【正文】 4 （二）工藝流程的設計 4 ? 三 設計方案中參數的確定 5 （一）確定操作壓力 5 （二）確定進料狀態(tài) 5 （三）確定加熱方式 5 （四）確定冷卻方式 5 （五）熱能的利用 6 ? 四 塔的工藝計算 6 （一）精餾塔的物料衡算 7 （二）塔板數的確定 8 ? 五、塔的工藝條件及有關物性數據計算 14 （一） . 操作壓強 mP 14 （二） . 操作溫度 mt 14 （三） . 平均分子量 mM 15 （四） . 平均密度 m? 15 （五） . 液體表面張力 m? 16 （六） . 液體粘度 Lm? 17 ? 六、精餾塔的塔體工藝尺寸計算 18 （一） . 塔徑 D 的計算 18 （二） . 溢流裝置 20 （三） . 塔板布置 21 （四） . 篩孔數 n 與開孔率 ? 21 （五） .塔的精餾段有效高度 Z 22 ? 七、篩板流體力學驗算 23 2 （一） . 氣體通過篩板壓降相當的液柱高度 Ph 23 （二） . 霧沫夾帶量 ve 的驗算 24 （三） . 漏液的驗算 24 （四） . 液泛驗算 25 ? 八、塔板負荷性能圖 26 (一 )精餾段 26 （二）提餾段 29 ? 九、板式塔的結構與附屬設備設計 33 （一）塔體結構 33 （二）塔板結構 34 ? 十、 輔助設備設計或選型 34 （一）冷凝器 34 （二）再沸器 35 （三）接管管徑的計算和選擇 35 ? 十一、設計結果一覽表 37 ? 參考文獻 40 ? 總結 40 3 一 設計概述 （一）課程設計的目的 根據設計任務， 查閱資料，選用公式和搜集數據的能力； 依據 綜合分析設計任務要求，確定化工工藝流程，進行設備選型； 培養(yǎng)學生 迅速準確進行工程計算的能力； 培養(yǎng)學生 用簡潔的文字，清晰的圖表來表達自己設計思想的能力。 (２ ) 操作穩(wěn)定，彈性大，即當塔設備的氣 (汽 )、液負荷有較大范圍的變動時，仍能在較高的傳質效率下進行穩(wěn)定的操作并應保證長期連續(xù)操作所必須具有的可靠性。 (５ ) 耐腐蝕和不易堵塞，方便操作 、 調節(jié)和檢修。 （四）板式塔的類型 氣－液傳質設備主要分為板式塔和填料塔兩大類。 浮閥塔是在 泡罩塔的基礎上發(fā)展起來的，取消了 升 氣管和泡罩，在塔板開孔上設有浮動的浮閥，浮閥可根據氣體流量上下浮動，自行調節(jié)，使氣縫速度穩(wěn)定在某一數值。 浮閥塔之所以這樣廣泛地被采用，是因為它具 4 有下列特點： (１ ) 處理能力大，比同塔徑的泡罩塔可增加 20～ 40％，而接近于篩板塔。 (５ ) 液面梯度小。 二 塔的設計和流程工藝的設計 （一）塔類型的確定 本次化工課程設計要設計一個精餾分離甲醇和水的二元混合物的精餾塔，設計任務適合篩板塔的精餾。塔頂上升蒸汽經全凝器冷凝后，一部分作為回流，其余的產品有冷卻器冷去后送至貯槽。根據所處理的物料性質，兼顧技術上的可行性和經濟上的合理性來綜合考慮，一般有下列原則： ⑴ 壓力增加可提高塔的處理能力，但會增加塔身的壁厚，導致設備費用增加；壓力增加，組分間的相對揮發(fā)度降低，回流比或塔高增加，導致操作費用或設備費用增加。 ⑶ 真空操作不僅需要增加真空設備的投資和操作費用，而且由于真空下氣體體積增大，需要的塔徑增加，因此塔設備費用增加。在實際的生產中進料狀態(tài)有多種，但一般都將料液預熱到泡點或接近泡點才送入塔中，這主要是由于此時塔的操作比較容易控制，不致受季節(jié)氣溫的影響。 直接蒸汽加熱的優(yōu)點是：可以利用壓力較低的蒸汽加熱；在釜內只須安裝鼓泡管，不須安置龐大的傳熱面。 （四） 確定冷卻方式 設備一般采用常溫水作為冷卻劑。 6 （五） 熱能的利用 采用合適的回流比； 使過程處于最佳條件下進行，可使能耗降至最低。因為設置中間再沸器，可以利用溫度比塔底低的熱源，而中間冷凝器則可回收溫度比塔頂高的熱量。計算傳熱面積和選取操作指標時，也應考慮到生產上的可能波動。又如冷卻水出口溫度的高低，一方面影響到冷卻水用量，另方面也影響到所需傳熱面積的大小，即對操作費和設備費都有影響。 (3) 保證安全生產 例如酒精屬易燃物料，不能讓其蒸汽彌漫車間，也不能使用容易發(fā)生火花的設備。 四 塔的工藝計算 已知參數：苯、 甲 苯混合液處理量， F＝ 13200kg/h； ? ； ? ； ? ；進料熱狀況 :飽和液體進料即 q=1；單板壓降不大于 。 gD K h? D=39。 因飽和液體進料即 q=1，所以其 q 線方程為： x= Fx =，在 xy 圖中對角線上自點 e作出進料線（ q 線），該線與平衡線xaaxy )1(1 ???的交點坐標為（ , ??），此即最小回流比時操作線與平衡線的交點坐標。 塔頂，1 2 1 1 . 0 3 3l g 6 . 0 3 0 5 5 2 . 0 1 ,t C 8 0 . 7 5 8 2 2 0 . 7 91 3 4 4 . 8l g 6 . 0 7 9 5 4 1 . 6 0t C 8 0 . 7 5 8 2 1 9 . 4 8 2ooBABApp? ? ? ? ???? ? ? ? ?苯甲 苯 ， 所以塔頂的揮發(fā)度為 D ?? ppaoo甲苯苯 塔 底 ，1 2 1 1 . 0 3 3l g 6 . 0 3 0 5 5 2 . 3 6 , 2 2 9 . 2 5 Kt C 1 0 9 . 8 6 2 2 0 . 7 91 3 4 4 . 8l g 6 . 0 7 9 5 4 1 . 9 9 9 7 . 2 0t C 1 0 9 . 8 6 2 1 9 . 4 8 2ooBA p aBA K p app? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ?苯 苯甲 苯 甲 苯所 以， 所 以 12 所以塔 底 的揮發(fā)度為 w ??? ppaoo甲苯苯 所以 ??? * aaDa 全塔 1 og[ ( ) ( ) ]1 1 l og ??? ? ? 下面以 R=2Rmin 進行計算為例， R=2*=， (RRmin)/(R+1)=(） /(+1)= (NNmin)/(N+2)= 0. 5668m ( ) R R???? 因為 Nmin=,所以 N=≈ 13 同上，分別取回流比為 — ，得 比值 Rmin R Nmin (RRmin)/(R+1) (NNmin)/(N+2) N 2 13