【正文】 ~ 指導教師簽名： 陳蘇芳 20xx 年 6 月 16 日 教研室主任簽名： 杜治平 20xx 年 6 月 16 日 武漢工程大學化工原理課程設(shè)計說明書 I 摘 要 本文旨在設(shè)計一個連續(xù)型浮閥精餾塔來分離甲醇 水二元混合物，要求年處理量 為 83000 噸，原料中 甲醇 質(zhì)量 分數(shù)為 45%， 塔頂產(chǎn)品甲醇 質(zhì)量分數(shù)為 98%， 塔 釜中 甲醇 的質(zhì)量分數(shù)為 2%。 關(guān)鍵詞 ： 浮閥板 甲醇 水 精餾塔 Abstract The purpose of this course is to design a floating valve tray distillation column to separate the mixture of have to satisfy annual handling capacity of 83,000 tons of raw materials in the methanol content of 45 percent, The annual 武漢工程大學化工原理課程設(shè)計說明書 II processing capacity is 83000 tons,the top product in the methanol content of 98 percent , the bottom product in the methanol content of 2 percent. Through the material balance the entire tower, tower process size, the floating valve tray size calculation process, a series of drawing, we get a variety of parameters ： the number of theoretical plates is ， the number of practical plates is 21,the number of the reflux ratio is ， the diameter of the column is meters ,each tray openings for 218, and the whole tower height is m. By the checking of hydromechanics,it proved that the data and index are the loadperformance diagram,we obtain that the elasticity is and respectively. The design meets the designing demands. Key words: floating valve tray methanolwater distillation column 武漢工程大學化工原理課程設(shè)計 3 目 錄 摘 要 5 浮閥塔 7 板型選擇 11 全塔物料衡算 13 操作線方程 14 汽、液相熱負荷計算 18 操作溫度計算 22 精餾塔有效高度計算 24 塔板設(shè)計 30 提餾段 44 筒體 44 封頭 44 塔頂空間 46 回流冷凝器 46 原料預熱器 47 第 7 章 接管 尺寸的確定 48 塔頂蒸汽管 48 液流管 53 附錄 54 武漢工程大學化工原理課程設(shè)計 5 第 1 章 前 言 精餾原理 精餾過程的基礎(chǔ)是混合液組分間揮發(fā)度的差異，而塔內(nèi)的氣、液“回流”則是沿塔高不斷進行氣、液 傳質(zhì)實現(xiàn)精餾的必要條件。該過程中，傳熱、 傳質(zhì)過程同時進行 ，屬傳質(zhì)過程控制。 板式塔作用原理 板式塔是在圓柱形殼體內(nèi)按一定間距水平設(shè)置若干層塔板，液體靠重力作用自上而下流經(jīng)各層板后從塔底排出，各層塔板上保持有一定厚度的流動液層；氣體則在壓強差的推動力下，自塔底向上依次穿過各塔板上的液層上升至塔頂排出。 與填料塔相比，板式塔具有壓降較大；空塔氣速較大；較穩(wěn)定，效率較高；持液量較大；液氣比適應范圍較大；安裝檢修較容易；大直徑時造價較低等優(yōu)點。閥片周邊有幾個沖出的略向下彎的定距片，靜止時，浮閥靠定距片與塔板點接觸坐落在閥孔上，可避免停工后閥片與板面間的粘連。塔結(jié)構(gòu)簡單，制造費用便宜，并能適應常用的物料狀況，是 化工 、 煉油 行業(yè)中使用最廣泛的塔型之一。 （ 1） 滿足工藝和操作的要求 （ 2） 保證生產(chǎn)安全 （ 3） 滿足符合經(jīng)濟要求 （ 4）技術(shù)先進，環(huán)保 （ 5）高產(chǎn)低耗 裝置流程的確定 精餾裝置包括精餾塔，原料預熱器，再沸器，冷凝器等裝備，熱量自塔底輸入，物料在塔中多次部分被汽化和冷凝進行精餾操作，由冷凝器中冷卻介質(zhì)將熱 量帶走。 浮閥塔是板式塔的一種，是在泡罩塔和篩孔塔的基礎(chǔ)上發(fā)展形成的。操作時，由閥孔上升的氣流經(jīng)閥片與塔板間隙沿水平方向進入液層，可增加氣液兩相的接觸時間；浮閥的開度隨氣量變化，在低氣量時，開度較小，氣體仍能以足夠的氣速通過縫隙，可避免漏液現(xiàn)象的發(fā)生；在高氣量時，閥片自動浮動，開度較大，使氣速不致過大，從而可避免過量液沫夾帶現(xiàn)象的發(fā)生。 因此，浮閥塔具有性能穩(wěn)定、操作彈性大、塔板效率高的優(yōu)點。 （ 2） 能用水將餾出物冷卻，在常壓下實現(xiàn)甲醇和水的分離。 本設(shè)計采用飽和液體 （泡點） 進料，原因 在于： （ 1） 為使精餾段和提餾段保持相同的塔徑，便于制造。 加熱方式 的選擇 武漢工程大學化工原理課程設(shè)計 10 塔釜一般采用間接蒸汽加熱，但對塔底產(chǎn)物基本是水，且在低濃度時的相對揮發(fā)度較大的體系，也可采用直接蒸汽加熱。本設(shè)計選擇了若干個 R 值，采用計算機編程和逐板計算法求出理論板數(shù) N。 在全回流條件下操作線為對角線，又由平衡線和對角線做梯級可得，Nmin=6。 數(shù)據(jù)手冊中內(nèi)插得該溫度下甲醇的黏度 smpaA ?? ? ，水的粘度 smpaB ?? ? ； sm p axx BAL ????? 3 1 )1( 11111 ??? 塔板效率： )( ?? ?LTE ?? 實際塔板數(shù)： 武漢工程大學化工原理課程設(shè)計 18 ???? ttp ENN 故精餾段實際塔板數(shù)為 13 塊。39。20 ?? LCC ? smu / a x ???? 取安全系數(shù)為 ，則空塔氣速為： smuu / m a x ?? muVD S ????? ?? 武漢工程大學化工原理課程設(shè)計 23 按標準塔徑圓整后為： D= 截塔面積為： smDAT / 22 ?? ? 實際空塔氣速： smAVu TS / ???（ ),(m a x ??uu ） (2）提餾段 提餾段的氣、液相體積流率為： smMLLsmMVVLmLmSvmvmS/ 6 0 0 3 6 9 6 0 0/ 6 0 0 8 2 6 6 0 03322322?????????????? )39。 ?vlhhVL ?? ，取 mHT ? ，板上清液高度 mhL ? ,則?? LT hH 查史密斯關(guān)聯(lián)圖得 ?C 0 7 )20( 39。 ? 。 降液管底隙高度 0h 39。 邊緣區(qū)寬度確定 取 mwss 39。 2 2 2 8u4 2 ??? d Vsn ? 浮閥按等腰三角形排列 取三角形底邊為 ： 90mm 排列后，實際孔數(shù)為 218 個 / V s 2???。? 精餾段 武漢工程大學化工原理課程設(shè)計