【正文】 ..................................................... 44 有效高度 ............................................................................................. 45 附屬設(shè)備的設(shè)計(jì) ........................................................................................... 45 塔頂全凝器的計(jì)算及選型 ................................................................ 45 塔底再沸器面積的計(jì)算及 選型 ......................................................... 49 預(yù)熱器模擬 ......................................................................................... 50 離心泵的選擇 ..................................................................................... 52 機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì) ............................................................................................... 55 質(zhì)量載荷 ............................................................................................. 55 風(fēng)載荷和風(fēng)彎矩 ................................................................................. 56 塔體的強(qiáng)度及軸向應(yīng)力計(jì)算 ............................................................. 57 裙座的強(qiáng)度及穩(wěn)定性的驗(yàn)算 ............................................................. 57 水壓試驗(yàn)時(shí) 塔的強(qiáng)度和穩(wěn)定性驗(yàn)算 ................................................. 58 裙座基礎(chǔ)環(huán)設(shè)計(jì) ................................................................................. 58 地腳螺栓強(qiáng)度設(shè)計(jì) ............................................................................. 59 Aspen 全流程模擬 ..................................................................................... 59 流程繪制 .......................................................................................... 59 參數(shù)設(shè)置 .......................................................................................... 60 模擬結(jié)果查 ...................................................................................... 61 第四章 總結(jié) .............................................................................................................. 64 心得體會(huì) ....................................................................................................... 64 主要符號(hào)說(shuō)明 ................................................................................................ 65 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................ 67 1 甲 醇 — 水 浮閥塔 精餾工藝 摘要 ： 本設(shè)計(jì)是將 甲 醇 水混合物采用精餾的方法分離進(jìn)行提純或回收有用組 分。對(duì)塔的流體力學(xué)進(jìn)行驗(yàn) 證后，符合 篩板 塔的操作性能。對(duì)理想液態(tài)混合物精餾時(shí)，最后得到的餾液 (氣相冷卻而成 )是沸點(diǎn)低的 B物質(zhì)，而殘液是沸點(diǎn)高的 A 物質(zhì)，精餾是多次簡(jiǎn)單蒸餾的組合。常用的精餾塔有板式塔和填料塔兩類，通稱塔設(shè)備，和其他傳質(zhì)過(guò)程一樣，精餾塔對(duì)塔設(shè)備的要求大致如下： 一：生產(chǎn)能力大：即單位塔截面大的氣液相流率，不會(huì)產(chǎn)生液泛等不正常流動(dòng)。 五：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，安裝檢修方便。國(guó)內(nèi)應(yīng)用較多的是圓形泡罩。 浮閥塔 浮閥塔是在泡罩塔板和篩孔塔板的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，它吸收了兩種塔板的優(yōu)點(diǎn)。 浮閥塔板的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方 便、造價(jià)低；塔板開(kāi)孔率大，生產(chǎn)能力大；由于閥片隨氣量變化自由升降，故操作彈性大；因上升氣流水平吹入液層，氣液接觸時(shí)間較長(zhǎng)，故塔板效率較高，其缺點(diǎn)是處理易結(jié)焦、高粘度的物料時(shí)，閥片易與塔板粘結(jié)；在操作過(guò)程中有時(shí)會(huì)發(fā)生閥片脫落或卡死等現(xiàn)象，使塔板效率和操作彈性下降。篩板的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低；板上液面落差小，生產(chǎn)能力較大；氣體分散均勻，傳質(zhì)效率較高。 精餾的設(shè)計(jì)包括設(shè)計(jì)方案的選定、主要工藝計(jì)算、繪制負(fù)荷性能圖等。為使塔的操作穩(wěn)定，免受季節(jié)氣溫影響，精、提餾段采用相同塔徑以便于制造，則常采用泡點(diǎn)進(jìn)料。因?yàn)楸患訜岬脚蔹c(diǎn)，混合物中既有氣相混合物，又有液相混合物，這時(shí)候原料混合物就分開(kāi)了，氣相混合物在精餾塔中上升，而液相 混合物在精餾塔中下降。最終，完成 甲 醇和水的分離。在每層板上，回流液體與上升蒸汽互相接觸，進(jìn)行熱和質(zhì)的傳遞過(guò)程。塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送入貯槽。工業(yè)中應(yīng)用最廣的降液管是弓形降液管。 降液管底隙高度0h應(yīng)低于出口堰高度wh才能保證降壓管底端有良好的液 封，一般應(yīng)低于 6mm，即： w0 ?。 取閥孔動(dòng)能因子12F0? 取邊緣區(qū)寬度 C ?? S，泡沫區(qū)寬度 計(jì)算塔板上的鼓泡區(qū)面積，即：?????? ?? RxR arcs in180xRx2A 222a ? 其中 ? ? ? ? SdC????????? 所以2222 ??????? ?????a 浮閥排列方式采用等腰三角形叉排，取同一個(gè)橫排的孔心距 t=75mm 30 ① 精餾段 孔速s/ 11Fu1Vm001 ??? ? 每層塔板上浮閥數(shù)目為： 4VN21o201s ????? ? 取 584 塊 排間距： ta ????， 考慮到塔的直徑較大，必須采用分塊式塔板。 s/ Ts11 ???空塔氣速 % 011 ??? ，塔板開(kāi)孔率 ? 31 每層板上的開(kāi)孔面積2a0 ????? ? ② 提餾段 s/ 11Fu2Vm002 ??? ? 每層塔板上浮閥數(shù)目為： 4VN22o202s ????? ? 取 531 塊 排間距： ta ????， 考慮到塔的直徑較大，必須 采用分塊式塔板。 s/ Ts22 ???空塔氣速 % 022 ??? ，塔板開(kāi)孔率 ? 每層板上的開(kāi)孔面積2a0 ????? ? 塔板流體力學(xué)計(jì)算 氣相通過(guò)浮閥塔板的壓降 氣體通過(guò)浮閥塔板的壓力降（單 板壓降）?hhhh 1cp ??? ① 精餾段 32 干板阻力： 浮閥由部分全開(kāi)轉(zhuǎn)為全部全開(kāi)時(shí)的臨界速度為c10U。故本設(shè)計(jì)中不會(huì)出現(xiàn)液因）（）（則，已選定取，則板上液層高度：,wT2wT1dLm???????????????? 霧沫夾帶 %100AKCbFL1s1V1L1Vs1??? ???泛點(diǎn)率 板上液體流經(jīng)長(zhǎng)度 ：mWD d L ?????? 34 板上液流面積 ： mAA fTb ?????? 特性系數(shù) K查下表， K取 . 式中 : lL—— 板上液體流經(jīng)長(zhǎng)度， m。由以上計(jì)算可知，霧沫夾帶能夠滿足氣）液 kgkg /( V ?的要求。 液體降液管中停留時(shí)間s53LHA s Tf —??? 以s5??作為液體在降液管內(nèi)停留時(shí)間的下限，則 。 ? ? DP 2t ????? ????? ???封頭壁厚 43 為便于焊接選為 5mm. 除沫器 當(dāng)空塔氣速較大，塔頂帶液現(xiàn)象嚴(yán)重，以及工藝過(guò)程中不許出塔氣速夾霧滴的情況下，設(shè)置除沫器以減少液體夾帶損失，確保氣速純度，保證后續(xù)工作的正常操作。選用 Q235A。( 2 )D T T F BH H N S H SH H H? ? ? ? ? ? ? 式中 H— 塔高， m； DH 塔頂空間， m； TH 塔板間距， m； 39。 mALHTSB ?? ????? ? 則 H =+(5726) +7 ++= 45 裙座高度取 5m，所以總高度為 。這種布局的優(yōu)點(diǎn)是上升蒸汽壓降較小，蒸汽分布均勻，缺點(diǎn)是塔頂結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不便維修，當(dāng)需用閥門、流量計(jì)來(lái)調(diào)節(jié)時(shí)，需較大位差，須增大塔頂板與冷凝器間距離，導(dǎo)致塔體過(guò)高。 ③強(qiáng)制循環(huán)式 如圖 d， e所示。 冷凝器的傳熱面積和冷卻水的消耗量 熱流體為 o的 %的甲醇蒸汽， s/ T1 ??????? ）（冷凝蒸汽量： 出料液溫度： o（飽和氣） ? o（飽和液） 冷卻水溫度：C35~20 oo 物性數(shù)據(jù)如下 （甲醇在 平均 ℃下，水在平均溫度 28℃下） ρ3/ ??mKg Cp11/ ?? ?? KKgKJ μsmPa?/ λ 11Km/W? 甲醇 水 水 CInttIn ttt om )()(2121 ??? ?????? ????? ????? smQ 換熱面積 23 mtK QAm ?????? 水的流量：skgtC QG P /)2035( ?????? 管子尺寸取?? 水流速取 ui= 47 管數(shù) ：42i2????? udVni? 管長(zhǎng) ：mndAl o ????? ? 取管心距 ?? odt 選用 6m長(zhǎng)的管，單管程 折流板：采用弓形折流板，取折流板間距 B=200mm 由上面計(jì)算數(shù)據(jù)，選型如下： 殼 徑 D/mm 1000 管子尺寸 /mm ? 25mm? 管數(shù) n 467 管子長(zhǎng) l/m 6 管程數(shù) NP 1 管程流通面積 iS 2m 中心排管 數(shù)c 23 管心距 t/mm 32 管子排列 正方形斜轉(zhuǎn)o45 傳熱面積 A 2 ① 每層的管數(shù)4671467Nnn p1 ??? 管程數(shù) 總管數(shù) 管程流通面積22i ???? ?，與查得的 2m很好符合。其管束 可抽出，為保證管束浸于沸騰器液中，管束末端設(shè)溢流堰，堰外空間為出料液的緩