【正文】 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(zhǎng) ：mndAl o ????? ? 取管心距 ?? odt 選用 6m長(zhǎng)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(jì)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(zhǎng) 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很好符合。( 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。由以上計(jì)算可知，霧沫夾帶能夠滿足氣）液 kgkg /( V ?的要求。 取閥孔動(dòng)能因子12F0? 取邊緣區(qū)寬度 C ?? S，泡沫區(qū)寬度 計(jì)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(gè)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。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。 精餾的設(shè)計(jì)包括設(shè)計(jì)方案的選定、主要工藝計(jì)算、繪制負(fù)荷性能圖等。國(guó)內(nèi)應(yīng)用較多的是圓形泡罩。對(duì)塔的流體力學(xué)進(jìn)行驗(yàn) 證后，符合 篩板 塔的操作性能。 課 程 設(shè) 計(jì) 設(shè)計(jì)題目 分離 甲 醇、水混合物的板式精餾塔設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 專業(yè)班級(jí) 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(jì)任務(wù)書 設(shè)計(jì)題目 分離 甲 醇、水混合物的 板式 精餾塔 設(shè)計(jì) 成績(jī) 課 程 設(shè) 計(jì) 主 要 內(nèi) 容 設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)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. 。經(jīng)過對(duì)塔設(shè)備的強(qiáng)度計(jì)算，壁厚 5mm， 滿足設(shè)計(jì)要求。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。理論塔板數(shù)精餾段 23塊，提餾段 3塊。操作時(shí)，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。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 。 36 塔板負(fù)荷性能圖 霧沫夾帶線 %100AKCbFL1s1V1L1Vs1??? ???泛點(diǎn)率 據(jù)此可作出負(fù)荷性能圖中的霧沫夾帶線，按泛點(diǎn)率 80%計(jì)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(gè)sL值算出sV。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(shí)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)）。 ② 傳熱面積 A=20 ????? ??，比查得的 2稍大，這是由于管長(zhǎng)的一小部分需用于在管板上固定管子。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(tái)架，且便于維修、安裝，造價(jià)不高。因設(shè)計(jì)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(jì) 塔總高（不包括群座） 39。 ⑵ 提餾段 %100AKCbFL2s2V2L2Vs2??? ???泛點(diǎn)率 泛點(diǎn)負(fù)荷系數(shù) FC，由圖查得 FC= %% ???? ?????泛點(diǎn)率 對(duì)于大塔，為了避免過量霧沫夾帶，應(yīng)控制泛點(diǎn)率不超過 80%。 精餾段： 取降液管底隙的流速s/ ?， 則 ,0101 ???? ulLw s 提餾段： 取降液管底隙的流速s/ ?， 則 ,0202 ???? ulLw s 安定區(qū)與邊緣區(qū)的確定 取安定區(qū)寬度 ? 邊緣區(qū)寬度 弓形降液管寬度 ? 29 鼓泡區(qū)間閥孔數(shù)的確定以及排列 采用 1F型重閥，孔徑為 39mm。 甲 醇 — 水混合液原料經(jīng)預(yù)熱器加熱到泡點(diǎn)溫度后送入精餾塔進(jìn)料板，在進(jìn)料板上與自塔上部下降的的回流液體匯合后，逐板溢流，最后流入塔底。 塔設(shè)備的選擇因素 塔的選擇因素很多，主要有物料性質(zhì)、操作條件、塔設(shè)備的制造安裝和維修等。泡罩安裝在升氣管的頂部，分圓形與條形兩種。 然后對(duì)塔和塔板的工藝 尺寸進(jìn)行計(jì)算 ,確定了塔高為 ，塔徑 。操作條件： （ 1） 泡點(diǎn)進(jìn)料，回流比需優(yōu)化。并進(jìn)行了塔設(shè)備圖及車間布置圖的繪制。泡罩塔板的優(yōu)點(diǎn)是 操作彈性較大，液氣比范圍大，不易堵塞，適于處理各種物料。本設(shè)計(jì)選用了 浮閥 塔 。塔頂蒸汽進(jìn)入冷凝器中被冷凝，并將部分冷凝液送回塔頂作為回流液，其余部分經(jīng)冷凝器冷凝后送出作為塔頂產(chǎn)品，經(jīng)冷凝 器冷卻后送入貯槽。而應(yīng)取小一些，故取 mm65t ?。 ）（13s smV ? ）（ 13s sm ? ② 提留段： ss?????? 37 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(gè)sL值算出sV ）（13s smV ? ）（ 13s sm ? 液泛線 dl hh ????????? ?? hhhhhhhH LcdLpwT ）（ 由此確定液泛線，忽略式中?h ?????? ???????? 3/2w sw02w sL 20VwT l L3600E1000 0）（）（）（）（ ???? 而NdVs200 4u ?? ① 精餾段 38 3/21s212s13/2s2s142221s1000sL???????? ????????????????）（）（ 在操作范圍內(nèi)任取若干個(gè)sL值，算出相應(yīng)的SV值見表 ）（13s sm ? ）（ 13s sm ? ② 提餾段 3/21s212s13/2s2s142221s1000sL???????? ????????????????）（）（ 在操作范圍內(nèi)任取若干個(gè)sL值，算出相應(yīng)的SV值見表 ）（13s sm ? ）（ 13s sm ? 39 漏液線 對(duì)于 F1型重閥，以5F0?作為規(guī)定氣體最小負(fù)荷的標(biāo)準(zhǔn)，則020s Nud4V ?? ① 精餾段 1s32min1s V/ ?????? ）（）（ s? ② 提餾段 2s32min2s V/ ?????? ）（）（ s? 液相負(fù)荷下限 取堰上層高度 ?作為液相負(fù)荷下限條件作出液相負(fù)荷下限，該線為與氣相流量無關(guān)的豎直線。 已知實(shí)際塔板數(shù)為 57塊，板間距 ?,由于料液較清潔，無需經(jīng)常清洗，可取每隔 10塊板設(shè)一個(gè)人孔，則人孔的數(shù)目S為： ???個(gè) DH取 ， N=57 塊 ， ?,，每 10塊取一個(gè)人孔， 6S個(gè)。應(yīng)以查得的為準(zhǔn)。 根據(jù)本次設(shè)計(jì)體系，甲醇 水走殼程，冷凝水走管程，采用逆流形式。考慮到再沸器，裙座高度取 3m,地腳螺栓取 M30. 吊柱 對(duì)于較高的室外無框架是整體塔，在塔頂設(shè)計(jì)吊柱，對(duì)于補(bǔ)充和更換填料、安裝和拆卸內(nèi)件，既經(jīng)濟(jì)有方便的一項(xiàng)設(shè)施，一般取 15m 以上的它物設(shè)吊柱，本設(shè)計(jì)中塔高度較大，因 此設(shè)吊柱。由以上計(jì)算可知，霧沫夾帶能夠滿足氣）液 kgkg /( V ?的要求 。在設(shè)計(jì)中，塔徑較小時(shí)可取0h為 25~30mm，塔徑較大時(shí)可取0h 為 40mm 左右，最大可達(dá) 150mm。熱量自塔釜輸入，物料在塔內(nèi)經(jīng)多次部分氣化與部分冷凝進(jìn)行精餾分離，由冷凝器和冷卻器中的冷卻介質(zhì)將余熱帶走。盡管篩板傳質(zhì)效率高，但若操作和設(shè)計(jì)不當(dāng)，易產(chǎn)生漏液，濕的操作彈性減小，傳質(zhì)效率下降。 塔板的類型與選擇 泡罩塔板 4 泡罩塔板是工業(yè)上應(yīng)用最早的塔板，其主要元件為升氣管及泡罩。首先確定了總 體的設(shè)計(jì)方案和工藝流程圖，之后利用 Aspen 求出回流比 和 理論塔 板數(shù) 26 塊 ， 模擬預(yù)熱器，泵，確定蒸汽的參量。 （ 2） 全塔壓降： ； （ 3） 塔釜加熱蒸汽壓力：間接 （表壓），直接 （絕壓）。