【導(dǎo)讀】醋酸是一種用途廣泛的基本有機(jī)產(chǎn)品。本設(shè)計(jì)擬采用以乙醛為原料生產(chǎn)醋。該工藝原料來(lái)源廣泛，污染較小，工藝簡(jiǎn)單，投資費(fèi)用省，本設(shè)計(jì)介紹了醋酸的性質(zhì)、用途、工業(yè)現(xiàn)狀以及各種醋酸生產(chǎn)方。設(shè)計(jì)重點(diǎn)對(duì)氧化、精餾工段進(jìn)行了詳細(xì)的。和主要設(shè)備裝配圖。

　　

【正文】 HT－ hL= 查得 c20=則 c=c20 20 ?????????????? L?=，所以 uMAX= ?= 取安全系數(shù)為 ，則空塔氣速 u== 塔徑 D=uVS?4= ??= m 按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后 ,選取 D= 塔截面積 AT= 24D? =；空塔氣速 u= =。 塔板設(shè)計(jì) 根 據(jù) 塔 板 的 產(chǎn) 能 、 結(jié) 構(gòu) 、 造 價(jià) 等 實(shí) 際 情 況 進(jìn) 行 比 較 ， 選 擇 采 用 篩 板 塔 。 (1) 溢流裝置 設(shè) 定 選 用 單 溢 流 弓 形 降 液 管 ， 采 用 凹 型 受 液 盤(pán) ， 各 項(xiàng)計(jì) 算 如 下 堰長(zhǎng) lW 取 lW=== 21 溢流堰高度 hW=hl－ hOW 采用平直堰，堰上液層高度 hOW= 32 ????????whlLE 計(jì)算， 其 中 由 液 流 收 縮 系 數(shù) 圖 查 得 E ， 其 橫 坐 標(biāo) 為 3232??????? ??????????whlL 查得 E=，則 hOW= = 設(shè)定塔板上清液層高度 hL=；于是 hW=hl－ hOW=－ = 這個(gè)結(jié)果符合范圍 － hOW≥hW≥－ hOW (2) 弓形降液管寬度 Wd和截面積 Af 由 Dlw =，查弓形降液管參數(shù)圖，得TfAA =； DWd = 故 Af===。Wd=== 檢驗(yàn)液體在降液管中停留時(shí)間 θ=hTfL HA3600 = ? ?? =＞ 5s；由此判斷降液管設(shè)計(jì)合理。 (3) 降液管底隙高度 h0 設(shè)定液體通過(guò)底隙的流速 μ`0=h0= 39。0 ?? ??ulL wh= hW－ h0=－ =＞ 所以降液管底隙高度設(shè)計(jì)合理，選用凹型受液盤(pán)，深度 hW`=50mm (4) 塔板布置：因 D＞ ，取 WS=； WC= (5) 篩孔： 本 設(shè) 計(jì) 中 所 處 理 的 物 系 有 腐 蝕 性 ，擬 采用 δ=，篩孔直徑 d0=2δ=5mm篩孔按正三角形排列，取孔中心距 t=3d0=15mm 篩孔數(shù)目 n= Aa式中 ???????? ??? ? rxrxrxA a 1222 s in1 8 02 ? ? ? ? ?mWDrmWWDxcsd???????????? 則 21222 in180 mA a ????????? ????? ?? 所以 2 ???n取值 n=13604 個(gè) 22 開(kāi)孔率 %10 220 ??????????????? td? 流體力學(xué)驗(yàn)算 塔板壓降 氣體通過(guò)第一層塔板的壓降 hp=hc+hl+hσ (1) 干板壓降 ?????????????????LVc cuh ??20 式中 0u 為氣體通過(guò)篩孔的速度 smndVu s / 3 42200 ?????? ?? 由 ??d =2，由干篩孔流量系數(shù)圖可知 c0= 于是 ????????????? 2ch=(液柱 ) 氣體通過(guò)充氣液層的壓降 hL=βhl μa=6 7 ??? fT s AA V= 則氣相動(dòng)能因子 F0= ???????? ???? 2121 / mskguVa ? 由充氣系數(shù)關(guān)聯(lián)圖，得 β= 故 hL=βhl==(液柱 ) 液體表面張力所產(chǎn)生的壓降 30 ?????? ?gdhLL? ?? =(液柱 ) 這 個(gè) 結(jié) 果 表 明 ， 由 液 體 表 面 張 力 所 產(chǎn) 生 的 壓 降 很 小 ， 可 忽 略 不 計(jì) 。 所以，塔板壓降 hp=hc+hL=+=(液柱 ) 每層塔板的壓降 ΔPp=hpρLg== 液泛 為 防 止 塔 內(nèi) 發(fā) 生 液 泛 ， 降 液 管 內(nèi) 液 層 高 度 Hd應(yīng)服從 Hd≤φ(HT+hW) 醋酸 —水屬一般體系，取安全系數(shù) φ= φ(HT+hW)=(+)= 而 Hd=hp+hl+hd；其中， hp= 由于板上不設(shè)進(jìn)口堰，則 hd=(μ`0)2==(液柱 ) 23 所以 Hd=++=(液柱 )符合 Hd≤φ(HT+hW) 由此判定不會(huì)發(fā)生液泛現(xiàn)象 漏液 對(duì)篩板塔，取漏液點(diǎn)氣速 μ0min可由下式計(jì)算： μ0min= VLσ /ρρ) 0 5 ( hh L ?? = / 1 . 8 )( ??? =實(shí)際孔速 μ0=＞ μ0min，穩(wěn)定系數(shù)為 K=＞ 故在本設(shè)計(jì)中無(wú)明顯漏液。 液沫夾帶 ????????????fTaLv hHue ? 其中 μa=； Hf=== ev= 36 ?????? ???? ?? = /kg氣 (＜ /kg氣 ) 故液沫夾帶量在允許范圍內(nèi) 塔板負(fù)荷性能圖 漏液線 由 μ0min= mi n020mi n, 4 nudVs ??=13604= 由 此可以作出水平漏液線 1(與液體流量無(wú)關(guān) ) 液沫夾帶線 以 ev= /kg氣為限，求得 SS LV ~ 關(guān)系如下 : ????????????fTav hH ueL?；8 4 7 SSfT Sa VVAA Vu ????? hf==(hW+hOW)；已知 hW= hOW= 323232 6 0 011 0 0 0 0 Sswh LlllE ?????????????????? hf= ?????? ? Sl=+ HThf= 32Sl = LS32 24 所以 eV=3236?????????????????? ?????SSlV= 整理后得 VS= ,列表計(jì)算如下： LS/(m3/s) 0. 005 0. 010 0. 020 0. 030 VS/(m3/s) 液沫夾帶線 2 可根據(jù)上表數(shù)據(jù)作出。 液相負(fù)荷下限線 對(duì)于平直堰，取堰上液層高度 hOW= hOW= 323600 ????????wSl LE =； LSmin= 32??????? ? =104m3/s 據(jù)此可作出與氣體流量無(wú)關(guān)的垂直液相負(fù)荷下限線 3 液相負(fù)荷上限線 以 θ=5s作為液體在降液管中停留時(shí)間的下限 θ=STfLHA =5s→L S,max= ?TfHA = 5 ? =3/s 據(jù)此可作出與氣體流量無(wú)關(guān)的垂直液相負(fù)荷上限線 4 液泛線 不妨使 Hd=φ(HT+hW)；又因?yàn)?Hd= hp+hL+hd。 hp=hc+hL+hσ。 hL=βhL。 hl=hW+hOW 由此可得 φ(HT)+( φβ1) hOW=(β+1) hOW+ hc+hd+hσ 忽略 hσ，把 hOW 與 LS； hd 與 LS； hC與 VS的關(guān)系式代入得 a`VS2=b`c`LS2d`LS32 式中 ? ? ?????????LVcAa ??20039。 ； ( ndA 200 4?? ) ? ? ? ?? ? 32339。2039。39。1?????????????????wwwTlEdhlchHb???? 將有關(guān)數(shù)據(jù)帶入，得 25 2239。 ????????????? ???? ?a ? ?? ? 239。39。??????????cb ? ? 32339。 ???????????? ?d 由此可得 3222 2 SSS LLV ??? 列表計(jì)算如下： LS/(m3/s) 0. 004 0. 010 0. 020 0. 030 VS/(m3/s) 液泛線 5 可根據(jù)上表數(shù)據(jù)算出。 篩板塔的負(fù)荷性能圖 根據(jù)以上各方程，可作出篩板塔的負(fù)荷性能圖，見(jiàn)圖 51。 0 .0 0 0 0 .0 0 5 0 .0 1 0 0 .0 1 5 0 .0 2 0 0 .0 2 5 0 .0 3 0 0 .0 3 5 0 .0 4 00246A3154 2Vs/(m3/s)Ls/( m3/s ) 圖 51 篩板塔的負(fù)荷性能圖 在負(fù)荷性能圖上，作出操作點(diǎn) A，連接 OA，既作出操作線，由圖可看出，該篩板的操作上限為液泛控制，下限為漏液控制，由圖查得 26 smVsmV SS /,/ 3m i n,3m a x, ?? 故操作彈性為 n,ma x, ??SSVV 所設(shè)計(jì)的篩板塔的主要結(jié)果匯總見(jiàn)表 52。 表 52 篩板塔設(shè)計(jì)結(jié)果 序號(hào) 項(xiàng) 目 數(shù)值 序號(hào) 項(xiàng) 目 數(shù)值 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 精餾塔高度 H/m 塔徑 D/m 板間距 HT/m 溢流型式 降液管型式 堰長(zhǎng) lw/m 堰高 hw/m 板上液層高度 hl/m 堰上液層高度 how/m 降液管底隙高度 ho/m 篩孔直徑 d0/m 篩孔數(shù)目 25 0. 50 單溢流 弓形 1. 92 0. 05 0. 07 0. 02 0. 041 0. 005 13604 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 孔心距 t/mm 安定區(qū)寬度 WS/m 邊緣區(qū)寬度 WC/m 鼓泡區(qū)面積 Aa/m2 開(kāi)孔率 % 空塔氣速 u/(m/s) 篩孔氣速 u0/(m/s) 穩(wěn)定系數(shù) K 每層塔板壓降 ? Pp/pa 汽相負(fù)荷上限 VS， max/(m3/s) 汽相負(fù)荷下限 VS， max/(m3/s) 操作彈性 0. 15 0. 1 0. 07 1. 39 10 1. 45 2. 47 4. 20 1. 04 4. 038 27 第六章 板式塔的結(jié)構(gòu) 接管 進(jìn)料管 進(jìn) 料 管 的 結(jié) 構(gòu) 類(lèi) 型 很 多 ， 有 直 管 進(jìn) 料 管 ， 彎 管 進(jìn) 料 管 ， T 進(jìn) 料 管 。 本 設(shè) 計(jì) 采 用 直 管 進(jìn) 料 管 [ 1 9 , 2 0 ] 。 管 徑 計(jì) 算 如 下 ： FsuVD ?4? ，取 μF=， ρF=3 VF=VS= ? =。D= ??= 查標(biāo)準(zhǔn)（進(jìn)料管尺寸）取 φ65 回流管 采 用 直 管 直 流 管 ，取 339 .63 31 . / , 34 02 / 5 36 00RRu m s V m s?? ? ??mm（查表得） 4 0 .0 0 3 4 0 2 5 3 .7 53 .1 4 1 .5D m m???? ；取 φ57 塔釜出料管 取 μW=，直管進(jìn)料， 396 .5 3 18 0. 00 48 65 /99 2 36 00WV m s???? 4 0 . 0 0 4 8 6 5 4 1 . 3 23 . 1 4 1 . 5D m m???? 查出料管規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)取 42 ? ? 塔頂蒸汽出料管 直管出氣，取出口氣速 μ=，則 34 1 .7 8 3 2 0 .0 0 4 3 4 /3 6 0 0 8 5 5 .0 4V m s???? 28 4 0 .0 0 4 3 4 5 5 .3 33 .1 4 1 .5D m m???? 查蒸汽出料管規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)取 φ57 塔釜進(jìn)氣管 采用直管，取 /u m s? , 34 1 .7 8 1 8 0 .0 0 2 1 0 /3 6 0 0 9 9 2V m s???? 故 4 0 .0 0 2 1 0 2 7 .8 83 .1 4 1 .5