【正文】 釜液組成Xi,Di水甲醇用恩德伍德公式計(jì)算：=Rm+1=1q因?yàn)椋簽槁饵c(diǎn)進(jìn)料所以：q=1=0=+用試差法求出：=，代入：=Rm+1=+故：Rm=操作回流比R===則== 6.求實(shí)際理論板數(shù)查吉利蘭圖得：=則：=所以： 7.計(jì)算板效率1. 求平均相對(duì)揮發(fā)度與平均粘度的積(、)塔頂塔底平均溫度為：(105+67)=86℃86℃時(shí)：= PaS = PaS則：= Xf+ (1Xf)=+()= PaS所以：== PaS2. 查板效率與關(guān)聯(lián)圖得：N=板效率：E=49*=所以實(shí)際板數(shù)為：= 塔內(nèi)件設(shè)計(jì) 1.溢流堰設(shè)計(jì)塔板上的堰是為了保持塔板上有一定的清液層高度，若過高則霧沫夾帶嚴(yán)重，過低氣液接觸時(shí)間短，都會(huì)降低板效。根椐經(jīng)驗(yàn)，取清液層高度hc=，本設(shè)計(jì)選用單溢流弓形降液管，不設(shè)進(jìn)口堰。堰長(zhǎng)取Lw===2400 mm堰高：hw=hlhow采用平直堰，堰上液層高度how how=E() (a)提餾段及精餾段計(jì)算結(jié)果如下：精餾段提餾段溢流強(qiáng)度i，i=L/Lw,m3/()i==i==i=525適合要求適合要求求E，由(L/==E=E=堰上液層高度howHow=How=由(a)計(jì)算==堰高Hw==Hw=圓整到Hw=Hw= 2.降液管設(shè)計(jì)Lw=2400mm，=查閱《代工原理》(下)天津科學(xué)技術(shù)出版社，得到：=，=Wd降液管弓形寬度mAf降液管弓形面積m2AT塔截面積m2Wd==AT=D2=()2= m2Af== m2降液管容積與液體流量之比為液體在降液管中的停錙時(shí)間t，一般大于5S，即：t=精餾段：t==5S提餾段：t==5S故降液管底隙高度H0，對(duì)弓形降液管，管口面積等于底隙面積，即有：H0=，取= m/s則：精餾段：H0== m提餾段：H0== m 3.塔板布置及浮閥數(shù)目與排列：取閥孔動(dòng)能因子F0=,計(jì)算如下：精餾段提餾段U0=U0==U0==每層浮閥數(shù)N=N=N==433=527取邊緣高度Wl=泡沫區(qū)寬度Ws=考慮到塔的直較大，必須采用分塊式塔盤，取=85mm，按=95 mm， =85 mm以等腰三角形順排。排得閥數(shù)為530個(gè)，按N=530個(gè)重新?lián)Q算F，計(jì)算結(jié)果如下：精餾段提餾段U0===F0=U0==閥孔動(dòng)能因素變化不大，仍在912之間。塔板開孔率： ==% 塔板流體力學(xué)驗(yàn)算 1.氣相通過浮閥塔的壓降 Hp=Hc+Hl+H1. 干板阻力精餾段提餾段Uoc=Uoc==Uoc==因?yàn)閁0UocU0UocHc=Hc=Hc=== ⑵.板上充氣液層阻力。取充氣系數(shù)0= hl=1hL== ⑶液體表面張力所造成的阻力很小，可以忽略。 所以hp=hc+hL 對(duì)精餾段：hp=+= 對(duì)提餾段：hp=+=2渣塔 為防止淹塔，要求嚴(yán)格控制降流管中液層高度。 Hd(HT+hw)Hd=hp+hL+hdA、氣體通過塔板的壓降相當(dāng)?shù)囊航蹈叨萮p精餾段hp= 提餾段hp=B、液體通過降液管的壓頭損失。 因?yàn)椴辉O(shè)進(jìn)口堰：精餾段：hd=()2=()2=提餾段：hd=()2=()2=C、板上液層高度：hL= m 所以Hd=hp+hL+hd精餾段：Hd=++= m提餾段：Hd=++=取= 選定HT= hw=則：（HT+hw）=（+）=所以Hd(HT+hw)即可防止淹塔。3霧沫夾帶。 板上液體流經(jīng)長(zhǎng)度:ZL=D2Wd== 板上泛液面積：Ab=AT2Af== ev=( 又因?yàn)椋? 所以對(duì)于精餾段 則 提餾段 則 因此沒有霧沫夾帶 塔板負(fù)荷性能 !.霧沫夾帶線泛點(diǎn)率=對(duì)于一定的物系和一定的塔板v，l，Ab，K，G及Zl已知，相對(duì)于ev，得VL關(guān)系式，按泛點(diǎn)率=80%計(jì)算：精餾段： =化簡(jiǎn)得：+= 由上可知，霧沫夾帶線為直線?！?.液泛線　　 (HT+HW)=Hp+Hl+Hd=Hc+Hl+H+HL+Hd　　　　忽略掉H，有：(HT+HW)=+()2+(1+0) [HW+E()1/3] 因塔板結(jié)構(gòu)一定，物系一定，則HT，HW，H0，Lw，v，l，0和定值，U0=式中d0，N也是定值，故：上式可簡(jiǎn)化為：精餾段：= 即： =提餾段： 即： 此即常壓塔的泛點(diǎn)率。 3.液相負(fù)荷上限　　　液體在降液管中停錙時(shí)間不低于5S為停留時(shí)間的上限?！　　∮?有：L=則精餾段：Ln(max)== 提餾段：Lm(max)== 4.漏液線對(duì)F1重閥，以F0=5為規(guī)定氣體最小負(fù)荷由F0=U0＝5，得U0＝由V=d0NU0=所以：精餾段：Vn(min)== m3/S 提餾段：Vm(min)==5.液相負(fù)荷下限取板上液層高度how= m，作為液相負(fù)荷下限條件。L(min)=()3/2精餾段：Ln(min)=()3/2= m3/s提餾段：Lm(min)=()3/2= m3/s 常壓塔主要尺寸確定1.壁厚選用20尺鋼為塔體材料，由于是常溫常壓操作，取壁厚Sn=10 mm 2.封頭采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭，材料為20R鋼，壁厚與塔體相同，即：Sn=10 mmhi=1000=750 mm，h0=60 mm 3.裙座以Q235A鋼為裙座材料，壁厚為10 mm，內(nèi)徑等于塔內(nèi)徑D=2600 mm，高度為3m，裙座與簡(jiǎn)體的連接采用對(duì)焊不校核強(qiáng)度。 4.塔高設(shè)計(jì)塔釜高取Hb=3 m， m，頂接管高為350 mm，板間距為350 mm，開7個(gè)人孔，人孔處板間距為700 mm。塔高=3000+(750+60)+35350+1200+350+3000+7007 =25510 mm 5.接管設(shè)計(jì) ⑴.塔頂甲醇蒸汽出口管由前面計(jì)算可知： kg/h，溫度75 ℃，則體積流量為：V=== m3/h蒸汽流速，取u=20 m/s則出口管面積S== m2所以：出口管徑d1== m即取d1=663 mm ⑵.回流液進(jìn)口管已知回流液溫度為40℃， kg/h查表知:40℃= kg/m3所以：其體積流量V== m3/h取液體流速u= m/s則回流液入口管徑d2==== mm即取d2=140 mm ⑶.塔底出料管因塔底含醇1%，可近似為水， MPa，105 ℃ kg/m3， m/s。則出口管徑：d3== m取出口管徑d3=90 mm。 ⑷.進(jìn)料管進(jìn)料狀態(tài)為124 ℃， MPa， kg/h， kg/h， kg/m3，即甲醇的密度為：＝＝ m3/h所以：進(jìn)料體積流量為：V== m3/h進(jìn)料管流速取為u= m/s，則進(jìn)料管徑： d4== m即取d4=70 mm⑸.再沸器蒸汽入口管由前面計(jì)算可知： kg/h，溫度為105 ℃。則體積流量為：V== = m3/h蒸汽流速取u=10 m/s，則入口管積S== m2所以：入口管徑d5== m即取d5=853 mm 輔助設(shè)備甲醇合成反應(yīng)器是甲醇合成生產(chǎn)的核心設(shè)備，由于合成反應(yīng)為可逆放熱反應(yīng)，故要求反應(yīng)器設(shè)計(jì)能迅速移走反應(yīng)熱。本設(shè)計(jì)選用Lurgi管殼型反應(yīng)器。圖② 該反應(yīng)器外型像一個(gè)列管式換熱器，催化劑填裝于管內(nèi)，管外為4MPa的沸水。反應(yīng)氣流經(jīng)反應(yīng)管，放出的熱量通過管壁傳給沸騰水，使其汽化，轉(zhuǎn)變?yōu)橥瑴囟日羝?。其特點(diǎn)為① 床層溫度平穩(wěn)② 能準(zhǔn)確，靈敏的控制反應(yīng)溫度③ 以較高位能回收反應(yīng)熱④ 出口甲醇含量較高⑤ 設(shè)備緊湊，開工方便⑥ 可避免石蠟等副產(chǎn)物生成⑦ 避免羰基化合物生成⑧ 壓降小，所需外部能量少主設(shè)備塔(精餾塔)見圖③工藝流程圖見圖④合成甲醇主設(shè)備圖（圖③）參考文獻(xiàn)[1] 趙國(guó)方編著 《化工工藝設(shè)計(jì)概論》 原子能出版社，1990[2] 天津大學(xué)物理化學(xué)教研室 《物理化學(xué)》（上、下）高等教育出版社，1991[3] 刁玉瑋 等編 《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》 大連理工大學(xué)出版社，1992[4] 楊福升 等編 《甲醇生產(chǎn)工藝與操作》 石油化學(xué)工業(yè)出版社，1974[5] 天津大學(xué)化工原理教研室 《化工原理》（上、下） 天津科學(xué)技術(shù)出版社，1994[6] 天津大學(xué)等合編 《基本有機(jī)化工分離工程》化學(xué)工業(yè)出版社，1995[7] 房鼎業(yè) 等編 《甲醇生產(chǎn)技術(shù)及進(jìn)展》 華東化工學(xué)院出版社，1990[8] 馮元琦 主編 《聯(lián)醇生產(chǎn)》第二版，化學(xué)工業(yè)出版社，1994[9]上?；瘜W(xué)工業(yè)設(shè)計(jì)院石油化工設(shè)備設(shè)計(jì)建設(shè)組 《化工設(shè)備圖集》（Ⅳ，塔類），上?？萍汲霭嫔纾?974[10] 宋維端 等編 《甲醇工學(xué)》化學(xué)工業(yè)出版社，1991[11] 國(guó)家醫(yī)藥管理局上海醫(yī)藥設(shè)計(jì)院編《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》第二版(上、下) 化學(xué)工業(yè)出版社，1996 結(jié) 束 語(yǔ)大學(xué)三年的日子馬上就要過去了，我們迎來了大學(xué)中最后的一堂課——畢業(yè)設(shè)計(jì)，這也是在大學(xué)中最關(guān)鍵的一堂課，是我們通過大學(xué)三年的學(xué)習(xí)，總結(jié)所學(xué)課程的一次機(jī)會(huì)，也是對(duì)我們把理論知識(shí)用于實(shí)際生產(chǎn)的一次綜合檢測(cè)。 通過畢業(yè)設(shè)計(jì)訓(xùn)練使自己進(jìn)一步鞏固加深所學(xué)的基礎(chǔ)理論、基本技能和專業(yè)知識(shí)，使之系統(tǒng)化、綜合化；在畢業(yè)設(shè)計(jì)中培養(yǎng)了自己獨(dú)立工作、獨(dú)立思考并運(yùn)用已學(xué)的知識(shí)解決實(shí)際工程技術(shù)問題的能力，特別是獲取新知識(shí)的能力；加強(qiáng)了對(duì)計(jì)算、繪圖、實(shí)驗(yàn)方法、數(shù)據(jù)處理、編輯設(shè)計(jì)文件、使用規(guī)范化手冊(cè)等最基本的工作實(shí)踐能力的培養(yǎng)；訓(xùn)練了樹立具有符合國(guó)情和生產(chǎn)實(shí)際的正確的設(shè)計(jì)思想和觀與他人合作的工作作風(fēng)。但是由于時(shí)間短、工藝復(fù)雜，加上首次進(jìn)行這樣的大型設(shè)計(jì)，經(jīng)驗(yàn)不足且水平有限，在本次設(shè)計(jì)中，缺點(diǎn)、錯(cuò)誤在所難免，敬請(qǐng)各位老師指正。我相信通過本次設(shè)計(jì)，這將是我以后在工作中的重要經(jīng)驗(yàn)，在本次設(shè)計(jì)過程中，得到了各位指導(dǎo)教師及多位同學(xué)的熱心幫助，在此表示謝意。同時(shí)還要感謝院、系各老師三年來的孜孜教導(dǎo)。49