【正文】 ……… 16 …………………………………………………… 16 ………………………………………… 16 ．殼體內(nèi)徑 ……………………………………………………… 16 ．折流板 ……………………………… ……………………… 17 ．接管…………………………………………………………… 17 換熱器核算 ………………………………………………………… 17 熱流量核算……………………………………………………… 17 殼程表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) ………………………………………… 17 管內(nèi)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)…………………………………………… 18 污垢熱阻和管壁熱阻 ………………………………………… 18 傳熱系數(shù) eK ………………………………………………… 19 傳熱面積裕度 ………………………………………………… 19 5 換熱器內(nèi)流體的流動(dòng)阻力……………………………………… 19 管程流體阻力……………………………………………… 19 殼程阻力 ……………………………………………………… 20 八 .換熱器的結(jié)果匯總……………………………………………………… 21 九 .總結(jié)……………………………………………………………………… 22 十 .參考文獻(xiàn)………………………………………………………………… 23 十一 .符號(hào)說(shuō)明……………………………………………………………… 24 1 一．概述 甲 醇 ~水是工業(yè)上最常見(jiàn)的溶劑，也是非常重要的化工原料之一，是無(wú)色、無(wú)毒、無(wú)致癌性、污染性和腐蝕 性小的液體混合物。 1 題目： 年產(chǎn) 66000 噸 甲 醇 水精餾塔工藝設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)任務(wù) 1. 進(jìn)料液含 30%甲 醇（質(zhì)量），其余為水。 （ 3）、全塔效率： Et≥ 50% 設(shè)計(jì)內(nèi)容 1 .選定連續(xù)精餾流程； 2 .塔的工藝計(jì)算； 3. 塔和塔板主要工藝尺寸的設(shè)計(jì)： （ 1）、塔高、塔徑及塔板結(jié)構(gòu)的主要參數(shù)； （ 2）、塔板的流體力學(xué)驗(yàn)算（僅驗(yàn)算壓降）； 4 輔助設(shè)備選型與計(jì)算； 5 包括全凝器的型號(hào)的選用及性能參數(shù) 6 設(shè)計(jì)結(jié)果一覽表； 7 工藝流程圖及全凝器主體設(shè)備圖。 塔釜一般采用間接蒸汽加熱，但對(duì)塔底產(chǎn)物基本是水，且在低濃度時(shí)的相對(duì)揮發(fā)度較大的體系，也可采用直接蒸汽加熱。 ⑴ 根據(jù)本設(shè)計(jì)的具體情況，參考生產(chǎn)上較可靠的回流比的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選定； ⑵ 先求出最小回流比 Rmin，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取操作回流比為最小回流比的 ∽ 2倍，即 R＝（ ∽ 2） Rmin； 產(chǎn)品純度或回收率 產(chǎn)品純度通常是根據(jù)客戶(hù)的要求決定的。為保持塔的操作穩(wěn)定性，采用高位槽送料，以免受泵操作波動(dòng)的影響。 3 三．塔的工藝計(jì)算 精餾塔的物料衡算 3． 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率 甲 醇的摩爾品質(zhì) AM = 32 kg/kmol 水的摩爾品質(zhì) BM = kg/kmol Fx = ? = Dx = ? = wx = ? = . 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量 FM =? +（ ） ? = kg/kmol DM =? +()? = kg/kmol WM=?+()? = kg/kmol 物料衡算 塔頂產(chǎn)品量： F= 1066000 3?? ? = 總物料衡算： = D+W 甲醇 物料衡算： Fx =D? + 聯(lián)立解得： D= kmol/h W= kmol/h 4 物料衡算匯總?cè)缦卤恚? 塔板數(shù)的確定 理論板層數(shù) TN 的求取 對(duì) 甲醇 — 水物系，可采用圖解法求理論板層數(shù)。 ???????? ）（（ BFAFL F m xx ??? mmN /? 精餾 段液相平均表面張力為： mmNL F mL D mLm /)(2/)( ????? ??? 提餾段物性計(jì)算 操作壓力計(jì)算 每層塔板壓降 KPaP ?? 進(jìn)料板壓力 KPaPF ? 塔底操作壓力 K P aP w ???? 9 提餾段平均壓力 ? ? K P aP m 0 92/ 0 1 1/ ??? 操作溫度計(jì)算 由安托尼方程 CT BApvp ???ln KPaPw ? 時(shí)， T= 則 wt =? 而 CtF ?? ， 則提餾段溫度 ? ? Ct m ? ??? 平均摩爾量計(jì)算 塔底平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 由 , /1/1/1 ???? yxyx w （因?yàn)?，就近似相等，誤差可忽略） )0 0 ( 0 ??????V W mM )0 0 ( 0 ??????L W mM 進(jìn)料板平均摩爾質(zhì)量 VFmM = LFmM = 提餾段平均摩爾質(zhì)量 )( ???VmM )( ???LmM 平均密度計(jì)算 ① 氣相平均密度計(jì)算： 由前計(jì)算可得知 3/ mKgVm ?? ② 液相平均密度計(jì)算 液相平均密度依照下列公式計(jì)算，即 iiLma ?? ??1 塔底液相平均密 度計(jì)算， , Ctw ?? 查手冊(cè)（《化學(xué)方程手冊(cè)》第一卷）得 10 A? =3mkg 則 3400 mkgL W m ?????? ）（）（ ??? ?? 由前面計(jì)算，進(jìn)料板液相密度 4 4 mkgL F m ?? ? 提餾段液相平均密度 3/ 6 72/) 9 4 4( mkgLm ???? 四 精餾塔的塔體工藝尺寸計(jì)算 塔徑的計(jì)算 精餾段的氣、液 相體積流率為： smLMLsmVMVLmLmsVmVms/ / 33?? ?????????? 由 VVLC ? ??? ??m ax ，式中 C= )20( LC ? 20C 由史密斯關(guān)聯(lián)圖可查得， 先算橫坐標(biāo)： ) ( )( 2/12/1 ?????VLhhVL ?? 取板間距 mHT ? ，板上液層高度 mhL ? ，則 mhH LT ???? 查史密斯關(guān)聯(lián)圖得， ?C 11 )20 ()20( ???? LCC ? a x ????? 取安全系數(shù)為 ，則空塔氣速為 m a x ???? ?? sm/ mVD S ????? ?? 按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后， D= 塔截面積為： 222 )(44 mDAT ???? ?? 實(shí)際空塔氣速為： smAV TS / ???? 塔高的計(jì)算 塔的高度可以由下式計(jì)算： WFTTD HHSHHSNHZ ??????? )2( 已知實(shí)際塔板數(shù) N=18為塊，板間距為 ，由于料液較清潔，無(wú)需經(jīng)常清洗，可每隔六塊板設(shè)一個(gè)人孔，則人孔數(shù)目 S: S=18/61=2 個(gè) 取人孔之間間距為 ，塔頂空間 ，塔底空間 ，進(jìn)料板空間 高度 ，那么全塔高度： Z=+(1822) +4 += 12 五 塔板主要工藝尺寸的計(jì)算 溢流裝置計(jì)算 因塔徑 D=，由溢流類(lèi)型與液體負(fù)荷及塔徑的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系，因此可采用單溢流弓形降液管，采用凹型受液盤(pán)。 取 110?F ，由公式可得 : smFuV /??? ? 故浮閥個(gè)數(shù)為20xx SVN u?? ???? ?? 個(gè) 若同一橫排 的閥孔中心距 80t mm? ，那么相鄰兩排間的閥孔中心距為 ? tNAa??? ??? 15 塔板負(fù)荷性能圖 漏液線(xiàn) 由 提餾段漏液氣速 , m in 4 .4 ( 0 .0 0 5 6 0 .1 3 ) /o o L L Vu c h h ? ??? ? ? ,min0,min 0sVu A? 板上清液高度 L w owh h h?? 堰上液層高度 2 / 1000 how wLhEl??? ???? hSLL? 得 ，精餾段最小氣相體積流率：2 / 3, m in2 / 32 .8 44 .4 0 .0 0 5 6 0 .1 3 ( ) /100036002 .8 4 8 1 4 .84 .4 0 .8 2 0 .0 9 4 4 0 .3 7 0 3 0 .0 0 5 6 0 .1 3 0 .0 5 2 6 5 1 .0 3 0 .0 0 3 9 91 0 0 0 0 .4 8 1 .0 9 4hs o o w L VwsLV c A h E hlL? ???? ????? ? ? ? ??? ???????????? ??? ? ? ? ? ? ? ????? ????????2 / 3, m in s3 .4 4 1 0 .0 0 8 8 5 4 5 0 .1 4 5 7sVL?? 同理可得 ， 提餾段最小氣相體積流率：2 / 3, m in2. 844.