠的塔板層數(shù)，在塔頂即可獲得指定純度的易揮發(fā)組分產(chǎn)品。同理，只要提餾段有足夠的塔板層數(shù)，在塔底可得到高純度的難揮發(fā)組分產(chǎn)品。從以上分析可知，為達(dá)到混合液的高純度分離，除了精餾塔具有足夠?qū)訑?shù)塔板以外，還必須從塔頂引入“回流液”和從塔底產(chǎn)生上升蒸氣流，易建立氣液兩相體系。因此，塔頂液

33、相回流和塔底上升蒸氣流是精餾過程連續(xù)進(jìn)行的必要條件?！盎亓鳌笔蔷s與普通蒸餾的本質(zhì)區(qū)別。</p><p>　　1.6 精餾塔的設(shè)計(jì)步驟</p><p>　　本設(shè)計(jì)按以下幾個(gè)階段進(jìn)行：</p><p>　?。?） 設(shè)計(jì)方案確定和說明。根據(jù)給定任務(wù)，對(duì)精餾裝置的流程、操作條件、 主要設(shè)備型式及其材質(zhì)的選取等進(jìn)行論述。</p><p>　?。?）蒸

34、餾塔的工藝計(jì)算，確定塔高和塔徑。</p><p>　?。?）塔板設(shè)計(jì)：計(jì)算塔板各主要工藝尺寸，進(jìn)行流體力學(xué)校核計(jì)算。接管尺寸等，并畫出塔的操作性能圖。</p><p>　?。?）管路及附屬設(shè)備的計(jì)算與選型，如再沸器、冷凝器。</p><p>　　(5) 抄寫說明書。</p><p>　　(6) 繪制精餾裝置工藝流程圖和精餾塔的設(shè)備圖。<

35、/p><p><b>　　總體設(shè)計(jì)方案的確定</b></p><p>　　確定設(shè)計(jì)方案是指確定整個(gè)精餾裝置的流程、各種設(shè)備的結(jié)構(gòu)型式和某些操作指標(biāo)。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)精餾流程。設(shè)計(jì)中采用泡點(diǎn)進(jìn)料，將原料液通過預(yù)加熱器至泡點(diǎn)后送入精餾塔內(nèi)。塔頂上升蒸汽采用全凝器冷凝，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

36、儲(chǔ)罐。該物系屬易分離系，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。</p><p>　　下面結(jié)合課程設(shè)計(jì)的需要，對(duì)某些問題作些闡述。</p><p>　　2.1操作條件的確定</p><p><b>　　2.1.1操作壓力</b></p><p>　　蒸餾操作通常可在

37、常壓、加壓和減壓下進(jìn)行。確定操作壓力時(shí)，必須根據(jù)所處理物料的性質(zhì)，兼顧技術(shù)上的可行性和經(jīng)濟(jì)上的合理性進(jìn)行考慮。例如，采用減壓操作有利于分離相對(duì)揮發(fā)度較大組分及熱敏性的物料，但壓力降低將導(dǎo)致塔徑增加，同時(shí)還需要使用抽真空的設(shè)備。對(duì)于沸點(diǎn)低、在常壓下為氣態(tài)的物料，則應(yīng)在加壓下進(jìn)行蒸餾。當(dāng)物性無特殊要求時(shí)，一般是在稍高于大氣壓下操作。但在塔徑相同的情況下，適當(dāng)?shù)靥岣卟僮鲏毫梢蕴岣咚奶幚砟芰?。有時(shí)應(yīng)用加壓蒸餾的原因，則在于提高平衡溫度后，便

38、于利用蒸汽冷凝時(shí)的熱量，或可用較低品位的冷卻劑使蒸汽冷凝，從而減少蒸餾的能量消耗。</p><p>　　2.1.2 進(jìn)料狀態(tài)</p><p>　　進(jìn)料狀態(tài)與塔板數(shù)、塔徑、回流量及塔的熱負(fù)荷都有密切的聯(lián)系。在實(shí)際的生產(chǎn)中進(jìn)料狀態(tài)有多種，本設(shè)計(jì)選擇的進(jìn)料方式是泡點(diǎn)進(jìn)料。但一般都將料液預(yù)熱到泡點(diǎn)或接近泡點(diǎn)才送入塔中，這主要是由于此時(shí)塔的操作比較容易控制，不致受季節(jié)氣溫的影響。此外，在泡點(diǎn)進(jìn)料時(shí)，

39、精餾段與提餾段的塔徑相同，為設(shè)計(jì)和制造上提供了方便。</p><p>　　2.1.3 加熱方式</p><p>　　蒸餾釜的加熱方式通常采用間接蒸汽加熱，設(shè)置再沸器。一般蒸餾塔釜?dú)堃褐械闹饕M分是水，且在低濃度下輕組分的相對(duì)揮發(fā)度較大時(shí)宜用直接蒸汽加熱，其優(yōu)點(diǎn)是可以利用壓力較低的加熱蒸汽以節(jié)省操作費(fèi)用，但是由于直接蒸汽加熱的加入，對(duì)釜內(nèi)溶液起一定的稀釋作用，在進(jìn)料條件和產(chǎn)品純度、輕組分收率

40、一定的前提下，釜液濃度相應(yīng)降低，要在精餾段增加塔板以達(dá)到生產(chǎn)要求。根據(jù)任務(wù)書的要求，對(duì)于本次任務(wù)采用間接蒸汽加熱更為簡(jiǎn)單，方便。</p><p>　　2.2確定設(shè)計(jì)方案的原則</p><p>　　確定設(shè)計(jì)方案總的原則是在可能的條件下，盡量使生產(chǎn)達(dá)到技術(shù)上最先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)上最合理的要求，符合優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、安全、低消耗的原則。為此，必須具體考慮如下幾點(diǎn)：</p><p>　　

41、(1) 滿足工藝和操作的要求</p><p>　　所設(shè)計(jì)出來的流程和設(shè)備，首先必須保證產(chǎn)品達(dá)到任務(wù)規(guī)定的要求，而且質(zhì)量要穩(wěn)定，這就要求各流體流量和壓頭穩(wěn)定，入塔料液的溫度和狀態(tài)穩(wěn)定，從而需要采取相應(yīng)的措施。其次所定的設(shè)計(jì)方案需要有一定的操作彈性，各處流量應(yīng)能在一定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，必要時(shí)傳熱量也可進(jìn)行調(diào)整。因此，在必要的位置上要裝置調(diào)節(jié)閥門，在管路中安裝備用支線。計(jì)算傳熱面積和選取操作指標(biāo)時(shí)，也應(yīng)考慮到生產(chǎn)上的可能

42、波動(dòng)。再其次，要考慮必需裝置的儀表(如溫度計(jì)、壓強(qiáng)計(jì)，流量計(jì)等)及其裝置的位置，以便能通過這些儀表來觀測(cè)生產(chǎn)過程是否正常，從而幫助找出不正常的原因，以便采取相應(yīng)措施。</p><p>　　(2) 滿足經(jīng)濟(jì)上的要求</p><p>　　要節(jié)省熱能和電能的消耗，減少設(shè)備及基建費(fèi)用。如前所述在蒸餾過程中如能適當(dāng)?shù)乩盟敗⑺椎膹U熱，就能節(jié)約很多生蒸汽和冷卻水，也能減少電能消耗。又如冷卻水出口溫

43、度的高低，一方面影響到冷卻水用量，另方面也影響到所需傳熱面積的大小，即對(duì)操作費(fèi)和設(shè)備費(fèi)都有影響。同樣，回流比的大小對(duì)操作費(fèi)和設(shè)備費(fèi)也有很大影響。</p><p>　　降低生產(chǎn)成本是各部門的經(jīng)常性任務(wù)，因此在設(shè)計(jì)時(shí)，是否合理利用熱能，采用哪種加熱方式，以及回流比和其他操作參數(shù)是否選得合適等，均要作全面考慮，力求總費(fèi)用盡可能低一些。而且，應(yīng)結(jié)合具體條件，選擇最佳方案。例如，在缺水地區(qū)，冷卻水的節(jié)省就很重要；在水源充足

44、及電力充沛、價(jià)廉地區(qū)，冷卻水出口溫度就可選低一些，以節(jié)省傳熱面積。</p><p>　　(3) 保證安全生產(chǎn)</p><p>　　例如酒精屬易燃物料，不能讓其蒸汽彌漫車間，也不能使用容易發(fā)生火花的設(shè)備。又如，塔是指定在常壓下操作的，塔內(nèi)壓力過大或塔驟冷而產(chǎn)生真空，都會(huì)使塔受到破壞，因而需要安全裝置。</p><p>　　以上三項(xiàng)原則在生產(chǎn)中都是同樣重要的。但在化工原

45、理課程設(shè)計(jì)中，對(duì)第一個(gè)原則應(yīng)作較多的考慮，對(duì)第二個(gè)原則只作定性的考慮，而對(duì)第三個(gè)原則只要求作一般的考慮。</p><p><b>　　塔板的工藝計(jì)算</b></p><p>　　3.1 精餾塔的物料衡算</p><p>　　3.1.1原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率</p><p>　　表3.1甲醇-水相關(guān)物性參數(shù)表&l

46、t;/p><p>　　甲醇的摩爾質(zhì)量為：32.04kg/kmol</p><p>　　水的摩爾質(zhì)量為： 18.02kg/kmol</p><p>　　3.1.2原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量</p><p>　　塔頂產(chǎn)品相對(duì)原子質(zhì)量：</p><p>　　原料液相對(duì)原子質(zhì)量：</p><p>

47、;　　塔底產(chǎn)品相對(duì)原子質(zhì)量：</p><p>　　3.1.3 物料衡算</p><p><b>　　進(jìn)料量：</b></p><p><b>　　由 得</b></p><p>　　F=231.30kmol/h W=153.5kmol/h</p><p>

48、;　　塔頂易揮發(fā)組分回收率為：</p><p>　　塔底難揮發(fā)組分回收率為：</p><p><b>　　3.2塔板數(shù)的確定</b></p><p>　　3.2.1理論板數(shù)的求取</p><p>　　圖3.1 圖解法求解回流比</p><p>　　采用圖解法求解，由圖3.1得：縱截距為0.580

49、3</p><p><b>　　取操作回流比為：</b></p><p>　　3.2.2 精餾塔的氣液相負(fù)荷</p><p>　　3.2.3操作線方程</p><p><b>　　精餾段操作線：</b></p><p><b>　　提餾段操作線：</b>

50、</p><p>　　3.2.4圖解法求理論板數(shù) </p><p>　　圖3.2 塔板的求解簡(jiǎn)圖</p><p>　　根據(jù)3.2所示，可求得結(jié)果為：</p><p>　　總理論塔板數(shù)NT為9塊(包括再沸器)</p><p>　　進(jìn)料板位置NF為自塔頂數(shù)起第6塊</p><p>　　3.2.5實(shí)際

51、板層數(shù)的求取</p><p>　　精餾段實(shí)際塔板數(shù)： 塊</p><p>　　提餾段實(shí)際塔板數(shù)： 塊</p><p>　　3.3精餾塔工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算</p><p>　　3.3.1操作壓力計(jì)算</p><p><b>　　塔頂操作壓力：</b></p><p&

52、gt;　　設(shè)每層塔壓降：（一般情演況下，板式塔的每一個(gè)理論級(jí)壓降約在0.4~1.1kPa）</p><p><b>　　進(jìn)料板壓力：</b></p><p><b>　　精餾段平均壓力：</b></p><p><b>　　塔釜板壓力：</b></p><p><b>

53、;　　提餾段平均壓力：</b></p><p>　　3.3.2 操作溫度計(jì)算</p><p>　　由氣液相圖（如3.3）得：</p><p>　　圖3.3 氣液相圖</p><p><b>　　塔頂溫度：</b></p><p><b>　　進(jìn)料板溫度：</b>

54、</p><p><b>　　塔底溫度：</b></p><p>　　所以，精餾段平均溫度：</p><p><b>　　提餾段平均溫度：</b></p><p>　　3.3.3平均摩爾質(zhì)量的計(jì)算</p><p>　　1. 塔頂平均摩爾質(zhì)量計(jì)算</p><

55、p>　　由 查平衡曲線(圖3.3)得</p><p>　　2. 進(jìn)料板平均摩爾質(zhì)量計(jì)算</p><p>　　由圖解理論板（如3.2）得 </p><p>　　3. 塔底平均摩爾質(zhì)量計(jì)算</p><p>　　查平衡曲線(3.3)得 </p><p>　　4. 精餾段平均摩爾質(zhì)量</p><

56、p>　　5. 提餾段平均摩爾質(zhì)量</p><p>　　M’Lm=(21.68+18.12)/2=19.90kg/mol</p><p>　　M’vm=(27.21+18.56)/2=19.56kg/mol</p><p>　　3.3.4 平均密度計(jì)算</p><p>　　1. 精餾段平均密度的計(jì)算</p><p>

57、;　?、瘛庀唷　∮衫硐霘怏w狀態(tài)方程得</p><p><b>　　Ⅱ　液相　　</b></p><p>　　A 塔頂液相平均密度的計(jì)算</p><p>　　查手冊(cè)可得 ：t=20℃時(shí)：</p><p>　　tD=66.01℃時(shí)：ρB=980.5kg/m3</p><p><b>　　由

58、經(jīng)驗(yàn)公式</b></p><p>　　其中f=0.0016得</p><p><b>　　所以：</b></p><p>　　B 進(jìn)料板平均密度的計(jì)算</p><p>　　由tD=76.57℃查手冊(cè)得：</p><p><b>　　由上述經(jīng)驗(yàn)公式得：</b><

59、;/p><p>　　進(jìn)料板液相的質(zhì)量分率：</p><p>　　αA=(0.2609×32.04)/(0.2609×32.04+（1-0.2609）×18.02)=0.3856</p><p>　　ρLFm=1/(0.3856/739.6+（1-0.3856）/974.2)=868.01kg/m3</p><p>　

60、　精餾段液相平均密度為：</p><p>　　ρLm=(757.9+868.01)/2=812.96 kg/m3</p><p>　　2.提餾段平均密度的計(jì)算</p><p>　　Ⅰ 氣相　　時(shí)，由理想氣體狀態(tài)方程得</p><p>　　Ⅱ 液相　　查手冊(cè)得：時(shí)</p><p><b>　　由上述經(jīng)驗(yàn)公式得：

61、</b></p><p>　　塔底液相的質(zhì)量分率：</p><p><b>　　提餾段平均密度</b></p><p>　　3.3.5液體平均表面張力的計(jì)算</p><p>　　液相平均表面張力依下式計(jì)算 即</p><p><b>　　σLm=∑xiσi</b>

62、</p><p>　　1. 塔頂液相平均表面張力的計(jì)算 由tD=66.01℃查手冊(cè)得</p><p>　　2. 進(jìn)料板液相平均表面張力的計(jì)算 由tF=76.57℃查手冊(cè)得</p><p>　　3. 塔底液相平均表面張力的計(jì)算 由tW=98.58℃查⑵得</p><p>　　精餾段液相平均表面張力</p>&l

63、t;p>　　提餾段液相平均表面張力</p><p>　　3.3.6液體平均粘度計(jì)算</p><p>　　液相平均粘度依下式計(jì)算 即</p><p>　　lgμLm=∑xilgμi</p><p>　　1. 塔頂液相平均粘度的計(jì)算 </p><p><b>　　查手冊(cè)得時(shí) </b></

64、p><p>　　得lgμLDm=0.9144lg(0.2959)+（1-0.9144）lg(0.4313)</p><p><b>　　=-0.51</b></p><p>　　μLDm=0.3056mPa.s</p><p>　　2. 進(jìn)料板平均粘度的計(jì)算由tF=76.57℃查手冊(cè)得</p><p&g

65、t;　　μA=0.282mPa.s μB=0.3738mPa.s</p><p>　　lgμLFm=0.2609lg(0.282)+（1-0.2609）lg(0.3738)</p><p><b>　　=-0.46</b></p><p>　　μLFm=0.3473mPa.s</p><p><b&g

66、t;　　精餾段平均粘度</b></p><p>　　μLm=(0.3056+0.3473)/2=0.3265mPa.s</p><p>　　3. 塔底液相平均粘度的計(jì)算 由tW=98.58℃查手冊(cè)得</p><p>　　μA=0.228mPa.s μB=0.2828mPa.s</p><p>　　lgμLWm=0.0

67、07196lg(0.228)+（1-0.007196）lg(0.2828)</p><p><b>　　=-0.55</b></p><p>　　μLWm=0.2824mPa.s</p><p><b>　　提餾段平均粘度</b></p><p>　　μLm’=(0.2824+0.3473)/2=0

68、.3149mPa.s</p><p>　　3.4精餾塔的塔體工藝尺寸的計(jì)算</p><p>　　3.4.1塔徑的計(jì)算</p><p><b>　　1. 精餾段</b></p><p><b>　　氣、液相體積流率為</b></p><p>　　VS=VMVm/3600ρVm=

69、(167.27×29.03)/(3600×1.110)=1.2152m3/s</p><p>　　LS=LMLm/3600ρLm=(89.47×25.95)/(3600×812.96)=0.0007933m3/s</p><p>　　取塔板間距，板上液層高度</p><p>　　由史密斯圖（3.4）查得</p>

70、<p><b>　　由得</b></p><p><b>　　由得</b></p><p>　　圖3.4 史密斯圖</p><p>　　取安全系數(shù)為0.7，則空塔氣速為 </p><p>　　按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后為D=1.0m</p><p><b>　　

71、塔截面積為</b></p><p><b>　　實(shí)際空塔氣速為</b></p><p>　　(安全系數(shù)在充許的范圍內(nèi)，符全設(shè)計(jì)要求)</p><p><b>　　2. 提餾段</b></p><p><b>　　氣、液相體積流率為</b></p>&l

72、t;p>　　V’S=V’MVm/3600ρ’Vm=(167.27×19.56)/(3600×0.7329)=1.2401m3/s</p><p>　　L’S=L’MLm/3600ρ’Lm=(320.77×19.90)/(3600×911.9)=0.001944m3/s</p><p>　　取塔板間距，板上液層高度</p><

73、p><b>　　查史密斯圖得</b></p><p><b>　　由得</b></p><p><b>　　由得</b></p><p>　　取安全系數(shù)為0.6，則空塔氣速為 </p><p>　　按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后為D=1.0m</p><p>

74、<b>　　塔截面積為</b></p><p><b>　　實(shí)際空塔氣速為</b></p><p>　　3.4.2精餾塔有效高度的計(jì)算</p><p>　　精餾段有效高度為 </p><p>　　提餾段有效高度為 </p><p>　　在進(jìn)料板上方開一個(gè)人孔，其高度為

75、0.8 m</p><p>　　故精餾塔有效高度為Z=Z精+Z提+0.8=4.95+2.25+0.8=8m</p><p>　　3.5塔板主要工藝尺寸的計(jì)算</p><p>　　3.5.1溢流裝置計(jì)算</p><p>　　因塔徑　D=1.0m，所以可選取單溢流弓形降液管，采用凹形受液盤。( 此種溢流方式液體流徑較長(zhǎng)，塔板效率較高，塔板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單

76、，加工方便，在直徑小于2.2m的塔中被廣泛使用。)各項(xiàng)計(jì)算如下：</p><p>　　1. 溢流堰高度的計(jì)算 </p><p><b>　　(1)精餾段</b></p><p><b>　　A 堰長(zhǎng)lw</b></p><p>　　可取lw=0.7D=0.7m</p><p>

77、;<b>　　B 溢流堰高度hw</b></p><p>　　由hw=hL－h(huán)ow</p><p>　　選用平直堰，( 溢流堰板的形狀有平直形與齒形兩種，設(shè)計(jì)中一般采用平直形溢流堰板。) 堰上層液高度how由弗蘭西公式計(jì)算，即</p><p>　　近似取E= 1.0（根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，取E=1時(shí)所引起的誤差，能滿足工程設(shè)計(jì)要求） </p>

78、;<p><b>　　則</b></p><p>　　取板上清液層高度hL=0.06 m</p><p><b>　　故 </b></p><p><b>　　(2)提餾段</b></p><p><b>　　A 堰長(zhǎng)lw</b></p

79、><p>　　可取lw=0.7D=0.7m</p><p><b>　　B 溢流堰高度hw</b></p><p>　　由hw=hL－h(huán)ow</p><p>　　選用平直堰，( 溢流堰板的形狀有平直形與齒形兩種，設(shè)計(jì)中一般采用平直形溢流堰板。) 堰上層液高度how由弗蘭西公式計(jì)算，即</p><p>

80、　　近似取E= 1.0（根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，取E=1時(shí)所引起的誤差，能滿足工程設(shè)計(jì)要求） ，則</p><p>　　取板上清液層高度hL=0.06 m</p><p><b>　　故 </b></p><p>　　2. 弓形降液管的寬度Wd和截面積Af</p><p>　　因?yàn)閘W=0.7m ,查弓形降液管參數(shù)圖（如下圖）&l

81、t;/p><p>　　圖3.5 弓形降液管參數(shù)圖 </p><p>　　得Af/AT=0.095 Wd/D=0.15m </p><p><b>　　所以 </b></p><p>　　Wd=0.15×1.0=0.15m</p><p>　　依據(jù)下式驗(yàn)算液體在降液管中的停留時(shí)間，即&

82、lt;/p><p>　　精餾段： 故降液管設(shè)計(jì)合理。</p><p>　　提餾段： 故降液管設(shè)計(jì)合理。</p><p>　　3. 降液管底隙高度ho</p><p>　　降液管底隙高度依下式計(jì)算：</p><p>　　取uo'=0.08m/s（根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般取u0’=0.07~0.25m/s）<

83、/p><p><b>　　精餾段：</b></p><p>　　，故降液管底隙高度設(shè)計(jì)合理。</p><p><b>　　提餾段：</b></p><p>　　故降液管底隙高度設(shè)計(jì)合理。</p><p>　　3.5.2 塔板布置</p><p><b

84、>　　1. 塔板的分塊</b></p><p>　　因?yàn)镈= 1000mm，所以選擇采用分塊式，塔板查表可知分為三塊板。</p><p>　　2. 邊緣區(qū)寬度確定</p><p>　　溢流堰前的安定區(qū)寬度：Ws=Ws’=70mm , 邊緣區(qū)寬度：Wc=35mm</p><p><b>　　3．開孔區(qū)面積計(jì)算<

85、/b></p><p>　　開孔區(qū)面積Aa按下面式子計(jì)算，則有</p><p><b>　　精餾段：</b></p><p><b>　　其中 </b></p><p>　　r= D/2－Wc-=1.0/2-0.035=0.465m</p><p>　　本設(shè)計(jì)所處理

86、的物系無腐蝕性，可選用碳鋼板，取利孔直徑</p><p>　　篩孔按正三角形排列，取孔中心距t為</p><p><b>　　篩孔數(shù)目n為</b></p><p><b>　　個(gè)</b></p><p><b>　　開孔率為</b></p><p>　　

87、氣體通過閥孔的氣速為</p><p><b>　　精餾段：</b></p><p><b>　　提餾段：</b></p><p>　　第四章 塔板的流體力學(xué)的驗(yàn)算</p><p><b>　　4.1 塔板壓降</b></p><p>　　4.1.1干板阻

88、力計(jì)算：</p><p><b>　　精餾段：</b></p><p>　　圖4.1 干篩孔得流量系數(shù)圖</p><p>　　干板阻力由式計(jì)算,并取d0/δ= 5/3=1.67 ,可查干篩孔得流量系數(shù)圖得，co=0.80</p><p><b>　　所以</b></p><p&

89、gt;　　提餾段：由精餾段計(jì)算步驟可得</p><p>　　4.1.2氣體通過液層的阻力及</p><p>　　氣體通過液層的阻力hl由公式</p><p>　　4.2 充氣系數(shù)關(guān)聯(lián)圖 </p><p><b>　　查充氣系數(shù)關(guān)聯(lián)圖</b></p><p><b>　　得</b

90、></p><p><b>　　所以</b></p><p><b>　　提餾段：</b></p><p><b>　　由精餾段計(jì)算步驟得</b></p><p><b>　　查充氣系數(shù)關(guān)聯(lián)圖得</b></p><p><

91、;b>　　所以</b></p><p>　　4.1.3液體表面張力的阻力的計(jì)算</p><p><b>　　精餾段：</b></p><p><b>　　提餾段：</b></p><p>　　氣體通過每層塔板的液柱高度及可按下式計(jì)算</p><p>　　氣體

92、通過每層塔板的壓降及計(jì)算</p><p><b>　?。ㄔO(shè)計(jì)允許值）</b></p><p><b>　?。ㄔO(shè)計(jì)允許值）</b></p><p><b>　　4.2 液面落差</b></p><p>　　對(duì)于篩板塔，且，液面落差很小，且本方案的塔徑和液流量均不大，故可忽略頁面落

93、差影響。</p><p><b>　　4.3 液沫夾帶</b></p><p>　　液沫夾帶量及用如下公式計(jì)算：</p><p><b>　　取</b></p><p><b>　　精餾段：</b></p><p>　　故在本設(shè)計(jì)中液沫夾帶量及在允許范圍

94、內(nèi)。</p><p><b>　　4.4 漏液</b></p><p>　　對(duì)篩板塔，漏液氣速（）由下式計(jì)算</p><p><b>　?、倬s段</b></p><p><b>　　實(shí)際孔速</b></p><p><b>　　穩(wěn)定系數(shù)<

95、;/b></p><p><b>　?、谔狃s段</b></p><p><b>　　實(shí)際孔速</b></p><p><b>　　穩(wěn)定系數(shù)K′=</b></p><p><b>　　4.5 液泛</b></p><p>　　為

96、防止塔內(nèi)發(fā)生液泛，降液管內(nèi)液層高Hd及Hd’應(yīng)服從下式</p><p><b>　?。?</b></p><p>　　?。▽?duì)易發(fā)泡物系，；對(duì)不易發(fā)泡物系，）</p><p><b>　?。?lt;/b></p><p><b>　　而；</b></p><p>

97、;　　板上不設(shè)進(jìn)口堰，則：</p><p><b>　　精餾段：</b></p><p><b>　　提餾段：</b></p><p>　　故在本設(shè)計(jì)中不會(huì)出現(xiàn)液泛現(xiàn)象</p><p>　　4.6塔板負(fù)荷性能圖</p><p><b>　　4.6.1 漏液線<

98、/b></p><p><b>　　由提餾段漏液氣速</b></p><p><b>　　板上清液高度:</b></p><p><b>　　堰上液層高度 </b></p><p>　　得，精餾段最小氣相體積流率：</p><p>　　取幾個(gè)值，

99、依上式計(jì)算出值，計(jì)算結(jié)果列于下表</p><p>　　由上表數(shù)字即可作出漏液線。</p><p>　　4.6.2 液沫夾帶線</p><p>　　以=0.1㎏液/㎏氣為限，求精餾段Vs-Ls關(guān)系如下</p><p>　　由液沫夾帶量 </p><p><b>　　氣體通過液層的速度</b>

100、;</p><p>　　堰上清液層高度 </p><p><b>　　清液高表示的板壓降</b></p><p>　　在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)Ls值，依上式計(jì)算出值，計(jì)算結(jié)果列于下表</p><p>　　由上表得出液沫夾帶線。</p><p>　　4.6.3 液相負(fù)荷下限線<

101、/p><p>　　對(duì)于平直堰，取堰上液層高度=0.006m，作為最小液體負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)，由下式得</p><p><b>　　堰上液層高度</b></p><p><b>　　取E=1，則</b></p><p>　　精餾段最小的液體體積流率</p><p>　　據(jù)此作出氣體流量無關(guān)的

102、垂直液相負(fù)荷下限。</p><p>　　4.6.4 液相負(fù)荷上限線</p><p>　　以作為液體在降液管中停留時(shí)間的下線，由下式得</p><p>　　故，精餾段的最大液體體積流率</p><p>　　據(jù)此可以作出與氣體流量無關(guān)的垂直液相負(fù)荷上限圖4。</p><p><b>　　4.6.5 液泛線<

103、/b></p><p><b>　　令</b></p><p><b>　　由</b></p><p><b>　　得</b></p><p><b>　　其中帶入數(shù)據(jù)得</b></p><p><b>　　精餾段：

104、 </b></p><p><b>　　故精餾段：</b></p><p>　　在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)值，依上式計(jì)算出值，計(jì)算結(jié)果列于下表</p><p>　　由上表數(shù)據(jù)即可作出液泛線5。</p><p>　　4.6.6 塔板負(fù)荷性能圖</p><p>　　根據(jù)所求數(shù)據(jù)作出的精餾段負(fù)荷

105、性能圖如下</p><p>　　圖4.3 塔板操作負(fù)荷性能圖</p><p>　　由塔板負(fù)荷性能圖可得：</p><p>　　在任務(wù)規(guī)定的氣液負(fù)荷下的操作點(diǎn)p（設(shè)計(jì)點(diǎn)），處在適宜操作區(qū)內(nèi)的適中位置；</p><p>　　塔板的氣相負(fù)荷上限由液沫夾帶控制，操作下線由漏液控制；</p><p>　　按固定的液氣比由圖可查出

106、塔板的液沫夾帶線和液相負(fù)荷下限為</p><p>　　故精餾段的操作彈性為</p><p>　　4.6.7 篩板塔工藝計(jì)算結(jié)果匯總</p><p>　　表4-1 篩板塔工藝設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果匯總表</p><p><b>　　第五章 塔附件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　5.1換熱器

107、設(shè)計(jì)</b></p><p>　　5.1.1 冷卻器的選擇</p><p><b>　　1、確定設(shè)計(jì)方案</b></p><p>　　(1) 選擇換熱器的類型 </p><p>　　出料液溫度：66.01℃ 50℃</p><p>　　冷卻水溫度：30℃ 40℃</p&

108、gt;<p>　　該換熱器進(jìn)料與出料溫度相差不大，可采用帶膨脹節(jié)的固定管板式換熱器。</p><p>　　(2流動(dòng)空間及流速的確定</p><p>　　由于冷卻介質(zhì)為冷卻循環(huán)水比較容易結(jié)垢，為便于水垢清洗，應(yīng)使循環(huán)水走</p><p>　　管程，產(chǎn)品走殼程，取管內(nèi)流速</p><p><b>　　2、確定物性數(shù)據(jù)<

109、;/b></p><p>　　定性溫度：可取流體進(jìn)口溫度的平均值。</p><p>　　殼程產(chǎn)品的定性溫度為</p><p>　　管程流體的定性溫度為</p><p>　　根據(jù)定性溫度分別查取殼程和管程流體的有關(guān)物性數(shù)據(jù)。</p><p>　　產(chǎn)品在53oC下的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下：</p><p

110、><b>　　密度：</b></p><p><b>　　定壓比熱容：</b></p><p><b>　　導(dǎo)熱系數(shù)：</b></p><p><b>　　粘度：</b></p><p>　　循環(huán)冷卻水在40oC下的物性數(shù)據(jù)</p>&

111、lt;p><b>　　密度：</b></p><p><b>　　定壓比熱容：</b></p><p><b>　　導(dǎo)熱系數(shù)：</b></p><p><b>　　粘度：</b></p><p><b>　　3、換熱面積的估算</b&

112、gt;</p><p><b>　　取=600w/()</b></p><p><b>　　熱負(fù)荷：</b></p><p><b>　　裕度為20%，所以</b></p><p><b>　　采用加熱管直徑為</b></p><p&g

113、t;　　表5.1 冷卻器選擇的相關(guān)參數(shù)</p><p>　　采用此換熱面積的換熱器，要求過程的總傳熱系數(shù)為</p><p><b>　　冷卻器核算</b></p><p><b>　?。?）核算壓力降：</b></p><p>　　對(duì)于碳鋼管，取管壁粗糙度 </p><p>

114、<b>　　由關(guān)系圖中查得 </b></p><p>　　管子為正三角形排列，，</p><p><b>　　取</b></p><p>　　取折流擋板間距z=0.15m</p><p><b>　　殼程流通截面積：</b></p><p><b&

115、gt;　　殼程流速：</b></p><p><b>　　所以</b></p><p>　　設(shè)計(jì)結(jié)果表明，管程和殼程的壓力降均能滿足設(shè)計(jì)條件</p><p>　　（2）核算總傳熱系數(shù)</p><p><b>　　取污垢熱阻：</b></p><p>　　忽略管壁熱

116、阻時(shí)，總傳熱系數(shù)：</p><p>　　故所選換熱器是合適的，安全系數(shù)為：</p><p>　　5.1.2冷凝器的選擇</p><p>　　有機(jī)物蒸氣冷凝器設(shè)計(jì)選用的總體傳熱系數(shù)一般范圍為500~1500kcal/(</p><p>　　本設(shè)計(jì)取=600w/()，采取逆流操作，水走管程，產(chǎn)品走殼層，利于散熱。</p><p

117、>　　出料液溫度：66.01℃（飽和氣） 66.01℃（飽和液）</p><p>　　冷卻水溫度：30℃ 40℃</p><p>　　逆流操作：=36.01℃ =</p><p><b>　　冷凝器的熱負(fù)荷：</b></p><p>　　又 </p><p>&l

118、t;b>　　蒸發(fā)潛熱的計(jì)算：</b></p><p>　　根據(jù)蒸發(fā)潛熱與溫度的關(guān)系：</p><p>　　5.2 沸點(diǎn)下蒸發(fā)潛熱列表</p><p>　　66.01oC時(shí)，甲醇：</p><p><b>　　蒸發(fā)潛熱：</b></p><p><b>　　同理，水：&

119、lt;/b></p><p><b>　　蒸發(fā)潛熱：</b></p><p><b>　　所以</b></p><p><b>　　傳熱面積；</b></p><p><b>　　取裕度為1.2得</b></p><p>　　

120、5.1.2原料預(yù)熱器的選擇</p><p>　　設(shè)計(jì)選用的總體傳熱系數(shù)一般范圍為1150~4000，</p><p>　　本設(shè)計(jì)取=1500，采取逆流操作，加熱蒸汽走殼層，原料走管程。</p><p>　　原料液溫度：30℃ 76.57℃</p><p>　　加熱蒸汽壓強(qiáng)：0.3MPa，查化工原理上得，溫度為133℃</p>

121、;<p>　　加熱溫度：133℃（飽和液體） 133℃（飽和蒸汽）</p><p><b>　　定性溫度：</b></p><p>　　此時(shí)原料的性質(zhì)查表如下：</p><p><b>　　密度：</b></p><p><b>　　定壓比熱容：</b>&

122、lt;/p><p><b>　　導(dǎo)熱系數(shù)：</b></p><p><b>　　粘度：</b></p><p><b>　　熱負(fù)荷：</b></p><p>　　取裕度為1.2得 </p><p>　　5.1.3再沸器的選擇</p><

123、p>　　有機(jī)物蒸氣冷凝器設(shè)計(jì)選用的總體傳熱系數(shù)一般范圍為500~1500</p><p>　　本設(shè)計(jì)取=600，采取逆流操作，加熱蒸汽走殼層，原料走管程。</p><p>　　原料液溫度：98.58℃ 100℃</p><p>　　加熱蒸汽壓強(qiáng)：0.3MPa，查化工原理上得，溫度為133℃</p><p>　　加熱溫度：133℃

124、（飽和液體） 133℃（飽和蒸汽）</p><p>　　r甲=1200，r水=2378</p><p>　　取裕度為1.2得 </p><p>　　5.2 產(chǎn)品貯罐的設(shè)計(jì)及選型</p><p>　　設(shè)計(jì)產(chǎn)品的儲(chǔ)存時(shí)間為1天：</p><p><b>　　則： </b></p&

125、gt;<p>　　設(shè)安全系數(shù)為：0.8，則：</p><p>　　產(chǎn)品儲(chǔ)罐的選擇規(guī)格為：公稱體積100/m3</p><p>　　5.3餾塔接管尺寸的計(jì)算</p><p><b>　　5.3.1 接管</b></p><p><b>　　進(jìn)料管</b></p><p

126、>　　進(jìn)料管的結(jié)構(gòu)類型很多，有直管進(jìn)料管、彎管進(jìn)料管、T形進(jìn)料管。本設(shè)計(jì)采用直管進(jìn)料管，管徑計(jì)算如下：</p><p><b>　　取</b></p><p>　　進(jìn)料，此溫度下： </p><p>　　查標(biāo)準(zhǔn)系列，取38×3.5</p><p><b>　?。?）回流管</b>&

127、lt;/p><p>　　采用直管回流管 取uR=1.6m/s</p><p>　　查標(biāo)準(zhǔn)系列，取32×3.5</p><p>　　（3）塔釜出料管 </p><p>　　取uw=1.6m/s</p><p>　　查標(biāo)準(zhǔn)系列，取38×3.5</p><p>　　（4） 塔頂蒸氣

128、出料筒 </p><p>　　直管出氣，取出口氣速u=20m/s</p><p><b>　　查表取325×8</b></p><p>　?。?）塔釜進(jìn)氣管 </p><p>　　采用直管,取氣速u=20m/s</p><p><b>　　D=</b></

129、p><p><b>　　查上表取219×9</b></p><p>　　5.3.2 筒體與封頭</p><p><b>　?。?）筒體</b></p><p>　　壁厚選6mm，所用材質(zhì)為A3 </p><p><b>　?。?）封頭</b><

130、;/p><p>　　封頭本設(shè)計(jì)采用橢圓形封頭，由公稱直徑DN=1000mm,曲面高度250mm，直邊高度25mm，內(nèi)表面積1.16m2，容積0.151m3。</p><p>　　5.4 塔的總體高度設(shè)計(jì)</p><p>　　5.4.1 塔的頂部空間高度</p><p>　　塔頂空間指塔內(nèi)最上層塔板與塔頂?shù)拈g距，為利于出塔氣體夾帶的液滴沉降，其高度

131、應(yīng)該大于板間距。所以塔頂間距為（1.5—2.0）HT=1.8×0.45=0.81m</p><p>　　5.4.2 塔的底部空間高度</p><p>　　塔的底部空間高度是指塔底最末一層塔盤到塔底下封頭切線的距離，釜液停留時(shí)間取5min。塔底的密度為</p><p><b>　　由 算出：</b></p><p&

132、gt;　　5.4.3 塔體高度</p><p>　　塔支座為2.5m，塔頂塔底各設(shè)一個(gè)0.6m的人孔，則：</p><p><b>　　總體高度為：</b></p><p>　　5.3 泵的設(shè)計(jì)及選型</p><p><b>　　進(jìn)料口高度為：</b></p><p><

133、;b>　　進(jìn)料密度：</b></p><p>　　則液體在泵里的流速為：</p><p>　　所以液體在管中流動(dòng)形式為湍流。</p><p><b>　　離心泵的有效功率：</b></p><p>　　查化工原理上附錄，選擇離心泵型號(hào)：IS80-65-125</p><p>　　

134、IS65-50-125參數(shù)表</p><p><b>　　主要符號(hào)說明</b></p><p><b>　　英文字母</b></p><p>　　Aa---- 塔板的開孔區(qū)面積，m2 Af---- 降液管的截面積, m2</p><p>　　A0---- 篩孔區(qū)面積, m2

135、 AT----塔的截面積 m2</p><p>　　△PP----氣體通過每層篩板的壓降 C----負(fù)荷因子 無因次</p><p>　　t----篩孔的中心距 C20----表面張力為20mN/m的負(fù)荷因子</p><p>　　d0----篩孔直徑

136、 u´0----液體通過降液管底隙的速度</p><p>　　D----塔徑 m Wc----邊緣無效區(qū)寬度</p><p>　　----液沫夾帶量 kg液/kg氣 Wd----弓形降液管的寬度</p><p>　　ET----總板效率 Ws---

137、-破沫區(qū)寬度</p><p>　　R----回流比 Rmin----最小回流比</p><p>　　M----平均摩爾質(zhì)量 kg/kmol tm----平均溫度 ℃</p><p>　　g----重力加速度 9.81m/s2 Z----板式塔的有效高度</p>