年處理27萬噸乙醇-水分離精餾塔設(shè)計-wenkub
2023-07-12 09:40:48 本頁面
【正文】 Xd= Xw= F=3750kmol／h 實際塔板數(shù)精餾段22塊，提餾段7塊。為此，掌握氣液相平衡關(guān)系，熟悉各種塔型的操作特性，對選擇、設(shè)計和分析分離過程中的各種參數(shù)是非常重要的。食品工程原理課程設(shè)計食品工程原理課程設(shè)計分離乙醇－水精餾塔設(shè)計學(xué)生姓名： 楊艷玲 劉琛幡 郭雪梅 尹成晨（組長） 所屬學(xué)院： 生命科學(xué)學(xué)院 專 業(yè)： 食品科學(xué)與工程 班 級： 16—2 指導(dǎo)教師： 楊保球 日期： 目 錄化工原理課程設(shè)計任務(wù)書 4摘要 5前言 6第一章 緒論 7 7 7 7 8 操作壓力 8 進(jìn)料狀況 8 8 8. 塔型選擇 8第二章 塔的工藝計算 9 9 9 9 塔的結(jié)構(gòu)的設(shè)計 13 18 18 19 19 塔板布置 20第三章 流體力學(xué)驗算 22： 22 22. 霧沫夾帶驗算 23 操作性能負(fù)荷圖 23 氣相負(fù)荷下限圖（漏液線） 23 過量液沫夾帶線 24 液相負(fù)荷下限線 24 液相負(fù)荷上限線 24 液泛線 24第四章 精餾塔設(shè)備設(shè)計 2內(nèi)徑、壁厚和強(qiáng)度校核 26 26 26 26 27，材料及尺寸規(guī)格 27 27 27 27 28 28 28 29 29 29 30 31 32 32 精餾塔塔體質(zhì)量： 32： 32第五章 設(shè)備的計算及選型 32 32 再沸器熱負(fù)荷 33參 考 文 獻(xiàn) 34課程設(shè)計心得 34附錄 35 化工原理課程設(shè)計任務(wù)書一、設(shè)計題目：分離乙醇水混合液的板式精餾塔工藝設(shè)計原始數(shù)據(jù)及條件：生產(chǎn)能力：年處理乙醇水混合液27萬噸（開工率300天/年） 原料：乙醇含量為26%（質(zhì)量百分比，下同）的常溫液體 分離要求：塔頂乙醇含量不低于90%塔底乙醇含量不高于1%建廠地址：阿克蘇地區(qū)庫車縣二、設(shè)計參數(shù)（1）設(shè)計規(guī)模：乙醇水混合液處理量3750 kmol/h（2）生產(chǎn)制度：年開工300天，每天三班8小時連續(xù)生產(chǎn)（3）原料組成：乙醇含量為24％（質(zhì)量百分率，下同）（4）進(jìn)料狀況：含乙醇24%（質(zhì)量百分比，下同）乙醇水的混合溶液（泡點進(jìn)料）（5）分離要求：塔頂乙醇含量不低于_90__%，塔底乙醇含量不大于__1___％，塔頂壓力: (絕壓）， MPa飽和蒸汽間接加熱（表壓）（6）建廠地區(qū)：大氣壓為760mmHg、自來水年平均溫度為20℃的庫車縣。塔設(shè)備是化工、煉油生產(chǎn)中最重要的設(shè)備類型之一。工藝參數(shù)的選定泡點進(jìn)料、泡點回流。有板式塔與填料塔兩種主要類型。塔底流出的液體，其中的一部分送入再沸器，熱蒸發(fā)后，蒸氣返回塔中，另一部分液體作為釜?dú)堃喝〕?。要想把低純度的乙醇水溶液提升到高純度，要用連續(xù)精餾的方法，因為乙醇和水的揮發(fā)度相差不大?？芍瑔斡芯s塔還不能完成精餾操作，還必須有塔底再沸器和塔頂冷凝器，有時還要配原料液預(yù)熱器、回流液泵等附屬設(shè)備，才能實現(xiàn)整個操作。通過對精餾塔的運(yùn)算，調(diào)試出塔的工藝流程、生產(chǎn)操作條件及物性參數(shù)，以保證精餾過程的順利進(jìn)行并使效率盡可能的提高。（3） 迅速準(zhǔn)確的進(jìn)行工程計算和計算機(jī)繪圖的能力。塔頂上升蒸氣采用全凝器冷凝，冷凝液在泡點下一部分回流至塔內(nèi)，其余部分經(jīng)產(chǎn)品冷凝器冷卻后送至儲罐。氣相混合物上升到塔頂上方的冷凝器中，這些氣相混合物被降溫到泡點，其中的液態(tài)部分進(jìn)入到塔頂產(chǎn)品冷卻器中，停留一定的時間然后進(jìn)入乙醇的儲罐，而其中的氣態(tài)部分重新回到精餾塔中，這個過程就叫做回流。課程設(shè)計方案選定所涉及的主要內(nèi)容有：操作壓力、進(jìn)料狀況、加熱方式及其熱能的利用。在相同的塔徑下，適當(dāng)提操作壓力還可以提高塔德處理能力。 精餾過程的原理是多次進(jìn)行部分汽化和冷凝，因此熱效率很低，通常進(jìn)入再沸器的能量僅有5%左右被利用。. 塔型選擇根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)，若按年工作日300天，每天開動設(shè)備24小時計算，由于產(chǎn)品粘度較小，流量較大，為減少造價，降低生產(chǎn)過程中壓降和塔板液面落差的影響，提高生產(chǎn)效率，選用篩板塔。提餾段體平均黏度：t2=℃ 查表得： ； 得： 精餾段：L=RD== kmol/h V=（R+1）D=（+1）= kmol/h精餾段氣液負(fù)荷計算： 提餾段： =L+qF=+1= kmol/h =V+(q－1)F=V= kmol/h 提餾段氣液負(fù)荷計算： （1） 精餾段塔徑的確定 查史密斯關(guān)聯(lián)圖 ：= = ，則空塔氣數(shù)為：則精餾塔塔徑（2）提餾段塔徑的確定：查史密斯關(guān)聯(lián)圖得：= ，則空塔氣速為則精餾塔塔徑（3）按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后， 塔截面積：精餾段實際空塔氣速為：提餾段實際空塔氣速為：精餾段有效高度為 =(171)=8m提餾段有效高度為 =(41)=在進(jìn)料孔上方在設(shè)一人孔，故精餾塔有效高度為:8++=因塔徑，可選用單溢流弓形降液管A. 堰長單溢流：，取B. 出口堰高h(yuǎn)w：本設(shè)計采用平直堰，堰上液高度 （近似=1）（a）精餾段：= =（b）提餾段：= =（2）方形降液管的寬度和橫截面 則：== m2 ，==3=驗算降液管內(nèi)停留時間：精餾段：提餾段：停留時間5s，故降液管可用。第三章 流體力學(xué)驗算：氣相通過浮塔板的壓力降，由下式 ⑴ 干板阻力 ==⑵ 液層阻力 取充氣系數(shù)數(shù) =,有 === ⑶ 液體表面張力所造成阻力此項可以忽略不計。 當(dāng)在6～16mm的范圍內(nèi)時，操作壓力，設(shè)計壓力為：， 選取雙面焊無損檢測的比例為全部，所以計算壁厚： ，取= ，=2所以 圓整后?。ㄒ驗檫x用材料的設(shè)備最小的壁厚為7mm，即(1)求水壓試驗時的應(yīng)力。理論上應(yīng)對各種凸形封頭進(jìn)行計算、比較后，再確定封頭形狀。塔板類型:篩板塔依據(jù)：泡罩塔結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價高，氣體通過每層塔板的壓降大，故選用篩板塔。連接形式：根據(jù)人孔位置及檢修要求，分塊式塔盤板間的連接分為上可拆連接和上下均可拆連接兩種。為了便于安裝所以采用分塊式塔盤。(2) 補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)采用整段件補(bǔ)強(qiáng)依據(jù)：這種結(jié)構(gòu)是將接管與殼體連同加強(qiáng)部分作成整體鍛件，然后與殼體焊在一起。從人孔類型系列標(biāo)準(zhǔn)可知，該人孔標(biāo)記為：HG2151595 人孔FSⅡⅢ（）450常壓 公稱直徑DN=450mm人孔數(shù)：每隔7層塔板開一人孔，人孔數(shù)
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