【正文】 其液面以上空間為氣液分離空間。冷凝器置于塔下部適當(dāng)位置，用泵向塔頂送回流冷凝水，在冷凝器和泵之間需設(shè)回流罐，這樣可以減少臺(tái)架，且便于維修、安裝，造價(jià)不高。將冷凝器裝在塔頂附近的臺(tái)架上 ，靠改變臺(tái)架的高度來(lái)獲得回流和采出所需的位差。將冷凝器與精餾塔作成一體。 （ 2）塔板的氣相負(fù)荷上限完全由霧沫夾帶控制，操作下限由漏液控制。 39。 為了防止塔內(nèi)發(fā)生液泛，降液管高度應(yīng)大于管內(nèi)泡沫層高度。m i n,0u ???? 提 s/ 3220m i n,0m i n,s ??????????? 據(jù)此可作出與液體流量無(wú)關(guān)的水平漏液線。 漏液驗(yàn)算 55,m in,000???? ?提因數(shù)對(duì)于浮閥塔，閥孔動(dòng)能VuFF? s/ 55u ,Vm in,0 ???? 提 s/ 3220m i n,0m i n,s ??????????? m3/sVs’ = m3/s, 可見(jiàn)不會(huì)產(chǎn)生過(guò)量漏液。 即： Hd≤ψ（ HT+hW） Hd=hw+how+hd+hp+△ hd=(LS/(lwho))2 甲醇 水屬于一般物系，ψ取 對(duì)于浮閥塔△≈ 0 則 Hd=hw+how+hd+hp+△ =++(( ))2+= ψ（ HT+hW） =(+)= 因 ， 故本設(shè)計(jì)中不會(huì)出現(xiàn)液泛 θ = Af’ HT/Ls’ = 5s 故降液管設(shè)計(jì)合適 6 萬(wàn)噸 /年 甲醇 水 溶液 浮閥 精餾塔設(shè)計(jì) 書(shū) 34 泛點(diǎn)率 F’ = s LLVFbV L lKC A??? ??? 100% lL=D2Wd=? = Ab=AT2Af=? = 式中 Ll —— 板上液體流經(jīng)長(zhǎng)度， m。 取閥孔動(dòng)能因子 FO=10 ①孔速 uo’ = ,VmF??=10/()=②浮閥數(shù) : n=24sVdu?? =（ 1/4 ） ==153(個(gè) ) ③有效傳質(zhì)區(qū)面積 ： 根據(jù)公式： 2 2 2 12 s in180axA x R x R R? ???? ? ????? 其中： R= 2 cDW? = x= ()2 dD W Ws??= ∴ Aa’ = 6 萬(wàn)噸 /年 甲醇 水 溶液 浮閥 精餾塔設(shè)計(jì) 書(shū) 32 ④塔板的布置因 D800mm 故塔板采用分塊式，查表的 塔塊分為 3塊 采用等腰三角形叉排。工程上 ho一般取 2025mm。L(39。工業(yè)中應(yīng)用最廣的降液管是弓形降液管。)20( ? ???VVLcu ??=取安全系數(shù) ，則 u’==∴ 39。39。 （ 3）操作彈性 Vmax=, Vmin= 操作彈性 =Vmax/ Vmin =3 ∴此設(shè)計(jì)符合要求。忽略式中 項(xiàng)，將以下五式代入上式， g2 L 20V??? L0l hEh ? owWL hhh ?? 32WSOW ????????? 2t02owsd )u( ?????????? 得到： ???????? ?????????????????????????? ?2Ww02owsL20VWT l L3 6 0 0E1 0 0 L1 5 )h(H ）（ 因物系一定，塔板結(jié)構(gòu)尺寸一定，則 TH 、 wh 、 0h 、 wl 、 v? 、 L? 、 0? 及φ等均為定值，而 0u 與 VS又有如下關(guān)系，即：Nd4Vu2s00?? ???????? ? 32 s2s4222 5032+381 .74L+ 12805 .42 39151 85V 113 4= 252 S 整理得： 3222SSS ?? LS VS 6 萬(wàn)噸 /年 甲醇 水 溶液 浮閥 精餾塔設(shè)計(jì) 書(shū) 28 由以上各線的方程式，可 畫(huà)出圖塔的操作性能負(fù)荷圖。 LS39。 塔板負(fù)荷性能圖及操作彈性 因堰上液層厚度 how為最小值時(shí)，對(duì)應(yīng)的液相流量為最小。 ∵ lW / D= ,查得 dWD =,fTAA= ∴ Wd= =, Af= = 停留時(shí)間θ =AfHT/LS= 5s ∴符合要求 泛點(diǎn)率 = s LLVFbV L lKC A??? ??? 100% lL=D2Wd=? = Ab=AT2Af=? = 式中 : lL—— 板上液體流經(jīng)長(zhǎng)度， m。 故氣體流經(jīng)一層浮閥塔塔板的壓力降的液柱高度為： hp=+= ∴常板壓降 p p LP h g??? = = 640Pa, 符合設(shè)計(jì)要求。浮閥塔篩孔直徑取 d=39mm,閥孔按等腰三角形排列。本次設(shè)計(jì)中取 22mm。工業(yè)中應(yīng)用最廣的降液管是弓形降液管。 s 、液相負(fù)荷 L=RD= = kmol/h V=(R+1)D=(+1) = kmol/h V’ =V= kmol/h L’ =L+F= kmol/h+382 kmol/h=VS=VMVM/(3600ρ VM)=( )/(3600 )=LS=LMLM/(3600ρ LM)=( )/(3600 )=VS’ =V’ MVM’ /(3600ρ VM’ )=( )/(3600 )=LS’ =L’ MLM’ /(3600ρ LM’ )=( )/(3600 )=6 萬(wàn)噸 /年 甲醇 水 溶液 浮閥 精餾塔設(shè)計(jì) 書(shū) 19 精餾段塔徑塔板的實(shí)際計(jì)算 精餾段汽、液相體積流率為： LS = m3/s VS= 塔 徑塔板的計(jì)算 欲求塔徑應(yīng)先求出 u，而 u＝安全系數(shù) umax m a x L m V mVmuC??? ?? 精 精精 精 式中： 3L3Vkg / m 。 s 2． 提餾段 塔底： Xw= ℃時(shí) ,μ 水 = s ℃時(shí) ,μ 水 = s 水 mPa 提餾段理論板數(shù) 提餾段操作線方程： y= 已知 X5=, 由上而下計(jì)算，直到 Xi 首次 越過(guò) Xw=。 6 萬(wàn)噸 /年 甲醇 水 溶液 浮閥 精餾塔設(shè)計(jì) 書(shū) 10 第三章 理論 板數(shù)的確定 精餾塔全塔物料衡算 F:原料液流量（ kmol/h) 382 Xf:原料組成（ mol%) % D:塔頂產(chǎn)品流量（ kmol/h) XD:塔頂組成（ mol%) % W:塔底殘夜流量（ kmol/h) Xw :塔底組成（ mol%) % 原料甲醇組成： Xf = 18/6032/40 32/40? =% 塔頂組成： XD = 18/132/99 32/99 ? =% 塔底組成： Xw = 18/9832/2 32/2? =% 原料進(jìn)料量： F=6萬(wàn)噸 /年 = 7200 )(106 34 ?? =382 mol/h 物料衡算式： F=D+W FXf=DXD+WXw 聯(lián)立代入求解： D= kmol/h W= kmol/h 物系相平衡數(shù)據(jù) (txy) t X y t x y 100 0 0 100 100 6 萬(wàn)噸 /年 甲醇 水 溶液 浮閥 精餾塔設(shè)計(jì) 書(shū) 11 2. 基本物性數(shù)據(jù) 確定回流比 根據(jù)甲醇 — 水氣 液平衡組成表和相對(duì)揮發(fā)度公式 x1y1xy???? ， 1* 2 * 3 ......nm a a a ana ? 求得：相對(duì)揮發(fā)度 ? = ∴平衡線方程為： y= α x1+(α 1)x =(1+) 因?yàn)榕蔹c(diǎn)進(jìn)料，所以 xe = Xf= ye = ∴ Rmin = XD ye ye xe =()/()= ∴ R= Rmin =*= 理論板數(shù) NT的計(jì)算以及實(shí)際板數(shù)的確定 、液相負(fù)荷 L=RD= = kmol/h V=(R+1)D=(+1) = kmol/h V’ =V= kmol/h L’ =L+F= kmol/h+382 kmol/h= kmol/h 精餾段操作線方程： y= RR+1 x + XD R+1 =+ 提餾段操作線方程為 : WXVWXVLy 39?？紤]各方面綜合因素，采用重力回流。直接蒸汽加熱的優(yōu)點(diǎn)是，可利用壓強(qiáng)較低的加熱蒸汽，并省掉間接加熱設(shè)備，以節(jié)省操作費(fèi)用和設(shè)備費(fèi)用。 回流比的確定： 對(duì)于一定的分離任務(wù)，采用較大的回流比時(shí)，操作線的位置遠(yuǎn)離平衡線向下向?qū)蔷€靠攏，在平衡線和操作線之間的直角階梯的跨度增大 ,每層塔板的分 離效率提高了，所 以增大回流比所需的理論塔板數(shù)減少，反之理論塔板數(shù)增加。但為使塔的操作穩(wěn)定，免受季節(jié)氣溫的影響，常采用泡點(diǎn)進(jìn)料。所以為了有效降低設(shè)備造價(jià)和操作費(fèi)用對(duì)這類(lèi)溶液可采用常壓蒸餾。減壓操作降低了平衡溫度， 這樣可以使用較低位的加熱劑。 對(duì)于沸點(diǎn)低，常壓下為氣態(tài)的物料必須在加壓條件下進(jìn)行操作。 本次設(shè)計(jì)就是針對(duì)甲醇 —— 水體系，而進(jìn)行的常壓浮閥精餾塔的設(shè)計(jì)及其輔助設(shè)備的選型。 5．塔的造價(jià)較低，浮閥塔的造價(jià)是同等生產(chǎn)能力的泡罩塔的 50%～ 80%，但是比篩板塔高 20%～ 30。 浮閥塔的特點(diǎn)： 1．生產(chǎn)能力大，由于塔板上浮閥安排比較緊湊，其開(kāi)孔面積大于泡罩塔板，生產(chǎn)能力比泡罩塔板大 20%～ 40%，與篩板塔接近。 塔設(shè)備一般分為級(jí)間接觸式和連續(xù)接觸式兩大類(lèi)。在操作中進(jìn)行多次的氣體部分冷凝或液體部分氣化稱(chēng)為精餾?；瘜W(xué)工業(yè)出版社周大軍、揭嘉大連理工大學(xué)出版社化工過(guò)程設(shè)備及設(shè)計(jì)化學(xué)工業(yè)出版社第三版上冊(cè) 計(jì)算過(guò)程使用的符號(hào)符合參考資料中的要求，設(shè)計(jì)內(nèi)容按參考資料設(shè)計(jì)示例執(zhí)行 。 （ 2）查閱相關(guān)資料，自學(xué)具體課題中涉及到的新知識(shí)。 （ 3）最后提交的課程設(shè)計(jì)成果包括： a)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)紙質(zhì)文件及電子文件。理論塔板數(shù)的求取用逐板計(jì)算法?；瘜W(xué)工業(yè)出版社 2021. [5]化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè) (有機(jī)卷 ) 華南理工大 學(xué)出版社 [8]化學(xué)工程師手冊(cè)化工工業(yè)出版社 2021. 8 指導(dǎo)教師簽字： 6 萬(wàn)噸 /年 甲醇 水 溶液 浮閥 精餾塔設(shè)計(jì) 書(shū) 3 目 錄 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) ............................................................................................................... 1 目 錄 ............................................................................................................................. 3 前 言 .......................................................................................................................... 6 第一章 總體操作方案的確定 ............................................................................................ 7 操作壓強(qiáng)的選擇： .............................................................................................. 7 物料的進(jìn)料熱狀態(tài)： .......................................................................................... 7 回流比的確定： ................................................................................................. 7 塔釜加熱方式： ................................................................................................. 8 回流的方式方法 : ............................................................................................... 8 第二章 精餾的工藝流程圖的確定 .......................................