【導(dǎo)讀】為了使廢甲醇溶媒重復(fù)利用，擬設(shè)計建造一套浮閥精餾塔，對廢甲醇溶。[1]化工原理課程設(shè)計，柴誠敬，王軍，張纓編，天津，天津科學(xué)技術(shù)出版社，6．繪制帶控制點的工藝流程圖（2#）、塔工藝條件圖（1#）。精餾是多數(shù)分離過程，即同時進行多次部分汽化和部分冷凝的過程，因此可使?；S中精餾操作是在直立圓柱形的精餾塔內(nèi)進行，塔內(nèi)裝有。為實現(xiàn)精餾分離操作，除精餾塔外，還必須從塔底引入上升蒸汽流和從塔頂引。氣流從浮閥周邊水平地進入塔板上液層，浮閥可根。據(jù)氣體流量的大小而上下浮動，自行調(diào)節(jié)。浮閥塔已成為國內(nèi)應(yīng)用最廣泛的塔形，特別是在石油，化學(xué)工業(yè)中使用最普遍。浮閥塔具有下列優(yōu)點：1、塔孔開孔率大生產(chǎn)能力大。其缺點是處理易結(jié)焦，高粘度的物料。但對于黏度稍大及有一般聚合現(xiàn)象的系統(tǒng)，浮閥塔也能正常操作。本設(shè)計采用的是F1型重閥。

　　

【正文】 g 武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院化藥系 化工原理課程設(shè)計 共 頁 第 頁 (2)回流管接管法蘭： 585010606 ?HGDP gg (3)塔底出料管法蘭： 585010806 ?HGDP gg (4)塔頂蒸汽管法蘭： 585 0 1 05006 ?HGDP gg (5)塔釜蒸氣進氣法蘭： 585 0 1 05506 ?HGDP gg 筒體與封頭 ? ? CPDP Ct C ??? ??? 2 取 ?? ?mmC （ C 為腐蝕裕度，且 mmC 8~1? ， ? 為焊縫系數(shù)，單面 ?? ，雙面 ?? ） 2 2 1 4 0 01 2 2 ???? ??? 所以選用 mm6?? ，材質(zhì)為 20R。 封頭選取橢圓形封頭，且公稱直徑 mmD 1400? 。 查得曲面高度 mmh 3601 ? ，直邊高度 mmh 250 ? ，內(nèi)表面積為 m ，容積 mV? 。選用封頭 954 73 7/61 40 0 ?? TJBD g ， 。 除沫器 在空塔氣速較大，塔頂濺液現(xiàn)象嚴(yán)重，以及工藝工程不允許出塔氣體帶霧滴的情況下，設(shè)置除沫器，從而減少液體的夾帶損失，確保氣體的純度，保證后續(xù)設(shè)備的正常操作。 本設(shè)計采用 絲網(wǎng)除沫器，其具有比表面積大、質(zhì)量輕、空隙大及使用方便等優(yōu)點。 設(shè)計氣速選取： VVLKu ? ?? ?? 系數(shù) 型）DPK (? 武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院化藥系 化工原理課程設(shè)計 共 頁 第 頁 smu / ???? 除沫器直徑： muVD s 4 ????? 選碳鋼除沫 器，類型：標(biāo)準(zhǔn)型 規(guī)格： 40100：材料：鋼絲網(wǎng)：絲網(wǎng)尺寸： . 裙座 為了制作方便，裙座一般選用圓筒形，由于 mmD 800? ，取裙座厚度為 mm16 。 基礎(chǔ)環(huán)內(nèi)徑： mmD bi 11 3 0 0 3 ?????? 基礎(chǔ)環(huán)外徑： mmD bo 17 00 3 ?????? 圓整： mmDbi 1200? ， mmDbo 1800? ，考慮腐蝕裕度，考慮再沸器，裙座高度取 2m，地角螺栓直徑取 M30。 人孔 人孔是安裝或檢修人員進出塔的唯一通道，人孔的設(shè)置應(yīng)便于進入任何一層塔板，由于設(shè)置人孔處塔間距離大，且人孔設(shè)備過多會使制造時塔體的彎曲度難于達到要求，一般每隔7塊塔板才設(shè)一個人孔，本塔中共 29塊板，則人孔個數(shù) n 為： 41729 ???n 個。 每個人孔的直徑取為 440mm,人孔處板間距定為 620mm. 武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院化藥系 化工原理課程設(shè)計 共 頁 第 頁 第六章 塔總體高度的設(shè)計 塔的頂部空間 塔的頂部空間高度是指塔頂?shù)谝粚铀P到塔頂封頭的直線切線距離，取除沫器到第一塊板的距離為 600mm,塔頂部空間為 1200mm. 塔的底部空間高度 塔的底部空間高度是指塔底最末一層塔盤到塔底下封頭切線的距離 .塔底部空間高度取1200mm. 塔總體高度 人孔兩板之間的間距為 620mm，塔頂空間高度為 1200mm，塔底空間高度為 ，裙座高度 2m 全塔高度： BDPPFFPF HHHnHnnnnH ???????? )1( 式中： ；塔底空間，；塔頂空間，；設(shè)人孔處的板間距，人孔數(shù)；進料板處間距；進料板數(shù)；實際塔板數(shù)；；座），塔高（不包括風(fēng)頭、裙mHmHmHnHnnmHBDPPFF???????? 故 mH )14129( ???????????? 武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院化藥系 化工原理課程設(shè)計 共 頁 第 頁 第七章 附屬設(shè)備的設(shè)計 熱量衡算 比熱容 32 DTCTBTAC P ???? ，對于不同物 質(zhì) A、 B、 C、 D值不同。 在塔頂，已知： ?Dt ℃， KTD ? 對于塔頂?shù)臍鈶B(tài)甲醇有：1074 ??? ??????? DCBA 帶入數(shù)據(jù)解得 )/( Km olJC PA ?? 對于塔頂水蒸氣有： 742 1034 ??? ????????? DCBA 帶入數(shù)據(jù)解得 )/( Km olJC PB ?? 所以： )1( DPBDPAPD xCxCC ??? )9 9 4 ( 9 4 ????? )/( KmolJ ?? 在塔釜，已知： ?wt ℃ , KTW ? 對于塔釜的液態(tài)甲醇有： 642 ??? ???????? DCBA 帶入數(shù)據(jù)解得 )/( Km olJC PA ?? 對于塔釜的液態(tài)水有： 642 105346 ??? ????????? DCBA 帶入數(shù)據(jù)解得 )/( Km olJC PB ?? 所以 ： PBWWPAPW CxxCC )1( ??? )( ????? 武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院化藥系 化工原理課程設(shè)計 共 頁 第 頁 )/( KmolJ ?? 在 ?Dt ℃溫度下，查表得 kgkJA /1098?? kgkJB /?? 則 )1( DBDA xx ??? ??? )9 9 4 ( 9 4 0 9 8 ????? kgkJ /? 塔頂 )1(21 DDD xMxMM ??? ）（ 9 9 4 9 4 ???? kmolkg/? (1)塔頂氣體上升的焓 VQ 塔頂以 0℃為基準(zhǔn)，則 DDPDV MVtCVQ ??? ?????? skJ/? (2)回流液的焓 此為泡點回流，據(jù) txy 組成關(guān)系，用內(nèi)插法求得回流液組成下的 ??Dt ℃，回流液組成與塔頂組成相同。 在此溫度和組成下，則有： )/( Km olJC PA ?? ， )/( Km olJC PB ?? ，)/( KmolJC P ?? 則： skJtCLQ DPR / ?????? (3)塔頂流出液的焓 DQ 因餾出液與回流液組成一樣，所以 )/( KmolJC P ?? skJtCDQ DPD / 6 0 ????? (4)冷凝器消耗的焓 CQ skJ DRVC / 8 3 0 7 9 ??????? (5)進料口的焓 FQ 由于 ?Ft ℃， KTF ? 武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院化藥系 化工原理課程設(shè)計 共 頁 第 頁 則 )/( Km olJC PA ?? ， )/( Km olJC PB ?? )1( FPBFPAP xCxCC ??? ）（ 3 2 3 2 3 ???? )/( KmolJ ?? 所以 skJtCFQFFF / 0 6 0 8 4 ????? (6)塔底殘液的焓 WQ skJtCWQ WPW / 6 29 9 6 0 2 4 ????? (7)再沸器 BQ (全塔范圍列衡算式） (8)塔釜熱損失為 10%，則 η= 設(shè)再沸器損失能量 B ?損 ， DWCFB ????? 損 加熱器實際熱負(fù)荷 FDwCB Q ???? ??? skJ/? 則 skJQB /? 表 71 熱量衡算表 項目 進料 冷凝器 塔頂餾出液 塔底殘液 再沸器 平均比熱 J/(molK) 熱量 Q/kJ/s 附屬設(shè)備的選型 凝器的選擇 選擇固定管板式換熱器，對于全凝器，選冷凝水進口溫度為 15℃ ，出口溫度為 25℃ 料液由飽和氣變?yōu)轱柡鸵海瑴囟炔蛔儭? 對于逆流： CCt CCT ??? ??? 1525 CtCt ?????? 21 武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院化藥系 化工原理課程設(shè)計 共 頁 第 頁 ttIn ttt2121m ?????? ????? 對于高溫流體為有機蒸汽，低溫流體為水，選取傳熱系數(shù))/()/(116 0 22 CsmkJCmWK ???? 根據(jù)表 71 可得： skJQC /? 所以冷凝器冷凝面積 8 3 2 mtKQA mC ????? 查得有關(guān)數(shù)據(jù)如下： 表 72 全凝器的設(shè)備參數(shù) 公稱直徑 /mm 公稱壓力 /MPa 管程數(shù) 管子根數(shù) 中心排管數(shù) 管程流通截面積 /m2 換熱面積 /m2 長度 /mm 450 2 220 16 4500 設(shè)備型號： JB/T 471592 注：摘自《化工原 理》（第二版）上冊 附錄十九 選擇固定管板式換熱器，選用 120℃飽和水蒸氣加熱，由前面校核計算可知，塔底出料管流速 u=，在 ~，且高溫流體為水蒸氣，低溫流體為水，總傳熱系數(shù) K的范圍為 2270~4500W/(m2 ℃）。選取總傳熱系數(shù) K=3000W/(m2 ℃） =3kJ/(m2 s ℃ ) 料液溫度： ??? ，水蒸氣溫度： C120C120 ??? 逆流操作： 21 ?????? tt 20 2121 ?????? ????? InttIn ttt m 根據(jù)表 71，再沸器的熱負(fù)荷 skJQB /? 換熱面積 0 15 1 mtKQA mB ????? 查得有關(guān)數(shù)據(jù)如下： 表 73 再沸器的設(shè)備參數(shù) 公稱直徑 /mm 公稱壓力 /MPa 管程數(shù) 管子根 數(shù) 中心排管數(shù) 管程流通截面積 /m2 換熱面積 /m2 長度 /mm 450 2 220 16 4500 設(shè)備型號： JB/T 471592 注：摘自《化工原理》（第二版）上冊 附錄十九 武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院化藥系 化工原理課程設(shè)計 共 頁 第 頁 選用固定管板式換熱器，將原料液由 20℃預(yù)熱到泡點進料，此時溫度為 ℃ 。 可以用再沸器加熱的蒸汽出來之后來預(yù)熱原料。此時進口溫度為 120℃，其出口溫度定為80℃來計算此時所需要的換熱面積。 取傳熱系數(shù) K=1000W/(m2 s℃ ) 逆流操作： C120C80 ??? ???Tt 21 ?????? tt 60 2121 ?????? ????? InttIn ttt m 根據(jù)表 71 計算結(jié)果，原料預(yù)熱器熱負(fù)荷 skJQF /? 換熱面積： mtKQA mF ????? 查得有關(guān)數(shù)據(jù)如下： 表 74 預(yù)熱器的設(shè) 備參數(shù) 公稱直徑 /mm 公稱壓力 /MPa 管程數(shù) 管子根數(shù) 中心排管數(shù) 管程流通截面積 /m2 換熱面積 /m2 長度 /mm 273 4 2 56 8 2020 設(shè)備型號： JB/T 471592 注：摘自《化工原理》（第二版）上冊 附錄十九 選用固定管板式換熱器，將塔頂產(chǎn)品冷卻到 35℃ 后存入產(chǎn)品儲罐中。對于高溫流體為有機物蒸汽，低溫流體為水， 總傳熱系數(shù)在 2901160W/(m2℃ )之間， 本設(shè)計取 K=600W/(m2℃ ）=（ m2s℃ )。 選擇冷凝水進口溫度為 20℃，溫升 10℃，出口溫度為 30℃ 逆流操作： C30C20 ??? ???Tt 21 ?????? tt 15 2121 ?????? ????? InttIn ttt m 根據(jù)表 71 計算結(jié)果，塔頂冷卻器熱負(fù)荷 skJQD /? 換熱面積： mtKQA mD ????? 武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院化藥系 化工原理課程設(shè)計 共 頁 第 頁 查得有關(guān)數(shù)據(jù)如下： 表 75 冷卻器的設(shè)備參數(shù) 公稱直徑 /mm 公稱壓力 /MPa 管程數(shù) 管子根數(shù) 中心排管數(shù) 管程流通截面積 /m2 換熱面積 /m2 長度 /mm 219 1 33 7 2020 設(shè)備型號： JB/T 471592 注：摘自《化工原理》（第二版）上冊 附錄十九 選用固定管板式換熱器，將塔底