甲醇水分離過程板式精餾塔的設(shè)計_課程設(shè)計任務(wù)書(存儲版)
【正文】 （ N 提 1） HT=（ 61） =2 m 在進料板 上方開一個人孔，其高度為 m 故精餾塔有效高度為 Z=Z 精 +Z 提 +=+2+= 塔板結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 精餾段 因塔徑 D=， 所以可選取單溢流弓形降液管，采用凹形受液盤。 5 第四章 精餾塔的工藝計算 物料衡算 原料液及其塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率 甲醇的摩爾質(zhì)量為： 32 .0 4k g/km olaM ? 水的摩爾質(zhì)量為： ? 原料液摩爾分率：F 0 . 4 / 3 2 . 0 4 0 . 2 70 . 4 / 3 2 . 0 4 0 . 6 / 1 8 . 0 1? ??? 塔頂摩爾分率： 0 . 9 9 5 / 3 2 . 0 4 0 . 9 90 . 9 9 5 / 3 2 . 0 4 0 . 0 0 5 / 1 8 . 0 1D? ? 塔底摩爾分率： 40 . 0 0 1 / 3 2 . 0 4 5 . 6 2 1 00 . 0 0 1 / 3 2 . 0 4 0 . 9 9 9 / 1 8 . 0 1W? ?? ? ?? 原料液及其塔頂與塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量 原料液平均摩爾質(zhì)量： 0. 27 32 .0 4 ( 1 0. 27 ) 18 .0 1 21 .8 0 /FM k g k m ol? ? ? ? ? ? 塔頂產(chǎn)品平均摩爾質(zhì)量 0. 99 32 .0 4 ( 1 0. 99 ) 18 .0 1 31 .9 0 /DM k g k m ol? ? ? ? ? ? 塔底產(chǎn)品平均摩爾質(zhì)量 445 . 6 2 1 0 3 2 . 0 4 ( 1 5 . 6 2 1 0 ) 1 8 . 0 1 1 8 . 0 3 /WM k g k m o l??? ? ? ? ? ? ? ? 全塔物料衡算 71 .2 1 0 3 1 .9 0 ( 2 4 3 3 0 ) 4 7 .5 0 /D k m o l h? ? ? ? ? ? 440 . 9 9 5 . 6 2 1 04 7 . 5 0 1 7 4 . 4 3 /0 . 2 7 5 . 6 2 1 0DWFWF D k m o l h??????? ??? ? ? ?? ? ? 1 7 4 . 4 3 4 7 . 5 0 1 2 6 . 9 3 /W F D k m o l h? ? ? ? ? 精餾段操作線方程 甲醇 — 水 屬理想物系，可采用圖解法求理論板層數(shù)。 ⑷ 管路及附屬設(shè)備的計算與選型，如再沸器、冷凝器。 篩板塔的缺點是： ⑴ 塔板安裝的水平度要求較高，否則氣液接觸不勻。不同的塔型各有某些獨特的優(yōu)點，設(shè)計時應(yīng)根據(jù)物系性質(zhì)和具體要求，抓住主要矛盾，進行選型。但是，為了滿足工業(yè)生產(chǎn)和需要，塔設(shè)備還得具備下列各種基本要求： ⑴ 氣 (汽 )、液處理量大，即生產(chǎn)能力大時，仍不致發(fā)生大量的霧沫夾帶、攔液或液泛等破壞操作的現(xiàn)象。同樣，回流比的大小對操作費和設(shè)備費也有很大影響。必須具體考慮如下幾點： 滿足工藝和操作的要求 ⑴ 首先必須保證產(chǎn)品達到任務(wù)規(guī)定的要求，而且質(zhì)量要穩(wěn)定。這就要求各流體流量和壓頭穩(wěn)定，入塔料液的溫度和狀態(tài)穩(wěn)定，從而需要采取相應(yīng)的措施。降低生產(chǎn)成本是各部門的經(jīng)常性任務(wù)，因此在設(shè)計時，是否合理利用熱能，采用哪種加熱方式，以及回流比和其他操作參數(shù)是否選得合適等，均要作全面考慮，力求總費用盡可能低一些。 ⑵ 操作穩(wěn)定，彈性大，即當(dāng)塔設(shè)備的氣 (汽 )、液負(fù)荷有較大范圍的變動時，仍能在較高的傳質(zhì)效率下進行穩(wěn)定的操作并應(yīng)保證長期連續(xù)操作所必須具有的可靠性。 板式塔類型 氣－液傳質(zhì)設(shè)備主要分為板式塔和填料塔兩大類。 ⑵ 操作彈性較小 (約 2～ 3)。 ⑸ 抄寫說明書。 ① 由手冊查得 甲醇 — 水 物系的氣液平衡數(shù)據(jù) （表 1） ，繪出 xy 圖，見圖 。 ( 此種溢流方式液體流徑較長，塔板效率較高，塔板結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，在直徑小于 。各項計算如下： 1) 堰長 lw 可取 lw== 2) 溢流堰高度 hw 由 hw=hL－ how可選取平直堰，堰上層液高度 how由下列公式計算，即有 how=E(Lh/lw)(2/3) 并由圖液流收縮系數(shù)計算圖⑷，則可取用 E= ，則 how= 取板上清液層高度 hL= m 故 hw== m 3) 弓形降液管的寬度 Wd 和截面積 Af 由 Wd/D= m 查圖⑷可求得 Af/AT= Wd/D= Af== m Wd== m 并依據(jù)下式驗算液體在降液管中的停留時間，即 θ =3600 AfHT/Lh= 3600 (3600)=＞ 5s 其中 HT 即為板間距 ， Lh 即為每小時的體積流量 驗證結(jié)果為降液管設(shè)計符合要求。 液泛 為防止塔內(nèi)發(fā)生液泛，降液管內(nèi)液高度 Hd 應(yīng)服從式子： Hd≤ψ (HT＋ hw) 甲 醇與水屬于一般物系，取ψ = ，則ψ (HT＋ hw)=（ +） = 而 Hd=hp+hL+hd 板上不設(shè)進口堰，則有 hd=(uo’)2=()2= Hd=hp+hL+hd=++= 則有： Hd≤ψ (HT＋ hw)，于是可知本設(shè)計不會發(fā)生液泛。由圖 (13)可看出，該篩板的操作上限為液泛控制，下限為漏控制。 K) 則有： A= Qc /(KΔ Tm)= m2 25 取安全系數(shù)為 則有 A 實際 =名稱 公稱直徑 Dg/mm 公稱壓力 Pg/MPa 管程數(shù) N 管子根數(shù) n 規(guī)格 600 Ⅳ 242 名稱 中心排管數(shù) 管程流通面積 /m2 計算換熱面積 /m2 換熱管長度 /mm 規(guī)格 6000 產(chǎn)品冷卻器 假設(shè)產(chǎn)品從 ℃冷卻到 40℃時 冷卻水從進口溫度 15℃到 40℃時 CH3OH ： Cp,c= Kj/kg K H2O ： Cp,c= Kj/kg K φ =Qm,c Cp,c △ T = (6740)= 105kj/h 取 K=600 w/( m2 K) 則傳熱面積由下列公式計算： A=φ /（ KΔ Tm） 其中 Δ Tm=(Δ T1－Δ T2)/ln(Δ T1/Δ T2) = K 故有： A=φ /（ KΔ Tm） = m2 取安全系數(shù)為 則 A 實際 =選擇固定管板 式換熱器系列，規(guī)格為：采用加熱管的直徑為： 25 名稱 公稱直徑 Dg/mm 公稱壓力 Pg/MPa 管程數(shù) N 管子根數(shù) n 規(guī)格 500 Ⅳ 152 名稱 中心排管數(shù) 管程流通面積/m2 計算換熱面積/m2 換熱管長度/mm 規(guī)格 3000 24 塔頂全凝器 甲醇的氣化熱 r⑹ Qc=(R+1)D r =(+1) ( ) 1101 = 冷凝塔頂產(chǎn)品由溫度 ℃冷卻到溫度 40℃ 采用冷凝水由 20℃到 40℃ 知道 Δ Tm=(Δ T1－Δ T2)/ln(Δ T1/Δ T2) = K 選擇 K=800w/( m2由圖二可看出，該篩板的操作上限為液泛控制，下限為漏控制。 液沫夾帶 液沫夾帶量，采用公式： ev=106/? L[ ua/(HT－ hf)] 由 hf=== 所以： ev=(106/103) [()] = 液 /kg 氣＜ 液 /kg 氣 可知液沫夾帶量在設(shè)計范圍之內(nèi)。 1) 塔板的分塊 因為 D≥ 800mm，所以選擇采用分塊式
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