【正文】 11 )20 ()20( ???? LCC ? a x ????? 取安全系數(shù)為 ，則空塔氣速為 m a x ???? ?? sm/ mVD S ????? ?? 按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后， D= 塔截面積為： 222 )(44 mDAT ???? ?? 實(shí)際空塔氣速為： smAV TS / ???? 塔高的計(jì)算 塔的高度可以由下式計(jì)算： WFTTD HHSHHSNHZ ??????? )2( 已知實(shí)際塔板數(shù) N=18為塊，板間距為 ，由于料液較清潔，無需經(jīng)常清洗，可每隔六塊板設(shè)一個(gè)人孔，則人孔數(shù)目 S: S=18/61=2 個(gè) 取人孔之間間距為 ，塔頂空間 ，塔底空間 ，進(jìn)料板空間 高度 ，那么全塔高度： Z=+(1822) +4 += 12 五 塔板主要工藝尺寸的計(jì)算 溢流裝置計(jì)算 因塔徑 D=，由溢流類型與液體負(fù)荷及塔徑的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系，因此可采用單溢流弓形降液管，采用凹型受液盤。查手冊(cè)（《化學(xué)方程手冊(cè)》第一卷）可得 Antonie 方程 lg 0p =ACTB? （ vpP 為在 T溫度下的蒸汽壓， mmHg） 對(duì)于 甲醇 ， A=， B=， C= 塔頂溫度 0AP = kpa , 代入解得 :Dt = C0 泡點(diǎn)進(jìn)料 0AP = FP = kpa, 代入解得 :Ft = 精餾段平均溫度 mt =（ Dt +Ft ） /2= 塔頂平均摩爾質(zhì)量計(jì)算： 由 Dx = 1y =，查平衡曲線，得 1x = VDmM =? +（ ） ? = LDmM =? +（ ） ? = 進(jìn)料板平均摩爾質(zhì)量計(jì)算： 由圖解理論板，得 Fy = 查平衡曲線， 得 Fx = )( )( ?????? ??????L F mVFmMM 精餾段平均摩爾質(zhì)量為： )(2/)( )(2/)( ????? ????? L F mL D mLm VFmV D mVm MMM MMM 計(jì)算 ① 氣相平均密度計(jì)算： 由理想氣體狀態(tài)方程計(jì)算得， )( ??? ??? mVmmVm RTMP? kg/ 3m ② 液相平均密度計(jì)算： 8 液相平均密度依下式計(jì)算，即 iiLma?? ??1 塔頂液相平均密度的計(jì)算： 由 CtF ? ，查手冊(cè)得， 3/ mkgB ?? 精餾段液相平均密度為 300 /)/(1 mkgL F m ???? ??? ?? 液相平均表面張力依下式計(jì)算，即 iiLm x?? ?? 塔頂液相平均表面張力的計(jì)算： 由 CtD ? ，查手冊(cè)（《化學(xué)方程手冊(cè)》第一卷）得， mmNA /?? ， mmNB /?? )( 3 三．塔的工藝計(jì)算 精餾塔的物料衡算 3． 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率 甲 醇的摩爾品質(zhì) AM = 32 kg/kmol 水的摩爾品質(zhì) BM = kg/kmol Fx = ? = Dx = ? = wx = ? = . 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量 FM =? +（ ） ? = kg/kmol DM =? +()? = kg/kmol WM=?+()? = kg/kmol 物料衡算 塔頂產(chǎn)品量： F= 1066000 3?? ? = 總物料衡算： = D+W 甲醇 物料衡算： Fx =D? + 聯(lián)立解得： D= kmol/h W= kmol/h 4 物料衡算匯總?cè)缦卤恚? 塔板數(shù)的確定 理論板層數(shù) TN 的求取 對(duì) 甲醇 — 水物系，可采用圖解法求理論板層數(shù)。 蒸餾是通過物料在塔內(nèi)的多次部分汽化與多次部分冷凝實(shí)現(xiàn)分離的，熱量自塔釜輸入，由冷凝器和冷卻器中的冷卻介質(zhì)將余熱帶走。為保持塔的操作穩(wěn)定性，采用高位槽送料，以免受泵操作波動(dòng)的影響。本設(shè)計(jì) 中純度已經(jīng)給定，故設(shè)計(jì)時(shí)不需要再考慮。 ⑴ 根據(jù)本設(shè)計(jì)的具體情況，參考生產(chǎn)上較可靠的回流比的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選定； ⑵ 先求出最小回流比 Rmin，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取操作回流比為最小回流比的 ∽ 2倍，即 R＝（ ∽ 2） Rmin； 產(chǎn)品純度或回收率 產(chǎn)品純度通常是根據(jù)客戶的要求決定的。實(shí)際回流比總是介于最小回流比和全回流兩種極限之間。 塔釜一般采用間接蒸汽加熱，但對(duì)塔底產(chǎn)物基本是水，且在低濃度時(shí)的相對(duì)揮發(fā)度較大的體系，也可采用直接蒸汽加熱。 長期以來， 甲醇 多以蒸餾法生產(chǎn)，但是由于 甲醇 ~水體系有共沸現(xiàn)象，普通的精餾對(duì)于得到高純度的 甲醇 來說產(chǎn)量不好。 （ 3）、全塔效率： Et≥ 50% 設(shè)計(jì)內(nèi)容 1 .選定連續(xù)精餾流程； 2 .塔的工藝計(jì)算； 3. 塔和塔板主要工藝尺寸的設(shè)計(jì)： （ 1）、塔高、塔徑及塔板結(jié)構(gòu)的主要參數(shù)； （ 2）、塔板的流體力學(xué)驗(yàn)算（僅驗(yàn)算壓降）； 4 輔助設(shè)備選型與計(jì)算； 5 包括全凝器的型號(hào)的選用及性能參數(shù) 6 設(shè)計(jì)結(jié)果一覽表； 7 工藝流程圖及全凝器主體設(shè)備圖。 4. 進(jìn)料方式：飽和液體進(jìn)料。 1 題目： 年產(chǎn) 66000 噸 甲 醇 水精餾塔工藝設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)任務(wù) 1. 進(jìn)料液含 30%甲 醇（質(zhì)量），其余為水。 5. 采取 直接 蒸汽加熱 6. 全凝器：列管式換熱器，冷卻介質(zhì)循環(huán)水，冷卻水入口 t=15℃，出 口 t=45℃。 2 目錄 一． 概述……………………………………………………………… 1 二． 精餾塔 設(shè)計(jì)方案簡介………………………………………… 1 操作壓力的選擇分析…………………………………… 2 進(jìn)料熱狀況的選擇分析………………………………… 2 加熱方式的選擇分析…………………………………… 2 回流比的選擇分析……………………………………… 2 產(chǎn)品純度或回收率……………………………………… 2 方案的確定……………………………………………… 2 總述………… …………………………………………… 2 三．塔的工藝尺寸的計(jì)算…………………………………………… 3 精餾塔的物料衡算……………………………………………… 3 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率…………………… 3 . 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量…………… 3 物料衡算…………………………………………………… 3 塔板數(shù)的確定………………………………………………… 4 理論板層數(shù)TN的求取…………………………………… 4 3 實(shí)際板數(shù)的求取……………………………………………… 6 精餾塔的物性計(jì)算………………………………………………… 6 精餾段物性計(jì)算……………………………………………… 6 …………………………………………… 6 …… ……………………………………… 6 ……………………………………… 7 …………………………………………… 7 ………………………………… 7 提餾段物性計(jì)算 ……………………………………………… 8 操作壓力計(jì)算…………………………………………… 8 操作溫度計(jì)算………… ………………………………… 8 平均摩爾量計(jì)算………………………………………… 8 平均密度計(jì)算…………………………………………… 9 四 精餾塔的塔體工藝尺寸計(jì)算………………………………………… 9 塔徑的計(jì)算………………………………………………………… 9 塔高的計(jì)算………………………………………………………… 10 五 塔板主要工藝尺寸的計(jì)算…… …………………………………… 10 溢流裝置計(jì)算……………………………………………………… 11 塔板布置…………………………………………………………… 12 六 .流體力學(xué)驗(yàn)算……………………………………………………… 13 塔板壓降…………………………………………………………… 13 七 .全凝器的設(shè)計(jì)……………………………………………………… 14 4 確定物性數(shù)據(jù) … ……………………………………………………