【正文】 ???? ?? 3) tw=℃ ?W甲醇，? ?W水，? sm p aL W mL W m .2 8 4 1 8 4 9 5 2 9 0 4 ?????? ?? 精餾段液相平均粘度： sm pam . ???精? 提餾段液相平均粘度： sm pam . ???提? 液負(fù)荷計(jì)算 精餾段： hk m o lDRV /)()1( ?????? hk mo lRDL /2 7 1 0 51 2 ???? smMVVVmVmS /53 00 00 3?? ????精精? smLMLLLS / 3?????精精? 提餾段： hk m o lqFLL / ??????? hk m o lFVV / ??????? ）（ 26 smMVVVVS / 3?? ??????提提? smMLLLLS / 33???? ?????提提? . 塔徑塔板工藝尺寸的確定 塔板 的計(jì)算 塔徑的計(jì)算 欲求塔徑應(yīng)先求出 u，而 u＝安全系數(shù) umax m a x Lm V mVmuC??? ?? 精 精精 精 式中： 3L3Vkg / m 。39。 ???????????39。本次設(shè)計(jì)任務(wù)中，綜合考慮各個(gè)因素，一般我 們采取 倍的最小回流比，故取中間， 采用回流比為最小回流比的 倍。 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。 對(duì)于熱敏性和高沸點(diǎn)的物料常用減壓蒸餾。 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。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，輕閥用厚度 的鋼板沖成，質(zhì)量約 25 克。 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。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 左右的間隙；在浮閥再次升起時(shí)，浮閥不會(huì)被粘住，可平穩(wěn)上升。 浮閥閥型介紹 浮閥的形狀如右圖所示。操作彈性大的塔必然適應(yīng)性強(qiáng)，易于穩(wěn)定操作。 2． 生產(chǎn)能力大 單位塔截面積處理量大。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。 本次設(shè)計(jì)就是針對(duì) 甲醇 水 體系，而進(jìn)行的常壓浮閥精餾塔的設(shè)計(jì)及其輔助設(shè)備的選型。 5．塔的造價(jià)較低，浮閥塔的造價(jià)是同等生產(chǎn)能力的泡罩塔的 50%～80%，但是比篩板塔高 20%～ 30。 浮閥塔的特點(diǎn)： 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。 塔設(shè)備一般分為級(jí)間接觸式和連續(xù)接觸式兩大類。前者的代表是板式塔，后者的代表則為填料塔。 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，因此維持正常操作而允許的負(fù)荷波動(dòng)范圍比篩板塔，泡罩塔都大。 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(jià)昂貴，推廣受到一定限制。 由于此次設(shè)計(jì)時(shí)間緊張，本人水平有限，難免有遺漏謬誤之處，懇切希望各位老師指出，以便訂正。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。 3． 操作彈性（ flexibility）大 對(duì)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。 4． 氣體阻力小 氣體阻力小可使氣體輸送的功率消耗小。浮閥有三條帶鉤的腿。 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%。 T 型閥則 10 借助固定于塔板的支架限制閥片移動(dòng)范圍。閥重則閥的慣性大，操作穩(wěn)定性好，但氣體阻力大。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。降低操作壓力，組分的相對(duì)揮發(fā)度增加，有利于分離。 11 物料的進(jìn)料熱狀態(tài) 采用 冷液進(jìn)料 的方式，進(jìn)料溫度為 ℃ ,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(jiǎn)單方便。 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。39。39。kg / m 。工業(yè)中應(yīng)用最廣的降液管是弓形降液管。降液管底隙高度 31 應(yīng)低于出口堰高度 hw， (hwho)不應(yīng)低于 6mm 才能保證降液管底端有良好的液封 . 工程上 ho一般取 2025mm。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(shí)也防止氣泡竄入降液管。精餾段取 SW =75mm,提鎦段取 SW =75mm。 鼓泡區(qū)閥孔數(shù)的確定及排列 D 精 =D 提 =1200mm 所以查表得：塔板分塊數(shù)（精餾） =塔板分塊數(shù)（提餾） =3 塔徑 D/mm 8001200 14001600 18002021 22002400 塔板分塊數(shù) 3 4 5 6 32 工藝要求：孔徑 md ? 精餾段 ： 取閥孔動(dòng)能因子 F? =10 孔速 smFuVC/ 100,0 ???精? 浮閥孔數(shù) )(1 4 4 20 3 9 3 5 3 6 4 2,020個(gè)?????? ??CSudVN 取無效區(qū)寬度 cW = 安定區(qū)寬度 sW = 弓形降液管寬度 ?W 開孔區(qū)面積 2 2 2 12 s in180a xA x R x R R? ???? ? ?????= 其中 R= 2cDW?= x= ()2dD W Ws??= 浮閥排列方式采用等腰三角形叉排 33 圖如下： 經(jīng)過精確繪圖，得知，當(dāng) t’ =65mm 時(shí)，閥孔數(shù) N 實(shí)際 =120 個(gè) 按 N=121 重新核算孔速及閥孔動(dòng)能因數(shù)： 孔速 u0= VS/（π 1/4 d2 N） = m/s 34 F0=uo (ρ V,M) = 閥孔動(dòng)能因數(shù)變化不大，仍在 9～ 12 范圍內(nèi)。其經(jīng)驗(yàn)值為大塔 F180%82% 38 精餾段： CF 泛點(diǎn)負(fù)荷因素由 mHT ? 3, / mkgV ?精? 查表得 ?FC K= mWDZ dL ??????? Ab=AT2Af=?= bFLsVLVsACKZLVF ????????39。39。 ∵對(duì)于大塔，為避免過量霧沫夾帶，應(yīng)控制泛點(diǎn)率不超過 80%。 40 精餾塔提餾塔 負(fù)荷性能圖 液相下限線 因堰上液層厚度 how’為最小值時(shí)，對(duì)應(yīng)的液相流量為最小。 LS VS LS VS 43 溢流液泛線 為了防止塔內(nèi)發(fā)生液泛，降液管高度應(yīng)大于管內(nèi)泡沫層高度。 LS39。39。 LS39。 （ 3）精餾段： 操作彈性 Vmax=, Vmin= 操作彈性 =Vmax/ Vmin =3 提餾段： 操作彈性 Vmax=, Vmin= 操作彈性 =Vmax/ Vmin =3 ∴此計(jì)符合要求 47 浮閥塔主要設(shè)計(jì)參數(shù)工藝參數(shù) 項(xiàng)目 符號(hào) 單位 計(jì)算數(shù)據(jù) 精餾段 提餾段 各段平均壓強(qiáng) mP kPa 各段平均溫度 mt ℃ 平均流量 氣相 sV 3/ms 液相 SL 3/ms 實(shí)際塔板數(shù) Ｎ 塊 13 16 板間距 TH m 塔的有效高度 Z m 塔徑 D m 空塔氣速 u /ms 塔板溢流形式 單流型 單流型 溢 流 裝 置 溢流管型式 弓形 弓形 堰長(zhǎng) wl m 堰高 wh m 溢流堰寬度 dW m 管底與受液盤距離 oh m 板上清液層高度 Lh m 孔徑 od mm 39 39 48 孔間距 t mm 75 75 孔數(shù) n 個(gè) 120 120 開孔面積 2m 篩孔氣速 ou /ms 塔板壓降 Ph kPa 液體在降液管中停留時(shí)間 ? s 降液管內(nèi)清液層高度 dH m 負(fù)荷上限 霧沫夾帶控制 霧沫夾帶控制 負(fù)荷下限 漏液控制 漏液控制 氣相最大負(fù)荷 .maxsV 3/ms 氣相最小負(fù)荷 .minsV 3/ms 操作彈性 49 5 輔助設(shè)備的設(shè)計(jì) 塔頂全凝器的計(jì)算及選型 (1)全凝器的選擇：（列管式全凝器） 全凝器置于塔下部適當(dāng)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(tái)架，且便于維修、安裝，造價(jià)不高。20c01 uNnFf Bc ???? 2 )/(p39。 (2)換熱面積 換熱量為 54 skgMLG L / ????? 提 kgkJr /? 考慮到 5%的熱損失后 kWGrQ 0 0 5 2 ?? 傳熱面積： A=mQKt?? 蒸汽溫度為 120℃冷液進(jìn)口溫度為 ℃，出口溫度為 ℃ 則 )()(ln )()(t ??? ????? m℃ 取傳熱系數(shù) K=1000W/（ ） ∴ 23 mtK QA m ?? ???? 其他輔助設(shè)備的計(jì)算及選型 進(jìn)料管 進(jìn)料管的結(jié)構(gòu)類型很多，有直管進(jìn)料管、彎管進(jìn)料管、 T 型進(jìn)料管。( 2 )D T T F BH H N S H SH H H? ? ? ? ? ? ? 式中 H— 塔高， m； DH 塔頂空間， m； DH 取 TH 塔板間距， m； TH = 39。 BH 的計(jì)算，塔釡料液最好能在塔底有 3~5 分鐘的存儲(chǔ)，所以取 5 分鐘來計(jì)算。 管路阻力 fh? ，設(shè)損失為 3%，則 泵的揚(yáng)程 H=Ht+ fh? =+ = F=330kmol/h= 58 從各個(gè)方面考慮下來， IS5032125 比較適合作進(jìn)料泵，其有關(guān)參數(shù)為： 流量 /(m3/h) 揚(yáng)程 /m 轉(zhuǎn)速 /(r/min) 氣蝕余量 /m 泵效率 /% 軸功率 配帶功率 20 2900 60 使用重力回流 ?？墒钱?dāng)老師把任務(wù)書發(fā)到手里是卻是一頭霧水，完全不知所措。我們慢慢地找到了符合自己的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。還有就是我們?cè)谠O(shè)計(jì)換熱器部分，在試差的過程中，我們大部分人都是經(jīng)歷了幾乎一天多的時(shí)間才選出了合適的換熱器型號(hào)，現(xiàn)在還清楚的記得我試差成功后那激動(dòng)的心情，因?yàn)槲覈L到了自己在付出很多后那種成功的喜悅，因 為這些都是我們的“血淚史”的見證哈。由于個(gè)人知識(shí)水平有限，在老師和同學(xué)的耐心幫助下才得以完成本次設(shè)計(jì)。第二，既要埋頭苦干，又要抬頭看路。 北京 :化學(xué)工業(yè)出版社， 2021。 （下冊(cè) 第三版），化學(xué)工業(yè)出版社， 2021。 。 . 化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)（上、下），北京 :化學(xué)工業(yè)出版社， 1996。柴誠(chéng)敬 湖南省化工技校－湯金石 （下冊(cè) 修訂版），夏清，陳常貴。最后 也感謝學(xué)校和老師給我們一個(gè)鍛煉自己學(xué)習(xí)知識(shí)的機(jī)會(huì)。有一次馮老師問我?guī)讉€(gè)設(shè)計(jì)上的問題，沒有答上來，被馮老師批評(píng)了，這也確實(shí)教會(huì)了我設(shè)計(jì)要細(xì)心，嚴(yán)謹(jǐn)。同時(shí)，通過課程設(shè)計(jì)，還使我們樹立正確的設(shè)計(jì)思想，培養(yǎng)實(shí)事求是、嚴(yán)肅認(rèn)真、高度負(fù)責(zé)的工作作風(fēng)，加強(qiáng)工程設(shè)計(jì)能力的訓(xùn)練和培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)作風(fēng)更尤為重要。 在這兩周中給我印象最深的是我們這些“非泡點(diǎn)一族”在計(jì)算進(jìn)料熱狀況參數(shù) q 時(shí)，沒有任何參考模板，完全靠自己捉摸思考。 59 我的課程設(shè)計(jì) 題目 是 甲醇 水 篩板式精餾塔設(shè)計(jì)圖。 從老師以及學(xué)長(zhǎng)那里了解到 化工原理 課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng) 我們化工設(shè)計(jì)能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，通過課程設(shè)計(jì)使我們初步掌握化工設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)、設(shè)計(jì)原則及方法；學(xué)會(huì)各種手冊(cè)的使用方法及物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)的查找方法和技巧；掌握各種結(jié)果的校核，能畫出工藝流程、塔板結(jié)構(gòu)等圖形；在設(shè)計(jì)過程中不僅要考慮理論上的可行性，還要考慮生產(chǎn)上的安全性和經(jīng)濟(jì)合理性。SL = 300=