【正文】 ...... 23 塔板的流體力學(xué)驗(yàn)算 ......................................... 24 塔板壓降 .................................................. 24 液面落差 ................................................. 24 液沫 夾帶 ................................................. 25 漏液 ..................................................... 25 液泛 ..................................................... 25 塔板負(fù)荷性能圖 ............................................. 26 漏液線 ................................................... 26 液沫夾帶線 ............................................... 26 液相負(fù)荷下限線 ........................................... 27 液相負(fù)荷上限線 ........................................... 27 液泛線 ................................................... 28 篩板塔設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果 ....................................... 30 精餾塔接管尺寸計(jì)算 ....................................... 31 塔頂蒸氣出口管的直徑 ..................................... 31 回流管的直徑 ............................................. 31 進(jìn)料管的直徑 ............................................. 32 塔底出料管的直徑 ......................................... 32 結(jié) 論 ............................................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 附錄 .............................................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。廣泛用于有機(jī)中間體，是碳一化學(xué)的基礎(chǔ)產(chǎn)品，并還用作溶劑和工業(yè)及民用燃料等。 在甲醇精餾中選 用了常壓、單塔操作方式，選擇的是篩板精餾塔，塔的有效高度是 8米，塔徑為 米。sieve plate tower。我國甲醇消費(fèi)結(jié)構(gòu)與國外類似，最大消費(fèi)領(lǐng)域是甲醛生產(chǎn)，消費(fèi)比例約為 40%，在抗生素類藥物生產(chǎn)過程中，需要用甲醇溶媒洗滌晶體，洗滌過濾后產(chǎn)生廢甲醇溶媒，其組成為含甲醇 46%、水 54%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），另含有少量的藥物固體微粒。由于篩板塔結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低廉，氣體壓降小，板上液面落差也較小，生產(chǎn)能力及板效率較高，所以做下面的板式塔精餾工藝設(shè)計(jì)。除去焦油的焦木酸可通過精餾分離出天然甲醇和乙酸。分子量 ，相對(duì)密度為 (20/4℃ )，熔點(diǎn) ℃，沸點(diǎn) ℃，燃燒熱 ，閃點(diǎn) ℃，自燃點(diǎn) ℃，蒸氣密度 ，蒸氣壓 (100mmHg ℃ )，蒸氣與空氣混合物爆炸極限為 6～ %（體積比），能與水、乙醇、乙醚、苯、酮、鹵代烴和許多其他有機(jī)溶劑相混溶，遇熱、明火或氧化劑易燃燒。甲醇和氨反應(yīng)可以制造一甲胺。在不同的催化劑存在下，選用不同的工藝條件 ]2[ 。 3 甲醇生產(chǎn)過程比較簡單 ,原料來源多樣 ,煤、石腦油和天然氣均可制甲醇。以天然氣為原料生產(chǎn)的甲醇每噸產(chǎn)品能耗約為 40 吉焦，耗天然氣 900～ 1150 立方米，耗水 16～ 20 噸。 甲醇作為一種原材料用于甲醛的生產(chǎn)中，甲醛后來又用為多羥基化合物的原材料。 合成甲醇，首先是制備原料氫和碳的氧化物。 4 第 2 章 甲醇工藝流程 精餾反應(yīng)設(shè)計(jì)方案的選擇 精餾 裝置包括精餾塔、原料預(yù)熱器，再沸器、冷凝器、釜液冷卻器和產(chǎn)品冷卻器等設(shè)備。 精餾是通過物料在塔內(nèi)的多次部分氣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。 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。 操作壓力的選擇：精餾過程按操作壓力不同，分為常壓精餾、減壓精餾和加壓精餾。工業(yè)上多采用接近泡點(diǎn)的液體進(jìn)料和液體進(jìn)料， 5 通常用釜?dú)堃侯A(yù)熱原料。但由于直接蒸汽的加入，對(duì)釜內(nèi)溶液起一定稀 釋作用，在進(jìn)料條件和產(chǎn)品純度、輕組分收率一定的前提下，釜液濃度相應(yīng)降低，故需要在提餾段增加塔板以達(dá)到生產(chǎn)要求。 精餾原理以及塔設(shè)備的選擇 精餾原理 精餾是多級(jí)蒸餾過程。氣液平衡可用氣液平衡方程或相圖表示。由圖看出， y1﹥ xF﹥ x1。同時(shí)，將組成為 y1 的氣相進(jìn)行多次部分冷凝，在氣相可獲得高純度的易揮發(fā)組分產(chǎn)品 [5]。精餾、吸收、解吸和萃取等單元操作都可以在塔設(shè)備中完成。逆流塔板也稱為穿流板，板上不設(shè)降液管，汽液兩相同時(shí)由板上孔道逆向穿流而過 [6]。泡罩塔板的優(yōu)點(diǎn)是因生氣管高出液層，不易發(fā)生漏液現(xiàn)象，液氣比范圍大，有較大的操作彈性，即當(dāng)氣液流量有較大的波動(dòng)時(shí)，仍能維持幾乎恒定的板效率；塔 板不易堵塞，適宜處理各種物料。根據(jù)孔徑大小，可以分為小孔徑篩板和大孔徑篩板兩類。其主要缺點(diǎn)是：操作彈性小，篩孔小時(shí)容易堵塞。 它可使氣（或汽）液或液液兩相之間進(jìn)行緊密接觸，達(dá)到相際傳質(zhì)及傳熱的目的．常見的 、 可在塔設(shè)備中完成的單元操作有：精餾 、 吸收 、 解吸和萃取等。近年來，隨著塔設(shè)備設(shè)計(jì)水平的提高及新型塔構(gòu) 件的出現(xiàn)，上述傳統(tǒng)已逐漸打破。 精餾裝置包括精餾塔、原料預(yù)熱器，再沸器、冷凝器、釜液冷卻器和產(chǎn)品冷氣等設(shè)備。精餾是通過物料在塔內(nèi)的多次部分氣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。甲醇和水物系的分離應(yīng)該采用多次蒸餾。此外，為了滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要，塔設(shè)備還得考慮下列各項(xiàng)要求： ①生產(chǎn)能力大。并且塔設(shè)備應(yīng)保證能長期連續(xù)操作。對(duì)于減壓蒸餾操作，較大的壓力降還使系統(tǒng)無法維持必要的真空度 ]14[ 。泡罩安裝在升氣管的頂部，分圓形和條形兩種，國內(nèi)應(yīng)用較多的是圓形泡罩。其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高；板上液層厚，塔板壓降大，生產(chǎn)能力及板效率較低。根據(jù)孔徑的 大小，分為小孔徑篩板（孔徑為 38mm） 和大孔徑篩板（孔徑為 1025mm） 兩類。 應(yīng)予指出，盡管篩板傳質(zhì)效率高，但若設(shè)計(jì)和操作不當(dāng)，易產(chǎn)生漏液，使得操作彈性減小，傳質(zhì)效率下降，故過去工業(yè)上應(yīng)用較為謹(jǐn)慎。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在塔板上開有若干個(gè)閥孔，每個(gè)閥孔裝有一個(gè)可以上下浮動(dòng)的閥片。 應(yīng)予指出，以上介紹的僅是幾種較為典型的浮閥形式。而采用新型浮閥，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)不夠完善，給設(shè)計(jì)帶來一定的困難，但隨著新型浮閥性能測定數(shù)據(jù)的不斷發(fā)表及工業(yè)應(yīng)用的增加，其設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)會(huì)逐步完善，在有較完善的性能數(shù)據(jù)下，設(shè)計(jì)中可選用新型浮閥。篩孔塔板的相對(duì) 生產(chǎn)能力為～ ，相對(duì)塔板效率為 ，操作彈性和壓力降低，結(jié)構(gòu)簡單，成本為 ～【 17】 。塔的底部裝有再沸器 (E102)，加熱液體產(chǎn)生蒸汽回到塔底，再沿塔上升。只要精餾段有足夠的塔板層數(shù)，在塔頂即可獲得指定純度的易揮發(fā)組分產(chǎn)品。因此，塔底液相回流和塔底上升蒸汽流是精餾過程連續(xù)進(jìn)行的必要 條件。設(shè)計(jì)中采用泡點(diǎn)進(jìn)料，將原料液通過預(yù)熱器加熱至泡點(diǎn)后送入精餾塔內(nèi)。來自合成工段的粗甲醇首先與適量的軟水混合，甲醇和水混合液經(jīng)原料預(yù)熱器加熱至泡點(diǎn)后送入精餾塔。 求操作線方程 精餾段操作線方程為 1ny? = 1RR? nx + 1DxR? = nx + = + 31 提餾段操作線方程 16 0 1 3 1 6 4 5 4 8 2 17 6 4 5 2 4 6 739。 ???????? mmWmm xxxVWxVLy 32 采用逐板法求理論板層數(shù) 由1 ( 1)qq qxy x??? ?? 得 yyx )1( ??? ?? 將 ? = 代入得相平衡方程 yyyyx )1( ????? ?? 33 聯(lián)立（ 31）、（ 32）、（ 33）式，可自上而下逐板計(jì)算所需理論板數(shù)。 ???? TTENN 提塊 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算 操作壓力的計(jì)算 塔頂 操作壓力 P kPa? 每層塔板壓降 kPaP ?? 進(jìn)料板壓力 k P aP F 0 0 1 ???? 精餾段平均壓力 k P aP m 0 32/) 0 0 1( ??? 操作溫度計(jì)算 依據(jù)操作壓力，由泡點(diǎn)方程通過試差法計(jì)算出泡點(diǎn)溫度，其中甲醇、水的飽 和蒸氣壓由安托尼方程計(jì)算。03600hWLh lu? 取 smu /39。 塔板布置 塔板的分塊 因 mmD 800? ，故塔板采用分塊板。 mhhh OWW 0 3 7 )0 0 6 5 3 ()(1 ?????? ? 液柱 液體表面張力的阻力 h? 計(jì)算 液體表面張力的阻力 h? 可按式04 LLh gd???? 計(jì)算，即 mgdh L L 30 ??????? ?? ?? 液柱 氣體通過沒層塔板的液柱高度 Ph 可按下式計(jì)算，即 mhhhh cP 0 6 3 0 3 3 7 2 2 ??????? ?液柱 氣體通過每層塔板的壓降為 k Pak PaghP Lpp ??????? ? （設(shè)計(jì)允許值） 液面落差 對(duì)于篩板塔，液面落差很小，且塔徑和液流量均不大，故可忽略液面落差的影響。(1 5 220 ???? 液柱 26 mH d 1 2 4 0 1 6 3 ???? 液柱 ? ?d T WH H h??? 故在本設(shè)計(jì)中不會(huì)發(fā)生液泛現(xiàn)象。 。 39。 / ( )wc l h? 3 2 / 3360039。 2 ???c )(39。 ????? ? 查附表 A3 取 4mm76?? 塔底出料管的直徑 Wd 一般可取塔底出料管的料液流速 wu 為 到 m/s，循環(huán)式再沸器取 到 m/s， 取塔底出料管的料液流速 wu 為 m/s muLdwSw 0 0 1 3 39。同時(shí)繪制出的生產(chǎn)工藝流程圖和精餾塔設(shè)計(jì)條件圖以及液體分布器施工圖都是符合計(jì)算結(jié)果和實(shí)際情況的。 34 參考文獻(xiàn) [1]魏兆燦等 .塔設(shè)備設(shè)計(jì) [M].上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 ,1988. 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