【正文】 。 . 化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)（上、下），北京 :化學(xué)工業(yè)出版社， 1996。 （下冊(cè) 第三版），化學(xué)工業(yè)出版社， 2021。柴誠(chéng)敬 湖南省化工技校－湯金石 （下冊(cè) 修訂版），夏清，陳常貴。 北京 :化學(xué)工業(yè)出版社， 2021。最后 也感謝學(xué)校和老師給我們一個(gè)鍛煉自己學(xué)習(xí)知識(shí)的機(jī)會(huì)。第二，既要埋頭苦干，又要抬頭看路。有一次馮老師問(wèn)我?guī)讉€(gè)設(shè)計(jì)上的問(wèn)題，沒(méi)有答上來(lái)，被馮老師批評(píng)了，這也確實(shí)教會(huì)了我設(shè)計(jì)要細(xì)心，嚴(yán)謹(jǐn)。由于個(gè)人知識(shí)水平有限，在老師和同學(xué)的耐心幫助下才得以完成本次設(shè)計(jì)。同時(shí)，通過(guò)課程設(shè)計(jì)，還使我們樹立正確的設(shè)計(jì)思想，培養(yǎng)實(shí)事求是、嚴(yán)肅認(rèn)真、高度負(fù)責(zé)的工作作風(fēng)，加強(qiáng)工程設(shè)計(jì)能力的訓(xùn)練和培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)作風(fēng)更尤為重要。還有就是我們?cè)谠O(shè)計(jì)換熱器部分，在試差的過(guò)程中，我們大部分人都是經(jīng)歷了幾乎一天多的時(shí)間才選出了合適的換熱器型號(hào)，現(xiàn)在還清楚的記得我試差成功后那激動(dòng)的心情，因?yàn)槲覈L到了自己在付出很多后那種成功的喜悅，因 為這些都是我們的“血淚史”的見(jiàn)證哈。 在這兩周中給我印象最深的是我們這些“非泡點(diǎn)一族”在計(jì)算進(jìn)料熱狀況參數(shù) q 時(shí)，沒(méi)有任何參考模板，完全靠自己捉摸思考。我們慢慢地找到了符合自己的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 59 我的課程設(shè)計(jì) 題目 是 甲醇 水 篩板式精餾塔設(shè)計(jì)圖?？墒钱?dāng)老師把任務(wù)書發(fā)到手里是卻是一頭霧水，完全不知所措。 從老師以及學(xué)長(zhǎng)那里了解到 化工原理 課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng) 我們化工設(shè)計(jì)能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，通過(guò)課程設(shè)計(jì)使我們初步掌握化工設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)、設(shè)計(jì)原則及方法；學(xué)會(huì)各種手冊(cè)的使用方法及物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)的查找方法和技巧；掌握各種結(jié)果的校核，能畫出工藝流程、塔板結(jié)構(gòu)等圖形；在設(shè)計(jì)過(guò)程中不僅要考慮理論上的可行性，還要考慮生產(chǎn)上的安全性和經(jīng)濟(jì)合理性。 管路阻力 fh? ，設(shè)損失為 3%，則 泵的揚(yáng)程 H=Ht+ fh? =+ = F=330kmol/h= 58 從各個(gè)方面考慮下來(lái)， IS5032125 比較適合作進(jìn)料泵，其有關(guān)參數(shù)為： 流量 /(m3/h) 揚(yáng)程 /m 轉(zhuǎn)速 /(r/min) 氣蝕余量 /m 泵效率 /% 軸功率 配帶功率 20 2900 60 使用重力回流 。SL = 300= 39。 BH 的計(jì)算，塔釡料液最好能在塔底有 3~5 分鐘的存儲(chǔ)，所以取 5 分鐘來(lái)計(jì)算。TH = FH 進(jìn)料段高度， m； FH =， BH 塔底空間， m； N 實(shí)際塔板數(shù)， m； N =30 塊 S 人孔數(shù)（不包括塔頂空間與塔底空間的人孔數(shù)）。( 2 )D T T F BH H N S H SH H H? ? ? ? ? ? ? 式中 H— 塔高， m； DH 塔頂空間， m； DH 取 TH 塔板間距， m； TH = 39。 管徑的計(jì)算 3 6 0 04??????LfFLfu MFD ?? ，取 Fu ? ， 3/ mkgLf ?? mD ???? ??? ? 經(jīng)圓整選取熱軋無(wú)縫鋼管，規(guī)格Φ 50 3mm 回流管 回流液體積流量 55 sLMV L LSL / 40 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 muLdRsR 05 26 10 ??????? ?? 經(jīng) 圓整選取熱軋無(wú)縫鋼管，規(guī)格：Φ 60mm?3mm 實(shí)際管內(nèi)流速： smuw / 2 ???? ? 塔釜出料管 釜?dú)堃旱捏w積流量： hmWMV W WSW / 3?? ? =3/s 取適宜的輸送速度 uw= ??? ?計(jì)d 經(jīng)圓整選取熱軋無(wú)縫鋼管，規(guī)格： Φ 50mm?2mm 實(shí)際管內(nèi)流速： smuw / 2 ???? ? 再沸 器蒸汽進(jìn)口管 smGV / 31 ??? ? 設(shè)蒸汽流速為 20m/s, m3703..020 ??? ?計(jì)d 經(jīng)圓整選取熱軋無(wú)縫鋼管，規(guī)格：Φ 400mm? 實(shí)際管內(nèi)流速： smuw / 2 ???? ? 冷凝水管 冷凝水進(jìn)口溫度為 30℃，水的物性數(shù)據(jù) ： 56 水的物性數(shù)據(jù)： ρ =,μ = 310pas? , pC =() 冷凝水質(zhì)量流率 skgG /? ，取流速為 管徑 muGd ??????? ?? ??? 選取 Φ 180 熱軋無(wú)縫鋼管 實(shí)際流速為 smdGu /4 22??????? ??? 冷凝水泵 雷諾數(shù) 08 ?????? ? ?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 (2)換熱面積 換熱量為 54 skgMLG L / ????? 提 kgkJr /? 考慮到 5%的熱損失后 kWGrQ 0 0 5 2 ?? 傳熱面積： A=mQKt?? 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 mtK QA m ?? ???? 其他輔助設(shè)備的計(jì)算及選型 進(jìn)料管 進(jìn)料管的結(jié)構(gòu)類型很多，有直管進(jìn)料管、彎管進(jìn)料管、 T 型進(jìn)料管。其管束可抽出，為保證管束浸于沸騰器液中，管束末端設(shè)溢流堰，堰外空間為出料液的緩沖區(qū)。20c01 uNnFf Bc ???? 2 )/(p39。39。 （ 3）精餾段： 操作彈性 Vmax=, Vmin= 操作彈性 =Vmax/ Vmin =3 提餾段： 操作彈性 Vmax=, Vmin= 操作彈性 =Vmax/ Vmin =3 ∴此計(jì)符合要求 47 浮閥塔主要設(shè)計(jì)參數(shù)工藝參數(shù) 項(xiàng)目 符號(hào) 單位 計(jì)算數(shù)據(jù) 精餾段 提餾段 各段平均壓強(qiáng) mP kPa 各段平均溫度 mt ℃ 平均流量 氣相 sV 3/ms 液相 SL 3/ms 實(shí)際塔板數(shù) Ｎ 塊 13 16 板間距 TH m 塔的有效高度 Z m 塔徑 D m 空塔氣速 u /ms 塔板溢流形式 單流型 單流型 溢 流 裝 置 溢流管型式 弓形 弓形 堰長(zhǎng) wl m 堰高 wh m 溢流堰寬度 dW m 管底與受液盤距離 oh m 板上清液層高度 Lh m 孔徑 od mm 39 39 48 孔間距 t mm 75 75 孔數(shù) n 個(gè) 120 120 開孔面積 2m 篩孔氣速 ou /ms 塔板壓降 Ph kPa 液體在降液管中停留時(shí)間 ? s 降液管內(nèi)清液層高度 dH m 負(fù)荷上限 霧沫夾帶控制 霧沫夾帶控制 負(fù)荷下限 漏液控制 漏液控制 氣相最大負(fù)荷 .maxsV 3/ms 氣相最小負(fù)荷 .minsV 3/ms 操作彈性 49 5 輔助設(shè)備的設(shè)計(jì) 塔頂全凝器的計(jì)算及選型 (1)全凝器的選擇：（列管式全凝器） 全凝器置于塔下部適當(dāng)位置，用泵向塔頂送回流冷凝水，在全凝器和泵之間需設(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。 46 （ 1）在任務(wù)規(guī)定的氣液負(fù)荷下的操作點(diǎn) P’（設(shè)計(jì)點(diǎn)），處在適宜操作區(qū)內(nèi)的適中位置。 LS39。 sss LLV ????? 精餾段： 當(dāng)操作中回流比恒定時(shí)，操作線斜率 ???ssLVm 故在 LV 坐標(biāo)圖上，通過(guò)原點(diǎn) 0 斜率 的直線 0A 即為操作線 提餾段： 操作線斜率 934 715 , ???ssLVm 故在 LV 坐標(biāo)圖上，通過(guò)原點(diǎn) 0 斜率 的直線 0A 即為操作線 由塔板負(fù)荷性能圖可以看出： LS VS LS VS LS39。39。 ? ? dLlcdLpwT hhhhhhhhhH ????????? ?? 44 ? ? ? ?????????????????????????????????3202020 36001000 wwwSLvwT l LEhhl LguhH ????因物系一定，塔板結(jié)構(gòu)尺寸一定，則 、 、 、 、 、 、 及φ等均為定值，而 與 又有如下關(guān)系，即： NdVu S200 4?? 式中閥孔數(shù) N 與孔徑 亦為定值。 LS39。忽略式中 項(xiàng)，將以下五式代入上式， guhLvc ??20? Ll hh 0?? owwL hhh ?? 321000 ?????????whow lLEh 2020 ?????? ??????????? uhl LhwSd 得到： LS39。 LS VS LS VS 43 溢流液泛線 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。 以 作為液體在降液管中停留時(shí)間的下限， 因 Af= ， HT= ∵θ =AfHT/LS a)精餾段 ： 則 LS,大 = / 5=b)提餾段： 則 LS,大 ’ = / 5= 41 漏液線 a)精餾段： 55,m i n,000?????精因數(shù)對(duì)于浮閥塔，閥孔動(dòng)能VuFF? smuV/ 55m in,0 ???精? smnduV s / 3220m i n,0m i n, ????????? ?? b)提餾段： 55,m i n,000???? ?提因數(shù)對(duì)于浮閥塔，閥孔動(dòng)能VuFF? smuV/ 55,m in,0???提? smnduV s / 3220m i n,0m i n, ????????? ?? 據(jù)此可作出與液體流量無(wú)關(guān)的水平漏液線。 40 精餾塔提餾塔 負(fù)荷性能圖 液相下限線 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。 漏液驗(yàn)算 精餾段： 55,m i n,000?????精因數(shù)對(duì)于浮閥塔，閥孔動(dòng)能VuFF? smuV/ 55m in,0 ???精? smnduV s / 3220m i n,0m i n, ????????? ?? Vs’ = m3/s, 可見(jiàn)不會(huì)產(chǎn)生過(guò)量漏液。 ∵對(duì)于大塔，為避免過(guò)量霧沫夾帶，應(yīng)控制泛點(diǎn)率不超過(guò) 80%。39。39。 ?FC K= mWDZ dL ??????? A,b=A,T2A,f=?= 39 bFLsVLVsACKZLVF 39。其經(jīng)驗(yàn)值為大塔 F180%82% 38 精餾段： CF 泛點(diǎn)負(fù)荷因素由 mHT ? 3, / mkgV ?精? 查表得 ?FC K= mWDZ dL ??????? Ab=AT2Af=?= bFLsVLVsACKZLVF ????????39。 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 霧沫夾帶 綜合考慮生產(chǎn)能力和塔板效率，一般應(yīng)使霧沫夾帶量 eV 限制在 10%以下，校核方法常為：控制泛點(diǎn)百分率 F1 的數(shù)值。 鼓泡區(qū)閥孔數(shù)的確定及排列 D 精 =D 提 =1200mm 所以查表得：塔板分塊數(shù)（精餾） =塔板分塊數(shù)（提餾） =3 塔徑 D/mm 8001200 1400