年產(chǎn)66000噸甲醇---水精餾塔工藝設(shè)計(jì)(文件)
【正文】 14 換熱器的初步選型 ………………………………………………… 14 估算傳熱面積 ……………………………………………………… 15 熱流量 ………………………………………………………… 15 …………………………………………………… 15 ……………………………………………………… 15 ………………………………………………………… 15 工藝結(jié)構(gòu)尺寸………………………………………………………… 16 ．管徑和管內(nèi)流速 ………………………………………………… 16 ．管程數(shù)和傳熱管數(shù)……………………………………………… 16 …………………………………………………… 16 ………………………………………… 16 ．殼體內(nèi)徑 ……………………………………………………… 16 ．折流板 ……………………………… ……………………… 17 ．接管…………………………………………………………… 17 換熱器核算 ………………………………………………………… 17 熱流量核算……………………………………………………… 17 殼程表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) ………………………………………… 17 管內(nèi)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)…………………………………………… 18 污垢熱阻和管壁熱阻 ………………………………………… 18 傳熱系數(shù) eK ………………………………………………… 19 傳熱面積裕度 ………………………………………………… 19 5 換熱器內(nèi)流體的流動(dòng)阻力……………………………………… 19 管程流體阻力……………………………………………… 19 殼程阻力 ……………………………………………………… 20 八 .換熱器的結(jié)果匯總……………………………………………………… 21 九 .總結(jié)……………………………………………………………………… 22 十 .參考文獻(xiàn)………………………………………………………………… 23 十一 .符號(hào)說(shuō)明……………………………………………………………… 24 1 一．概述 甲 醇 ~水是工業(yè)上最常見(jiàn)的溶劑，也是非常重要的化工原料之一，是無(wú)色、無(wú)毒、無(wú)致癌性、污染性和腐蝕 性小的液體混合物。但是由于常用的多為其水溶液，因此，研究和改進(jìn) 甲醇 `水體系的精餾設(shè)備是非常重要的。直接蒸汽加熱的優(yōu)點(diǎn)是：可利用壓力較低的蒸汽加熱，塔釜只須安裝鼓泡管，一般可節(jié)省設(shè)備費(fèi)用和操作費(fèi)用。由于回流比的大小不僅影響到所需理論板數(shù)，還影響到加熱蒸汽和冷卻水的消耗量，以及塔板、塔徑、蒸餾釜和冷凝器的結(jié)構(gòu)尺寸的選擇，因此，適宜回流比的選擇是一個(gè)很重要的問(wèn)題。若客戶對(duì)精餾塔頂和塔底產(chǎn)品的純度都有要求，則產(chǎn)品的回收率也已確定；若用戶僅指定其中一種產(chǎn)品的純度，則可根據(jù)經(jīng)濟(jì)分析決定產(chǎn)品的回收率。 方案的確定 本設(shè)計(jì)任務(wù)為分離 甲醇 — 水混合物，對(duì)于二元混合物的分離，應(yīng)采用連續(xù)精餾流程。該物系屬于恒沸物系，故不能用一般的蒸餾方法分離，可采用低壓普通蒸餾的方法。在此過(guò)程中，熱能利用率很低，為此在確定裝置流程時(shí)用考慮余熱的利用 塔頂冷凝裝置可采用全凝器、分凝器 — 全凝器兩種不同的設(shè)置。 由手冊(cè)查得 甲醇 — 水物系的汽液平衡資料，繪出 x— y圖 甲醇 ~水溶液體系的平衡數(shù)據(jù) 摩爾流量kmol/h 摩爾組成 % 平均分子量g/mol 原料 F 甲醇 水 釜液 W 甲醇 水 餾出液 D 甲醇 水 5 ① 求最小回流比及操作回流比 采用作圖法求最小回流比。)1計(jì)算如下： ① 堰長(zhǎng) Wl 取 mDlw ???? ② 溢流堰高度 Wh 由 owLw hhh ?? 13 選用平直堰，堰上液層高度 owh 可由弗蘭西斯公式計(jì)算，即 3/2)( whow lLEh ? 近似取 E=1，則 mhow ) (11000 3/2 ????? 取板上清夜層高度 mhL ? 故 mh w 0 3 1 2 ??? ③ 弓形降液管寬度 dW 和截面積 fA 由 ?Dlw ，查圖，得， ?TfAA ， ?DWd 故 20 7 7 mA f ???? mWd ? 由式 33600 ??hTfL HA? ～ 5 驗(yàn)算液體在降液管中停留時(shí)間，即 ??? ???? s 故降液管設(shè)計(jì)合理。查表可知，塔板分為 5 塊。 液沫 夾帶線 以 ve = ㎏液 /㎏氣為限， 求 精餾段 VsLs 關(guān)系如下 由 液沫夾帶量 . 7 10 av L T fue Hh? ? ???? ????? 氣體通過(guò)液層的速度 2 . 0 9 9 70 . 5 0 2 4 0 . 0 2 6 1 2SSaSTfVVuVAA? ? ??? 堰上清液層高度 2 / 3 2 / 336002 .8 4 1 .0 3 1 .1 2 0 81 0 0 0 0 .4 8 So w SLhL??? ? ????? 清液高表示的板壓降 ? ?2. 5 2. 5f L w owh h h h? ? ? ? ?2 / 3 2 / 32 .5 0 .0 3 8 8 2 1 .1 2 0 8 0 .0 9 0 7 5 2 .8 0 2SSLL? ? ? ? ? 2 / 33 2 / 3 10 10 2 T f SsvSH h LVeL??? ? ???????????? 整理得 ，精餾段氣體體積流量 2 / 30 . 9 2 4 5 9 . 9 9 4SSVL?? 同 理 可 計(jì) 算 ， 提 餾 段 液 沫 夾 帶 量 3 2 / 3 10 10 2 sv SVeL???? ??? ? ? ? ???? ???? 整理得 ，提餾段氣體體積流量 2 / 30 .9 3 6 8 1 1 .5 0SSVL???? 在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè) Ls（ Ls′）值，依上式計(jì)算出 ssVV?（ ） 值，計(jì)算結(jié)果列于下 表 表 42 ssLL?（ ） ， ssVV?（ ） 值 sL（ sL? ）， 3/ms sV ， 3/ms 17 sV? ， 3/ms 由上表得出液沫 夾帶線 2。 塔板負(fù)荷性能圖 根據(jù)所求數(shù)據(jù)作出的負(fù)荷性能圖如下 19 圖 塔板操作負(fù)荷性能圖 在負(fù)荷性能圖 上可以看出，該篩板的操作上線為液泛控制，下限為液相負(fù)荷下限控制。 ??????? ?hhhh cp m液柱 氣體通過(guò)每層塔板的壓降為： aaLpp kppghp 8 4 40 6 5 ????????? ? 篩板塔工藝計(jì)算結(jié)果匯總 表 44 篩板塔工藝設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果匯總表 項(xiàng)目 符號(hào) 單位 數(shù)值 /形式 精餾段 提鎦段 平均溫度 mt ℃ 平均壓強(qiáng) mP kPa 21 氣相平均流量 SV m3/s 液相平均流量 SL m3/s 液相平均摩爾質(zhì)量 LMM kg/kmol 氣相平均摩爾質(zhì)量 VMM kg/ kmol 氣相平均密度 VM? kg/ m3 液相平均密度 LM? kg/ m3 液體平均表面張力 mσ mN/m 項(xiàng)目 符號(hào) 單位 數(shù)值 /形式 精餾段 提鎦段 液體平均粘度 Lmu 實(shí)際塔板數(shù) N 塊 9 10 板間距 TH m 含有人孔板的板間距 TH? m 人孔直徑 m 塔有效高度 Z m 塔徑 D m 塔頂高度 DH m 進(jìn)料板高度 FH m 塔底空間高度 BH m 空塔氣速 u m/s 塔板液流形式 單流型 溢流管形式 單溢流 降液管形式 弓形 受液盤(pán)形式 平行 22 溢流堰形式 平直 進(jìn)口堰形式 不設(shè) 堰長(zhǎng) wl m 堰高 wh m 溢流堰寬度 dW m 管底與受液盤(pán)距離 oh m 板上清液層高度 Lh m 項(xiàng)目 符號(hào) 單位 數(shù)值 /形式 精餾段 提鎦段 安定區(qū)寬度 sW m 邊緣區(qū)寬度 cW m 開(kāi)孔區(qū)面積 aA m2 篩孔直徑 mm 篩孔數(shù)目 n 個(gè) 2189 孔中心距 t mm 開(kāi)孔率 % 篩孔氣速 0u m/s 每層板上開(kāi)孔面積 0A m2 干板阻力 ch m 氣體穿過(guò)板上 液層的阻力 lh m 克服表面張力的阻力 h? m 總塔板壓強(qiáng) ph kPa 單板壓強(qiáng) pP? Pa 609 23 霧沫夾帶線 ve kg 液 /kg 氣 漏液速度 owu m/s 篩板穩(wěn)定系數(shù) K 液體在降液管停留時(shí)間 ? s 穩(wěn)定系數(shù) 降液管內(nèi)清液層高度 dH m 液相負(fù)荷上限 ,maxsL m3/s 項(xiàng)目 符號(hào) 單位 數(shù)值 /形式 精餾段 提鎦段 液相負(fù)荷下限 ,minsL m3/s 操作彈性 塔板分塊形式
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