設(shè)計(jì)16000噸甲醇-水連續(xù)填料蒸餾塔(參考版)
2025-05-22 06:45本頁面
【正文】 化工傳質(zhì)與分離過程 。 化工流體流動(dòng)與傳熱 ?；瘜W(xué)工程手冊。胡望明，化工熱力學(xué)。 本設(shè)計(jì)塔徑小，填料層高度不高，且汽液易分離，因此采用小型的絲網(wǎng)除沫器，裝入設(shè)備上蓋。較低的入口氣速有利于氣體在塔內(nèi)的分布，適宜的管內(nèi)氣速為 10－ 18m/s。 氣體入塔分布 氣體入塔分布的均勻分布對精餾填料塔十分重要，這對分布器的要求是壓降盡可能小，分布均勻。 根據(jù)塔徑 D=500mm，液體負(fù)荷較小，填料層不高，因此選用 列 管式液體分布器。 而在特定條件下 022 ??gub，因此： He = ?z＋ ?p1 / (ρLF g)= 3＋ / () = m Qe = / = m3/ h 根據(jù)以上條件，選用 IS50－ 32－ 125，轉(zhuǎn)速 n=1450 r/min。 離心泵的選 用 當(dāng)貯槽與受液槽兩液面保持恒定，則泵對單位重量液體所做的凈功為： ????????fb HgugpzHe 22? 設(shè)塔釜離地面 3m，忽略兩截面間的壓頭損失。 (3)塔頂蒸汽接管： 選用 WV = 20m/s dV = [ 4V’ / (3600?π?WV?ρVD) ] 1/2 =[ 4 / (360020) ] 1/2 = m 圓整后，選用的是 φ = 133mm 。 (1) 進(jìn)料管： 選用 WF= dF = [ 4F’/ (3600?π?WF?ρLF) ] 1/2 = [ 4 / (3600) ] 1/2 = m 圓整后，選用的是 φ = 38mm 。 ?t = － 100＝ ℃ A= QS’ / (K??t ) = 106 / ( )＝ m2 本設(shè)計(jì)選用的列管換熱器是 G273－ 1－ 25－ 16。 逆流： T ℃ → ℃ t 35℃ ← 4 5℃ ?t2 = － 45=℃ ?t1= － 35＝ ℃ ?tm=(?t2－ ?t1) / In(?t2 / ?t1) = ℃ A=Qc / (K??tm ) = / (2400 )＝ m2 本設(shè)計(jì)選用的列管換熱器是 G400－ 2－ 16－ 22。冷卻水進(jìn)口溫度是 35℃ ，出口溫度是 45℃ 。 查得， DN25 金屬環(huán)矩鞍散堆填料的壓降填料因子 138??P m－ 1。計(jì)算時(shí)，先根據(jù)有關(guān)物性數(shù)據(jù)求出橫坐標(biāo) ????????LVVLWW ?? 值，再根據(jù)操作空塔氣速、壓降填料因子以及有關(guān)的物性數(shù)據(jù)，求出縱坐標(biāo) ???? ????????? LVPgu值。 Z=HETPN T = = m 采用上述方法計(jì)算出填料層高度后，留出一定的安全系數(shù)，取 Z’= = = m (2) 提餾段的填料層高度 在提餾段，空塔氣速 u＝ m/s，精餾塔的塔板數(shù)是 5。 本設(shè)計(jì)選用 HETP = 450mm。 故 符合條件。最小噴淋密度是以下式計(jì)算： aLU W minmin )(? 取 )( min ?WL m3/ (m?h)， a=185 m2/m3 可得 in ???U m3/ (m2?h) 從計(jì)算上看精餾段與提餾段的噴淋密度都小于計(jì)算出的最小噴淋密度。 液體噴淋密度是單位塔截面積上，單位時(shí)間內(nèi)噴淋的液體體積量， U 表示。 (4)最小噴淋密度的校核 填料塔中汽液兩相間的傳質(zhì)主要是在填料表面流動(dòng)的液膜上進(jìn)行的。 (3)全塔塔徑的確定 精餾段塔徑圓整后， D=400mm，提餾段塔徑圓整后， D=500mm。 (2)提餾段塔徑計(jì)算 將 ρV＝ kg/m3， ρL＝ kg/m3， 181。泛點(diǎn)氣速是填料塔操作氣速的上限，填料塔的操作空塔氣速與泛點(diǎn)氣速之間的關(guān)系： 對于 DN25 金屬環(huán)矩鞍散裝填料： u / uF = ~ 泛點(diǎn)氣速采用貝恩－霍根關(guān)聯(lián)式計(jì)算，即 3lg ???????????????????????? ?????????????? LWWKAagu VVLLLVF ?????? 查得， DN25 金屬環(huán)矩鞍散裝填料， 185?a m2/m3， ?? ， ?A ， ?K (1)精餾段塔徑計(jì)算： 將 ρV＝ kg/m3， ρL＝ kg/m3， 181。LF)/2＝ (＋ )/2＝ mPa?s (6) 汽相流量 V2＝ V1＝ V2’＝ ＝ (7) 液相流量 L 2＝ L 1＋ F＝ ＋ ＝ L 2’＝ ＝ 1 20 表 12 精餾段，提餾段數(shù)據(jù)結(jié)果表 精餾段 提餾段 汽相平均相對分子質(zhì)量 kg/kmol kg/kmol 液相平均相對分子質(zhì)量 kg/kmol kg/kmol 汽相密度 kg/m3 kg/m3 液相密度 kg/m3 kg/m3 液相粘度 mPa?s mPa?s 汽相摩爾流量 kmol/h kmol/h 汽相質(zhì)量流量 kg/h kg/h 液相摩爾流量 kmol/h kmol/h 液相質(zhì)量流量 kg/h kg/h 六 、精餾塔塔體工藝尺寸計(jì)算 塔徑的計(jì)算 填料塔直徑依據(jù)流量公式計(jì)算，即 uVD S?4? 式中的氣體體積流量 VS 由設(shè)計(jì)任務(wù)給定，因此主要是確定空塔氣速 u。L2＝ (181。LD＋ 181。LF σLF 數(shù)值 kg/kmol kg/kmol kg/m3 kg/m3 mPa?s mN/m 1 19 精餾段的流量及物性參數(shù)： (1) 汽相平均相對分子質(zhì)量 MV1＝ (MVD＋ MVF) /2 ＝ ( ＋ )/2＝ kg/kmol (2) 液相平均相對分子質(zhì)量 ML1＝ (MLD＋ MLF) /2 ＝ ( ＋ )/2＝ kg/kmol (3) 汽相密度 ρV1＝ (ρVD＋ ρVF) /2＝ ( ＋ )/2＝ kg/m3 (4) 液相密度 ρL1＝ (ρLD＋ ρLF) /2＝ (＋ )/2＝ kg/m3 (5) 液相粘度 181。LF＝ mPa?s (5)液體表面張力： tF＝ 176。甲醇 ＝ mPa?s 同理用內(nèi)插法可得： 181。C， 查常用溶劑相對密度表可得： ρ 甲醇 ＝ kg/m3 同以上塔頂溫度下水的密度求解，利用內(nèi)插法可得： ρ 水 ＝ kg/m3 1/ρLF＝ xF’/ρ 甲醇 ＋ (1－ xF’)/ ρ 水 ， 可得 ρLF ＝ kg/m3 (4)液相粘度： tF＝ 176。LW σLW 數(shù)值 kg/kmol kg/kmol kg/m3 kg/m3 mPa?s mN/m 1 18 3 、 進(jìn)料條件下的流量及物性參數(shù)： xF’ ＝ % ， xF ＝ % ， MLF ＝ kg/kmol ， F＝ ， F’＝ kJ/h ， tF＝ 176。 水 ＝ mPa?s (4)液體表面張力： tLW＝ 176。水 ＝ mPa?s 181。C ρLD ＝ kg/m3 (3)液相粘度： tW＝ 176。C (1)汽相密度： ρVW＝ (MVW /)(TO/T)(p/po)＝ ()[(＋ )] ＝ kg/m3 (2)液相密度： tW＝ 176。C 表面張力 σ/(mN/m) 60 tD＝ σ 水 70 1 17 內(nèi)插法求解 (－ )/(σ 水 － )＝ (70－ 60)/(－ 60) 可得 σ 水 ＝ mN/m σLD＝ σ 甲醇 xD＋ σ 水
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