【正文】 但操作彈性不大，增產(chǎn)的潛力較小。 本設(shè)計(jì)采用篩板精餾塔設(shè)計(jì)完成任務(wù)，采用篩板精餾塔的原因主要是其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，生產(chǎn)能力較大，氣體分撒均勻，傳質(zhì)效率較高等優(yōu)點(diǎn)，但也有篩孔易堵塞等缺點(diǎn)。在 對(duì)精餾塔進(jìn)行了物料橫算、熱量衡算、塔體工藝尺寸計(jì)算、填料層壓降計(jì)算、液體分布器簡(jiǎn)要設(shè)計(jì)、精餾塔接管尺寸計(jì)算以及液體分布器簡(jiǎn)要設(shè)計(jì)以后得到了如下結(jié)果：原料液進(jìn)料量為 ／ h，其組成為含甲醇 46﹪ ,水 54﹪﹙質(zhì)量分?jǐn)?shù)﹚；塔頂出料量為 ／ h,得到含水量≦ 5％﹙質(zhì)量分?jǐn)?shù)﹚的甲醇溶媒；塔底出料量為 ／ h,在塔底的廢水中甲醇含量≦ 3％﹙質(zhì)量分?jǐn)?shù)﹚；精餾塔的理論板層數(shù)為 20 層，有效段高度為 8m，塔徑為 ,板間距為 ；氣相流量為 ／ s,液相流量 為 ／ s；溢流形式為單溢流，降液管形式為弓形；堰長(zhǎng)為 ,堰高為 ；板上液層高度為 ；堰上液層高度為，降液管底隙高度為 ,安定區(qū)寬度為 ；邊緣區(qū)寬度為；開(kāi)孔區(qū)面積為 ,篩孔直徑為 ，篩孔數(shù)目 4152，孔中心距為 ，開(kāi)孔率為 ﹪；空塔氣速為 ／ s，篩孔氣速為 ／ s,溫度系數(shù)為 ，每層塔板壓降為 ；負(fù)荷上限受液泛控制，負(fù)荷下限受漏液控制，液相負(fù)荷下 限為 ／ s,液相負(fù)荷上限為 ／ s,操作彈性為 。 ????? ? 查查附表 A3取 4mm76?? 33 結(jié) 論 通過(guò)本次的精餾工藝設(shè)計(jì)，年產(chǎn)量 3萬(wàn)噸的廢甲醇溶媒得到了較好的分離，能夠滿足塔頂甲醇溶媒中含水量≦ 5﹪﹙質(zhì)量分?jǐn)?shù)﹚，塔底廢水中甲醇含量≦ 3﹪﹙質(zhì)量分?jǐn)?shù)﹚的精餾要求。 ???? ?? muLdFsF 0 0 1 3 39。3/23 ????????????? ?d 故 3/22s2 3 4 4 3 91 4 1 7 ss LV ??? 29 在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè) SL 值，依上式計(jì)算出 SV 值，計(jì)算結(jié)果列于表 6 表 36 SL ， 3/ms SV ， 3/ms 由上表數(shù)據(jù)即可作出液泛線（ 5） 根據(jù)以上各線 方程，可作出篩板塔的負(fù)荷性能圖，如圖所示 圖 31 在負(fù)荷性能圖上，作出操作點(diǎn) A，連接 OA，即作出操作線，由圖可看出，該篩板的操作上限為液泛控制，下限為液漏控制，由圖 31 查得 , ?SV , ?SV 故操作彈性為 in,m a x, ??SSVV 30 篩板塔設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果 所設(shè)計(jì)篩板塔的主要結(jié)果匯總于表 37 表 37 序號(hào) 項(xiàng)目 數(shù)值 1 平均溫度mt ，℃ 2 平均壓力mP ， kPa 3 氣相流量sV ， ? ?3/ms 4 液相流量sL ， ? ?3/ms 5 實(shí)際塔板數(shù) 20 6 有效段高度 ,Zm 8 7 塔徑， m 8 板間距， m 9 溢流形式 單溢流 10 降液管形式 弓形 11 堰長(zhǎng)， m 12 堰高， m 13 板上液層高度， m 14 堰上液層高度， m 15 降液管管底隙高度， m 15 安定區(qū)寬度， m 17 邊緣區(qū)寬度， m 18 開(kāi)孔區(qū)面積， m 2 19 篩孔直徑， m 20 篩孔數(shù)目 4152 21 孔中心距， m 22 開(kāi)孔率， % 23 空塔氣速， /ms 31 24 篩孔氣速， /ms 25 穩(wěn)定系數(shù) 26 每層塔板壓降， Pa 27 負(fù)荷上限 液泛控制 28 負(fù)荷下限 液漏控制 29 液沫夾帶 ,V kge kg??????液 氣 30 氣相負(fù)荷上限， 3/ms 31 氣相負(fù)荷下限， 3/ms 32 操作彈性 精餾塔接管尺寸計(jì)算 塔頂蒸氣出口管的直徑 Vd 操作壓力為常壓時(shí)，蒸氣導(dǎo)管中常用流速為 12到 20 m/s， 蒸氣管的直徑為 VsV uVd ?4? ，其中 Vd 塔頂蒸氣導(dǎo)管內(nèi)徑 m sV 塔頂蒸氣量 m3/s， 取 smuV /15? ， 則 mdV ???? 查附表 A3 取 8mm325?? 回流管的直徑 Rd 塔頂冷凝器械安裝在塔頂平臺(tái)時(shí)，回流液靠重力自流入塔內(nèi)，流速 Ru 可取~ m/s。 ???????b 4 3 9)0 1 1 ( 1 5 39。 2 . 8 4 1 0 (1 ) ( )wdE l??? ? ? 將有關(guān)的數(shù)據(jù)代入，得 0 1 7 30..8 0 90 4 )7 7 7 0 ( 0 5 39。 ( 1)Twb H h? ? ?? ? ? ? 2039。S S SV b c L d L? ? ? ? 式中 39。 39。d p L d p c L L w o wH h h h h h h h h h h h h? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? 聯(lián)立得 ( 1 ) ( 1 )T w o w c dH h h h h h ?? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? 忽略 h? ，將 owh 與 SL ， dh 與 SL ， ch 與 SV 的關(guān)系式代入上式，并整理得 2 2 2 / 339。 。 塔板負(fù)荷性能圖 漏液線 由 0 , m i n 0 ( ) /L L VC h h?? ? ?? ? ? 0,min? = ,min0SVA L W OWh h h?? OWh = 2/ ()1000 hwLE l 得 2 / 3, m i n 0 0 2 . 8 4{ 0 . 0 0 5 6 0 . 1 3 [ ( ) ] } /1000 hs w L VwLV C A h E hl ? ??? ? ? ? = ???? 7 7 0 7 }])(11000 [{ 3/2 ????? SL 整理得 6 3/2m in, ?? ss LV 在操作數(shù)據(jù)內(nèi)，任取幾個(gè) SL 值，依上式計(jì)算出 SV 值，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表 4 表 34 SL ， 3/ms SV ， 3/ms 由上表數(shù)據(jù)即可作出漏液線（ 1） 液沫夾帶線 以 ve = 液 /kg 氣為限，求 ssVL? 關(guān)系如下 由 6 3 .25 .7 1 0 ()av L T fe Hh?????? 27 ssfT Sa VVAA Vu ????? 2 .5 2 .5 ( )f L w owh h h h? ? ? wh = owh = 3/23/2 83 00110 ss LL ????????? 故 1 3 4 7 )8 3 5 3 ( 3/23/2 ???? ssf LLh 3/23/2 ssfT LLhH ?????? 5 3/236 ????????????? ??ssV LVe 整理得 SV = 3/ sL? 在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)值，依上式計(jì)算出值，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表 5 表 35 SL ， 3/ms SV ， 3/ms 由上表數(shù)據(jù)即可作出液沫夾帶線（ 2） 液相負(fù)荷下限線 對(duì)于平直堰，取堰上液層高度 owh = 作為最小液體負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)。 液泛 為防止塔內(nèi)發(fā)生液 泛，降液管內(nèi)液層高度 dH 應(yīng)服從下式的關(guān)系，即 ? ?d T WH H h??? 甲醇 — 水物系屬一般物系，取 ?? ，則 ? ? 0 . 5 ( 0 . 4 0 0 . 0 5 3 5 ) 0 . 2 2 7TWH h m? ? ? ? ? 而 d p L dH h h h? ? ? 板上不設(shè)進(jìn)口堰， dh 可由下式計(jì)算，即 muh d 0 0 1 )(1 5 )39。 25 液沫夾帶 液沫夾帶量由下式計(jì)算，即 3 .265 .7 1 0aVTfue Hh? ? ???? ????? 2 .5 2 .5 0 .0 6 0 .1 5fLh h m? ? ? ? 故 氣液氣液 kgkgkgkgeV /36 ???????? ????? ?? 故在本設(shè)計(jì)中液沫夾帶量 Ve 在允許范圍內(nèi)。 ??? 開(kāi)孔區(qū)面積計(jì)算 開(kāi)孔區(qū)面積 aA 按式 22 2 12 s in180a rxA x r x r? ???? ? ?????計(jì)算 其中 mWWDxsd )(2 )(2 ??????? mWDrc 5 5 ????? 故 21222 i n180 mA a ????????? ???? ?? 篩孔計(jì)算及排列 本設(shè)計(jì)所處理的物系無(wú)腐蝕性，可選用 3mm?? 碳鋼板，取利孔直徑 mmd 50 ? 篩孔按正三角形排列，取孔中心距 t為 mmdt 15533 0 ???? 篩孔數(shù)目 n為 3 9 9 90 1 7 7 5 5 22 0 ???? t An 個(gè) 開(kāi)孔率為 %0 1 0 0 0 0 220 ??????????????? td? 氣體通過(guò)閥孔的氣速為 smAVu s / ???? 24 塔板的流體力學(xué)驗(yàn)算 塔板壓降 干板阻力 ch 計(jì)算 干板阻力 ch 由式 2000 .0 5 1 VcLuh c ???? ??? ?? ??????計(jì)算 由 ???d ， 查干篩孔得流量系數(shù)圖 [21]得， ?c 故 0 22 090 3 2 ???????????????ch液柱 氣體通過(guò)液層的阻力 1h 計(jì)算 氣體通過(guò)液層的阻力 1h 由式 1 Lhh?? 計(jì)算 smAA Vu fT sa /0 65 1 ????? )/(0 8 4 5 2/12/10 mskgF ??? 查充氣系數(shù)關(guān)聯(lián)圖，得 ?? 。查塔板分塊表得，塔板分為 3塊。 50Wh mm? 。0 ? 則 mh 0 1 1 6 0 0 3 6 0 00 0 0 7 0 ??? ?? mmhh W 0 0 4 2 1 1 5 3 ????? 23 故降液管底隙高度設(shè)計(jì)合理。 ④降液管底隙高度 0h 0 39。計(jì)算結(jié)果如下： 塔頂溫度 CtD ?? 進(jìn)料板溫度 CtF ?? 精餾段平均溫度 Ct m ???? )( 平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 塔頂平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 由 ?? yxD ， ?x k m o lkgM V D m /)9 1 ( 1 ?????? k m o lkgM L D m /)7 0 ( 0 ?????? 進(jìn)料板平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 ?? yyF ?? xxF k m o lkgM V F m /)6 6 ( 6 ?????? k m o lkgM L F m /)3 0 ( 0 ?????? 精餾段平均摩爾質(zhì)量 k m o lkgM Vm /)( ??? k m o lkgM Lm /)( ??? 19 平均密度計(jì)算 ①氣相平均密度計(jì)算 由理想氣體狀態(tài)方程計(jì)算，即 3/0 4 ) 7 (3 1 0 3 mkgRTMPmVmmVm ??? ???? ②液 相平均密度計(jì)算 液相平均密度依下式計(jì)算，即 V1 iima ?? ?? ③塔頂液相平均密度的計(jì)算 由 CtD ?? ，查手冊(cè) [22]得 3/ mkgA ?? 3/ mkgB ?? 3/???? 進(jìn)料板液相平均密度的計(jì)算 由 CtF ?? ，查手冊(cè)得 3/ mkgA ?? 3/ mkgB ?? 進(jìn)料板液相的質(zhì)量分率 ???? ??Aa