【正文】 while a(n)xw b(n+1)=func2(a(n))。 a(n+1)=fnval(sp,b(n+1))。 n=1。 sp=spline(yi,xi)。 地角螺栓直徑取 M30。本設(shè)計(jì)采用絲網(wǎng)除沫器，其具有比表面積大、重量輕、空隙大及使用方便等優(yōu)點(diǎn)。 mtK QAm ?????? 取安全系數(shù)為 A實(shí)際 = 再沸器 計(jì)算熱負(fù)荷： skgMLG L / )( ????????? kgkJr /2283? 考慮到 5%的熱損失后 kWrGQ 3533* ?? 選用 飽和水蒸氣加熱， ?熱st ℃ 蒸汽用量為： Gv = Q′hv?hl= ? = vv = Gvv = ? = 因兩側(cè)均為恒溫相變 ?????? 冷熱 ssm ttt ℃ 取傳熱系數(shù) K=1000W/（ ） 估算傳熱面積 23 103533 mtK QA m ?????? 取安全系數(shù) ，實(shí)際傳熱面積 A=常壓甲醇－水篩板精餾塔設(shè)計(jì) 33 管件 塔 釜?dú)堃撼隽瞎? 塔 釜?dú)堃旱捏w積流量： Vsw = WMwρw= ?18958 = = ?10?4m3/s 取適宜的輸送速度 uw= 00 ??? ?計(jì)d 經(jīng)圓整選取熱軋無(wú)縫鋼管，規(guī)格： ?38mm? 實(shí)際管內(nèi)流速： smuw / 2 ???? 塔頂 回流液管 回流液體積流量 sLMV L LSL /m00 110 * 3??? ? 利用液體的重力進(jìn)行回流，取適宜的回流速度 /Lu m s? ，那么 00 ??? ?計(jì)d 經(jīng)圓整選取熱軋無(wú)縫鋼管，規(guī)格： ?60mm? 實(shí)際管內(nèi)流速： smuw / 2 ???? 塔釜 再沸器蒸汽進(jìn)口管 vv = 設(shè)蒸汽流速為 10m/s, 10 ??? ?計(jì)d 經(jīng)圓整選取熱軋無(wú)縫鋼管，規(guī)格： ?377mm?15mm 實(shí)際管內(nèi)流速： smuw / 2 ???? 常壓甲醇－水篩板精餾塔設(shè)計(jì) 34 塔頂蒸汽進(jìn)冷凝器 進(jìn)口 管 V= 3/ms 設(shè)蒸汽流速為 10m/s, 10 ??? ?計(jì)d 經(jīng)圓整選取熱軋無(wú)縫鋼管，規(guī)格： ?450mm?15mm 實(shí)際管內(nèi)流速： smuw / 2 ???? 塔頂 冷凝水管 深井水溫度為 12℃ ，水的物性數(shù)據(jù)： ρ=,μ=103Pa xw=,tw=℃近似為純水來(lái)計(jì)算： W=Gw=W M/3600=設(shè)溫度 由 ℃降到 80℃ ： 常壓甲醇－水篩板精餾塔設(shè)計(jì) 32 2 5 6 . 4 k 8 4 ???????? ）（tCGQ pww 因而，盡依靠塔釜?dú)堃翰蛔阋蕴峁┻M(jìn)料預(yù)熱所需的熱量。 20c21 uDBN B ???? Re0 =937500，故 2 2 ?? ?f 管子排列為正三角形排列，取 F= 擋板數(shù) 141 ??? BlNB塊 代入得 Pap 19341 ??? 51572 ???p 取污垢校正系數(shù) FS = ∑?P0 = (1934 + 5157) ?? 1 = 7091Pa 10?????? 符合一般要求。 當(dāng)量直徑 md d o 22e ?????? π ）π（ 常壓甲醇－水篩板精餾塔設(shè)計(jì) 30 5eo ?? ???? ?μ ρoud 計(jì)算流體阻力 管程流體阻力 Spti NNFppp )( 21 ΔΔΔ ??? 設(shè)管壁粗糙度ε為 ，則ε /d=, ??i Ft= 查得摩擦系數(shù)λ = Padulp ii 17452 21 ??? ?? Paup i 158 623 22 ??? ? k P aNNFppp pS )( t21i ???? ΔΔΔ 符合一般要求 殼程流體阻力 SNFppp s21o )39。 常壓甲醇－水篩板精餾塔設(shè)計(jì) 26 第六節(jié) 設(shè)計(jì)結(jié)果匯總 篩板塔設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果及符號(hào)匯總表 參數(shù)符號(hào) 參數(shù)名稱 精餾段 提餾段 T m (℃ ) 平均溫度 P m (kpa) 平均壓力 M Lm(kg/kmol) 液相平均摩爾質(zhì) M Vm(g/kmol) 氣相平均摩爾質(zhì)量 ρlm (kg/m3) 液相平均密度 ρvm (kg/ m3) 氣相平均密度 σm (mN/m) 液體平均表面張力 μm (mPa 3max, ?SV， /39。3 6 0 011 0 0 ( 0 5 [0 7 6 3/2 ?????????????? SL 得 minsV，? = 3/2 ?SL 液沫夾帶線 以 ?V kg液 /kg 氣為限求 SV SL 關(guān)系： 由 f06 )hu( ??? ?TLV Hσ 精餾段 ： SST S VVAA Vu ????? 1000 how wLhEl??? ???? 3/23/2s SLL ???? ）（， ? 3/2f 2 )h( SowwL Lh ?????? f06 )hu( ??? ?TLV Hσ )( ????? ??SL 整理得 3/ SS LV ?? 提餾段 ： SST S VVAA Vu ?????????? 93 06 33 39。h39。 dpd ??????? LH ? 所以不會(huì)發(fā)生 液 泛現(xiàn)象 漏液線 由 min,0u = VLLC ρ） ρ（ σ / 0 5 0 ?? 0min,min,0 AVu S? owwhhh ??L 1000 how wLhEl??? ???? 得： 常壓甲醇－水篩板精餾塔設(shè)計(jì) 22 精餾段 ： minsV， =VLwhw lLEhAC ρ） ρ（ σ /h1000 3/200 ????????? ?????????? 1 7 ]0 0 3 3 )7 9 6 0 011 0 0 ( 0 5 [0 7 6 7 3/2 ?????????????? SL 得 minsV， = 3/2 ?SL 提餾段 ： ?minsV39。(39。h f ???? L , ) 7( 39。hp =++= 液柱 ΔP 提 =ρ?提 ghp==571Pa 全塔平均每塊塔板上的壓降： ΔP?=（ 22ΔP 精 +9ΔP 提 ） /31=540Pa= 所以單板壓降 符合要求 。Vρ = 查表得 β’= hl’=β39。aA = 2m 篩孔計(jì)算及其排列 物系無(wú)腐蝕性，選用δ =3mm 碳鋼板，取篩孔直徑 mm5d0 ? 。f ???????θ 停留時(shí)間 ? 5s 故降液管尺寸可用。h39。 常壓甲醇－水篩板精餾塔設(shè)計(jì) 17 堰長(zhǎng) lw 取堰長(zhǎng) lw＝ = 出口堰高 hw hw＝ hL－ how 其中 1000 how wLhEl??? ???? 近似取 E＝ 1 /hm2 0 0 0 0 8 8 6 0 0 3h ???L ， /hm1 9 0 1 7 6 0 039。u39。= D 所以其 D39。u m a x ??? ρ ρρ u’= 39。 39。 ??VSSSVL ρρ）（ 取塔板間距 TH =，板上液層高度 h1=， 那么分離空間： TH h1== 從史密斯關(guān)聯(lián)圖查得： 39。） 常壓甲醇－水篩板精餾塔設(shè)計(jì) 13 液相表面張力的確定： 塔頂液相表面張力 Dt =℃ ,查得： aσ = mN/m , bσ = mN/m ba )1( σσ xx aaD ???? = mN/m 進(jìn)料板液相表面張力 tF=℃ , aσ = mN/m , bσ = mN/m ba )1( σσσ xx aaF ??? = mN/m 塔底液相表面張力 tw=℃ ， aσ = mN/m ， bσ = mN/m ba )1( σσσ xx aaW ??? = mN/m 精餾段平均液相表面張力 ??? FD σσσ精 mN/m 提餾段平均液相表面張力 ??? FW σσσ提 mN/m 液體平均粘度計(jì)算 iim lglg μμ ?? x 塔頂液體粘度 : Dt =℃ , Aμ = sPa?m , Bμ = sPa?m 3 2 9 1miim1 ??? ? μμμ X sPa?m 同理 ,進(jìn)料板液體 2mμ = sPa?m 塔底液體 3mμ = sPa?m 精餾段平均液相粘度 ?精μ( 2mμ + 1mμ )/2= sPa?m 提餾段平均液相粘度 ?提μ( 2mμ + 3mμ )/2= sPa?m 常壓甲醇－水篩板精餾塔設(shè)計(jì) 14 第四節(jié) 板式塔主要尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算 塔的有效高度和板間距的初選 塔有效高度 精餾段有效高度 mHNZ TP )123()1( 1 ???????精 提餾段有效高度 mHNZ TP )18()1( 2 ???????提 從塔頂開(kāi)始每隔 7塊板開(kāi)一個(gè)人孔，其直徑為 米 ,開(kāi)人孔的兩塊板間距取 米 所以應(yīng)多加高 () [31/7]=1m Z=Z 精 +Z 提 +=++= 塔徑 精餾段 欲求塔徑應(yīng)先求出空塔氣速 u＝安全系數(shù) umax 功能參數(shù)： 01 99 17 415 08 ??VLSSVL ρρ）（ 取塔板間距 TH =，板上液層高度 h1=， 那么分離空間： TH h1== 從史密斯關(guān)聯(lián)圖查得： ?C ，由于 20 ?? ）σ（ 精CC m ax ??? V VLC ρ ρρ m/s u= maxu = = ????? π SVD 取 D= 塔截面積： ? ? 222 mDAT ???? ?? 實(shí)際空塔氣速： ??? TSAV sm/ 常壓甲醇－水篩板精餾塔設(shè)計(jì) 15 提餾段 功能參數(shù)： 39。3600 39。36 00 39。 mkgXMXM MbbbaaalL ??? ρρρ （液相視為正規(guī)溶液） 氣相密度： 3m39。 =(+)/2= 操作溫度的計(jì)算 通過(guò)“ txy” 數(shù)據(jù)進(jìn)行插值計(jì)算得 ： 泡點(diǎn)進(jìn)料： xF＝ 進(jìn)料板溫度 tF=℃ 塔頂溫度： tD=℃ 塔底溫度： tW=℃ 精餾段平均溫度 tm=(+)/2=℃ 提 餾 段平均溫度 tm39。 x11=,y12= x12=,y12= x12=,y13= x13=,y13= x13=,y14= x14=,y14= x14=,y15= x15=,y15= x15=,y16= x16=,y16= 因 x16xw ， 所以理論板數(shù)不足 16 塊 。本設(shè)計(jì)采用逐板計(jì)算的方法求解。 操作流程簡(jiǎn)圖 常壓甲醇－水篩板精餾塔設(shè)計(jì) 8 第三節(jié) 板式精餾塔的工藝 參數(shù) 計(jì)算 物料衡算與操作線方程 物料衡算 已知進(jìn)料量 F＝ 200kmol/h，進(jìn)料組成 XF＝ （摩爾分率） ，進(jìn)料 q＝ 設(shè)計(jì)要求： XD＝ （質(zhì)量分率） ， Xw=（質(zhì)量分率） 將物料的質(zhì)量分率轉(zhuǎn)化為摩爾分率： 質(zhì)量分率 摩爾分率 XD Xw 衡算方程 ： ??? ?????? ???????????? ???? hk m olW hk m olDWDWDWXDXFX WDFWDF // q 線方程 因?yàn)?XF＝ q＝ 1 q線方程為： x＝ 讀圖可知平衡線和 q線交點(diǎn)為 : xe=， ye= R 的確定 em in ??????? XY YXR D R== = 精餾段操作線方程 精餾段操作線方程： nnn1n ????????? XXRXXR RY D 常壓甲醇－水篩板精餾塔設(shè)計(jì) 9 精餾段和提餾段氣液流量 D＝ ＝ 精餾段： L＝ RD＝ V＝（ R＋ 1） D＝ 提餾段： L’ ＝ L＋ qF＝ +200= V’ ＝ V－（ 1－ q） F＝ V＝ 提餾段操作線方程 提餾段操作線方程： 0008 39。冷卻水的節(jié)常壓甲醇－水篩板精餾塔設(shè)計(jì) 7 省也對(duì)操作費(fèi)用和設(shè)備費(fèi)用有影響，減少冷卻水用量，操作費(fèi)用下降，但所需傳熱設(shè)備面積增加，設(shè)備費(fèi)用增加。由于工業(yè)上原料的濃度、溫度經(jīng)常有變化，因此設(shè)計(jì)的流程與設(shè)備需要一定的操作彈性，可方便地進(jìn)行流量和傳熱量的調(diào)節(jié)。在考慮充分利用熱能的同時(shí)，還應(yīng)考慮到所需增加設(shè)備的投資和由此給精餾操作帶來(lái)的影響。 熱能的利用 精餾過(guò)程的熱效率很低，進(jìn)入再沸器的能量的 95%以上被塔頂冷凝器中冷卻介質(zhì)帶走，僅約 5%的能量被有效地利用。其設(shè)備投資操作費(fèi)用與回流比之間的關(guān)系如 右 圖所示。綜合考