【正文】 ……………………………………………..57 6 總結(jié) 設(shè)計(jì)感想.....................................................................58 致謝.............................................................................60 參考文獻(xiàn).....................................................................60 化工原理課程設(shè)計(jì)（工藝設(shè)計(jì)）說明說編寫內(nèi)容姓名：鄒棟 學(xué)號：1001101129 專業(yè)：化學(xué)工程與工藝一、概述浮閥塔的特點(diǎn) 浮閥塔是廿世紀(jì)五十年代初開發(fā)的一種新塔型。其特點(diǎn)是在篩板塔基礎(chǔ)上，在每個(gè)篩孔處安置一個(gè)可上下移動(dòng)的閥片。當(dāng)篩孔氣速高時(shí)，閥片被頂起、上升，孔速低時(shí)，閥片因自重而下降。閥片升降位置隨氣流量大小作自動(dòng)調(diào)節(jié)，從而使進(jìn)入液層的氣速基本穩(wěn)定。又因氣體在閥片下測水平方向進(jìn)入液層，既減少液沫夾帶量，又延長氣液接觸時(shí)間，故收到很好的傳質(zhì)效果。生產(chǎn)上對塔器在工藝上及結(jié)構(gòu)上提出的要求有下列幾方面： 1． 分離效率高達(dá)到一定分離程度所需塔的高度低。 2． 生產(chǎn)能力大單位塔截面積處理量大。 3． 操作彈性（flexibility）大對一定的塔器，操作時(shí)氣液流量（亦稱氣液負(fù)荷）的變化會(huì)影響分離效率。若分離效率最高時(shí)的氣液負(fù)荷作為最佳負(fù)荷點(diǎn)，可把分離效率比最高效率下降15%的最大負(fù)荷與最小負(fù)荷之比稱為操作彈性。工程上常用的，是液，氣負(fù)荷比L/V為某一定值時(shí)，氣相與液相的操作彈性。操作彈性大的塔必然適應(yīng)性強(qiáng)，易于穩(wěn)定操作。 4． 氣體阻力小氣體阻力小可使氣體輸送的功率消耗小。對真空精餾來說，降低塔器對氣流的阻力可減小塔頂，底間的壓差，降低塔的操作壓強(qiáng)，從而可降低塔底溶液泡點(diǎn)，降低對塔釜加熱劑的要求，還可防止塔底物料的分解。 5． 結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)備取材面廣便于加工制造與維修，價(jià)格低廉，使用面廣。浮閥閥型介紹浮閥的形狀如右圖所示。浮閥有三條帶鉤的腿。將浮閥放進(jìn)篩孔后，將其腿上的鉤扳轉(zhuǎn)，可防止操作時(shí)氣速過大將浮閥吹脫。此外，浮閥邊沿沖壓出三塊向下微彎的“腳”。當(dāng)篩孔氣速降低浮閥降至塔板時(shí)，靠這三只“腳”使閥片與塔板間保持 ；在浮閥再次升起時(shí)，浮閥不會(huì)被粘住，可平穩(wěn)上升。浮閥塔的生產(chǎn)能力比泡罩塔約大20%～40%，操作彈性可達(dá)7～9，板效率比泡罩塔約高15%，制造費(fèi)用為泡罩塔的60%～80%，為篩板塔的120%～130%。圖2 浮閥（a）V4型，（b）T型浮閥一般都用不銹鋼制成。國內(nèi)常用的浮閥有三種，即圖1所示的F1型及圖2所示的V4型與T型。V4型的特點(diǎn)是閥孔被沖壓成向下彎的噴咀形，氣體通過閥孔時(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)范圍。三類浮閥中，F(xiàn)1型浮閥最簡單，該類型浮閥已被廣泛使用。我國已有部頒標(biāo)準(zhǔn)（JB1118—68）。F1型閥又分重閥與輕閥兩種，重閥用厚度2mm的鋼板沖成，閥質(zhì)量約33克，質(zhì)量約25克。閥重則閥的慣性大，操作穩(wěn)定性好，但氣體阻力大。一般采用重罰。只有要求壓降很小的場合，如真空精餾時(shí)才使用輕閥。二．工藝設(shè)計(jì)1. 總體設(shè)計(jì)方案 操作壓強(qiáng)的選擇 精餾可以常壓，加壓或減壓條件下進(jìn)行。確定操作壓力時(shí)主要是根據(jù)處理物料的性質(zhì)，技術(shù)上的可行性和經(jīng)濟(jì)上的合理性來考慮的。對于沸點(diǎn)低，常壓下為氣態(tài)的物料必須在加壓條件下進(jìn)行操作。在相同條件下適當(dāng)提高操作壓力可以提高塔的處理能力，但是增加了塔壓，也提高了再沸器的溫度，并且相對揮發(fā)度液會(huì)下降。對于熱敏性和高沸點(diǎn)的物料常用減壓蒸餾。降低操作壓力，組分的相對揮發(fā)度增加，有利于分離。減壓操作降低了平衡溫度，這樣可以使用較低位的加熱劑。但是降低壓力也導(dǎo)致了塔直徑的增加和塔頂冷凝溫度的降低，而且必須使用抽真空設(shè)備，增加了相應(yīng)的設(shè)備和操作費(fèi)用。本次任務(wù)分離的是甲醇和水體系，綜合考慮各個(gè)因素，決定采用常壓（1atm）下進(jìn)行操作。 物料的進(jìn)料熱狀態(tài)采用冷液進(jìn)料的方式，℃,該溫度為南京市全年平均溫度，冷液進(jìn)料無需在進(jìn)料前進(jìn)行預(yù)熱，所以節(jié)省了操作費(fèi)用，簡單方便。 回流比的確定對于一定的分離任務(wù)，采用較大的回流比時(shí)，操作線的位置遠(yuǎn)離平衡線向下向?qū)蔷€靠攏，在平衡線和操作線之間的直角階梯的跨度增大,每層塔板的分離效率提高了，所以增大回流比所需的理論塔板數(shù)減少，反之理論塔板數(shù)增加。但是隨著回流比的增加，塔釜加熱劑的消耗量和塔頂冷凝劑的消耗量液隨之增加，操作費(fèi)用增加，所以操作費(fèi)用和設(shè)備費(fèi)用總和最小時(shí)所對應(yīng)的回流比為最佳回流比。本次設(shè)計(jì)任務(wù)中，綜合考慮各個(gè)因素，故取中間。 塔釜的加熱方式本次分離任務(wù)采設(shè)置再沸器，采用間接蒸汽加熱，以提供做夠的熱量。 回流方式選定 重力回流2 精餾的工藝流程圖3 精餾塔塔板數(shù)的確定 物料衡算已知條件：F=330kmol/h 已知，F(xiàn)=330kmol/h，可以求出D=W=FD=330kmol/ 物系相平衡數(shù)據(jù) 1) 基本物性數(shù)據(jù)組分分子式分子量沸點(diǎn)熔點(diǎn)水H2O甲醇CH3OH2） 甲醇水汽液平衡組成常壓下甲醇和水的氣液平衡表(t—x—y)txytxy10000100100根據(jù)汽液平衡表,由內(nèi)插法求得()/()=()/()塔釜溫度℃(10099)/()=()/()℃℃℃3） 甲醇水各溫度下的粘度(內(nèi)插法求得)溫度℃塔釜溫度定性溫度進(jìn)料溫度塔頂溫度4） 甲醇水各溫度下的表面張力(內(nèi)插法求得)溫度℃塔釜溫度進(jìn)料溫度塔頂溫度甲醇N/m 水N/m 5） 甲醇水在各溫度下的密度(內(nèi)插法求得)溫度℃塔釜溫度進(jìn)料溫度塔頂溫度甲醇水 6）甲醇水在各溫度下地比熱容（內(nèi)插法求得）溫度℃塔釜溫度進(jìn)料溫度塔頂溫度泡點(diǎn)溫度tb 定性溫度 T=甲醇J/水J/ 7）甲醇和水在各溫度下的汽化潛熱（內(nèi)插法求的）溫度℃塔釜溫度進(jìn)料溫度塔頂溫度泡點(diǎn)溫度tb甲醇kJ/mol水kJ/mol 解：當(dāng)T 當(dāng)t=℃kJ/mol解得： 回流比確定甲醇摩爾分?jǐn)?shù)/%溫度X/100Y/100YXYXXYα液相X氣相Y85787068q=，所以q線方程為 平衡線方程為聯(lián)立q線方程與平衡線方程得： 逐板法計(jì)算理論塔板數(shù)精餾段操作線方程為：