【正文】 水的表面張力[13]為：精餾段甲醇水溶液的平均摩爾組成為：甲醇：1/2（＋）＝ 則含有水為：1－＝表面張力：⑵ 最大流速，那么空塔氣速為：⑶ 求塔徑D 提餾段⑴ 求操作負(fù)荷系數(shù) ℃時(shí)，甲醇[1]的表面張力為： 水[13]的表面張力為：精餾段甲醇水溶液的平均摩爾組成為：甲醇：1/2（＋）＝ 則含有水為：1－＝⑵ ，那么空塔氣速為：⑶ 求塔徑D對(duì)全塔，取塔徑為 塔內(nèi)件設(shè)計(jì) 溢流堰的設(shè)計(jì)在精餾塔中，塔板上的堰可以保持塔板上有一定的清液高度，倘若過(guò)高，那么霧沫夾帶嚴(yán)重，過(guò)低，則汽液接觸時(shí)間短，這樣的話，都會(huì)使塔板的效率降低。該設(shè)計(jì)可以取清液層高度，選用單溢流弓形降液管，不設(shè)進(jìn)口堰。堰長(zhǎng)取Lw＝5000＝3300mm堰高 降液管的設(shè)計(jì)已知Lw＝3300mm，Lw/D＝ 由弓形降液管的結(jié)構(gòu)參數(shù)圖[10]查得：Wd/D＝，Af/AT＝其中：Wd是降液管的弓形寬度，m Af是降液管弓形面積，m2 AT是塔的截面積，m2 那么Wd＝5000＝ 降液管的容積與液體流量之比為液體在降液管的停留時(shí)間t，一般大于（3－5）s，精餾段：提餾段：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： 那么有： 塔板布置及浮閥數(shù)目與排列根據(jù)之前計(jì)算得出精餾段和提餾段上升的蒸汽量相差不大，為了制造方便，我們可以取兩段的塔徑相等，即5000mm。計(jì)算如下數(shù)據(jù)：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： 取閥孔動(dòng)能因子F0＝12，計(jì)算如下：每層浮閥數(shù)個(gè)考慮到塔的直徑較大，必須采用分塊式塔盤[14]。已知Wd ＝，選取的無(wú)效邊緣區(qū)Wc ＝，泡沫區(qū)的寬度Ws ＝，則可以計(jì)算出鼓泡區(qū)的面積[10]： 根據(jù)物系無(wú)腐蝕性，可以選用的碳鋼板，其孔直徑，按正三角形 個(gè)按照N=3740個(gè)重新?lián)Q算F，如下：則有：可見(jiàn)，閥孔動(dòng)能因素變化很小，符合要求。塔板開(kāi)孔率為： 塔板流體力學(xué)驗(yàn)算 汽相通過(guò)浮閥塔的壓降A(chǔ)．干板阻力hc 臨界孔速：因?yàn)椋?，則：B．板上充氣液層阻力因設(shè)備分離烴化液，液相為碳?xì)浠衔?，可以取充氣系?shù)為。C．液體表面張力所造成的阻力很小，可以忽略不計(jì)。那么則單板壓降： 液泛為了防止液泛，需要嚴(yán)格控制降液管的液層高度： 氣體通過(guò)塔板的壓降，也即液降高度液體通過(guò)降液管的壓頭損失：因?yàn)闆](méi)有設(shè)進(jìn)口堰，則液降高度板上的液層高度為那么：取，選定的，可以得到：可見(jiàn)，設(shè)計(jì)可以防止液泛。 霧沫夾帶泛點(diǎn)率為板上液體流經(jīng)長(zhǎng)度：板上液泛面積：根據(jù)甲醇水系統(tǒng)屬于無(wú)泡沫系統(tǒng)，由ρv=，HT=[12]：K=，所以泛點(diǎn)率為：可見(jiàn)，霧沫夾帶在允許的范圍之內(nèi)。 塔板負(fù)荷性能圖 霧沫夾帶線泛點(diǎn)率： 對(duì)于一定的物系和一定的塔板已知，相對(duì)于的泛點(diǎn)率上限可確定，VL關(guān)系，按泛點(diǎn)率80%計(jì)算：得到：由以上式子可知：霧沫夾帶線為直線。時(shí)，時(shí)， 液泛線因?yàn)楹苄?，可以忽略，那么?duì)于物系一定的塔板，有：又因?yàn)椋喝羯鲜交?jiǎn)為：那么其中有： 所以液泛方程為： 液相負(fù)荷上限線以液體在降液管中的停留時(shí)間不低于5s為上限。由，得到：，那么： 漏液線對(duì)于F1 重閥，以為規(guī)定氣體最小的負(fù)荷。由，得到：那么： 液相負(fù)荷下限線取板上液層高度how＝由以上各線的方程式，畫(huà)出塔的操作負(fù)荷性能圖：圖41 常壓精餾塔的操作性能曲線從圖41可以看出：。很明顯，操作的時(shí)候需要注意防止霧沫夾帶。由于本設(shè)計(jì)使用的是浮閥塔，對(duì)于操作彈性也很有利。在工業(yè)生產(chǎn)中，一般解決這個(gè)問(wèn)題是通過(guò)增加塔板數(shù)，減少回流比來(lái)使操作點(diǎn)下移，因此，本設(shè)計(jì)應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中后需要增加適當(dāng)?shù)乃鍞?shù)來(lái)防止霧沫夾帶的發(fā)生。，可以讀圖得到：， 常壓塔工藝計(jì)算匯總表46 常壓塔工藝計(jì)算匯總表項(xiàng)目數(shù)值或說(shuō)明備注塔徑：m板間距：m塔板形式單溢流弓形降液管分塊式塔板空塔氣速：m/s堰長(zhǎng)LW：m堰高HW：m板上液層高度HL：m降液管底隙高度h0：m浮閥個(gè)數(shù)：個(gè)3740等邊三角形閥孔氣速：m/s閥孔動(dòng)能因素臨界閥孔氣速：m/s同排孔心距t：m等邊三角形鄰排孔心距：m等邊三角形單位壓降：降液管液體停留時(shí)間t：s精餾段提餾段降液管內(nèi)流液層高度Hd：m泛點(diǎn)率%液相負(fù)荷上限霧沫夾帶控制液相負(fù)荷下限漏液線控制開(kāi)孔率%操作彈性 常壓塔主要尺寸確定 塔高設(shè)計(jì)⑴ 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=10mm⑵ 塔高可以由下式計(jì)算：H=（Nn2）HT+nH人孔+HF+HW其中已知塔板數(shù)N=32塊，板間距HT=。由于塔內(nèi)的甲醇水混合液較清潔，不需要經(jīng)常清洗內(nèi)部構(gòu)件，所以可以取每隔8塊塔板設(shè)一個(gè)人孔，這樣設(shè)置的人孔數(shù)為：n=32247。81＝3個(gè)塔頂還得設(shè)計(jì)一個(gè)人孔，取人孔兩個(gè)板間距離H人孔=，取塔頂空間HD=，塔底空間HW=，進(jìn)料板的空間高度HF=，那么可以求出全塔的高度： H=（Nn2）HT+nH人孔+HF+HW=（3232）＋3＋＋＋3＝ 接管設(shè)計(jì)⑴ 進(jìn)料管已知溫度70℃，進(jìn)料的水密度為：，甲醇密度：液相的平均密度為： 其中，平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：那么，進(jìn)料體積流量為：取適宜的流速，故：經(jīng)圓整后選取熱軋無(wú)縫鋼管，規(guī)格為：[15]實(shí)際流速：⑵ 釜?dú)堃撼隽瞎芤阎獪囟?05℃，查得水的密度：，甲醇的密度為：，則釜液密度為：那么釜?dú)堃旱捏w積流量為：取適宜的速度則：經(jīng)圓整后選取熱軋無(wú)縫鋼管，規(guī)格：[15]實(shí)際流速：⑶ 塔頂上升蒸汽管塔頂上升蒸汽的體積流量為： 取蒸汽速度則： ⑷ 回流液管已知回流溫度40℃，甲醇液體密度為：那么甲醇液體的體積流量： 利用液體的重力進(jìn)行回流，取適宜的回流速度那么： 經(jīng)圓整后選取熱軋無(wú)縫鋼管，規(guī)格為：[15]實(shí)際流速： 設(shè)備匯總?cè)绫?7。表47 設(shè)備匯總項(xiàng)目尺寸塔高進(jìn)料管釜液管上升蒸汽管回流液管壁厚第5章 結(jié) 論⑴ 針對(duì)年產(chǎn)22萬(wàn)噸甲醇精餾工藝，在保證純度要求的基礎(chǔ)上，三塔精餾以其節(jié)能明顯優(yōu)益于其他工藝，所以，本設(shè)計(jì)采用三塔精餾工藝。⑵ 對(duì)于精餾塔的選擇，通過(guò)對(duì)各種塔的比較，選擇F1重型浮閥塔最適合本設(shè)計(jì)。⑶ 對(duì)精餾的常壓塔階段進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，并對(duì)該塔的車間進(jìn)行了簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)。參考文獻(xiàn)[1] 劉光啟，馬連湘，劉杰．化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)（有機(jī)卷）[M]．化學(xué)工業(yè)出版社．2002，5：559～613[2] 夏清，陳常貴．化工原理（上冊(cè)）[M]．修訂版．天津大學(xué)出版社．2009[3] Robert H，Williams Eric D． with permission from Energy for Sustainable Development[J]．2003，12：103～105[4] 魏文德．有機(jī)化工原料大全（第二版）上卷[M]．化學(xué)工業(yè)出版社．1991，1：806~809[5] Dimmling 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謝通過(guò)這近三個(gè)月來(lái)對(duì)資料的查閱、材料的整理、論文的撰寫、大圖的繪制，最終完成了論文。在此，特意要感謝楊麗云教授對(duì)我的悉心指導(dǎo)。楊教授以其兢兢業(yè)業(yè)的工作作風(fēng)，對(duì)學(xué)生認(rèn)真負(fù)責(zé)、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的指導(dǎo)理念，待人隨和、樸實(shí)無(wú)華的溝通心得深深影響了我。通過(guò)楊教授的指導(dǎo)，我對(duì)工藝的選擇有了正確的認(rèn)識(shí)，并對(duì)設(shè)備有了深刻的認(rèn)識(shí)，對(duì)于完成論文起到了至關(guān)重要的作用。最后，楊教授對(duì)我的論文逐字進(jìn)行批閱審核，指出很多錯(cuò)誤，并提出不少建設(shè)性的意見(jiàn)。她治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度必將成為以后我學(xué)習(xí)和工作中榜樣。數(shù)十個(gè)個(gè)學(xué)生的論文需要李老師指導(dǎo)，可見(jiàn)他的任務(wù)量很大，但楊教授仍然不辭辛苦、盡自己最大的努力指導(dǎo)、幫助我們克服寫論文中遇到的難題，她的精神將一直激勵(lì)著我們。論文的完成同樣也離不開(kāi)同學(xué)的幫助和關(guān)心。以及大學(xué)期間傳授我知識(shí)和做人道理的教授與講師們，是他們?cè)?jīng)的悉心指導(dǎo)，我才能掌握良好的專業(yè)知識(shí)來(lái)完成論文。總而言之，我要忠心感謝所有對(duì)我論文有過(guò)幫助、指導(dǎo)的老師和同學(xué)們！ 47