【正文】 料泵精餾塔換熱器換熱器再沸器儲(chǔ)存罐廢水罐回流罐緩存罐許昌學(xué)院甲醇水篩板塔設(shè)備結(jié)構(gòu)圖班級(jí) 化工2班2021年5月23日 比例設(shè)計(jì)指導(dǎo)學(xué)號(hào)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(hào) 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(jìn)口堰高進(jìn)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(xiàn) [1]唐倫成 .化工原理課程設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明課程 [M].哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)出版社 .2021 [2]柴誠敬 .化工原理（上冊(cè)） [M].天津：高等教育出版社 .2021 [3]柴 誠敬 .化工原理（下冊(cè)） [M].天津：高等教育出版社 .2021 [4]圖偉萍、陳佩珍、程達(dá)芳 .化工過程及設(shè)備設(shè)計(jì) [M].北京：化學(xué)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(jì)課程設(shè)計(jì) [M].天津：天津大學(xué)出版社 .2021 [6]王國勝 .化工原理課程設(shè)計(jì)第二版 [Z]。 35 液相負(fù)荷下限線 取平堰堰上液層高度 mhow ? 作為液相負(fù)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(fù)荷下限線。 塔板壓強(qiáng)降 氣體流過篩板的壓強(qiáng)降 P? 以相當(dāng)?shù)囊褐叨缺硎緯r(shí)可由下式計(jì)算： 即： ?hhhh lcp ??? 式中 mh p 相當(dāng)?shù)囊褐叨龋瑲怏w通過每層塔板壓降? mh c 降相當(dāng)?shù)囊褐叨?，氣體通過篩板的干板壓? mh l 降相當(dāng)?shù)囊褐叨龋瑲怏w通過板上液層的壓? mh 降相當(dāng)?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(jì)合理。 6. 進(jìn)口堰高和受液盤 進(jìn)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(jì)采取 mHB ? 。 綜上，塔徑取 。 3. 熱量衡算 （ 1）冷凝器的熱負(fù)荷 ? ? ? ?LDVDC HHDRQ ???? 1 式中 hkJ全凝器的熱負(fù)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(jì)算： 由 1212 11 ???????? ?????rrVV TTHH 7 式中 對(duì)比溫度?rT 表 3 沸點(diǎn)下蒸發(fā)潛熱列表 沸點(diǎn) /℃ 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(shí)，C? 甲醇： C22 ???? TTT r C11 ???? TTT r 甲醇的蒸發(fā)潛熱： 時(shí)，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(fù)荷及全塔熱量衡算 列表計(jì)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(jìn)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(jiǎn)化計(jì)算，現(xiàn)以進(jìn)料焓，即 C? 時(shí)的焓值為基準(zhǔn)。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(jì)、溫度計(jì)和壓力表等，以測(cè)量物流的各項(xiàng)參數(shù)。 流程的設(shè)計(jì)及說明 工藝流程：如附圖 1 所示。 精餾塔設(shè)計(jì)任務(wù)書 設(shè)計(jì)題目：連續(xù)精餾塔的設(shè)計(jì) 一、 設(shè)計(jì)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(jìn)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(jìn)料狀態(tài)：飽和液體 7. 操作壓強(qiáng)：常壓 8. 回流比 R/Rmin=（ ） 9. 進(jìn)料熱狀態(tài)：泡點(diǎn)進(jìn)料 10. 廠址選擇：河南新鄉(xiāng) 二、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 1． 設(shè)計(jì)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(jì)是培養(yǎng)學(xué)生化工設(shè)計(jì)能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，通過課程設(shè)計(jì)使我們初步掌握化工設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)、設(shè)計(jì)原則及方法；學(xué)會(huì)各種手冊(cè)的使用方法及物理性質(zhì)、化學(xué)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(xué) 院 化工原理課程設(shè)計(jì) 題目名稱：連續(xù)精餾塔的設(shè)計(jì) 院 系 化學(xué)化工學(xué)院 專 業(yè) 化學(xué)工程與工藝 班 級(jí) 07級(jí)（ 2）班 學(xué) 號(hào) 0709070205 姓 名 楊鵬飛 指導(dǎo)教師 孫國富 徐靜莉 2021 年 5 月 24 日 精餾塔設(shè)計(jì)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(diǎn)：生產(chǎn)能力（ 20%—— 40%）塔板效率（ 10%—— 50%）而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，塔盤造價(jià)減少 40%左右，安裝，維修都較容易。 本課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是過程的物料衡算，工藝計(jì)算，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和校核。 五 參考文獻(xiàn) 列出在本次設(shè)計(jì)過程中所用到的文獻(xiàn)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(shí)發(fā)現(xiàn)問題和采取相應(yīng)的措施，常在流程中的適當(dāng)位置設(shè)置必要的儀表。綜上，本設(shè)計(jì)采用泡點(diǎn)進(jìn)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?yàn)樗淮?，可將加熱器放在塔?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(yàn)算： mmhh ow 0 0 1 2 2 3 ????? 提提 則降液管底隙高度設(shè)計(jì)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(xué)驗(yàn)算 塔板流體力學(xué)驗(yàn)算的目的是為檢驗(yàn)以上初算塔徑及各項(xiàng)工藝尺寸的計(jì)算是否合理，塔板能否正常操作，以便對(duì)有關(guān)塔板參數(shù)進(jìn)行必要的調(diào)整，最后做出塔板負(fù)荷性能圖。 漏液線（氣相負(fù)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(diǎn)氣速式： ? ? VLLow hhCU ??? 精精 ??? 0 5 0