浮閥精餾塔甲醇水化工原理課程設(shè)計-文庫吧
2025-06-01 13:07 本頁面
【正文】 4型、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范圍。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,，閥質(zhì)量約25g。閥重則閥的慣性大，操作穩(wěn)定性好，但氣體阻力大。一般采用重閥，只有要求壓降很小的場合，如真空精餾時才使用輕閥。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。本次設(shè)計采用F1型浮閥（重閥）。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，可采用相同的塔徑，便于設(shè)計和制造。但將原料預(yù)熱到泡點(diǎn)，就需要增設(shè)一個預(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)一個預(yù)熱器，采用泡點(diǎn)進(jìn)料，即q=1 。加料方式有兩種：高位槽加料和泵直接進(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，結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便。本次設(shè)計采用泵直接進(jìn)料。塔頂冷凝采用全凝器，用水冷凝?；亓鞣绞娇煞譃橹亓亓骱蛷?qiáng)制回流。對于小塔型，回流冷凝器一般安裝在塔頂，其優(yōu)點(diǎn)是回流冷凝器無需支撐結(jié)構(gòu)，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，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)計為小型塔，故采用重力回流。塔釜可采用間接蒸汽加熱或直接蒸汽加熱。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分離的物料，所以通常情況下，多采用間接蒸汽加熱。本設(shè)計任務(wù)為分離甲醇水混合物。對于二元混合物的分離，應(yīng)采用連續(xù)精餾流程。設(shè)計中采用冷液進(jìn)料，用泵將原料液通過預(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)下一部分加回流至塔內(nèi)，其余部分經(jīng)產(chǎn)品冷卻器冷卻后送至儲罐。塔釜采用間接蒸汽加熱，塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送至儲罐。3精餾塔工藝計算由于精餾過程的計算均以摩爾分?jǐn)?shù)為準(zhǔn)，需先把設(shè)計要求中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)轉(zhuǎn)化為摩爾分?jǐn)?shù)。已知： 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：已知 ， 甲醇年產(chǎn)量38000噸，年實際生產(chǎn)時間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 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 31 物料衡算結(jié)果表進(jìn)料塔頂塔釜質(zhì)量流量摩爾流量摩爾分率 相對揮發(fā)度的計算表 32 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?0100100100根據(jù)表32，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，以上計算結(jié)果得表33表33原料液、餾出液的含量與溫度名稱原料液餾出液釜?dú)堃簻囟雀鶕?jù)表 32，利用內(nèi)插法計算精餾段和提餾段對應(yīng)的氣、液相摩爾分率，得：精餾段：提餾段：將分別代入得： 最小回流比及操作回流比的確定由于是泡點(diǎn)進(jìn)料，一般操作回流比取最小回流比的倍，即 4塔板數(shù)的確定已知則：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出上述直線，利用圖解法可以求出理論塔板數(shù)，求解過程如圖41所示： 圖 41 圖解法計算理論板數(shù)總結(jié)如下表：表41圖解法求理論板數(shù)計算結(jié)果最小回流比實際回流比進(jìn)料位置11理論板數(shù)16由圖41可得： ， 用康奈爾法對全塔效率進(jìn)行估算：表 42 不同溫度下甲醇—水黏度（）溫度℃607080901000321全塔的平均溫度：根據(jù)表42，利用內(nèi)插法計算得：同理得：因為所以， 全塔液體的平均粘度：已知根據(jù)表32利用內(nèi)插法計算得：根據(jù)平衡方程得 由 計算可得:則實際塔板數(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)的計算進(jìn)料:塔頂: 塔釜； 精餾段：提餾段：塔頂壓力: =(表壓)假設(shè)每層塔板壓降: =塔釜板壓力 : =+37= 塔頂條件下的流量及物性參數(shù)表51不同溫度下甲醇—水的密度、粘度及表面張力 溫度/℃5060708090100密度/(kg/m3）甲醇760751743734725716水 粘度/(s）181。甲醇181。水表面張力/(/m）
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