【正文】 沫夾帶線 .......................................45 液相負(fù)荷下限線 ...................................45 液相負(fù)荷上限線 ...................................46 液泛線 ..........................................46 篩板塔設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果 .........................................48 第 9 章 附屬設(shè)備的計(jì)算、選型 ...............................50 第 節(jié) 冷凝器的選型及計(jì)算 .............................................................. 50 第 10 章 精餾裝置的工藝流程圖 ...............................51 第 11 章 板式塔精餾裝置設(shè)計(jì)說(shuō)明書 ...........................52 結(jié) 論 .....................................................53 參 考 文 獻(xiàn) .............................................54 符 號(hào) 說(shuō) 明 .............................................55 致 謝 .....................................................58 北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 前言 蒸餾是分離液體均相混合物的典型單元操作之一，也是最早實(shí)現(xiàn)工業(yè)化得一種分離方法，廣泛的應(yīng)用于化工 石油、醫(yī)藥、食品、釀酒及環(huán)保等領(lǐng)域。 精餾通?？蓪⒁后w混合物分離為塔頂產(chǎn)品（餾出液）和塔底產(chǎn)品（蒸餾 的釜?dú)堃海﹥蓚€(gè)部分。在正常的操作氣速下，通過(guò)篩孔上升的氣流，應(yīng)能阻止液體經(jīng)篩孔向下泄露。甲醇化工已成為化工中一個(gè)重要的領(lǐng)域。 3 3 2 22 ( )C H OH C H O H O?? 酸與甲醇反應(yīng)時(shí)，甲醇分子中的甲基易被取代，在有羥無(wú)機(jī)酸存在是反應(yīng)加快。 1. 甲醇是較好的人工合成蛋白的原料，蛋白轉(zhuǎn)化率較高，發(fā)酵速度快，無(wú)毒性，價(jià)格便宜。 4. 繼續(xù)研制活性及選擇性高，耐熱性更好，使用壽命更長(zhǎng)的甲醇合成銅系催化劑，達(dá)到簡(jiǎn)化合成塔結(jié)構(gòu)和強(qiáng)化生產(chǎn)的目的。本次加料可選泵加料，泵和自動(dòng)調(diào) 節(jié)裝置配合控制進(jìn)料。 優(yōu)點(diǎn)：回流冷凝器無(wú)需支撐結(jié)構(gòu)； 北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 缺點(diǎn)：回流控制較難安裝，但強(qiáng)制回流需用泵，安裝費(fèi)用，點(diǎn)好費(fèi)用大，故不用強(qiáng)制回流，塔頂上升蒸汽采用冷凝器以冷凝回流如塔內(nèi)。 第 節(jié) 精餾塔的工藝計(jì)算 物料衡算 甲醇摩爾質(zhì)量 MA=水的摩爾質(zhì)量 MB=4 0 3 2 .0 4 0 .2 7 2 74 0 3 2 .0 4 6 0 1 8 .0 2Fx ??? 北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 9 5 3 2 . 0 4 0 . 9 1 4 39 5 3 2 . 0 4 5 1 8 . 0 2Dx ??? 3 . 5 3 2 . 0 4 0 . 0 2 0 43 . 5 3 2 . 0 4 9 6 . 5 1 8 . 0 2Wx ??? ⑵原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均 摩爾質(zhì)量 0. 27 27 32 .0 4 ( 1 0. 27 27 ) 18 .0 2 21 .8 4 /FM k g k m ol? ? ? ? ? ? 0. 91 43 32 .0 4 ( 1 0. 91 43 ) 18 .0 2 30 .8 3 /DM k g k m ol? ? ? ? ? ? 0. 02 04 32 .0 4 ( 1 0. 02 04 ) 18 .0 2 18 .3 1 /WM k g k m ol? ? ? ? ? ? 年操作時(shí)間為 8000h 計(jì)算 原料量為： 710 / 8000 /k m ol h? ? ? 總物料衡算： F=D+W （ ） /kmol h =D+W F D Wx F x D x W?? （ ） ? =D? +W? 聯(lián)立解得 W= /kmol h D= /kmol h 第 節(jié) 精餾裝置的熱量衡算 冷凝器 冷凝器熱負(fù)荷為： ( 1 ) ( ) ( )C V L V LQ R D I I V I I? ? ? ? ? ? （ ） 北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 由于塔頂流出液幾乎為甲醇，可按純甲醇的摩爾焓計(jì)算，若回流在飽和溫度下進(jìn) 入塔內(nèi)， 則 , VLI I r?? （ ） 查 XY 圖，當(dāng) DX = 時(shí)，泡點(diǎn)溫度為 65℃，查的該溫度下汽化潛熱為 610 /kJ kmol 故 r=610? = /kJ kmol 所以 CQ? V r （ ） CQ? V r = ? =? 610 /kJh 由于冷卻水進(jìn)出冷凝器的溫度分別為 25℃及 35℃，所以冷卻水消耗量為： 21()CCPCQW t t C? ? （ ） 6218 . 6 3 1 0( ) 4 . 1 8 7 ( 3 5 2 5 )CCPCQW t t C ?? ? ?? ? ? 510? /kgh 再沸器 再沸器熱負(fù)荷為： 39。39。39。 8 4 4 . 3 4 0 . 2 5 0 . 0 2 0 4 1 . 9 1 1 0 . 0 1 8 5 94 4 1 . 8 4 4 1 . 8WLWy x x x xVV ?? ? ? ? ? ? 第 節(jié) 逐板法求理論塔板層數(shù) 由于進(jìn)料采用 泡點(diǎn)進(jìn)料，則： 1y = Dx (1 )yx y a y? ?? () 1 ?? 代入 1111(1 )yx y a y? ?? 2 15(1 )yyy? ?? 解得： 1x = 代入 2 15 78yx?? 北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 解得： 2y = 代入 2222(1 )yx y a y? ?? 2 15(1 )yyy? ?? 解得 2x = 同理解得， 3y = 。66 39。 39。10y = 。mP =( FP + WP )/2=(+)/2= 操作溫度的確定 依據(jù)操作壓力，由泡點(diǎn)方程通過(guò)試差法計(jì)算出泡點(diǎn)溫度，其中甲醇 水的飽和 蒸汽壓有安托尼方程計(jì)算，計(jì)算過(guò)程略，計(jì)算結(jié)果如下： 塔底溫度 Wt =℃ 進(jìn)料溫度 Ft =℃ 提留段平均溫度 39。Lm? ? ??? ?? ? ??? ??? ? ??? ???tC 塔釜液相密度的計(jì)算： 北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 由 39。 39。B? = /mNm 39。Wt = ℃ 查手冊(cè)得 39。LFm?lg =? ()lg +（ ） ? ()lg 解得， 39。 4 4 1 . 8 2 2 . 6 2 3 . 2 . 6 1 /3 6 0 0 3 6 0 0 0 . 8 5 1 3VmS VmVMV m s? ?? ? ??? 39。m a x /L V VC? ? ? ??? 式中 39。0 . 0 0 4 6 8 8 3 6 0 0 9 6 5 . 5 0 . 0 4 8 4 2 /3 . 2 6 1 3 6 0 0 0 . 8 5 1 3h LhVL msV ???? ? ?????? ??? ???? 取板截距為 39。20 5 4 . 8 30 . 0 6 8 5 0 . 0 7 9 5 32 0 2 0LCC ??? ??? ? ? ??? ?????? 39。39。 3 .2 6 1 1 .2 8 2 /2 .5 4 3STV msA? ? ? ? 北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 提餾段的有效高度 39。 北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 封頭的計(jì)算 直邊高度 h 的大小按封頭的直徑的厚度的不同，有 25m m 、 40m m 、 50m m 三種取邊高為 h =50m m 。各項(xiàng)計(jì)算如下， （ 1） 堰長(zhǎng) Wl 取 0 .7 3 0 0 .7 3 0 1 .8 1 .3 1 4wl D m? ? ? ? ? （ 2） 溢流堰高度 Wh 由 W L OWh h h?? （ ） 選用平直堰，堰上層高度 OWh 由公式計(jì)算，即 2 / 32 .8 41000 hOW WLhEl??? ???? （ ） 近似取 E=1 ，則 取板上液層高度 Lh =80m m 所以， 2 / 3 2 / 32 . 8 4 2 . 8 4 0 . 0 0 1 9 3 6 0 01 0 . 0 0 91 0 0 0 1 0 0 0 1 . 3 1 4hOW WLh E ml?? ???? ? ? ??? ?????? Wh == （ 3） 弓形降液管寬度 Wd 和截面積 fA 由 ? 查圖得， TAA ? mD ? 故： 20 .1 0 1 0 .1 0 1 2 .5 4 2 0 .2 5 7 0fTA A m? ? ? ? ? 北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 d D m? ? ? ? ? 驗(yàn)算液體在降液管中停留的時(shí)間，即： 3600 3 6 0 0 0 . 2 5 7 0 0 . 4 5 6 0 . 8 6 50 . 0 1 9 3 6 0 0fThAA sL? ??? ? ? ?? （ ） （ 4） 降液管底隙高度 oh 3600hO WoLh l ?? （ ） 取 39。 39。dW 和截面積 39。 20. 10 1 0. 10 1 2. 54 3 0. 25 68fTA A m? ? ? ? ? 39。3600 3 6 0 0 0 . 2 5 6 8 0 . 4 5 2 4 . 6 5 50 . 0 0 4 6 8 8 3 6 0 0fThAA sL? ??? ? ? ?? 故降液管設(shè)計(jì)合理 （ 4） 降液管底隙高度 39。 0 . 0 0 4 6 8 8 3 6 0 0 0 . 0 1 9 83 6 0 0 3 6 0 0 1 . 3 1 4 0 . 1 8hO WOLh l ? ?? ? ??? 北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 39。 39。39。3Otd? =3? 5=15m m 篩孔數(shù)目 n 為 39。 3 . 3 2 6 1 9 . 0 6 /1 . 6 9 4 1 0 . 1 %SO OV msA? ? ? ?? 北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 34 第 7章 篩板的力學(xué)流體驗(yàn)算 第 節(jié) 精餾段的流體力學(xué)驗(yàn)算 塔板的壓降 （ 1） 干板阻力 Ch 的計(jì)算 對(duì)于干板阻力 Ch ： 212g OVC OLh C?????? ???? （ ） 由 / 5 / 3 ? ?? 可得 OC = 所以， 2 21 1 8 . 4 6 1 . 0 3 60 . 0 5 1 0 . 0 3 0 92 g 0 . 7 7 2 9 7 6 . 4OVC OLhmC?? ??? ? ? ? ?? ? ? ??? ? ? ? ?? ? ? ??? 液柱 （ 2） 氣體通過(guò)液層的阻力 lh 的計(jì)算 lLhh??? （ ） SaTFVAA? ? ? （ ） 3 .3 2 6 1 .4 5 /2 .5 4 3 0 .2 5 7 0SaTFV msAA? ? ? ??? 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