【導讀】精餾過程在能量計的驅(qū)動下，使氣、液兩相多次直接接觸和分離，利用液。相轉(zhuǎn)移，實現(xiàn)原料混合物中各組分分離。該過程同時進行傳質(zhì)傳熱。液密切接觸的泡沫層。篩板塔的突出優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，造價低，制造維修方便。求的操作彈性，而且效率高，采用篩板可解決堵塞問題，適當控制漏液。本次設(shè)計任務為設(shè)計一定處理量的精餾塔，實現(xiàn)二甲胺-二甲基甲酰胺的分離。設(shè)計的主要內(nèi)容是分離工段的精餾塔設(shè)計，包括過程的物料衡算，熱量衡算，工藝計算，

　　

【正文】 T +hw ） 提留段 ? （ HT +hw ） =?(+)= hd = 2)(?hlLws? = 23 ) ( ??? ? = 410?? m液柱 Hd =hp +hl +hd =++ 410?? = m 液柱 Hdψ （ HT+hw） 所以不發(fā)生液泛現(xiàn)象 塔板負荷性能圖 漏液線 由 U min ? =?VLL hh? ?? ??? ) ( U min ? =?AsminV hL =hw +how how = ?E?(whlL )32 得 V mins =? ?AVLwhw hlLEh??? ?????????????????????????????????? )1000 32 精餾段 V mins = 321 12 09 sL? Xx學院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 31 表 32 在操作范圍內(nèi)任取幾個 Ls ,計算 Vs ,結(jié)果列于下表 Ls /m3 /s Vs /m3 /s 提餾段 V mins = 321 12 10 sL? 表 33 在操作范圍內(nèi)任取幾個 Ls ,計算 Vs ,結(jié)果列于下表 Ls /m3 /s Vs /m3 /s 液沫夾帶線 以 eV = 液 /kg 氣為限 ,求 Vs Ls 關(guān)系如下 eV = ? ? ? (fTahHU ) 精餾段 eV =3 ???? (32ss 5 7V ) = Vs = 32 表 34 在操作范圍內(nèi)任取幾個 Ls ,計算 Vs ,結(jié)果列于下表 Ls /m3 /s Vs /m3 /s 提餾段 eV =3 ???? (32ss 5 V ) = Xx學院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 32 Vs = 32 表 35 在操作范圍內(nèi)任取 幾個 Ls ,計算 Vs ,結(jié)果列于下表 Ls /m3 /s Vs /m3 /s 液相負荷下限線 對于平直堰 ,取堰上液層高度 how = 作為最小液體負荷標準 ,則 how = ?E?(wsl3600L )32 = 精餾段 L mins = 23 10 0000 ?????? ? ??= m3 /s 提餾段 L mins = 23 10 0000 ?????? ? ??= m3 /s 液相負荷上限線 以 ? =5s 作為液體在降液管中停留時間下限 5??sTfLHA? L mins = 00 361 ???? TfTf HAHA ? m3 /s 液泛線 令 ? （ HT +hw ） Hd =hp +hl +hd = hc +hl +h? +hl +hd hl =β hL =β （ hw +how ） 聯(lián)立上三式得 ? HT +( 1???? ) hw =? ?1?? how + hc + hd + h? 精餾段 VS 2 = 2 Ls 32 Xx學院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 33 表 36在操作范圍內(nèi)任取幾個 Ls ,計算 Vs ,結(jié)果列于下表 Ls /m3 /s Vs /m3 /s 提餾段 VS 2 = 2 Ls 32 表 37 在操作范圍內(nèi)任取幾個 Ls ,計算 Vs ,結(jié)果列于下表 Ls /m3 /s Vs /m3 /s 根據(jù)漏液線、液沫夾帶線、液相負荷 下限線、液相負荷上限線、液泛線可分別作得精餾段和提餾段的負荷性能圖 ??9 ,見附錄 塔體結(jié)構(gòu) 塔頂空間 取 HT =?= 故塔頂空間取 1m 塔底空間 塔底液面至最下層塔板之間留 2m 間距 人孔 因為塔直徑為 ,所以設(shè)人孔直徑為 ,人孔處的板間距為 ,每隔 7 層塔板設(shè)一人孔 Xx學院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 34 塔高 (不包括封頭 ,裙座 ) H=(nnF nP 1)HT +np Hp +nF HF +HD +HB n=128 nF =1 n P =18 HT = Hp = HD =1m HB =3m HF = HT = 故 H=(1281181)?+18?+1?+1+3= 取 H=59m 工藝計算結(jié)果匯總表 表 38 工藝計算結(jié)果匯總 序號 項目 精餾段 提餾段 1 氣相流量 Vs , m3 /s 2 液相流量 Ls , ? 10 3 ? 103 3 實際塔板數(shù) Np ,塊 42 86 4 有效高度 Z,m 34 5 塔徑 D,m 6 板間距 HT ,m 7 溢流形式 單溢流 8 降液管形式 弓形 9 堰長 lw ,m 10 堰高 hw ,m 11 板上液層高度 hL ,m 12 堰上液層高度 how ,m Xx學院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 35 13 降液管底隙高度 h? ,m 14 開孔面積 Aa , m2 15 篩孔直徑 d。 ,mm 5 16 篩孔數(shù)目 n 1484 17 孔中心距 t,mm 15 18 開孔率 ? % 19 篩孔氣速 U。 , m/s 20 每層塔板壓降Δ P, Pa 21 液沫夾帶 ev 22 氣相負荷上限 , m3 /s 23 氣相負荷下限 Xx學院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 36 4 熱量衡算、板式塔的結(jié)構(gòu)與附屬設(shè)備 冷凝器 塔釡傳熱負荷 Qc QC =(R+1)W39。 (IVW ILW )??10 IVW ILW =XW VAH? +(1XW ) VBH? 2H? = 1H? (1211rrTT?? ) 在 ℃時 , 二甲胺 TC =℃ T沸 =153℃ 2rT =CTT2 = ?? = 1rT =CTT1 = ?? = 蒸發(fā)潛熱 1AH? =+ 150160 ?? )153160( ?? = KJ/kg AH? = 2AH? =? ) ( ?? = KJ/kg 二甲基甲酰胺 TC ==374℃ T沸 =153℃ 2rT =CTT2 = ?? = 1rT =CTT1 = ?? = 蒸發(fā)潛熱 1BH? =+ )153160(150160 ???? = KJ/kg BH? = 2BH? =? ) ( ?? = I ?VW ILW =?+() ? = KJ/kg QC =(+1)???= 510? KJ/h Xx學院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 37 冷卻水消耗量 WC =)( 12 ttC Qpc c? 珠海市的平均氣溫為 t1 =28℃ ,冷卻水出口溫度一般不超過 40℃ ,否則易結(jié)垢 , 取 t2 =38℃ 故 t = 212 tt ? = 22838? =33℃ 在此溫度下 , 冷卻水的比熱容 pcC =(kg? ℃ ) WC = 5?? = 冷凝器傳熱面積 進口溫度 , ℃ 出口溫度 , ℃ 料液 (T) 冷卻水 (t) 28 38 ?????? tTt ℃ 1 5 4222 ?????? tTt ℃ ln2121 ??????????tttttm℃ 取 K=700Kcal/(m2 ??h ℃ )=2630KJ/(m2 ??h ℃ ) 傳熱面積 A= 25 mtK Q mc ?????? 再沸器 QB =V39。 (I ?VW ILW )+QL (QL 為 5% QB ) Xx學院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 38 即 QB =% ) I (I V LWVW39。 I ?VW ILW =X AW H? +(1XW ) BH? 1212 11 ???????? ??????rrTTHH 在 ℃時 , 二甲胺 TC =℃ T沸 =153℃ 2rT =CTT2 = ?? = 1rT =CTT1 = ?? = 蒸發(fā)潛熱 1AH? =+ 150160 ?? )153160( ?? = KJ/kg AH? = 2AH? =? ) ( ?? = KJ/kg 二甲基甲酰胺 TC ==374℃ T沸 =153℃ 2rT =CTT2 = ?? = 1rT =CTT1 = ?? = 蒸發(fā)潛熱 1BH? =+ )153160(150160 ???? = KJ/kg BH? = 2BH? =? ) ( ?? = I ?VW ILW =?+() ? = KJ/kg V39。 =V WM? =?=QB = % 63 4? = 510? KJ/h W 06 5??? rQ Bh=r為水蒸氣氣化熱 ,r= 根據(jù)以上的計算，由 換熱器系列標準中選定 G273Ⅱ 型換熱器，有關(guān)參數(shù)如Xx學院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 39 下 ??11 表 41 G273Ⅱ 項目 數(shù)值 公稱直徑 /mm 273 公稱壓強 /Mpa 公稱面積 /m2 管程數(shù) 2 管子尺寸 /mm ?? 管長 /m 2 管子總數(shù) 32 管子排列方法 三角形排列 在本設(shè)計中，假設(shè)是在理想狀態(tài)中進行 ,沒有熱量損失 ,故忽略熱 量損失。 接管尺寸 塔頂蒸汽管 直管出氣 ,取蒸汽速度 WP =20m/s 塔頂蒸汽管管徑 dP =PSWV??4 = ?? = 查表取 ? 152 5? mm 回流管 重力回流，取回流速度 WR =Xx學院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 40 回流管管徑 d ?RRSWL??4 = 10 3?? = 查表取 ? 70 3? mm 進料管 本設(shè)計采用泵輸送料液，取適宜的輸送速度 WF =2m/s 進料管管徑 dF =FSFWV???4 = ??? = 查表取 ? 32?3mm 塔釡出料管 取出料流速 WW =1m/s 塔釡出料管管徑 dW =360 04 ??? ?? WW LWW MW ??= ??? ??= 查表取 ? 32?3mm??12 離心泵的選擇 揚程和流量計算 從地面到進料位置高度的兩倍估算揚程 H 即 H=2 Z? =2?〔 (nm np 1) TH? +nP HP +HD + HB +H2 〕 nm 為提餾段塔板數(shù) H2 為裙座高度 ,取 H2 =3m H=2?〔 (86181) ?+18?+1+3+3〕 = 流量 Q=LF? = hmhm /? Xx學院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 41 泵的選擇 離心泵的流量和壓頭應比所求的 Q,H 大一些 , 故選取 IS6550160 型離心泵 ??10 Xx學院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 42 文獻參考 ［ 1］ 周立雪，教育理念［ J］。教育與職業(yè)， 2020,33:2425。 ［ 2］ Chemical Book CAS 數(shù)據(jù)。 ［ 3］ 尹冬冬?！队袡C化學》第一版［ M］。北京：高等教育出版社， 2020 年。 ［ 4］ 計算機與應用化學，第 25 卷第 10期。 ［ 5］ 薛祖源，我國染料工業(yè)面臨的挑 戰(zhàn)與對策，現(xiàn)代化工， 2OO4(9)， P (1— 5)。 ［ 6］ 徐克勛，《精細有機化工原料及中間體手冊》［ M