【導(dǎo)讀】第五章原材料、動(dòng)力消耗定額及消耗量…………………業(yè)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中有重要作用。低壓法采用銅基系催化劑在低壓下將合成氣進(jìn)行合成?；A(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展而來(lái)的。本設(shè)計(jì)是高壓法甲醇分離工段工藝設(shè)計(jì)。預(yù)精餾塔和主精餾塔。塔頂出來(lái)的蒸汽，經(jīng)過(guò)冷凝器被冷卻水冷卻，絕大部分冷凝下來(lái)送至塔內(nèi)回流，另一部分經(jīng)塔頂液封后放空或回收作為燃料。從預(yù)精餾塔出來(lái)的釜液進(jìn)入主精餾。塔經(jīng)過(guò)塔底通入蒸汽，最后分離從塔上部得到精甲醇。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求,通過(guò)。物料衡算得到1000噸精甲醇所需粗甲醇量、蒸汽量和冷卻水用量。能量衡算計(jì)算所需的主設(shè)備尺寸，并對(duì)輔助設(shè)備進(jìn)行設(shè)備選型。成本并采取安全環(huán)保措施。圖、主要設(shè)備裝配圖及廠區(qū)平面布置圖),并對(duì)外文資料進(jìn)行翻譯。

　　

【正文】 山東輕工業(yè)學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 則平均粘度： ?u = OHCHu 3 * FX + OHu2 (1 FX ) =* 310? *+* 310? () =* SPa??310 所以 ?u *?u =* 310? *= SMPa??310 查得 ?u 、 ?u 關(guān)聯(lián)圖查得塔效率為 ，二對(duì)于篩板塔其效率的相對(duì)值為 ，故 0E =*= 實(shí)際塔板數(shù)計(jì)算 已求得全塔理論板數(shù) N=，故實(shí)際板數(shù)為 : eN =N/ 0E =≈ 24塊 精餾段板數(shù) /N =，故實(shí)際板數(shù) //eN=0/ EN=可取精餾段塔板數(shù) 12 塊，實(shí)際加料為地 13 塊。提鎦段板數(shù) 2412=12 塊。 塔徑計(jì)算 預(yù)計(jì)所設(shè)計(jì)的板式塔為小型，暫定采用單流板，板距 TH =450mm 塔徑計(jì)算 （ 1）確定物料衡算 首先由物料衡算求出塔內(nèi)氣液負(fù)荷 hK m o lXX XXFD WD WF / *)(**32 * ????????? L=R*D=2*= hkmol/ V=(R+1)*D=3*= hkmol/ 塔頂物料平均摩爾質(zhì)量為： 9 9 5 0 3 *189 9 6 *32** ????? BBAAD XMXMM molg/ 塔頂氣相密度為：ρ )652 7 3(*3 1 9 9 5 * 0 1 ???? RTpM Dv 3/mkg （ 2）確定氣相負(fù)荷因子 C 時(shí)所涉及的液相密度及表面張力按純甲醇計(jì)算。塔頂山東輕工業(yè)學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 查 65℃時(shí)，甲 醇的液相密度ρ `L =755 3/mkg ,σ = mN/ . 精餾段上升與下降的氣體流量與液體流量分別為： ?GV V* DM /ρ v =*LV=L* DM /ρ `L =*取板間距為 450mm，氣液動(dòng)能參數(shù)為： FP= * ρ ρ* GL ??GLVV 由《化工原理》下冊(cè)，篩板塔氣體負(fù)荷因子關(guān)聯(lián)圖查得： 20C = C= 20 )(C= 20 )*(C= sm/3 （ 3）塔徑計(jì)算 最大允許空塔氣速為 ?maxu ?= sm/ 選取空塔氣速為 u=* maxu =*= sm/ 取液泛分率為 ，得出塔 有效截面積 : nA = /GV (φ * maxu )=(*)= 取 dA /A=，則塔總截面積為 A=（ ） = 2m 則 D== 2m ，又塔徑計(jì)算值不是 完整值時(shí)應(yīng)予以圓整。根據(jù)我國(guó)壓力容器計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，直徑在 1m 以下間隔為 100mm，直徑在 1m 以上間隔為 200mm,故塔徑取為 300mm,原來(lái)規(guī)定的板距 450mm 也合適用。 由此得出塔截面積： A= 2D =**= 2m 參考篩板塔規(guī)格數(shù)據(jù)推薦范圍上所列數(shù)據(jù)，估定規(guī)格為： 降液管總截面積： dA =*A=*= 2m 塔凈截面積： nA =*A=*= 2m 塔板工作面積： aA =*A=*= 2m 孔總面積： 0A =*A=*= 2m 山東輕工業(yè)學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 30 孔徑 ： 0d =5mm 板厚： pt = 堰高： wwh =50mm 水力學(xué)性能計(jì)算 （ 1）修正氣速值分別為： u= nG AV/ = 修正液泛分率值為：Φ =u/ maxu = (2)計(jì)算液沫夾帶分率 根據(jù) FP= 及液泛分率 查出液沫夾帶分率為 塔板壓降：△ TH = 0h +eh 干板壓降，已知 ptd/0 =5/= 在篩孔的孔留系數(shù)圖中可讀出 0C = smAVu G /0 0 7 ?? 所以 2000 )(*21 Cugh ? / 2GL ) ρ ρ( = *) (* 1 2 ?m 清液柱 氣體通過(guò)泡沫層壓降 L: owwe hhh ?? 已規(guī)定堰高 wh = 采用單流型， AAd/ =, 從圖中可查得 wl /D=, dW /D=. 則 wl =*D=*=， dW =*D=*= 又 ??w LlV，由此可查得弓形堰校正系數(shù) wF = 則堰液頭 mlVFh wLWow 00 )22 34 (*02 *00 )(*00 3232 ??? smAVu aGa / ??? 山東輕工業(yè)學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 31 *au *) ρ 1( 214G?? ，由此可查得充氣 系數(shù)為β =. )( owwe hhh ?? *β =（ +） *= 清液柱 總壓降 △ TH = 0h +eh =+= 清液柱 ：篩板塔液面落差一般很小，可忽略不計(jì)。 ：前面已經(jīng)確定堰高的值，且也算出了堰液頭的值， 則 )( owwe hhh ?? =+= 可得克服表面壓降 mh 755** *10*4 ρ1gd 210。*10*43l03210。 ????? 可求得漏液點(diǎn)干板壓降： 210。/0 )( 0 5 hhhh oww ???? =+*= 又壓降與氣速平方成正比，即 )(/00/00 uuhh ?，故可得篩孔處氣速與漏液點(diǎn)氣速之比為： ) ()( 2121/00/00 ??? hhuu ＞ ①降液管內(nèi)液面高，先計(jì)算液體流過(guò)降液 管時(shí)的壓頭損失。取降液管下沿與塔板面距離為 40mm,則液體從降液管流出時(shí)所經(jīng)過(guò)的縫隙截面積等于此距離乘以 wl ，即 20 0 2 * mA da ?? ，液體體積流率 LV= sm/3 液體通過(guò)降液管的壓頭損失：mAVgh daLd )(* )( 22 ??? 可以忽略不計(jì)。 降液管內(nèi)液面高： ?dH △ dowwT hhhH ??? +△ =+++0+0 = 以泡沫計(jì)，液面高應(yīng)為（去液泡相對(duì)密度為Ф ），則： dd HH ?/ /Ф =山東輕工業(yè)學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 32 / ???? wT d hH H ②液體在降液管停留時(shí)間 t= SV AH L dd 0 0 0 9 6 * ?? ＞ 5s 三、計(jì)算結(jié)果 （ 1）塔主要規(guī)格 板型 單流型 溢流堰長(zhǎng) 塔徑 300mm 溢流堰高 50mm 板距 450mm 孔總面積 2m 降液管截面積 2m 孔徑 5mm ..降液管下沿與塔板距離 40mm 板厚 主要規(guī)格 (2)水力學(xué)性能 液泛分率 操作氣速 /漏液點(diǎn)氣速 ＞ 液沫夾帶分率 降液管 內(nèi)泡沫液面高 /板距 △ / 0h 液體在降液管內(nèi)停留時(shí)間 ＞ 5s 水力學(xué)性能 塔體與裙座的機(jī)械設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)條件 （ 1）塔體內(nèi)徑 iD =300mm，塔高近似取 H=12m. (2)計(jì)算壓力 cP = ，設(shè)計(jì)溫度 T＞ 50℃ . (3)設(shè)計(jì)地區(qū)：基本風(fēng)壓值 20 /400 mNq ? ，地震設(shè)防烈度為 8 度，場(chǎng)地土地為山東輕工業(yè)學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 33 B類。 （ 4）塔內(nèi)裝有 24 層篩板，每塊板上介質(zhì)層厚度為 wh =50mm,介質(zhì)密度為842 3/mkg 。 （ 5）安裝平臺(tái)扶梯一個(gè)，平臺(tái)寬度為 900mm,高度為 1000mm. 由于塔徑較小可安裝手孔兩個(gè)不用安裝人孔。 (6)塔體保溫層厚度為 δ s =100mm,保溫層材料密度為 2? =300 3/mkg 。 （ 7）塔體與封頭、裙座、內(nèi)件材料均選用 《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》附錄知 aat MPMP 113]210。[,113][ ??? ， MPa235s ?? 。，彈性模數(shù) MPaEt ? 。 （ 8）塔體與裙座對(duì)接焊接，塔體焊縫接頭系數(shù)為ψ =（雙面焊接局部無(wú)損傷焊接）。 （ 9）塔體、裙座和封頭壁厚的附加裕度均取 C=2mm. 按計(jì)算壓力計(jì)算塔體與封頭厚度 塔體厚度計(jì)算 封頭厚度計(jì)算 2/{icDPS ? t][? ψ cP? } =*300/(2*113*) = 考 慮 厚 度 附 加 量C=2mm,S+C=, 經(jīng)圓整取nS =3mm. 2/{KDPS ic? t][? ψ ? } =*300*1/(2*113**) = 考慮厚度附加量 C=2mm,S+C=,經(jīng)圓整取 nS =3mm. 查《化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》得 DN=300mm,厚度為 3mm的橢圓形封頭曲面高度 1h =75mm,直邊高度 2h =25mm， 計(jì)算得塔高為：（ N1） * 21 22 hhHT ?? =23*+2*+2*= 取整為 H=11m,設(shè)計(jì)塔座為 1m，則塔高 H=12m. 設(shè)備質(zhì)量載荷計(jì)算 設(shè)備質(zhì)量載荷計(jì)算 山東輕工業(yè)學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 34 筒體、 封頭、 裙 座 質(zhì) 量 01m 計(jì)算 說(shuō)明 圓筒體質(zhì)量： 1m =22*24*= 封頭質(zhì)量： 2m =2*= 裙座質(zhì)量： 3m =22*1=22kg 01m = 1m + 2m + 3m = 0H = DN=300mm,厚度為 3mm的圓筒每米質(zhì)量為 22kg. 查 DN=300mm,厚度為 3mm的橢圓形封頭質(zhì)量為 . 裙座高 1m.(厚度按 3mm計(jì) ) 塔內(nèi)附件質(zhì)量02m 由《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》查得篩板塔盤每米的質(zhì)量為 65kg。 24*65*7 8 202 iDm ? =***65*24 = 保溫 層 質(zhì)量 03m 3 0 0*)(2])*()**[(7 8 2 ρ*)]2() 0 . 1* 22[(7 8 22/03202203?????????????mHSDSDmnini = ρ 22?s為介質(zhì)密度； /03m 封頭保溫質(zhì)量 平臺(tái)扶梯質(zhì)量04m kgHqqSDBSDmFFpnini*1 5 0 4 0*2**])**()*2**[(***])*22()*22[(*222204???????????????? 查得 : 平臺(tái)扶梯的質(zhì)量pq =150 3/mkg 龍式扶梯質(zhì)量 Fq =kg/m 龍式扶梯總高 FH =11m n為平臺(tái)數(shù)量 操作 時(shí)物 料質(zhì) 量 05m kgVhDNhDmfiwi********842*****2202205???????= 物料密度為 842 3/mkg 封頭容積為 000530 立方米 塔板層數(shù)為 N=24 層 塔釜圓筒部分深度為 18m 塔板上液層高 山東輕工業(yè)學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 35 附件質(zhì)量 am 按經(jīng)驗(yàn)取附件 質(zhì)量為：01* mma ? =* 充氣 質(zhì)量 數(shù) wm 1000**21000***1000*21000**202?????fwVHDm 全 塔 質(zhì) 量 匯 總 全塔操作質(zhì)量 Kgm mmmmmmm e a1461 | 05040302020 ?? ?????? 全塔最大質(zhì)量 kgmm mmmmmm ew a2020 04030201m a x ??? ????? 全塔最小質(zhì)量 kgm mmmmmm e a1190 04030201m i n ?? ????? 將全塔分為 3 段，計(jì)算下列各質(zhì)量載荷（計(jì)算略有近似值） 各 種 質(zhì) 量 載 荷 匯 總 塔段 0－ 1 1－ 2 2－ 3 合計(jì) 塔段長(zhǎng)度 /mm 5000 5000 2020 12020 平臺(tái)數(shù) 0 1 0 1 塔板數(shù) 8 13 3 24 kgm //01 110 kgm //02 kgm //03 kgm //04 0 0 kgm //05 kgma // kgmw // 山東輕工業(yè)學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 36 kgmi /0 1461 全塔操作質(zhì)量 Kgm mmmmmmm e a1461 | 05040302020 ?? ?????? 全塔最大質(zhì)量 kgmm mmmmmm ew a2020 0403020