【正文】 換熱面積 換熱量為 skgMLG L / ????? 提 50 kgkJr /? 考慮到 5%的熱損失后 kWGrQ ????? 傳熱面積： mtKQA ?? 蒸汽溫度為 120℃，冷液進(jìn)口溫度為 ℃，出口溫度為 ℃ 則 )( )(ln)()(t ???????? m℃ 取傳熱系數(shù) K=1000W/（ ） ∴ 23 00 41 mtK QAm?? ???? 預(yù)熱器模擬 圖 換熱器（ HEX）流程 換熱器工段采用低壓蒸汽對(duì)原料進(jìn)行預(yù)熱 51 圖 低壓蒸汽參數(shù)輸入 圖 輸入換熱器（ HEX）參數(shù) 52 圖 查看換熱器（ HEX）結(jié)果 離心泵的選擇 1冷凝水泵 雷諾數(shù) : 53 ??? ???? ??du 取 ε =， ??d?， 查圖摩擦系數(shù)λ = 各管件及閥門阻力 系數(shù)如下 : 名稱 水管入口 進(jìn)口閥 90應(yīng)以查得的為準(zhǔn)。 根據(jù)本次設(shè)計(jì)體系，甲醇 水走殼程，冷凝水走管程，采用逆流形式。 46 ②自流式 如圖 c所示。 ①整體式 如圖 a， b所示。 已知實(shí)際塔板數(shù)為 57塊，板間距 ?,由于料液較清潔，無需經(jīng)常清洗，可取每隔 10塊板設(shè)一個(gè)人孔，則人孔的數(shù)目S為： ???個(gè) DH取 ， N=57 塊 ， ?,，每 10塊取一個(gè)人孔， 6S個(gè)?？紤]到再沸器，裙座高度取 3m,地腳螺栓取 M30. 吊柱 對(duì)于較高的室外無框架是整體塔，在塔頂設(shè)計(jì)吊柱，對(duì)于補(bǔ)充和更換填料、安裝和拆卸內(nèi)件，既經(jīng)濟(jì)有方便的一項(xiàng)設(shè)施，一般取 15m 以上的它物設(shè)吊柱，本設(shè)計(jì)中塔高度較大，因 此設(shè)吊柱。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)。本設(shè)計(jì)采用直管進(jìn)料管。 ）（13s smV ? ）（ 13s sm ? ② 提留段： ss?????? 37 整理得 ：ss ? 由上式知霧沫夾帶線為 直線，則在操作范圍內(nèi)任取幾個(gè)sL值算出sV ）（13s smV ? ）（ 13s sm ? 液泛線 dl hh ????????? ?? hhhhhhhH LcdLpwT ）（ 由此確定液泛線，忽略式中?h ?????? ???????? 3/2w sw02w sL 20VwT l L3600E1000 0）（）（）（）（ ???? 而NdVs200 4u ?? ① 精餾段 38 3/21s212s13/2s2s142221s1000sL???????? ????????????????）（）（ 在操作范圍內(nèi)任取若干個(gè)sL值，算出相應(yīng)的SV值見表 ）（13s sm ? ）（ 13s sm ? ② 提餾段 3/21s212s13/2s2s142221s1000sL???????? ????????????????）（）（ 在操作范圍內(nèi)任取若干個(gè)sL值，算出相應(yīng)的SV值見表 ）（13s sm ? ）（ 13s sm ? 39 漏液線 對(duì)于 F1型重閥，以5F0?作為規(guī)定氣體最小負(fù)荷的標(biāo)準(zhǔn)，則020s Nud4V ?? ① 精餾段 1s32min1s V/ ?????? ）（）（ s? ② 提餾段 2s32min2s V/ ?????? ）（）（ s? 液相負(fù)荷下限 取堰上層高度 ?作為液相負(fù)荷下限條件作出液相負(fù)荷下限，該線為與氣相流量無關(guān)的豎直線。由以上計(jì)算可知，霧沫夾帶能夠滿足氣）液 kgkg /( V ?的要求 。 smsm /) () )82 ()82 (2Vc20 ???? ?（ 故： ) 2L2 2022V2c ???????? ?? ，（ 板上充氣液層阻力： 取 L02L0 ?????? ?? ， 液體表面張力所造成的阻力： 此阻力很小，可忽略不計(jì)，因此與氣體流經(jīng)塔板的壓降相當(dāng)?shù)母叨葹椋? 2Lp22pp ???????? ??? 33 淹塔 為了防止淹塔現(xiàn)象，要求塔 板壓降所相當(dāng)?shù)囊褐叨龋? dLPd hhhH ????? ），即（ wTd hHH ? ⑴ 精餾段 ① 單層氣體通過塔板壓降所相當(dāng)?shù)囊褐叨龋?p1 ? ② 液體通過降液管的壓頭損失： 2201w 1s1d ????? ）（）（ 泛。而應(yīng)取小一些，故取 mm70t ?。而應(yīng)取小一些，故取 mm65t ?。在設(shè)計(jì)中，塔徑較小時(shí)可取0h為 25~30mm，塔徑較大時(shí)可取0h 為 40mm 左右，最大可達(dá) 150mm。 溢流堰長(zhǎng) W ???? 出口堰高Wh ? ??? 查流體收縮系數(shù)圖得： E= 選用平直堰，堰上液層高度owh由下式計(jì)算 26 圖 3/2WAow )llE( ? 精餾段： 出口堰高Wh )lLE(1000 3/23/2Ws1ow1 ??????? ????? 又 ? 所以mmhh LW ow11 ???? 提餾段： 出口堰高Wh 3/23/2Ws2ow2 ??????? ????????????? 27 ow2LW2 ??? 弓形降液管的寬度dW與降液管的面積 fA 因?yàn)?，查得 ??TfdAD 所以22fd ????????????? 驗(yàn)算降液管內(nèi)停留時(shí)間： 精餾段： HA s1 Tf ?????? 提餾段： T ????f 停留時(shí)間s5??，故降液管可使用。查得 甲 醇 水氣液平衡數(shù)據(jù)如下表 表 甲醇 水氣液平衡數(shù)據(jù) 溫度（℃） 甲醇占液相摩爾分?jǐn)?shù)（ %） 甲醇占?xì)庀嗄柗謹(jǐn)?shù)（ %） 100 0 0 85 78 70 68 100 100 由以上平衡數(shù)據(jù)，結(jié)合 ASPEN PLUS 軟件，繪出氣液平衡 yx圖，見圖 所示 圖 常壓下 甲 醇 水溶液的 xy圖 9 由圖可知， 甲 醇 水物系相對(duì)揮發(fā)度在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)變化較大，其分離設(shè)計(jì)既不能采 用 平均相對(duì)揮發(fā)度的方法，也不適合采用誤差較大的圖解法 (塔頂組成接近 1 和塔底組成接近 0，在此附近畫圖很不準(zhǔn)確 )，故本設(shè)計(jì)選擇采用 Aspen Plus進(jìn)行模擬及優(yōu)化。塔頂蒸汽進(jìn)入冷凝器中被冷凝，并將部分冷凝液送回塔頂作為回流液，其余部分經(jīng)冷凝器冷凝后送出作為塔頂產(chǎn)品，經(jīng)冷凝 器冷卻后送入貯槽。熱量自塔釜輸入，物料在塔內(nèi)經(jīng)多次部分氣化與部分冷凝進(jìn)行精餾分離，由冷凝器和冷卻器中的冷卻介質(zhì)將余熱帶走。液相混合物就從塔底一部分進(jìn)入到塔底產(chǎn)品冷卻器中，一部分進(jìn)入再沸器，在再沸器中被加熱到泡點(diǎn)溫度重新回到精餾塔。 回流比的選擇： 主要從經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)出發(fā) 。本設(shè)計(jì)選用了 浮閥 塔 。盡管篩板傳質(zhì)效率高，但若操作和設(shè)計(jì)不當(dāng)，易產(chǎn)生漏液，濕的操作彈性減小，傳質(zhì)效率下降。根據(jù)孔徑的大小，分為小孔徑篩板（孔徑為 3~8mm）和大孔徑篩板（孔徑為 10~25mm）兩類。氣流從浮閥周邊水平得進(jìn)入塔板上液層，浮閥可以根據(jù)氣流流量的大小而上下浮動(dòng)，自行調(diào)節(jié)。泡罩塔板的優(yōu)點(diǎn)是 操作彈性較大，液氣比范圍大，不易堵塞，適于處理各種物料。 塔板的類型與選擇 泡罩塔板 4 泡罩塔板是工業(yè)上應(yīng)用最早的塔板，其主要元件為升氣管及泡罩。 三：流體阻力?。毫黧w通過塔設(shè)備時(shí)阻力降小，可以節(jié)省動(dòng)力費(fèi)用，在減壓操作是時(shí)，易于達(dá)到所要求的真空度。精餾結(jié)果，塔頂冷凝收集的是純低沸點(diǎn)組分，純高沸點(diǎn)組分則留在塔底。并進(jìn)行了塔設(shè)備圖及車間布置圖的繪制。首先確定了總 體的設(shè)計(jì)方案和工藝流程圖，之后利用 Aspen 求出回流比 和 理論塔 板數(shù) 26 塊 ， 模擬預(yù)熱器，泵，確定蒸汽的參量。 2. 主體設(shè)備總裝圖一張（ 1圖紙），帶控制點(diǎn)工藝流程圖（ 3圖紙）一張。年工作日 300~320 天，每天工作 24 小時(shí)。操作條件： （ 1） 泡點(diǎn)進(jìn)料，回流比需優(yōu)化。 （ 2） 全塔壓降： ； （ 3） 塔釜加熱蒸汽壓力：間接 （表壓），直接 （絕壓）。 （ 6） 設(shè)備形式（ 篩板塔、浮閥塔、泡罩塔等 ）自選。 指 導(dǎo) 教 師 評(píng) 語 建議：從學(xué)生的工作態(tài)度、工作量、設(shè)計(jì)（論文）的創(chuàng)造性、學(xué)術(shù)性、實(shí)用性及書面表達(dá)能力等方面給出評(píng)價(jià)。 然后對(duì)塔和塔板的工藝 尺寸進(jìn)行計(jì)算 ,確定了塔高為 ，塔徑 。 關(guān)鍵詞 : 甲醇， 精餾、 浮閥塔 、 aspen 模擬、核算 2 Abstract: This design aims to methanolwater mixture used to carry on the purification method distillation separation or recycled useful ponents. This design uses a tower for the distillation equipment to separate methanolwater mixture. First make sure the overall design and process flow diagram, using Aspen work out after the reflux ratio of and theoretical tower plate number 26 pieces, and then the tower and the tower of the plate size calculation process, determine the high tower for m, diameter tower. To verify the tower of fluid mechanics, accord with screen panel of the tower of operation performance. After the tower equipment strength calculation, wall