【正文】 泛點負(fù)荷系數(shù) FC，由圖查得 FC= %% ???? ?????泛點率 對于大塔，為了避免過量霧沫夾帶，應(yīng)控制泛點率不超過 80%。 管徑的計算 : 36004 ??? ??? LfF Lfu MFD ??，取 Fu ? ，3/ mkgLf ?? mD ???? ??? 41 經(jīng)圓整選取熱軋無縫鋼管，規(guī)格Φ 78 回流管 回流液體積流量 sLMV L LSL / 3???? ? 利用液體的重力進(jìn)行回流，取適宜的回流速度s/ ?，那么 muLdRsR ??????? ?? 經(jīng)圓整選取熱軋無縫鋼管，規(guī)格：Φ 90mm?3mm 實際管內(nèi)流速：smu w / 2 ???? ? 塔釜出料管 釜殘液的體積流量： hmWMV SW / 3w wm ???? ? 取適宜的輸送速度 uw= ????? ?計d 經(jīng)圓整選取熱軋無縫鋼管，規(guī)格： Φ 60mm?3mm 實際管內(nèi)流 速 ：smu w / 2 ??? ?? 再沸器蒸汽進(jìn)口管 smGV / 31 ??? ? 設(shè)蒸汽流速為 20m/s, ??? ?計d 42 經(jīng)圓整選取熱軋無縫鋼管，規(guī)格 ：Φ 750mm?12mm 實際管內(nèi)流速：smu w / 2 ???? ? 塔釜蒸汽進(jìn)氣管 冷凝水進(jìn)口溫度為 20℃，水的物性數(shù)據(jù)： 水的物性數(shù)據(jù)：ρ =,μ = smPa?, ? 11/ ?? ?? KKgKJ 冷凝水質(zhì)量流率skgG /?，取流速為 管徑muGd ??????? ?? ??? 選取 Φ 370 6mm 熱軋無縫鋼管 實際流速為smdGu /44 22??????? ??? 簡體與封頭 簡體 采用碳素鋼，料液無腐蝕性 筒體可采用 設(shè)計溫度在 150℃時，許用應(yīng)力 132MPA φ 焊縫系數(shù)取 采用雙面對焊接，局部無損檢測 ? ? mmCPD n P ????? ?????? ??? 剛度要求 imin ????? min? 不小于 2mm 考慮到此塔較高，風(fēng)載荷較大，塔內(nèi)徑不太大，故適當(dāng)?shù)脑黾颖诤襁x 封頭 封頭分為橢圓形封頭、蝶形封頭等幾種，本設(shè)計采用橢圓形封頭，由公稱直徑 DN=2200mm 的 EHA 橢圓封頭。因設(shè)計塔徑 D=2200mm，可選用吊柱500kg,s=1000mm,L=3400mm,H=1000mm,材料為 A3 44 法蘭 由于常壓操作，所用法蘭均采用標(biāo)準(zhǔn) 管法蘭，干焊法蘭，由不同的公稱直徑，選用相應(yīng)法蘭： （ 1）進(jìn)料管接管法蘭： HG20593 法蘭 Q235A （ 2）回流管接管法蘭： HG20593 法蘭 Q235A （ 3）塔釜出料管法蘭： HG20593 法蘭 Q235A （ 4）塔頂蒸汽管法蘭： HG20593 法蘭 Q235A （ 5）塔釜蒸汽進(jìn)氣法蘭： HG20593 法蘭 Q235A 塔總體高度的設(shè)計 塔總高（不包括群座） 39。將冷凝器與精餾塔作成一體。冷凝器置于塔下部適當(dāng)位置，用泵向塔頂送回流冷凝水，在冷凝器和泵之間需設(shè)回流罐，這樣可以減少臺架，且便于維修、安裝，造價不高。彎頭 4 半開型球閥 ξ 6 4 設(shè)管長為 50米 , 塔有效高度加裙座加。 ② 傳熱面積 A=20 ????? ??，比查得的 2稍大，這是由于管長的一小部分需用于在管板上固定管子。該型式常用于減壓精餾或傳熱面較小場合。TH 開有人孔的塔板間距， m； FH 進(jìn)料段高度， m； BH 塔底空間， m； N 實際塔板數(shù)， m； S 人孔數(shù)（不包括塔頂空間與塔底空間的人孔數(shù)）。常用除沫器有折流板式除沫器、絲網(wǎng)除沫器以及程流除沫器。 36 塔板負(fù)荷性能圖 霧沫夾帶線 %100AKCbFL1s1V1L1Vs1??? ???泛點率 據(jù)此可作出負(fù)荷性能圖中的霧沫夾帶線，按泛點率 80%計算： ① 精餾段： ss????? 整理得 ：ss ? 由上式知霧沫夾帶線為直線，則在操作范圍內(nèi)任取幾個sL值算出sV。 smsm /) () )()(1Vc10 ???? ?（ 故 ： 2L1 2020V1c ??? ?????? ?? 板上充氣液層阻力： 取 L01L0 ?????? ?? ， 液體表面張力所造成的阻力： 此阻力很小，可忽略不計，因此與氣體流經(jīng)塔板的壓降相當(dāng)?shù)母叨葹椋? 1Lp11p1p ???????? ??? ? ② 提餾段 干板阻力： 浮閥由部分全開轉(zhuǎn)為全部全開時的臨界速度為c20U。而各分塊的支撐和銜接也要占去一部分鼓泡區(qū)面積，因此排間距不宜采用 。綜合考慮各方面因素，本設(shè)計體系采用單溢流，弓形降液管。操作時，連續(xù)地從再沸器取出部分液體作為塔底產(chǎn)品，部分液體氣化，產(chǎn)生上升蒸汽，一起通過各層塔板。氣相混合物上升到塔頂上方的冷凝器中，這些氣相混合物被降溫到泡點，其中的液態(tài)部分進(jìn)入到塔頂產(chǎn)品冷卻器中，停留一定的時間然后進(jìn)入 甲 醇的儲罐，而其中的氣態(tài)部分重新回到精餾塔中，這個過程就叫做回流。理論塔板數(shù)精餾段 23塊，提餾段 3塊。 篩孔塔板 篩孔塔板簡稱篩板，結(jié)構(gòu)特點為塔板上開有許多均勻的小孔。泡罩尺寸分為 80mm、 100mm、 150mm 三種，可根據(jù)塔徑的大小來選擇，通常塔徑小于 1000mm， 選用 80mm 的泡罩；塔徑大于 2020mm，選用 150mm 的泡罩。 二：效率高：氣液兩相在塔內(nèi)保持充分的密切接觸，具有較高的塔板效率或傳質(zhì)效率。經(jīng)過對塔設(shè)備的強(qiáng)度計算，壁厚 5mm， 滿足設(shè)計要求。 設(shè)計結(jié)果： 1. 設(shè)計說明書一份。 課 程 設(shè) 計 設(shè)計題目 分離 甲 醇、水混合物的板式精餾塔設(shè)計 學(xué)生姓名 學(xué) 號 專業(yè)班級 化工工藝 1004 指導(dǎo)教師 2020年 7 月 25 日 合肥工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計任務(wù)書 設(shè)計題目 分離 甲 醇、水混合物的 板式 精餾塔 設(shè)計 成績 課 程 設(shè) 計 主 要 內(nèi) 容 設(shè)計任務(wù)：設(shè)計一座分離甲醇、水混合物的連續(xù)操作常壓精餾塔 1. 生產(chǎn)能力： 100000 噸 精甲醇 /年；原料組成： 甲 醇 70wt%， 水 30 wt %；產(chǎn)品組成： 甲 醇 ≥wt %；廢水組成：水 ≥ wt %； 2. 。 （ 7） 安裝地點：安慶 任務(wù)來源：中國石油化工股份有限公司安慶分公司 設(shè)計主要內(nèi)容： 工藝流程的確定，工藝流程采用計算機(jī) Aspen 軟件模擬設(shè)計，塔和塔板的工藝尺寸計算，塔板的流體力學(xué)驗算及負(fù)荷性能圖，輔助 設(shè)備的計算與選型，主體設(shè)備的機(jī)械設(shè)計。對塔的流體力學(xué)進(jìn)行驗 證后，符合 篩板 塔的操作性能。常用的精餾塔有板式塔和填料塔兩類，通稱塔設(shè)備，和其他傳質(zhì)過程一樣，精餾塔對塔設(shè)備的要求大致如下： 一：生產(chǎn)能力大：即單位塔截面大的氣液相流率，不會產(chǎn)生液泛等不正常流動。國內(nèi)應(yīng)用較多的是圓形泡罩。 浮閥塔板的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、操作方 便、造價低；塔板開孔率大，生產(chǎn)能力大；由于閥片隨氣量變化自由升降，故操作彈性大；因上升氣流水平吹入液層，氣液接觸時間較長，故塔板效率較高，其缺點是處理易結(jié)焦、高粘度的物料時，閥片易與塔板粘結(jié)；在操作過程中有時會發(fā)生閥片脫落或卡死等現(xiàn)象，使塔板效率和操作彈性下降。 精餾的設(shè)計包括設(shè)計方案的選定、主要工藝計算、繪制負(fù)荷性能圖等。因為被加熱到泡點，混合物中既有氣相混合物，又有液相混合物，這時候原料混合物就分開了，氣相混合物在精餾塔中上升，而液相 混合物在精餾塔中下降。在每層板上，回流液體與上升蒸汽互相接觸，進(jìn)行熱和質(zhì)的傳遞過程。工業(yè)中應(yīng)用最廣的降液管是弓形降液管。 取閥孔動能因子12F0? 取邊緣區(qū)寬度 C ?? S，泡沫區(qū)寬度 計算塔板上的鼓泡區(qū)面積，即：?????? ?? RxR arcs in180xRx2A 222a ? 其中 ? ? ? ? SdC????????? 所以2222 ??????? ?????a 浮閥排列方式采用等腰三角形叉排，取同一個橫排的孔心距 t=75mm 30 ① 精餾段 孔速s/ 11Fu1Vm001 ??? ? 每層塔板上浮閥數(shù)目為： 4VN21o201s ????? ? 取 584 塊 排間距： ta ????， 考慮到塔的直徑較大，必須采用分塊式塔板。 s/ Ts22 ???空塔氣速 % 022 ??? ，塔板開孔率 ? 每層板上的開孔面積2a0 ????? ? 塔板流體力學(xué)計算 氣相通過浮閥塔板的壓降 氣體通過浮閥塔板的壓力降（單 板壓降）?hhhh 1cp ??? ① 精餾段 32 干板阻力： 浮閥由部分全開轉(zhuǎn)為全部全開時的臨界速度為c10U。由以上計算可知，霧沫夾帶能夠滿足氣）液 kgkg /( V ?的要求。 ? ? DP 2t ????? ????? ???封頭壁厚 43 為便于焊接選為 5mm. 除沫器 當(dāng)空塔氣速較大，塔頂帶液現(xiàn)象嚴(yán)重，以及工藝過程中不許出塔氣速夾霧滴的情況下，設(shè)置除沫器以減少液體夾帶損失，確保氣速純度，保證后續(xù)工作的正常操作。( 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； TH 塔板間距， m； 39。這種布局的優(yōu)點是上升蒸汽壓降較小，蒸汽分布均勻，缺點是塔頂結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不便維修，當(dāng)需用閥門、流量計來調(diào)節(jié)時，需較大位差，須增大塔頂板與冷凝器間距離，導(dǎo)致塔體過高。 冷凝器的傳熱面積和冷卻水的消耗量 熱流體為 o的 %的甲醇蒸汽， s/ T1 ??????? ）（冷凝蒸汽量： 出料液溫度： o（飽和氣） ? o（飽和液） 冷卻水溫度：C35~20 oo 物性數(shù)據(jù)如下 （甲醇在 平均 ℃下，水在平均溫度 28℃下） ρ3/ ??mKg Cp11/ ?? ?? KKgKJ μsmPa?/ λ 11Km/W? 甲醇 水 水 CInttIn ttt om )()(2121 ??? ?????? ????? ????? smQ 換熱面積 23 mtK QAm ?????? 水的流量：skgtC QG P /)2035( ?????? 管子尺寸取?? 水流速取 ui= 47 管數(shù) ：42i2????? udVni? 管長 ：mndAl o ????? ? 取管心距 ?? odt 選用 6m長的管，單管程 折流板：采用弓形折流板，取折流板間距 B=200mm 由上面計算數(shù)據(jù)，選型如下： 殼 徑 D/mm 1000 管子尺寸 /mm ? 25mm? 管數(shù) n 467 管子長 l/m 6 管程數(shù) NP 1 管程流通面積 iS 2m 中心排管 數(shù)c 23 管心距 t/mm 32 管子排列 正方形斜轉(zhuǎn)o45 傳熱面積 A 2 ① 每層的管數(shù)4671467Nnn p1 ??? 管程數(shù) 總管數(shù) 管程流通面積22i ???? ?，與查得的 2m很好符