【正文】 ???? ?Dt ℃ mND /?甲醇，? mND /?水，? mNDm /0 1 7 2 6 5 1 6 , ?????? ?Wt ℃ mNW /?甲醇，? mND /?水，? mNWm /0 5 8 6 5 8 )0 0 4 (0 1 2 8 0 4 , ??????? 精餾段液相平均表面張力： mNm / ???精? 提餾段液相平均表面張力： mNm / ???提? 液體的粘度 1lg lgnlm i ii x???? ? 甲醇 水各溫度下的粘度 (內(nèi)插法求得 ) 溫度℃ 塔釜溫度 tW 定性溫度 tm 進(jìn)料溫度 tf 塔頂溫度 tD 甲醇 410?? 2,720 410?? 410? 410?? 水 410?? 410?? 310?? 410?? 25 1) td=℃ ?D甲醇，? ?D水，? sm p aL DmL Dm .3 2 9 0 3 7 2 8 ?????? ?? 2) tf=℃ ?f,甲醇? ?f,水? sm p aL DmL f m .9 3 0 1 9 2 7 0 ?????? ?? 3) tw=℃ ?W甲醇，? ?W水，? sm p aL W mL W m .2 8 4 1 8 4 9 5 2 9 0 4 ?????? ?? 精餾段液相平均粘度： sm pam . ???精? 提餾段液相平均粘度： sm pam . ???提? 液負(fù)荷計算 精餾段： hk m o lDRV /)()1( ?????? hk mo lRDL /2 7 1 0 51 2 ???? smMVVVmVmS /53 00 00 3?? ????精精? smLMLLLS / 3?????精精? 提餾段： hk m o lqFLL / ??????? hk m o lFVV / ??????? ）（ 26 smMVVVVS / 3?? ??????提提? smMLLLLS / 33???? ?????提提? . 塔徑塔板工藝尺寸的確定 塔板 的計算 塔徑的計算 欲求塔徑應(yīng)先求出 u，而 u＝安全系數(shù) umax m a x Lm V mVmuC??? ?? 精 精精 精 式中： 3L3Vkg / m 。 ???????????39。 本次任務(wù)分離的是甲醇和水體系，綜合考慮各個因素， 決定采用常壓（ 1atm） 下進(jìn)行操作。 二．工藝設(shè)計 1. 總體設(shè)計方案 操作壓強的選擇 精餾可以常壓，加壓或減壓條件下進(jìn)行。 V4 型的特點是閥孔被沖壓成向下彎的噴咀形，氣體通過閥孔時因流道形狀漸變可減小阻力。 浮閥閥型介紹 浮閥的形狀如右圖所示。 2． 生產(chǎn)能力大 單位塔截面積處理量大。 本次設(shè)計就是針對 甲醇 水 體系，而進(jìn)行的常壓浮閥精餾塔的設(shè)計及其輔助設(shè)備的選型。 浮閥塔的特點： 1．生產(chǎn)能力大，由于塔板上浮閥安排比較緊湊，其開孔面積大于泡罩塔板，生產(chǎn)能力比泡罩塔板大 20%～ 40%，與篩板塔接近。前者的代表是板式塔，后者的代表則為填料塔。 但是，浮閥塔的抗腐蝕性較高（防止浮閥銹死在塔板上），所以一般采用不銹鋼作成，致使浮閥造價昂貴，推廣受到一定限制。閥片升降位置隨氣流量大小作自動調(diào)節(jié)，從而使進(jìn)入液層的氣速基本穩(wěn)定。 4． 氣體阻力小 氣體阻力小可使氣體輸送的功率消耗小。 浮閥塔的生產(chǎn)能力比泡罩塔約大 20%～ 40%，操作彈性可達(dá) 7～ 9，板效率比泡罩塔約高 15%，制造費用為泡罩塔的 60%～ 80%，為篩板塔的120%～ 130%。閥重則閥的慣性大，操作穩(wěn)定性好，但氣體阻力大。降低操作壓力，組分的相對揮發(fā)度增加，有利于分離。 塔釜的加熱方式 本次分離任務(wù)采設(shè)置再沸器，采用 間接蒸汽加熱 ，以提供做夠的熱量。39。工業(yè)中應(yīng)用最廣的降液管是弓形降液管。此區(qū)域不開孔是為了防止因這部位液層較厚而造成傾向性液 封，同時也防止氣泡竄入降液管。 鼓泡區(qū)閥孔數(shù)的確定及排列 D 精 =D 提 =1200mm 所以查表得：塔板分塊數(shù)（精餾） =塔板分塊數(shù)（提餾） =3 塔徑 D/mm 8001200 14001600 18002021 22002400 塔板分塊數(shù) 3 4 5 6 32 工藝要求：孔徑 md ? 精餾段 ： 取閥孔動能因子 F? =10 孔速 smFuVC/ 100,0 ???精? 浮閥孔數(shù) )(1 4 4 20 3 9 3 5 3 6 4 2,020個?????? ??CSudVN 取無效區(qū)寬度 cW = 安定區(qū)寬度 sW = 弓形降液管寬度 ?W 開孔區(qū)面積 2 2 2 12 s in180a xA x R x R R? ???? ? ?????= 其中 R= 2cDW?= x= ()2dD W Ws??= 浮閥排列方式采用等腰三角形叉排 33 圖如下： 經(jīng)過精確繪圖，得知，當(dāng) t’ =65mm 時，閥孔數(shù) N 實際 =120 個 按 N=121 重新核算孔速及閥孔動能因數(shù)： 孔速 u0= VS/（π 1/4 d2 N） = m/s 34 F0=uo (ρ V,M) = 閥孔動能因數(shù)變化不大，仍在 9～ 12 范圍內(nèi)。39。 40 精餾塔提餾塔 負(fù)荷性能圖 液相下限線 因堰上液層厚度 how’為最小值時，對應(yīng)的液相流量為最小。 LS39。 LS39。20c01 uNnFf Bc ???? 2 )/(p39。( 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； DH 取 TH 塔板間距， m； TH = 39。 管路阻力 fh? ，設(shè)損失為 3%，則 泵的揚程 H=Ht+ fh? =+ = F=330kmol/h= 58 從各個方面考慮下來， IS5032125 比較適合作進(jìn)料泵，其有關(guān)參數(shù)為： 流量 /(m3/h) 揚程 /m 轉(zhuǎn)速 /(r/min) 氣蝕余量 /m 泵效率 /% 軸功率 配帶功率 20 2900 60 使用重力回流 。我們慢慢地找到了符合自己的實驗數(shù)據(jù)。由于個人知識水平有限，在老師和同學(xué)的耐心幫助下才得以完成本次設(shè)計。 北京 :化學(xué)工業(yè)出版社， 2021。 。柴誠敬 湖南省化工技校－湯金石 （下冊 修訂版），夏清，陳常貴。有一次馮老師問我?guī)讉€設(shè)計上的問題，沒有答上來，被馮老師批評了，這也確實教會了我設(shè)計要細(xì)心，嚴(yán)謹(jǐn)。 在這兩周中給我印象最深的是我們這些“非泡點一族”在計算進(jìn)料熱狀況參數(shù) q 時，沒有任何參考模板，完全靠自己捉摸思考。 從老師以及學(xué)長那里了解到 化工原理 課程設(shè)計是培養(yǎng) 我們化工設(shè)計能力的重要教學(xué)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(xué)會各種手冊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；在設(shè)計過程中不僅要考慮理論上的可行性，還要考慮生產(chǎn)上的安全性和經(jīng)濟(jì)合理性。TH = FH 進(jìn)料段高度， m； FH =， BH 塔底空間， m； N 實際塔板數(shù)， m； N =30 塊 S 人孔數(shù)（不包括塔頂空間與塔底空間的人孔數(shù)）。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沖區(qū)。 46 （ 1）在任務(wù)規(guī)定的氣液負(fù)荷下的操作點 P’（設(shè)計點），處在適宜操作區(qū)內(nèi)的適中位置。 ? ? dLlcdLpwT hhhhhhhhhH ????????? ?? 44 ? ? ? ?????????????????????????????????3202020 36001000 wwwSLvwT l LEhhl LguhH ????因物系一定，塔板結(jié)構(gòu)尺寸一定，則 、 、 、 、 、 、 及φ等均為定值，而 與 又有如下關(guān)系，即： NdVu S200 4?? 式中閥孔數(shù) N 與孔徑 亦為定值。 以 作為液體在降液管中停留時間的下限， 因 Af= ， HT= ∵θ =AfHT/LS a)精餾段 ： 則 LS,大 = / 5=b)提餾段： 則 LS,大 ’ = / 5= 41 漏液線 a)精餾段： 55,m i n,000?????精因數(shù)對于浮閥塔，閥孔動能VuFF? smuV/ 55m in,0 ???精? smnduV s / 3220m i n,0m i n, ????????? ?? b)提餾段： 55,m i n,000???? ?提因數(shù)對于浮閥塔，閥孔動能VuFF? smuV/ 55,m in,0???提? smnduV s / 3220m i n,0m i n, ????????? ?? 據(jù)此可作出與液體流量無關(guān)的水平漏液線。39。 即： Hd≤ψ（ HT+hW） Hd=hw+how+hd+hp+△ hd=(LS/(lwho))2 甲醇 水屬于一般物系，ψ取 對于浮閥塔△≈ 0 則 Hd=hw+how+hd+hp+△=+(())2+= ψ（ HT+hW） =(+)= 因 ， 故本設(shè)計中不會出現(xiàn)液泛 霧沫夾帶 綜合考慮生產(chǎn)能力和塔板效率，一般應(yīng)使霧沫夾帶量 eV 限制在 10%以下，校核方法常為：控制泛點百分率 F1 的數(shù)值。 2） 出口安定區(qū) 在塔板上液流的下游靠近溢流堰部位也有狹長的不開孔區(qū)，叫出口安定區(qū)，其寬度與入口安定區(qū)相同，亦為 SW 。?? 故降液管尺寸可用。 提餾段理論板數(shù) 提餾段操作線方程： y= 已知 X5=, 由上而下計算，直到 Xi 首次越過 Xw=。 ????????? hk mo lFqDRV /8 6 5 73 3 01 0 0 51 2 )1()1(39。但是降低壓力也導(dǎo)致了塔直徑的增加和塔頂冷凝溫度的降低，而且必須使用抽真空設(shè)備，增加了相應(yīng)的設(shè)備和操作費用。只有要求壓降很小的場合，如真空精餾時才使用輕閥。國內(nèi)常用的浮閥有三種，即圖 1 所示的F1 型及圖 2 所示的 V4 型與 T 型。 5． 結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)備取材面廣 便于加工制造與維修，價格低廉，使用面廣。 生 產(chǎn)上對塔器在工藝上及結(jié)構(gòu)上提出的要求有下列幾方面： 1． 分離效率高 達(dá)到一定分離程度所需塔的高度低。 近幾十年來，人們對浮閥塔的研究越來越深入，生產(chǎn)經(jīng)驗越來越豐富，積累的設(shè)計數(shù)據(jù)比較完整，因此設(shè)計浮閥塔比較合適。在各種塔型中，當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的是篩板塔和浮閥塔。一般，與填料塔相比，板式塔具有效率高、處理量大、重量輕及便于檢修等特點，但其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，阻力降較大。隨著科學(xué) 4 技術(shù)的不斷發(fā)展 ，各種新型填料，高效率塔板的不斷被研制出來，浮閥塔的推廣并不是越來越廣。又因氣體在閥片下測水平方向進(jìn)入液層，既減少液沫夾帶量，又延長氣液接觸時間，故收到很好的傳質(zhì)效果。對真空精餾來說，降低塔器對氣流的阻力可減小塔頂，底間 的壓差，降低 9 塔的操作壓強，從而可降低塔底溶液泡點，降低對塔釜加熱劑的要求，還可防止塔底物料的分解。 圖 2 浮閥（ a） V4 型，（ b） T 型 浮閥一般都用不銹鋼制成。一般采用重罰。減壓操作降低了平衡溫度，這樣可以使用較低位的加熱劑。 回流方式選定 重力回流 12 2 精餾的工藝流程圖 3 精餾塔塔板數(shù)的確定 物料衡算 已 知 條 件 ： F=330kmol/h ?xf ?XD ,f???? F xD D? 已知 ?XD ， ?xf F=330kmol/h，可以求出 D=W=FD=330kmol/ 求出為X 13 物系相平衡數(shù)據(jù) 1) 基本物性