【正文】 料泵精餾塔換熱器換熱器再沸器儲存罐廢水罐回流罐緩存罐許昌學院甲醇水篩板塔設(shè)備結(jié)構(gòu)圖班級 化工2班2021年5月23日 比例設(shè)計指導學號第1張 共2張楊鵬飛07090700205孫國富E 0101 附圖 1 41 /23 重量件數(shù)比例審核描圖制圖河南新鄉(xiāng)符號 單位 名稱 尺寸堰長篩孔間距鼓泡區(qū)寬度的1/2鼓泡區(qū)半徑塔徑安定區(qū)寬度無效區(qū)寬度弓型降液管寬度板間距降液管中清液層進口堰高進口堰與降液管間的高度水平距離降液管底隙高度堰上液層高度出口堰高楊鵬飛 附圖 2 42 參考文獻 [1]唐倫成 .化工原理課程設(shè)計簡明課程 [M].哈爾濱：哈爾濱工程大學出版社 .2021 [2]柴誠敬 .化工原理（上冊） [M].天津：高等教育出版社 .2021 [3]柴 誠敬 .化工原理（下冊） [M].天津：高等教育出版社 .2021 [4]圖偉萍、陳佩珍、程達芳 .化工過程及設(shè)備設(shè)計 [M].北京：化學工業(yè)出版社 .2021 [5]賈紹義、柴誠敬 .化工單元過程及設(shè)備設(shè)計課程設(shè)計 [M].天津：天津大學出版社 .2021 [6]王國勝 .化工原理課程設(shè)計第二版 [Z]。 35 液相負荷下限線 取平堰堰上液層高度 mhow ? 作為液相負荷下限條件， ?E ，則： 32m in,3600 ?????????wsow l LEh 即： 32m in, 6 0 01 0 0 0 ????????? sL 解上式得： smL s 34m in, ??? 以此值在 ss LV? 圖上作線（ 5）即為液相負荷下限線。 塔板壓強降 氣體流過篩板的壓強降 P? 以相當?shù)囊褐叨缺硎緯r可由下式計算： 即： ?hhhh lcp ??? 式中 mh p 相當?shù)囊褐叨?，氣體通過每層塔板壓降? mh c 降相當?shù)囊褐叨?，氣體通過篩板的干板壓? mh l 降相當?shù)囊褐叨?，氣體通過板上液層的壓? mh 降相當?shù)囊褐叨?，克服液體表面張力的壓?? （ 1）干板阻力 ch 由 ?????????????????LVc Cuh ??2000 5 式中 篩孔氣速?0u 流量系數(shù)?0C 由 ???d ，查表得： ?C 則 ?????????????? 5 3 8 51 0 5 2精ch ? ?????????????? 8 49 1 5 2提ch ? （ 2）氣體通過液層的阻力 lh 由 ? ?owwLl hhhh ??? 00 ?? 28 式中 充氣系數(shù)?0? 則 smAA VUfTsa 2 ?????? 精精 smAA VUfTsa 2 ?????? 提提 則 V ???? 精精 ?a 4 0 1 6 6 V ???? 提提 ?a 查圖 aF0?? 關(guān)聯(lián)圖可知： ?精? ， ?提? 故 mh l 0 3 ???精 mh l ???提 （ 3）液體表面張力的阻力 ?h 由 04gdh ??? ? 得： 精餾段： mgdh 0 0 3 2 0 3 8 5 107 1 30??? ???? ?精精精 ? ?? 提餾段： mgdh 30??? ???? ?提提提 ? ?? 綜上，精餾段： mh p 0 7 0 3 2 3 4 5 ????精 提餾段： mh p 0 6 0 4 6 3 1 ????提 則 故，設(shè)計合理。 6. 進口堰高和受液盤 進口堰高與底隙高度相近，故 mhh ow ??? 精精 ， mhh ow ??? 提提 受液盤采用平行受液盤。 綜上兩因素，本設(shè)計采取 mHB ? 。 綜上，塔徑取 。 3. 熱量衡算 （ 1）冷凝器的熱負荷 ? ? ? ?LDVDC HHDRQ ???? 1 式中 hkJ全凝器的熱負荷，?CQ kgkJH V 塔頂上升蒸汽的焓，?? D kgkJH 餾出液的焓，?? LD 又 ? ? 水甲 VDVDLDVD HxHxHH ???????? 1 式中 hkJH V 甲醇的蒸發(fā)潛熱，甲 ?? hkJH V 水的蒸發(fā)潛熱，水 ?? 蒸發(fā)潛熱的計算： 由 1212 11 ???????? ?????rrVV TTHH 7 式中 對比溫度?rT 表 3 沸點下蒸發(fā)潛熱列表 沸點 /℃ 蒸發(fā)潛熱△ Hv/(kJ/kg) Tc/K 甲醇 1105 水 2257 由表 3以及上式可得： 時，C? 甲醇： C22 ???? TTT r C11 ???? TTT r 甲醇的蒸發(fā)潛熱： 時，C? 水： C22 ???? TTT r 5 7 4 8 0 7 3C11 ???? TTT r 甲醇的蒸發(fā)潛熱： 則 ? ? 水甲 VDVDLDVD HxHxHH ???????? 1 ? ? 3 5 0 9 ????? kgkJ /? 則 ? ? ? ?LDVDC HHDRQ ???? 1 ? ? 6 1 6 9 4 516 9 ???? hkJ / 6?? （ 2） 冷卻水消耗量 ? ?12 ttCQWPCCC ?? 式中 hkgW C /冷卻水消耗量，? H V kg kJ 547 . 2356 576 . 0 1 525 . 0 1 2257 38 . 0 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 水 H V kg kJ 833 . 1098 658 . 0 1 663 . 0 1 1105 38 . 0 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 甲 8 kgkJC pc /的比熱容，冷卻介質(zhì)在平均溫度下? 所以 Cttt ?????? 302 35252 21 此溫度下冷卻水的比熱容 ? ?hkgkJC pc ?? 所以 ? ?12 ttCQWPCCC ?? ? ? 6?? ?? ?? （ 3）加熱器熱負荷及全塔熱量衡算 列表計算甲醇、水在 不同溫度下混合物的比熱容 PC ? ?? ?C??kgkJ單位： 塔頂 塔釜 進料 精餾段 提餾段 甲醇（ 1） 水（ 2） 精餾段： 甲醇： ? ? ? ? kgkJttC FLDp / ?????? 水： ? ? ? ? kgkJttC FLDp / ?????? 提餾段： 甲醇： ? ? ? ? kgkJttC Fp /7 5 . 6 3 6 . 9 43 . 3 0 0W1 ????? 水： ? ? ? ? kgkJttC Fp /9 6 . 3 1 6 . 9 44 . 2 0 2W2 ????? 塔頂餾出液的比熱容： 塔釜流出液的比熱容： ? ? ? ? ? ? 222 ????????????? kgkJCxxCC pWWpp 為簡化計算，現(xiàn)以進料焓，即 C? 時的焓值為基準。這樣，釜液部分汽化，維持了原有濃度，減少理論塔板數(shù)。 4. 塔頂冷凝方式 甲醇和水不反應(yīng)且容易冷凝，故塔頂 冷凝采用全凝器，用水冷凝。比如流量計、溫度計和壓力表等，以測量物流的各項參數(shù)。 流程的設(shè)計及說明 工藝流程：如附圖 1 所示。 精餾塔設(shè)計任務(wù)書 設(shè)計題目：連續(xù)精餾塔的設(shè)計 一、 設(shè)計任務(wù)及操作條件 二、 1. 物 系： 甲醇－水 2. 塔板型式： 篩板塔 3. 年 產(chǎn) 量 ： 3 萬噸 4. 進料組成 (質(zhì)量百分比 )： 5. 分離要求 (質(zhì)量百分比 )：塔頂 塔底 6. 進料狀態(tài)：飽和液體 7. 操作壓強：常壓 8. 回流比 R/Rmin=（ ） 9. 進料熱狀態(tài)：泡點進料 10. 廠址選擇：河南新鄉(xiāng) 二、設(shè)計內(nèi)容及要求 1． 設(shè)計方案確定 選擇工藝流程、主要設(shè)備及典型輔助設(shè)備的形式。 化工原理課程設(shè)計是培養(yǎng)學生化工設(shè)計能力的重要教學環(huán)節(jié)，通過課程設(shè)計使我們初步掌握化工設(shè)計的基礎(chǔ)知識、設(shè)計原則及方法；學會各種手冊的使用方法及物理性質(zhì)、化學性質(zhì)的查找方法和技巧；掌握各種結(jié)果的校核，能畫出工藝流程、塔板結(jié)構(gòu)等圖形。 許 昌 學 院 化工原理課程設(shè)計 題目名稱：連續(xù)精餾塔的設(shè)計 院 系 化學化工學院 專 業(yè) 化學工程與工藝 班 級 07級（ 2）班 學 號 0709070205 姓 名 楊鵬飛 指導教師 孫國富 徐靜莉 2021 年 5 月 24 日 精餾塔設(shè)計說明書 化工生產(chǎn)中所處理的原料，中間產(chǎn)物，粗產(chǎn)品幾乎都是由若干組分組成的混合物，而且其中大部分都是均相物質(zhì)。與泡罩塔相比，板式精餾塔具有下列優(yōu)點：生產(chǎn)能力（ 20%—— 40%）塔板效率（ 10%—— 50%）而且結(jié)構(gòu)簡單，塔盤造價減少 40%左右，安裝，維修都較容易。 本課程設(shè)計的主要內(nèi)容是過程的物料衡算，工藝計算，結(jié)構(gòu)設(shè)計和校核。 五 參考文獻 列出在本次設(shè)計過程中所用到的文獻名稱、作者、出版社、出版日期。為了便于了解操作中的情況及時發(fā)現(xiàn)問題和采取相應(yīng)的措施，常在流程中的適當位置設(shè)置必要的儀表。綜上，本設(shè)計采用泡點進料。 7. 加熱器 采用 U 型管蒸汽間接加熱器，用 的水蒸氣作加熱劑，因為塔不大，可將加熱器放在塔內(nèi)，即再沸器。新鄉(xiāng)市夏季日平均氣溫為 25℃，故選用25℃的冷卻水 ，選升溫 10℃，即冷卻水的出口溫度為 35℃。 提餾段塔徑： mUVD s 0 1 5 5 7 ????? ?? 提提提，圓整后取 。 （ 2）塔底液面至最下層塔板之間要有 1~2m 的間距，大塔可大于此值。 提餾段：取液體通過降液管底隙的流速 smu ?提 則提餾段降液管底隙高度： mul Lhwso 0 2 103 5 30????? ?提提提 驗算： mmhh ow 0 0 1 2 2 3 ????? 提提 則降液管底隙高度設(shè)計合理。 則開孔數(shù)為： 15 101158101158 2323 ?????????? ?????????? ?? aAtn 開孔率 為： ? ? ? ?范圍內(nèi)在 0015~ 2200 ???? dtAA a? 每層塔板上的開孔面積為： 20 0 8 2 0 1 mAA a ???? ? 氣體通過篩孔的氣速為： smAVu s ??? 精精 smAVu s 8 2 5 7 ??? 提提 27 第 3 章 流體力學驗算 塔板流體力學驗算的目的是為檢驗以上初算塔徑及各項工藝尺寸的計算是否合理，塔板能否正常操作，以便對有關(guān)塔板參數(shù)進行必要的調(diào)整，最后做出塔板負荷性能圖。 漏液線（氣相負荷下限線） 由 owwl hhh ?? 得： 將 sowwl Lhhh 精精精精 ????，0min,AVU sow 精精 ? 代入漏液點氣速式： ? ? VLLow hhCU ??? 精精 ??? 0 5 0