2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
已閱讀1頁,還剩39頁未讀, 繼續(xù)免費閱讀

下載本文檔

版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進行舉報或認領(lǐng)

文檔簡介

1、<p><b>  前 言</b></p><p><b>  1.精餾簡介</b></p><p>  蒸餾是分離液體混合物的一種方法,是一種屬于傳質(zhì)分離的單元操作。廣泛應(yīng)用于煉油、化工、輕工等領(lǐng)域。蒸餾的理論依據(jù)是利用溶液中各組分蒸汽壓的差異,即各組分在相同的壓力、溫度下,其揮發(fā)性能不同(或沸點不同)來實現(xiàn)分離目的。以本設(shè)計所選取的

2、甲醇-水體系為例,加熱甲醇(沸點64.5℃)和水(沸點100.0℃)的混合物時,由于甲醇的沸點較低(即揮發(fā)度較高),所以甲醇易從液相中汽化出來。若將汽化的蒸汽全部冷凝,即可得到甲醇組成高于原料的產(chǎn)品,依此進行多次汽化及冷凝過程,即可將甲醇和水分離。經(jīng)過多次部分汽化部分冷凝,最終在汽相中得到較純的易揮發(fā)組分,而在液相中得到較純的難揮發(fā)組分,這就是精餾。</p><p>  在工業(yè)精餾設(shè)備中,使部分汽化的液相與部分冷

3、凝的氣相直接接觸,以進行氣液相際傳質(zhì),結(jié)果是氣相中的難揮發(fā)組分部分轉(zhuǎn)入液相,液相中的易揮發(fā)組分部分轉(zhuǎn)入氣相,也即同時實現(xiàn)了液相的部分汽化和氣相的部分冷凝。</p><p>  蒸餾按操作可分為簡單蒸餾、平衡蒸餾、精餾、特殊精餾等多種方式。按原料中所含組分數(shù)目可分為雙組分蒸餾及多組分蒸餾。按操作壓力則可分為常壓蒸餾、加壓蒸餾、減壓(真空)蒸餾。此外,按操作是否連續(xù)蒸餾和間歇蒸餾。工業(yè)中的蒸餾多為多組分精餾,從石油工

4、業(yè)、酒精工業(yè)直至焦油分離,基本有機合成,空氣分離等等,特別是大規(guī)模的生產(chǎn)中精餾的應(yīng)用更為廣泛。本設(shè)計著重討論常壓下甲醇-水雙組分體系精餾。</p><p><b>  2.塔設(shè)備簡介</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緊密接觸達到相際傳質(zhì)和傳熱目的的氣液傳

5、質(zhì)設(shè)備之一。</p><p>  根據(jù)塔內(nèi)氣液接觸件的結(jié)構(gòu)型式,可分為板式塔和填料塔兩大類。板式塔內(nèi)設(shè)置一定數(shù)量踏板,氣體以鼓泡活噴射形式穿過板上液層進行質(zhì)、熱傳遞,氣液相組成成階梯變化,屬逐級接觸逆流操作過程。填料塔內(nèi)有定高度的填料層,液體自塔頂沿填料表面下流,氣體逆流而上(也有并流向下者)與液相接觸進行質(zhì)、熱傳遞,氣相組成沿塔高連續(xù)變化,屬微分接觸操作過程。</p><p>  工業(yè)上

6、對塔設(shè)備的主要要求:(1)生產(chǎn)能力大;(2)傳質(zhì)、傳熱效率高;(3)氣流的摩擦阻力??;(4)操作穩(wěn)定,適應(yīng)性強,操作彈性大;(5)結(jié)構(gòu)簡單,材料消耗少;(6)制造安裝容易,操作維修方便。此外還要求不易堵塞、耐腐蝕等。</p><p>  實際上,任何塔設(shè)備都難以滿足上述所有要求,因此,設(shè)計者應(yīng)根據(jù)塔型特點、物系性質(zhì)、生產(chǎn)工藝條件、操作方式、設(shè)備投資、操作與維修費用等技術(shù)經(jīng)濟評價以及設(shè)計經(jīng)驗等因素,依矛盾的主次,綜

7、合考慮,選擇適宜的塔型。</p><p>  浮閥塔是許多工廠進行蒸餾操作易采用的一種板式塔.其結(jié)構(gòu)特點,是在帶有降液管的板塔上開有若干個大孔,每孔裝有一個可以上下浮動的閥片,其標準孔徑是39mm.有孔上升的氣流,經(jīng)過閥片與塔板的間隙而與塔板上橫流的液體接觸.</p><p>  國內(nèi)最常用的閥片型式為:F1型,閥片帶有三條"腿",插入閥孔后將各腿底腳扭轉(zhuǎn)90°角,用以限制操作是

8、閥片在板上升起的最大高度(8.5mm), 閥片周邊又沖出三塊略向下彎的定距片,使閥片處于靜止位置時仍與塔板間留有一定的縫隙(2.5mm).這樣,當氣量很小時氣體仍可以通過縫隙均勻地鼓泡,避免閥片起,閉不穩(wěn)的脈動現(xiàn)象.</p><p>  F1浮閥的結(jié)構(gòu)簡單,制造方便,節(jié)約材料,廣泛用于化工及煉油生產(chǎn)中,已知標準化(JB1118-68).F1浮閥又分為輕閥和重閥兩種;重閥每個約重33g,輕閥約重25g.除了F1浮閥

9、外,閥片還有V-0,V-4,V-6型A型,十字架型等。</p><p><b>  采用浮閥塔的優(yōu)點:</b></p><p>  1.生產(chǎn)能力大,由于塔板上浮閥安排比較緊湊,其開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。 </p><p>  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

10、而允許的負荷波動范圍比篩板塔,泡罩塔都大。</p><p>  3.塔板效率高,由于上升氣體從水平方向吹入液層,故氣液接觸時間較長,而霧沫夾帶量小,塔板效率高。 </p><p>  4.氣體壓降及液面落差小,因氣液流過浮閥塔板時阻力較小,使氣體壓降及液面落差比泡罩塔小。 </p><p>  5.塔的造價較低,浮閥塔的造價是同等生產(chǎn)能力的泡罩塔的 50%~80%,

11、但是比篩板塔高 20%~30。 </p><p>  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,致使浮閥造價昂貴,推廣受到一定限制。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,各種新型填料,高效率塔板的不斷被研制出來,浮閥塔的推廣并不是越來越廣。</p><p>  綜合考慮利弊,對于甲醇-水體系,本設(shè)計選用篩板塔。</p><p><b>

12、  第一節(jié) 設(shè)計方案</b></p><p>  1.1操作條件的確定</p><p>  1.1.1操作壓力的確定</p><p>  塔內(nèi)操作壓力的選擇不僅牽涉到分離問題,而且與塔頂和塔底溫度的選取有關(guān)。根據(jù)所處理的物料性質(zhì),兼顧技術(shù)上的可行性和經(jīng)濟上的合理性來綜合考慮,一般有下列原則:</p><p>  ⑴ 壓力增加可提

13、高塔的處理能力,但會增加塔身的壁厚,導(dǎo)致設(shè)備費用增加;壓力增加,組分間的相對揮發(fā)度降低,回流比或塔高增加,導(dǎo)致操作費用或設(shè)備費用增加。因此如果在常壓下操作時,塔頂蒸汽可以用普通冷卻水進行冷卻,一般不采用加壓操作。操作壓力大于1.6MPa才能使普通冷卻水冷卻塔頂蒸汽時,應(yīng)對低壓、冷凍劑冷卻和高壓、冷卻水冷卻的方案進行比較后,確定適宜的操作方式。</p><p>  ⑵ 考慮利用較高溫度的蒸汽冷凝熱,或可利用較低品位

14、的冷源使蒸氣冷凝,且壓力提高后不致引起操作上的其他問題和設(shè)備費用的增加,可以使用加壓操作。</p><p> ?、?真空操作不僅需要增加真空設(shè)備的投資和操作費用,而且由于真空下氣體體積增大,需要的塔徑增加,因此塔設(shè)備費用增加。</p><p>  綜合考慮以上因素本設(shè)計采用常壓精餾。</p><p>  1.1.2.進料狀態(tài)</p><p>

15、  進料狀態(tài)與塔板數(shù),塔徑,回流比以及塔的熱負荷有關(guān).進料熱狀況有五種。</p><p>  q>1.0時,為低于泡點的溫度的冷液進料;</p><p>  q=1.0時,為泡點下的飽和液體;</p><p>  0<q<1時,為介于泡點與露點的氣液混合物;</p><p>  q=0時 ,為露點下的飽和蒸汽;</p>

16、<p>  q<0時,高于露點的過熱蒸汽進料。</p><p>  一般都將料液預(yù)熱到泡點或者接近泡點才送入塔內(nèi),這樣塔操作容易被控制,飽和液體進料時進料溫度不受季節(jié)、氣溫變化和前段工序波動的影響,塔的操作比較容易控制。此外,泡點進料,提餾段和精餾段塔徑大致相同,在設(shè)備制造上比較方便。冷液進塔雖可減少理論板數(shù),使塔高降低,但精餾釜及提餾段塔徑增大,有不利之處。所以根據(jù)設(shè)計要求,選擇泡點進料,q=1。

17、</p><p>  1.1.3.加熱方式</p><p>  精餾塔的設(shè)計中多在塔底加一個再沸器以采用間接蒸汽加熱以保證塔內(nèi)有足夠的熱量供應(yīng);由于甲醇-水體系中,甲醇是輕組分由塔頂冷凝器冷凝得到,水為重組分由塔底排出。所以本設(shè)計應(yīng)采用再沸器提供熱量,間接水蒸汽加熱。</p><p><b>  1.1.4.回流比</b></p>

18、<p>  選擇回流比主要從經(jīng)濟觀點出發(fā),力求設(shè)備費用和操作費用最低。實際操作的R必須大于Rmin,但并無上限限制。選定操作R時應(yīng)考慮,隨R選值的增大,塔板數(shù)減少,設(shè)備投資減少,但因塔內(nèi)氣、液流量L,V,L’,V’增加,勢必使蒸餾釜加熱量及冷凝器冷卻量增大,耗能增大,既操作費用增大。若R值過大,即氣液流量過大,則要求塔徑增大,設(shè)備投資也隨之有所增大。其設(shè)備投資操作費用與回流比之間的關(guān)系如右圖所示??傎M用最低點對應(yīng)的R值稱為最

19、佳回流比。設(shè)計時應(yīng)根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟核算確定最佳R值,常用的適宜R值范圍為:R=(1.2~2)Rmin。本設(shè)計綜合考慮以上原則,選用:R=1.5Rmin。</p><p>  1.2確定設(shè)計方案的原則</p><p>  總的原則是盡可能多地采用先進的技術(shù),使生產(chǎn)達到技術(shù)先進、經(jīng)濟合理的要求,符合優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、安全、低能耗的原則,具體考慮以下幾點。</p><p>  滿足

20、工藝和操作的要求    所設(shè)計出來的流程和設(shè)備能保證得到質(zhì)量穩(wěn)定的產(chǎn)品。由于工業(yè)上原料的濃度、溫度經(jīng)常有變化,因此設(shè)計的流程與設(shè)備需要一定的操作彈性,可方便地進行流量和傳熱量的調(diào)節(jié)。</p><p>  滿足經(jīng)濟上的要求     要節(jié)省熱能和電能的消耗,減少設(shè)備與基建的費用,如合理利用塔頂和塔底的廢熱,既可節(jié)省蒸汽和冷卻介質(zhì)的消耗,也能節(jié)省電的

21、消耗。回流比對操作費用和設(shè)備費用均有很大的影響,因此必須選擇合適的回流比。</p><p>  保證生產(chǎn)安全   生產(chǎn)中應(yīng)防止物料的泄露,生產(chǎn)和使用易燃物料車間的電器均應(yīng)為防爆產(chǎn)品。塔體大都安裝在室外,為能抵抗大自然的破壞,塔設(shè)備應(yīng)具有一定剛度和強度。</p><p><b>  第二節(jié) 工藝流程圖</b></p><p>

22、  甲醇-水混合原料經(jīng)預(yù)熱器加熱到泡點后,送進精餾塔,塔頂上升的蒸汽采用全凝器冷凝后,一部分采用回流,其余為塔頂產(chǎn)物,塔釜采用間接蒸汽加熱供熱,塔底產(chǎn)物冷卻后送入儲槽。</p><p>  第三節(jié) 板式精餾塔的工藝計算</p><p><b>  3.1 物料衡算</b></p><p> ?。?)已知條件 已知:進料組成XF=0.4(質(zhì)

23、量分率),進料q=1</p><p>  由于年處理量3.5萬噸原料液,且開工率7200 小時,因此:</p><p>  設(shè)計要求:XD=0.98(質(zhì)量分率),Xw=0.01(質(zhì)量分率)</p><p>  將物料的質(zhì)量分率轉(zhuǎn)化為摩爾分率:</p><p> ?。?)進料平均分子量:</p><p><b>

24、; ?。?)物料衡算方程</b></p><p>  3.2物系相平衡數(shù)據(jù)</p><p><b>  基本物性數(shù)據(jù)</b></p><p> ?。?)甲醇氣液平衡數(shù)據(jù)</p><p>  常壓下甲醇和水的氣液平衡表(t—x—y)</p><p>  3.3 理論塔板數(shù)的計算</

25、p><p><b> ?。?)q線方程</b></p><p>  因為XF=0.2727 q=1 q線方程為:x=0.2727</p><p>  讀圖可知平衡線和q線交點為: Xe=0.2727,ye=0.644</p><p> ?。?)回流比R的確定</p><p> 

26、 R=1.6Rmin=1.5×0.8645=1.3</p><p>  (3)精餾段和提鎦段的氣液流量</p><p>  D=159.868kmol/h R=1.3</p><p>  精餾段:L=RD=207.83kmol/h</p><p>  V=(R+1)D=367.69kmol/h</p><

27、p>  提餾段:L'=L+qF=207.83+574.308=782.138kmol/h</p><p>  V' =V+(q-1)F=V=367.69kmol/h</p><p> ?。?)精餾段操作線方程</p><p>  (4)提餾段操作線方程</p><p>  (5)M-T法確定理論板數(shù)</p>

28、<p>  根據(jù)上述操作線方程,用M-T法確定理論板數(shù)如下</p><p>  由上圖可知,精餾段共有7塊板,第7塊為進料板,提餾段3快板,全塔共有7+3=10塊(包括再沸器)。</p><p>  3.4實際板數(shù)的確定</p><p> ?。?)全塔溫度的計算</p><p>  通過“t-x-y”數(shù)據(jù)進行插值計算得:</

29、p><p>  泡點進料:=0.2727 </p><p>  進料板溫度78.95℃</p><p>  塔頂溫度:64.72℃</p><p><b>  塔底溫度:℃</b></p><p>  精餾段平均溫度=(78.95+64.72)/2=71.835℃</p><p&g

30、t;  提餾段平均溫度=(98.9+78.95)/2=88.925℃</p><p> ?。?)全塔粘度的計算</p><p>  1)塔頂粘度 由 64.72℃根據(jù)水和甲醇共線圖查得</p><p>  2)塔底粘度 由℃根據(jù)水和甲醇共線圖查得</p><p>  3)進料板粘度 由78.95℃根據(jù)

31、水和甲醇共線圖查得</p><p>  4)全塔平均粘度 =</p><p><b>  精餾段平均粘度=</b></p><p><b>  提餾段平均粘度=</b></p><p><b> ?。?)相對揮發(fā)度</b></p><p><b

32、> ?。?)全塔效率</b></p><p><b>  則</b></p><p> ?。?)實際塔板數(shù) </p><p>  提餾段不算塔釜:7-1=6塊</p><p>  總:15+6=21塊</p><p>  第四節(jié) 塔徑塔板工藝尺寸的確定&

33、lt;/p><p>  4.1 各設(shè)計參數(shù)</p><p>  塔頂壓強,取每層塔板壓強△p=0.7kPa,</p><p>  則進料板的壓力為:,</p><p><b>  塔底壓力為:,</b></p><p>  故精餾段平均操作壓力為:</p><p>  故提餾

34、段平均操作壓力為:</p><p><b>  4.1.2溫度</b></p><p>  塔頂溫度=64.72℃ 進料溫度=78.95℃ 塔釜溫度=98.9℃</p><p>  則精餾段的平均溫度:℃</p><p>  提餾段的平均溫度:℃</p><p><b>  塔平

35、均溫度為:℃</b></p><p>  塔頂平均摩爾質(zhì)量: </p><p><b>  進料板: </b></p><p><b>  塔底: </b></p><p>  精餾段平均摩爾質(zhì)量:</p><p>  提餾段平均摩爾質(zhì)量:</p&g

36、t;<p><b>  1)氣相密度</b></p><p><b>  液相密度</b></p><p>  甲醇-水在各溫度下的密度(查共線圖)</p><p><b>  進料板:</b></p><p><b>  塔頂:</b>&l

37、t;/p><p><b>  塔底: </b></p><p>  甲醇-水各溫度下的表面張力(由共線圖查得)</p><p>  精餾段液相平均表面張力:</p><p>  提餾段液相平均表面張力:</p><p>  4.1.6液體粘度的計算</p><p>  1)塔

38、頂粘度 由 64.72℃根據(jù)水和甲醇共線圖查得</p><p>  2)塔底粘度 由℃根據(jù)水和甲醇共線圖查得</p><p>  3)進料板粘度 由78.95℃根據(jù)水和甲醇共線圖查得</p><p>  4)全塔平均粘度 =</p><p><b>  精餾段平均粘度=</b>

39、;</p><p><b>  提餾段平均粘度=</b></p><p>  4.1.7液負荷計算</p><p><b>  精餾段:</b></p><p><b>  提餾段:</b></p><p>  4.2 塔徑塔板工藝尺寸的確定 &l

40、t;/p><p>  4.2.1 塔徑的計算 </p><p><b>  精餾段 </b></p><p><b>  取塔板間距,</b></p><p><b>  板上液層高度,</b></p><p>  塔板間距與塔徑的關(guān)系</p>

41、<p><b>  那么分離空間: </b></p><p>  功能參數(shù):,從史密斯關(guān)聯(lián)圖查得:</p><p><b>  , 由于</b></p><p><b>  取安全系數(shù)=0.7</b></p><p><b>  則空塔氣速</b&

42、gt;</p><p>  圓整得 D=1.6m</p><p><b>  塔截面積:</b></p><p><b>  空塔氣速:</b></p><p><b>  提餾段</b></p><p><b>  功能參數(shù):</b&g

43、t;</p><p>  從史密斯關(guān)聯(lián)圖查得:</p><p><b>  取安全系數(shù)=0.7</b></p><p><b>  則</b></p><p>  為了防止精餾段塔徑大于提留段,造成塔的穩(wěn)定性下降,</p><p><b>  所以圓整取</b

44、></p><p><b>  塔截面積: </b></p><p><b>  空塔氣速:</b></p><p>  4.2.2 溢流裝置的確定 </p><p>  選用單溢流、弓形降液管、平行受液盤及平行溢流堰,不設(shè)進口堰。單溢流又稱直徑流,液體自液盤橫向流過塔板至溢流堰,流體流

45、徑較大,塔板效率高,塔板結(jié)構(gòu)簡單,加工方便,直徑小于2.2m的塔中廣泛使用。工業(yè)中應(yīng)用最廣的降液管是弓形降液管。</p><p><b>  溢流堰長</b></p><p><b>  精餾段、提餾段:</b></p><p>  根據(jù)塔徑=1.6m,溢流堰長</p><p><b> 

46、 2)出口堰高</b></p><p>  選用平直堰,堰上液層高度</p><p><b>  精餾段:</b></p><p><b>  提餾段:</b></p><p>  3)弓形降液管寬度和面積</p><p><b>  查圖知 </

47、b></p><p><b>  精餾段:</b></p><p>  驗算液體在降液管內(nèi)停留時間</p><p><b>  提鎦段:</b></p><p>  停留時間 故降液管尺寸可用。</p><p>  4) 降液管底隙高度</p><p

48、><b>  ,取</b></p><p><b>  則精餾段:=</b></p><p><b>  提鎦段:=</b></p><p>  故降液管底隙高度設(shè)計合理</p><p>  選用凹形受液盤,深度取0.06m</p><p>  4

49、.2.3 安定區(qū)與邊緣區(qū)的確定 </p><p>  1) 入口安定區(qū) 塔板上液流的上游部位有狹長的不開孔區(qū),叫入口安定區(qū),其寬度為。此區(qū)域不開孔是為了防止因這部位液層較厚而造成傾向性液封,同時也防止氣泡竄入降液管。精餾段取=100mm,提鎦段取=100mm。</p><p>  2) 邊緣固定區(qū) 在塔板邊緣有寬度為WC的區(qū)域不開孔,這部分用于塔板固定。。精餾段取=60mm,提

50、鎦段取=60mm。</p><p>  4.2.4 塔板布置圖閥孔數(shù)的確定及排列</p><p><b>  工藝要求:孔徑</b></p><p><b>  精餾段</b></p><p>  取閥孔動能因子 =10</p><p><b>  孔速&

51、lt;/b></p><p><b>  浮閥孔數(shù) </b></p><p>  提餾段:取閥孔動能因子 =9</p><p><b>  孔速</b></p><p><b>  浮閥孔數(shù) </b></p><p>  由此可知,因精餾段

52、和提餾段的氣相速度相差不大,塔徑一致,在浮閥孔布置圖時可取相同參數(shù),采用相同閥孔布置圖。</p><p>  取無效區(qū)寬度 =0.06m </p><p>  安定區(qū)寬度 =0.1m</p><p>  弓形降液管寬度 </p><p>  開孔區(qū)面積 =1.36m2</p><p> 

53、 其中 R==0.74m</p><p><b>  x==0.501m</b></p><p>  浮閥孔排列:因為浮閥塔在塔板鼓泡區(qū)用叉排時氣液接觸效果較好,故選用叉排,對整塊式塔板,采用正三角形叉排??仔木鄑為75~125mm。取相鄰兩排孔的中心距t=75mm。排得239孔。浮閥孔排布圖:</p><p>  (2)驗算

54、氣速及閥孔動能因數(shù)</p><p><b>  精餾段:</b></p><p>  閥孔動能因數(shù)變化不大,仍在9-12范圍之內(nèi)。</p><p><b>  塔板開孔率:</b></p><p>  開孔率應(yīng)在10%~14%之間,塔板開孔率基本符合要求。</p><p>&

55、lt;b>  提餾段:</b></p><p>  閥孔動能因數(shù)變化不大,仍在9-12范圍之內(nèi)。</p><p><b>  塔板開孔率:</b></p><p>  開孔率應(yīng)在10%~14%之間,塔板開孔率基本符合要求</p><p>  4.2.5塔板的流體力學(xué)驗算</p><p

56、>  4.2.5.1氣相通過浮閥塔板的壓強降 </p><p><b>  (1)干板阻力:</b></p><p>  (2)板上充氣液層阻力:</p><p>  由于甲醇-水系統(tǒng)里,液相是水,故</p><p>  (3)液體表面張力所造成的阻力:</p><p>  液體表面張力所造

57、成的阻力,一般很小,完全可以忽略。</p><p><b>  (4)單板壓強降:</b></p><p>  =0.0715×811.55×9.81=569.2Pa</p><p>  4.2.5.2淹塔 </p><p>  為了防止淹塔現(xiàn)象的發(fā)生,需要控制降液管中清液層高度: </p&g

58、t;<p><b>  且有</b></p><p>  液體通過塔板的壓降所相當?shù)囊褐舾叨萮p=0.0715m</p><p>  所以降液管液面高度Hd=0.0715+0.002586+0.07=0.144m</p><p>  因為乙醇—水的物系不易 起泡,取 </p><p>  因為Hd=&

59、lt;0.255,所以設(shè)計結(jié)果符合要求。</p><p>  4.2.5.3霧沫夾帶</p><p>  綜合考慮生產(chǎn)能力和塔板效率,一般應(yīng)使霧沫夾帶量eV限制在10%以下,校核方法常為:控制泛點百分率F1的數(shù)值。所謂泛點率指設(shè)計負荷與泛點負荷之比的百分數(shù)。其經(jīng)驗值為大塔F1<80%-82%</p><p><b>  CF泛點負荷因素</b&

60、gt;</p><p>  由 =0.45m, =1.079kg/ m3, </p><p>  查圖得:CF=0.105 </p><p>  因為甲醇-水系統(tǒng)為無泡沫(正常)系統(tǒng),所以取K=1</p><p><b>  板上液流面積:<

61、/b></p><p><b>  板上液體流經(jīng)面積:</b></p><p>  從結(jié)果可知符合要求,可保證霧沫夾帶量達到標準的指標。</p><p>  4.2.3汽液負荷性能計算</p><p><b>  (1)霧沫夾帶線</b></p><p>  按泛點率=

62、80%計算:</p><p>  整理得到霧沫夾帶線的方程:</p><p>  由上式可知,霧沫夾帶線為直線,則在操作范圍內(nèi)任取兩個Ls值,算出相應(yīng)的Vs值,列于本附表中,可作出霧沫夾帶線(1)</p><p><b>  (2)液泛線</b></p><p>  因為物系一定,塔板結(jié)構(gòu)尺寸一定,則HT,hw,ho,l

63、w,ρV,ρL,及Φ等均為定值,而uo,Vs有如下關(guān)系,即:</p><p>  (3)液相負荷上限線</p><p>  液體最大流量應(yīng)保證在降液管中停留時間不低于3~5s,則液體在降液管內(nèi)停留時間 ,求出上限液體流量Ls值(常數(shù)),在Vs-Ls圖上,液相負荷上限線為與氣體流量Vs無關(guān)的豎直線。</p><p>  以θ=5s作為液體在降液管中停留時間的下限,則:

64、</p><p><b>  (4)漏液線</b></p><p>  對于F1型重閥,依 計算,</p><p><b>  又知道,</b></p><p><b>  則得:</b></p><p>  (5)液相負荷下限線</p>

65、<p>  取堰上液層高度how=0.006m作為液相負荷下限條件,依how的計算式算出Ls的下限值,依此作出液相負荷下限線,該線為與氣相流量無關(guān)的豎直線。取E=1,則:</p><p>  (6)方程匯總并作出負荷性能圖</p><p><b>  霧沫夾帶線: </b></p><p><b>  液泛線:</b&

66、gt;</p><p><b>  液相負荷上限線:</b></p><p><b>  漏液線:</b></p><p><b>  液相負荷下限線:</b></p><p>  根據(jù)上面的計算可以作出負荷性能圖,如下</p><p><b>

67、;  (7)小結(jié)</b></p><p>  由塔板的負荷性能圖可以看出:</p><p>  在任務(wù)規(guī)定的氣液負荷下的操作點處在區(qū)內(nèi)位置較偏,穩(wěn)定性不是很好。</p><p>  塔板為氣相負荷上限先由霧沫夾帶控制,后由液泛控制操作,操作下線由漏液線控制。</p><p>  按照固定的液氣比,由附圖查出</p>

68、<p>  塔板氣相負荷上限: </p><p>  塔板氣相負荷下限: </p><p><b>  則:</b></p><p>  第五節(jié) 設(shè)計結(jié)果匯總</p><p>  篩板塔設(shè)計計算結(jié)果及符號匯總表</p><p>  第六節(jié)輔助設(shè)備的設(shè)計</p><p&

69、gt;  6.1 塔頂全凝器的計算及選型</p><p>  (1)全凝器的選擇:(列管式全凝器)</p><p>  全凝器置于塔下部適當位置,用泵向塔頂送回流冷凝水,在全凝器和泵之間需設(shè)回流罐,這樣可以減少臺架,且便于維修、安裝,造價不高。</p><p>  (2)全凝器的傳熱面積和冷卻水的消耗量</p><p>  甲醇-水走殼程,

70、冷凝水走管程,采用逆流形式</p><p> ?、伲状?水冷凝蒸汽的數(shù)據(jù)</p><p><b>  64.7361℃</b></p><p><b>  冷凝蒸汽量:</b></p><p>  由于甲醇摩爾分數(shù)為0.965,所以可以忽略水的冷凝熱,r=1100.18KJ/kg </p&g

71、t;<p>  ②.冷凝水始溫為15℃,取全凝器出口水溫為25℃,在平均溫度</p><p>  物性數(shù)據(jù)如下(甲醇在膜溫40.3℃下,水在平均溫度16℃下)</p><p>  ③a. 設(shè)備的熱參數(shù):</p><p><b>  b.水的流量:</b></p><p><b>  c.平均溫

72、度差:</b></p><p>  根據(jù)“傳熱系數(shù)K估計表”取K=2000W/(m2.℃)</p><p>  傳熱面積的估計值為:</p><p>  安全系數(shù)取1.2 換熱面積A=1.2×37.95=45.54m2</p><p>  管子尺寸取25mm 水流速取ui=1.0m/s</p>&l

73、t;p><b>  管數(shù):</b></p><p><b>  管長:</b></p><p><b>  取管心距</b></p><p>  殼體直徑取600mm</p><p>  折流板:采用弓形折流板</p><p>  取折流板間距B=

74、200mm</p><p>  由上面計算數(shù)據(jù),選型如下:</p><p>  6.2 塔底再沸器面積的計算及選型</p><p>  (1)再沸器的選擇:列管式蒸發(fā)器</p><p>  對直徑較大的塔,一般將再沸器置于塔外。其管束可抽出,為保證管束浸于沸騰器液中,管束末端設(shè)溢流堰,堰外空間為出料液的緩沖區(qū)。其液面以上空間為氣液分離空間。

75、</p><p><b>  換熱面積</b></p><p><b>  換熱量為 </b></p><p>  考慮到5%的熱損失后 </p><p><b>  傳熱面積: A=</b></p><p>  蒸汽溫度為120℃,冷液進口溫度為98

76、.9℃,出口溫度為99.592℃</p><p><b>  則 ℃</b></p><p>  取傳熱系數(shù)K=1000W/(m2.K)</p><p><b>  ∴ </b></p><p>  6.3 其他輔助設(shè)備的計算及選型</p><p>  6.3.1 進

77、料管</p><p>  進料管的結(jié)構(gòu)類型很多,有直管進料管、彎管進料管、T型進料管。本設(shè)計采用直管進料管。</p><p><b>  管徑的計算</b></p><p><b>  ,取,</b></p><p>  經(jīng)圓整選取熱軋無縫鋼管,規(guī)格Φ57×3mm</p>&

78、lt;p>  6.3.2 回流管</p><p><b>  回流液體積流量</b></p><p>  利用液體的重力進行回流,取適宜的回流速度,那么</p><p>  經(jīng)圓整選取熱軋無縫鋼管,規(guī)格:Φ70mm3mm</p><p><b>  實際管內(nèi)流速:</b></p>

79、<p>  6.3.3 塔釜出料管</p><p><b>  釜殘液的體積流量:</b></p><p><b>  =m3/s</b></p><p>  取適宜的輸送速度uw=0.785m/s則</p><p>  經(jīng)圓整選取熱軋無縫鋼管,規(guī)格:Φ60mm3mm</p&g

80、t;<p><b>  實際管內(nèi)流速:</b></p><p>  6.3.4 再沸器蒸汽進口管</p><p>  設(shè)蒸汽流速為20m/s,</p><p>  經(jīng)圓整選取熱軋無縫鋼管,規(guī)格:Φ650mm12.5mm</p><p><b>  實際管內(nèi)流速:</b></p&

81、gt;<p>  6.3.5 冷凝水管</p><p>  冷凝水進口溫度為15℃,水的物性數(shù)據(jù):</p><p><b>  水的物性數(shù)據(jù):</b></p><p>  ρ=999.4kg/m3,μ=1.2363,</p><p>  冷凝水質(zhì)量流率,取流速為1.6m/s</p><

82、p><b>  管徑</b></p><p>  選取 Φ268×4mm熱軋無縫鋼管</p><p><b>  實際流速為</b></p><p>  6.3.6 冷凝水泵</p><p><b>  雷諾數(shù)</b></p><p>

83、  取ε=0.1,,查圖摩擦系數(shù)λ=0.031</p><p>  各管件及閥門阻力系數(shù)如下:</p><p><b>  設(shè)管長為50米,</b></p><p>  塔有效高度加裙座加全凝器高度取Ho=20m</p><p><b>  揚程取24m</b></p><p&g

84、t;<b>  流量</b></p><p>  選擇IS200-150-315型離心泵,參數(shù)為</p><p>  流量V=400,揚程,轉(zhuǎn)速,</p><p><b>  泵效率,軸功率</b></p><p>  6.3.7 進料泵 和塔高、人孔數(shù)的計算</p><p&g

85、t;  塔總高(不包括群座)由下式?jīng)Q定</p><p>  式中 H—塔高,m;--塔頂空間,m;--塔板間距,m;</p><p>  --開有人孔的塔板間距,m;--進料段高度,m;</p><p>  --塔底空間,m;--實際塔板數(shù),m;</p><p>  --人孔數(shù)(不包括塔頂空間與塔底空間的人孔數(shù))。</p>&

86、lt;p>  所以取1.5m , =21塊 ,=0.45m ,=0.35m , =0.8m,每5塊取一個人孔,則=3個。</p><p>  的計算,塔釡料液最好能在塔底有3~5分鐘的存儲,所以取5分鐘來計算。</p><p>  因為 =0.004763×300=1.4289m3</p><p><b>  ∴=0.711m</b&

87、gt;</p><p>  則=1.5+(21-2-3)×0.4+3×0.35+0.8+0.711=10.461m</p><p>  裙座高度取5m,所以總高度為 15.461m。</p><p>  F=574.308kmol/h=kg/s=14.5m3/h</p><p>  料液罐的壓強為常壓1atm,加料板的壓強

88、為110.4KPa</p><p>  進料口的高度為8.211m ,進料段的表壓為1.090atm,管路阻力</p><p>  管路的高度為 8.211+1.090×10+=19.111+,所以要選一個適合這個流量和高度的泵,查型離心泵性能表 </p><p>  從各個方面考慮下來,IS80-65-160比較適合作進料泵,其有關(guān)參數(shù)為:</p&

89、gt;<p>  第七節(jié) 參考文獻及設(shè)計手冊</p><p>  1.《化工原理》上冊,天津大學(xué)出版社,姚玉英主編。</p><p>  2.《化工原理》下冊,天津大學(xué)出版社,姚玉英主編。</p><p>  3.《化工過程及設(shè)備設(shè)計》,化學(xué)工業(yè)出版社,華南理工大學(xué)編。</p><p>  4.化工原理課程設(shè)計(化工傳遞與單元

90、操作課程設(shè)計),賈紹義,柴誠敬,天津大學(xué)出版社,2002</p><p>  5.《化工原理課程設(shè)計》柴誠敬,王軍.張纓.天津科學(xué)技術(shù)出版社,2006. </p><p>  7.《常用化工單元設(shè)備設(shè)計》 李功樣, 陳蘭英, 崔英德編</p><p>  8. 《化學(xué)工藝設(shè)計手冊》</p><p><b>  第八節(jié) 設(shè)計感想&l

91、t;/b></p><p>  經(jīng)過近兩個周的奮戰(zhàn),化工原理課程設(shè)計終于圓滿完成。這是個艱辛的過程,更是個豐收的過程。在理論知識方面,對課本上的知識有了更加深刻的認識,懂得了實際設(shè)計時的不易;在學(xué)習(xí)工作方面,學(xué)會了耐心、堅持與認真。當把自己近四十頁的設(shè)計文檔排版時,不管它設(shè)計的優(yōu)不優(yōu)秀,有沒有瑕疵,心里都極其高興,因為它是自己辛勞的成果。這不多不少的四十頁的設(shè)計,看著有種沉甸甸的感覺,它凝結(jié)了我所有的努力和

92、成果,其中設(shè)計的糾結(jié)成功的喜悅只有自己知道。</p><p>  在這里我將自己這兩周來的收獲與感想總結(jié)如下:</p><p>  通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的,只有理論知識是遠遠不夠的,只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來,從理論中得出實際應(yīng)用的東西,才能真正為社會服務(wù),從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設(shè)計的過程中遇到問題,可以說得是困難重重,設(shè)計教

93、會了我耐心,很多地方都是需要先假設(shè)數(shù)據(jù),再驗算,不符合時再調(diào)整數(shù)據(jù)重新進行驗算。很多地方我都不得不重復(fù)的算上好幾遍,而且大量繁瑣的計算要求我必須克服毛躁的毛病,計算必須準確到位才能更快的完成設(shè)計任務(wù)。同時在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處,對以前所學(xué)過的知識理解得不夠深刻,掌握得不夠牢固,通過這次課程設(shè)計,把以前所學(xué)過的知識系統(tǒng)的串了起來。 </p><p>  其次,對化工設(shè)計有了比較深刻的認識,在平常的化工原

94、理課程學(xué)習(xí)中總是只針對局部進行了計算,而對參數(shù)之間的相互關(guān)聯(lián)缺乏認識。平常的學(xué)習(xí)所做的題目都是理想化后簡單的計算,物性數(shù)據(jù)也已經(jīng)給之,但在設(shè)計中大量用到了物性數(shù)據(jù)是我們需要自己去查取的。我學(xué)會了去互聯(lián)網(wǎng)上和設(shè)計手冊查取這些數(shù)據(jù)(要注意數(shù)據(jù)表的各種條件)。</p><p>  最后,也是最重要的教訓(xùn):做設(shè)計,要首先看懂和確定任務(wù)要求。這是我設(shè)計中最大的錯誤,把生產(chǎn)要求弄錯了。在老師的教育下,我深刻認識到這個問題的重

95、要性,任何一個細節(jié)錯誤都需要付出人力、物力的代價。</p><p>  由于時間比較有限,整個課程設(shè)計與實際的工業(yè)設(shè)計相比還有很多不完善之處,還可能還存在一些問題,懇請老師指正。</p><p>  在此,感謝任曉紅老師,耐心解答我的疑惑。感謝杜丹丹同學(xué)教會我們CAD作圖,感謝125宿舍全體成員一起探討,感謝張?zhí)m春同學(xué)及時發(fā)現(xiàn)我的致命錯誤(盡管很痛苦)。感謝在課程設(shè)計中幫助過我的所有的同學(xué)

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 眾賞文庫僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負責。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評論

0/150

提交評論