【正文】 .....................27 提餾段塔和塔板主要工藝尺寸計(jì)算 ................................................................................27 篩板流體力學(xué)驗(yàn)算 ............................................................................................................29 塔板負(fù)荷性能圖 ................................................................................................................31 2 第 3 章 板式塔結(jié)構(gòu)及附屬設(shè)備設(shè)計(jì) .......................................................................................34 熱量衡算 ....................................................................................................................................34 進(jìn)入系統(tǒng)的熱量 ................................................................................................................34 離開(kāi)系統(tǒng)的熱量 ................................................................................................................34 熱量衡算式 ........................................................................................................................35 塔高的計(jì)算 ................................................................................................................................35 第 4 章 設(shè)計(jì)結(jié)果匯總 ...................................................................................................................35 參 考 文 獻(xiàn) ...........................................................................................................................39 附 錄 .............................................................................................................................................40 3 前 言 化工生產(chǎn)中所處理的原料中間產(chǎn)品幾乎都是由若干組分組成的混合物，其中大部分是均相混合物。生產(chǎn)中為滿足要求需將混合物分離成較純的物質(zhì)。 在本設(shè)計(jì)中我們使用篩板塔，篩板塔的突出優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單造價(jià)低。它的主要優(yōu)點(diǎn)是： ①結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工，造價(jià)為泡罩塔的 60%左右，為浮閥塔的 80%左右； ②在相同條件下，生產(chǎn)能力比泡罩塔大 20%～ 40%； ③塔板效率較高，比泡罩塔高 15%左右，但稍低于浮閥塔； ④氣體壓力降較小，每板壓力降比泡罩塔約低 30%左右。進(jìn)行此次課程設(shè)計(jì)的目的是為了培養(yǎng)綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí) ,來(lái)解決實(shí)際化工問(wèn)題的能力 ,做到能獨(dú)立進(jìn)行化工設(shè)計(jì)初步訓(xùn)練，為以后從事設(shè)計(jì)工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。常壓 P=1atm(絕壓 ) ： (1) 全塔物料衡算 （ 2）求理論塔板數(shù) (3) 全塔熱量衡算 (4) 氣液相負(fù)荷及特性參數(shù) (5) 篩板塔設(shè)計(jì) (6) 流體力學(xué)性能校核 (7) 畫(huà)出負(fù)荷性能 ： 篩板塔是現(xiàn)今應(yīng)用最廣泛的一種塔型，設(shè) 計(jì)比較成熟，具體優(yōu)點(diǎn)如下： (1) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、金屬耗量少、造價(jià)低廉 . (2) 氣體壓降小、板上液面落差也較小 . (3) 塔板效率較高 . (4) 改進(jìn)的大孔篩板能提高氣速和生產(chǎn)能力，且不易堵塞塞孔 . ： (1) 設(shè)計(jì)方案的選定：對(duì)給定或選定的工藝流程、主要設(shè)備的形式進(jìn)行簡(jiǎn)要的論述。 (5) 主要設(shè)備的工藝條件圖：圖面應(yīng)包括設(shè)備的主要工藝尺寸，技術(shù)特性表和接管表。發(fā)酵法有糧食發(fā)酵 法、木材水解發(fā)酵法、亞硫酸鹽廢堿液法；水合法有乙烯間接水合法和 乙烯直接水合法。 6 12 5 2 6 12 6xC H O x H O x C H O??（ ） （纖維） （葡萄糖） 在用纖維造紙的企業(yè)中，有大量的廢亞硫酸鹽堿液產(chǎn)生，對(duì)這種廢液經(jīng)過(guò)蒸煮等過(guò)程的處理后得到乙醇。 一、 乙烯水合法 2 2 2 4 3 2 22 2 2 4 3 2 23 2 2 2 2 5 2 43 2 2 2 2 5 2 422C H C H H SO C H C H O SO O HC H C H H SO C H C H O SOC H C H O SO O H H O C H O H H SOC H C H O SO H O C H O H H SO? ? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ?第 一 步 ：或 （ ）第 二 步 ：（ ） 乙烯直接水合法系乙烯和水在催化劑、高溫、加壓條件下直接加成得到乙 醇的方法： 2 4 2 2 52 3 0 3 0 0 7 0 8 0C H H O C H O HC??。 我國(guó)目前的乙醇標(biāo)準(zhǔn)還是以釀造法為依據(jù)而制定的，分為精餾級(jí)、醫(yī)藥級(jí)和 工業(yè)級(jí)三種。 在流程確定方案選擇上，本設(shè)計(jì)盡可能 的減少固定投資，降低操作費(fèi)用，以期提高經(jīng)濟(jì)效益。 塔頂 TD=℃ ， 塔底 TW=100℃ 塔平均溫度 : （ +100） /2= 該溫度下進(jìn)料液相平均粘度為 μ m= A+()μ B =?+?3166 = ∴ ET=– ==% 篩板塔的板效率為： 15 652 117 52%TE ? ? ? ? 實(shí)際塔板數(shù)及實(shí)際加料位置 精餾段 N1=5/=，取 10塊 總板數(shù) N=25/=，取 49塊 實(shí)際進(jìn)料位置為第 10 塊板。 Kmol1 液相平均分子量為： ML， DM= +（ 1– ） = Kmol1 液相平均分子量為： ML， WM= +（ 1– ） = Kmol1 液相 ： 2 , ???mLM Kg m3 則 ??????? mkgl m Dl m D ?? 對(duì)于進(jìn)料板： tF= ℃，ρ L， A= m3 則 ??????? mkgl m Wl m W ?? 精餾段平均液相密度： 3,1, ??????? mkgFLmDLmLm ??? 提餾段平均液相密度： 3,2, ??????? mkgFLmWLmLm ??? 對(duì)于塔頂 氣相 ： 3111 )( ????? ????? mkgTR MpmmmD? 對(duì)于進(jìn)料板 氣相 ： 18 3222 )( ????? ????? mkgTR MpmmmF? 對(duì)于進(jìn)料板 氣相 ： 3222 )( ????? ????? mkgTR MpmmmW? 精餾段平均氣相密度： 31, ??? mkgmv? 提餾段平均氣相密度： 32, ??? mkgmv? 3 液體表面張力 ?? ?? ni iim x1 ?? 對(duì)于塔頂： tD=℃，σ A= m1，σ B= mN m1 σ M， W= + = h1 2 提餾段氣液負(fù)荷計(jì)算 13132,2,1132,2,136003600)1(???????????????????????????????????????hmLSmMLLhk mo lLSmMVVhk mo lFqVVhLmLmSVmVmS?? 精餾段工藝設(shè)計(jì) 精餾段塔和塔 板主要工藝尺寸計(jì)算 1 塔徑 D 初選所設(shè)計(jì)的精餾塔為中型塔，采用單流型塔板，板間距 HT=450mm。 1． 溢流堰長(zhǎng) LW== 0.= 2． 出口堰高 hW=hLhOW 式中 ： hL––– 板上液層高，取 hOW––– 板上方液頭高度 ??DLW 由 文獻(xiàn) [2]查知 ，溢流收縮系數(shù) E= 01 ) ()( 323323 ???????? ?? WhOW LLEh ∴ hW== m 3． 降液管的寬度 Wd與降液管的面積 Af 由 ?DLw 查教材圖 1040 得 Wd/D=， Af/AT= 故 Wd= = Af=（ ） D2= = 計(jì)算液體在降液管中停留時(shí)間以檢驗(yàn)降 液管面積。 23 漏液的驗(yàn)算 1,1,01, ) 0 5 ( mvLmLOW hhCu ?????? ??? sm sm / 3 0 5 8 0)0 0 2 0 5 (7 7 ??????? 篩板的穩(wěn)定性系數(shù) ,1,0 ??? OWuuK 該值大于 ，符合設(shè)計(jì)要求。 塔板負(fù)荷性能圖 霧沫夾帶線 16 )(fTamv hHue ??? ?? 式中 11 ?????? smVVAA Vu SSfT Sa 24 ])3600([)( 323WswOWwf L LEhhhh ?????? ? 近似取 E=， hW= ， LW= 32323 ])([ Ssf LLh ??????? ? 取霧沫夾帶極限值 eV= kg 液 /kg氣， mNm / 31 ???? ， HT= m 16 )(fTamv hHue ??? ?? 將 ua1， hf代入 下 式得 : = 3236 )( SS LV ???? ?? SV = SL 在操作范圍內(nèi)，取幾個(gè) LS值，依上式計(jì)算出相應(yīng)的的 VS值列于表 表 霧沫夾帶線計(jì)算結(jié)果表 LS（ m3/s） 103 103 103 103 VS（ m3/s） 依表中數(shù)據(jù)在提餾段負(fù)荷性能圖中做霧沫夾帶線，如圖 21 所示。 26 表 漏液線計(jì)算結(jié)果表 LS（ m3/s） 103 103 103 103 VS（ m3/s） 液相負(fù)荷下限線 取平堰，堰 上 液層高度 hOW= 作為液相負(fù)荷下限線的條件， 取 E= ，則整理上式 得 smLLLLEhSswhow/)3 6 0 0( 0 7 )(34m in,323323???????????? 由此值在 VS– LS圖上作液相負(fù)荷下限線，如圖 21所示。 溢流裝置 采用單溢流，弓型降液管，平行受液盤(pán)及平行溢流