【正文】 化工原理課程設(shè)計 題目：甲醇 水 連續(xù)精餾塔的設(shè)計 姓 名 學(xué) 號 年 級 2021 級 專 業(yè) 化學(xué)工程與工藝 系 （院） 化學(xué)化工學(xué)院 指導(dǎo)教師 2021 年 12 月 目 錄 一、概述 ............................................................................................. 4 1．精餾操作對塔設(shè)備的要求 ..................................................................... 4 2．板式塔類型 ...................................................................................... 4 3．精餾塔的設(shè)計步驟 ............................................................................. 5 二、精餾塔的物料衡算 ............................................................................ 5 三、塔板數(shù)的確定 .................................................................................. 6 四、精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)的計算 ......................................... 6 五、精餾塔的塔體工藝尺寸計算 ................................................................10 六、塔板主要工藝尺寸的計算 ...................................................................12 七、篩板的流體力學(xué)驗算 .........................................................................15 八、塔板負(fù)荷性能圖 ...............................................................................18 九、篩板塔 設(shè)計計算結(jié)果 ........................................................................ 23 十、輔助設(shè)備的計算及選型 ............................................... 錯誤 !未定義書簽。 ⒈ 原料貯罐 .................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 2．產(chǎn)品貯罐 .................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 ３．原料預(yù)熱器 .............................................................. 錯誤 !未定義書簽。 4．塔頂全凝器 ............................................................... 錯誤 !未定義書簽。 5．塔底再沸器 ............................................................... 錯誤 !未定義書簽。 6．產(chǎn)品冷凝器 ............................................................... 錯誤 !未定義書簽。 7．精餾塔 ..................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 8．管徑的設(shè)計 ..................................................................................... 23 9．泵的計算及選型 ........................................................ 錯誤 !未定義書簽。 ......................................................................................... 29 ……………………………………………………… ......................................29 ………………………………………………… ..........................................30 ……………………………………………………… ......................................31 精餾塔設(shè)計任務(wù)書 （一） 設(shè)計題目 甲醇 水 連續(xù)精餾塔的設(shè)計 （二） 計任務(wù)及操作條件 1) 進(jìn)精餾塔的料液含 甲醇 30%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同），其余為 水 ； 2) 產(chǎn)品的 甲醇 含量不得低于 95%； 3) 殘液中 甲醇 含量不得高于 %； 4) 每年實際生產(chǎn)時間： 7200 小時 /年，處理量： 54000 噸 /年； 5) 操作條件 a) 塔頂壓力 ： 常壓 b) 進(jìn)料熱狀態(tài) ： 飽和液體進(jìn)料 (或自選 ) c) 回流比 ： R= d) 加熱 方式：直接蒸汽 e) 單板壓降 ： ≤ （三） 板類型 篩板塔 （四）廠址 臨沂 地區(qū) （五）設(shè)計內(nèi)容 設(shè)計說明書的內(nèi)容 1) 精餾塔的物料衡算； 2) 塔板數(shù)的確定； 3) 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計算； 4) 精餾塔的塔體工藝尺寸計算； 5) 塔板主要工藝尺寸的計算； 6) 塔板的流體力學(xué)驗算； 7) 塔板負(fù)荷性能圖； 8) 精餾塔接管尺寸計算； 9）設(shè)計結(jié)果匯總 10) 對設(shè)計過程的評述和有關(guān)問題的討論。 設(shè)計圖紙要求 繪制生產(chǎn)工藝流程圖（ 選作 ）； 注 :甲醇 水氣液平衡組成與溫度的關(guān) 系見課程設(shè)計教材 。 附： 汽液平衡數(shù)據(jù) ..一、概述 1． 精餾操作對塔設(shè)備的要求和類型 ㈠ 對塔設(shè)備的要求 精餾所進(jìn)行的是氣 (汽 )、液兩相之間的傳質(zhì)，而作為氣 (汽 )、液兩相傳質(zhì)所用的塔設(shè)備，首先必須要能使氣 (汽 )、液兩相得到充分的接觸，以達(dá)到較高的傳質(zhì)效率。但是，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： ⑴ 氣 (汽 )、液處理量大，即生產(chǎn)能力大時，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。 ⑵ 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時 ，仍能在較高的傳質(zhì)效率下進(jìn)行穩(wěn)定的操作并應(yīng)保證長期連續(xù)操作所必須具有的可靠性。 ⑶ 流體流動的阻力小，即流體流經(jīng)塔設(shè)備的壓力降小，這將大大節(jié)省動力消耗，從而降低操作費用。對于減壓精餾操作，過大的壓力降還將使整個系統(tǒng)無法維持必要的真空度，最終破壞物系的操作。 ⑷ 結(jié)構(gòu)簡單，材料耗用量小，制造和安裝容易。 ⑸ 耐腐蝕和不易堵塞，方便操作 、 調(diào)節(jié)和檢修。 ⑹ 塔內(nèi)的滯留量要小。 實際上，任何塔設(shè)備都難以滿足上述所有要求，況且上述要求中有些也是互相矛盾的。不同的塔型各有某些獨特的優(yōu)點， 設(shè)計時應(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。 ㈡ 板式塔類型 氣－液傳質(zhì)設(shè)備主要分為板式塔和填料塔兩大類。精餾操作既可采用板式塔，也可采用填料塔，板式塔為逐級接觸型氣－液傳質(zhì)設(shè)備，其種類繁多，根據(jù)塔板上氣－液接觸元件的不同，可分為泡罩塔、浮閥塔、篩板塔 、 穿流多孔板塔、舌形塔、浮動舌形塔和浮動噴射塔等多種。板式塔在工業(yè)上最早使用的是泡罩塔 (1813年 )、篩板塔 (1832年 )，其后，特別是在本世紀(jì)五十年代以后，隨著石油、化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，相繼出現(xiàn)了大批新型塔板，如 S 型板、浮閥塔板 、 多降 液管篩板、舌形塔板、穿流式波紋塔板、浮動噴射塔板及角鋼塔板等。目前從國內(nèi)外實際使用情況看，主要的塔板類型為浮閥塔、篩板塔及泡罩塔，而前兩者使用尤為廣泛。 篩板塔也是傳質(zhì)過程常用的塔設(shè)備，它的主要優(yōu)點有： ⑴ 結(jié)構(gòu)比浮閥塔更簡單，易于加工，造價約為泡罩塔的 60％，為浮閥塔的 80％左右。 ⑵ 處理能力大，比同塔徑的泡罩塔可增加 10～ 15％。 ⑶ 塔板效率高，比泡罩塔高 15％左右。