【導(dǎo)讀】結(jié)合專業(yè)知識和工廠實習(xí)、分析選定合適的工藝參數(shù)。進行工藝計算和設(shè)備選型能力的訓(xùn)練。進行工程圖紙設(shè)計、繪制能力的訓(xùn)練。本車間產(chǎn)品特點及工藝流程。[3]柴誠敬、張國亮?；ち黧w流動與傳熱。合適的操作方法就成為投資者關(guān)注的重點。來對其進行精制。產(chǎn)生的蒸汽多次部分冷凝，使混合物分離到所要求組分的操作過程。自加料位置以上部分，上升蒸汽和回流。相傳遞，而回流液中的輕組分向氣相傳遞。在塔的加料口位置以下下降液體中的輕組份被蒸。保持塔內(nèi)物料平衡，才能保證精餾塔內(nèi)操作條件穩(wěn)定，當(dāng)塔的物料平衡被破壞時，效率降低等問題，系統(tǒng)不能正常運行。在粗甲醇精餾操作中，維持物料平衡的操。作是最頻繁的調(diào)節(jié)手段，操作時還必須同時考慮塔內(nèi)的熱量平衡。間各組分氣相分壓平衡等來達到經(jīng)濟的效果。汽液平衡是通過在每塊板上氣液互。汽液平衡和物料及熱量平衡密切相關(guān)，塔內(nèi)溫。度、壓力、物料量的變化都將直接影響汽液平衡。

　　

【正文】 和液體進料時進料溫度不受季節(jié)、氣溫變化和前段工序波動的影響，塔的操作比較容易控制；此外，飽和液體進料時精餾段和提餾段的塔徑相同，無論是設(shè)計計算還是實際加工制造這樣的精餾塔都比較容易，為此，本次設(shè)計中采取飽和液體進料 加熱方式 精餾塔的設(shè)計中多在塔底加一個再沸器以采用間接蒸汽加熱以保證塔內(nèi)有足夠的熱量供應(yīng)；由于甲醇 ~水體系中，甲醇是輕組分，水由塔底排出，且水的比熱較大，故可采用直接水蒸氣加熱，這 時只需在塔底安裝一個鼓泡管，于是可省去一個再沸器，并且可以利用壓力較底的蒸汽進行加熱，無論是設(shè)備費用還是操作費用都可以降低。 熱能利用 精餾過程的原理是多次部分冷凝和多次部分汽化。因此熱效率較低，通常進入再沸器的能量只有 5%左右可以被有效利用。雖然塔頂蒸汽冷凝可以放出大量熱量，但是由于其位能較低，不可能直接用作為塔底的熱源。為此，我們擬采用塔釜殘液對原料液進行加熱。 第 節(jié) 有關(guān)的工藝計算 由于精餾過程的計算均以摩爾分數(shù)為準，需先把設(shè)計要求中的質(zhì)量分數(shù)轉(zhuǎn)化為摩爾分數(shù)。 原料液的摩爾組成： 同理可求得： 原料液的平均摩爾質(zhì)量： 同理可求 45℃ 下，原料液中 由此可查得原料液，塔頂和塔底混合物的沸點，以上計算結(jié)果見表 32。 表 32 原料液、餾出液與釜殘液的流量與溫度 名稱 原料液 餾出液 釜殘液 84 99 (摩爾分數(shù) ) 摩爾質(zhì)量 沸點溫度 /℃ 最小回流比及操作回流比的確定 由于是泡點進料， ，過點 e ()做直線 交平衡線于點 ，由點 可讀得 ，因此： 又過點 作平衡線的切線，切點為 ，讀得其坐標為 ，因此： 所以， 可取操作回流比 塔頂產(chǎn)品產(chǎn)量、釜殘液量及加熱蒸汽量的計算 以年工作日為 300 天，每天開車 24 小時計，進料量為： 由全塔的物料衡算方程可寫出： (蒸汽 ) (泡點 ) 全凝器冷凝介質(zhì)的消耗量 塔頂全凝器的熱負荷： 可以查得 ，所以 取水為冷凝介質(zhì)，其進出冷凝器的溫度分別為 25℃ 和 35℃ 則 平均溫度下的比熱 ，于是冷凝水用量可求： 熱能利用 以釜殘液對預(yù)熱原料液，則將原料加熱至泡點所需的熱量 可記為： 其中 在進出預(yù)熱器的平均溫度以及 的情況下可以查得比熱 ，所以， 釜殘液放出的熱量 若將釜殘液溫度降至 那么平均溫度 其比熱為 ，因此， 可知， ，于是理論上可以用釜殘液加熱原料液至泡點 理論塔板層數(shù)的確定 精餾段操作線方程： 提餾段操作線方程： 線方程： 在 相圖中分別畫出上述直線 ，利用圖解法可以求出 塊 (含塔釜 ) 其中，精餾段 13 塊，提餾段 5 塊。 全塔效率的估算 用奧康奈爾法 ( )對全塔效率進行估算： 由相平衡方程式 可得 根據(jù)甲醇 ~水體系的相平衡數(shù)據(jù)可以查得： (塔頂?shù)谝粔K板 ) (加料板 ) (塔釜 ) 因此可以求得： 全塔的相對平均揮發(fā)度： 全塔的平均溫度： 在溫度 下查得 因為 所以， 全塔液體的平均粘度： 全塔效率 實際塔板數(shù) 塊 (含塔釜 ) 其中，精餾段的塔板數(shù)為： 塊 第 節(jié) 精餾塔主題尺寸的計算 精餾段與提餾段的體積流量 精餾段 整理精餾段的已知數(shù)據(jù)列于表 3(見下頁 )，由表中數(shù)據(jù)可知： 液相平均摩爾質(zhì)量： 液相平均溫度： 表 33 精餾段的已知數(shù)據(jù) 位置 進料板 塔頂 (第一塊板 ) 質(zhì)量分數(shù) 摩爾分數(shù) 摩爾質(zhì)量 溫度 /℃ 在平均溫度下查得 液相平均密度為： 其中 ，平均質(zhì)量分數(shù) 所以， 精餾段的液相負荷 同理可計算出精餾段的汽相負荷。 精餾段的負荷列于表 4。 表 34 精餾段的汽液相負荷 名稱 汽相 液相 平均摩爾質(zhì)量 / 30 平均密度 / 814 體積流量 / ( ) 3804( ) 提餾段 整理提餾段的已知數(shù)據(jù)列于表 5，采用與精餾段相同的計算方法可以得到提餾段的負荷，結(jié)果列于表 6。 表 35 提餾段的已知數(shù)據(jù) 位 置 塔釜 進料板 質(zhì)量分數(shù) 摩爾分數(shù) 摩爾質(zhì)量 溫度 /℃ 表 36 提餾段的汽液相負荷 名稱 液相 汽相 平均摩爾質(zhì)量 / 平均密度 / 911 體積流量 / ( ) 4132( ) 第 節(jié)塔徑的計算 由于精餾段和提餾段的上升蒸汽量相差不大，為便于制造，我們?nèi)?段的塔徑相等。有以上的計算結(jié)果可以知道： 汽塔的平均蒸汽流量： 汽塔的平均液相流量： 汽塔的汽相平均密度： 汽塔的液相平均密度： 塔徑可以由下面的公式給出： 由于適宜的空塔氣速 ，因此，需先計算出最大允許氣速 。 取塔板間距 ，板上液層高度 ，那么分離空間： 功能參數(shù)： 從史密斯關(guān)聯(lián)圖查得： ，由于 ，需先求平均表面張力： 全塔平均溫度 ，在此溫度下，甲醇的平均摩爾分數(shù)為 ，所以，液體的臨界溫度： 設(shè)計要求條件下甲醇 ~水溶液的表面張力 平均塔溫下甲醇 ~水溶液的表面張力可以由下面的式子計算： ， 所以： 根據(jù)塔徑系列尺寸圓整為 此時，精餾段的上升蒸汽速度為： 提餾段的上升蒸汽速度為： 第 節(jié) 塔高的計算 塔的高度可以由下式計算： 已知實際塔板數(shù)為 塊，板間距 由于料液較清潔，無需經(jīng)常清洗，可取每隔 8塊板設(shè)一個人孔，則人孔的數(shù)目 為： 個 取人孔兩板之間的間距 ，則塔頂空間 ，塔底空間 ，進料板空間高度 ，那么，全塔高度： 第 節(jié) 塔板結(jié)構(gòu) 尺寸的確定 塔板尺寸 由于塔徑大于 800mm，所以采用單溢流型分塊式塔板。 取無效邊緣區(qū)寬度 ，破沫區(qū)寬度 ， 查得 弓形溢流管寬度 弓形降液管面積 驗算： 液體在精餾段降液管內(nèi)的停留時間 液體在精餾段降液管內(nèi)的停留時間 弓形降液管 堰高 采用平直堰，堰高 取 ，則 降液管底隙高度 h0 若取精餾段取 ，提餾段取為 ，那么液體通過降液管底隙時的流速為 精 餾段： 提餾段： 的一般經(jīng)驗數(shù)值為 進口堰高和受液盤 本設(shè)計不設(shè)置進口堰高和受液盤 浮閥數(shù)目及排列 采用 F1 型重閥，重量為 33g，孔徑為 39mm。 浮閥數(shù)目 浮閥數(shù)目 氣體通過閥孔時的速度 取動能因數(shù) ，那么 ，因此 個 排列 由于采用分塊式塔板，故采用等腰三角形叉排。若同一橫排的閥孔中心距 ，那么相鄰兩排間的閥孔中心距 為： 取 時畫出的閥孔數(shù)目只有 60 個，不能滿足要求，取 畫出閥孔的排布圖如圖 1所示， 其中 圖中，通道板上可排閥孔 41個，弓形板可排閥孔 24 個，所以總閥孔數(shù)目為 個 校核 氣體通過閥孔時的實際速度： 實際動能因數(shù)： (在 9~12 之間 ) 開孔率： 開孔率在 10%~14 之間，滿足要求。 第 節(jié) 流體力學(xué)驗算 氣體通過浮閥塔板的壓力降 (單板壓降 ) 氣體通過浮閥塔板的壓力降 (單板壓降 ) 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 ： 因為 所以 板上充氣液層阻力 取板上液層充氣程度因數(shù) ，那么： 由表面張力引起的阻力 由表面張力導(dǎo)致的阻力一般來說都比較小，所以一般情況下可以忽略，所以： 第 節(jié) 漏液驗算 動能因數(shù) ，相應(yīng)的氣相最小負荷 為： 其中 所以 可見不會產(chǎn)生過量漏液。 第 節(jié) 液泛驗算 溢流管內(nèi)的清液層高度 其中， 所以， 為防止液泛，通常 ，取校正系數(shù) ，則有： 可見， ，即不會產(chǎn)生液泛。 第 節(jié) 霧沫夾帶驗算 泛點率 = 查得物性系數(shù) ，泛點負荷系數(shù) 所以， 泛點率 = 可見，霧沫夾帶在允許的范圍之內(nèi) 第 節(jié) 操作性能負荷圖 霧沫夾帶上限線 取泛點率為 80%代入泛點率計算式，有： 整理可得霧沫夾帶上限方程為： 液泛線 液泛線方程為 其中， 代入上式化簡后可得： 液體負荷上限線 取 ，那么 漏液線 取動能因數(shù) ，以限定氣體的最小負荷： 液相負荷下限線 取 代入 的計算式： 整理可得： 第 節(jié) 操作性能負荷圖 由以上各線的方程式，可畫出圖塔的操作性能負荷圖。 根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)規(guī)定的氣液負荷，可知操作點 P(， )在正常的操作范圍內(nèi)。連接 OP 作出操作線，由圖可知，該塔的霧沫夾帶及液相負荷下限，即由漏液所控制。由圖可讀得： 所以，塔的操作彈性為 有關(guān)該浮閥塔的工藝設(shè)計計算結(jié)果匯總于表 7 表 37 浮閥塔工藝設(shè)計計算結(jié)果 項目 數(shù)值與說明 備注 塔徑 板間距 塔板型式 單溢流弓形降液管 分塊式塔板 空塔氣速 溢流堰長度 溢流堰高度 板上液層高度 降 液管底隙高度 浮閥數(shù) 個 89 等腰三角形叉排 閥孔氣速 閥孔動能因數(shù) 5 臨界閥孔氣速 孔心距 同一橫排的孔心距 排間距 相臨二橫排的中心線距離 單板壓降 液體在降液管內(nèi)的停留時間 精餾段 提餾段 降液管內(nèi)的清液高度 泛點率， % 氣相負荷上限 霧沫 夾帶控制 氣相負荷下限 漏夜控制 開孔率， % 操作彈性 第 節(jié) 各接管尺寸的確定 進料管 進料體積流量 取適宜的輸送速度 ，故 經(jīng)圓整選取熱軋無縫鋼管 (YB23164)，規(guī)格： 實際管內(nèi)流速： 釜殘液出料管 釜殘液的體積流量： 取適宜的輸送速度 ，則 經(jīng)圓整選取熱軋無縫鋼管 (YB23164)，規(guī)格： 實際管內(nèi)流速： 第 節(jié) 回流液管 回流液體積流量 利用液體的重力進行回流，取適 宜的回流速度 ，那么 經(jīng)圓整選取熱軋無縫鋼管 (YB23164)，規(guī)格： 實際管內(nèi)流速： 第 節(jié) 塔頂上升蒸汽管 塔頂上升蒸汽的體積流量： 取適宜速度 ，那么 經(jīng)圓整選取熱軋無縫鋼管 (YB23164)，規(guī)格： 實際管內(nèi)流速： 第 節(jié) 水蒸汽進口管 通入塔的水蒸氣體積流量： 取適宜速度 ，那么 經(jīng)圓整選取熱軋無縫鋼管 (YB23164)，規(guī)格： 實際管內(nèi)流速： 第四章 輔助設(shè)備的計算及選型 化工設(shè)備是組成化工裝置的基本單元，也是工程設(shè)計的基礎(chǔ)?；すこ碳夹g(shù) 人員應(yīng)對化工單元了解的一清二楚，同時化工設(shè)備也是化工生產(chǎn)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，對工程項目投產(chǎn)后的生產(chǎn)能力、操作穩(wěn)定性、可靠性以及產(chǎn)品質(zhì)量等等都將起著重要作用，因此，對設(shè)備地選擇和設(shè)計計算充分考慮計算上的要求，盡量選用先進設(shè)備并力求投資少，用量少，要運行可靠，操作安全，便于連續(xù)化和自動化生產(chǎn)，要能創(chuàng)造良好的工作環(huán)境和無污染，以及容易制造等等。本章主要詳細