【正文】 5 6 %0 . 0 1 / 3 2 . 0 4 0 . 9 9 / 1 8 . 0 2DWxx???? (2) 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量： 0 .2 1 6 9 3 2 .0 4 ( 1 0 .2 1 6 9 ) 1 8 .0 2 8 7 .3 0 2 1 .0 3 6 6 / 0 . 9 7 4 4 7 8 ( 1 0 .9 7 4 4 ) 9 2 7 8 .3 6 /DM k g k m o lM k g k m o l? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?F(3) 物 料衡算 原料處理量 ： 332 00 10 42 .54 4 /36 00 21 .03 66F k mol s???? 總物料衡算： F D W?? 即 ?? ………………………………………… （ 1） 易揮發(fā)組分物料衡算： F D WFx Dx Wx?? 即 0 . 9 6 5 0 . 0 5 6 4 2 . 2 5 4 4 0 . 2 1 6 9DW? ? ? ? ? …………………… （ 2） 解得： D= /kmol s W= /kmol s 進料熱狀況 q 的確定 由文獻 ??2 中甲醇 —— 水混合液 txy 圖可知，進料組成 ? 時，溶液的泡點為82℃，平均溫度 = 82 20 512? ? ℃ 由文獻 ??3 液體的比熱容查得： 51℃水 的比熱容為 （ kg? ℃） 甲醇用內(nèi)插法求的： 20℃ （ kg? ℃） ℃ （ kg? ℃） 1151 20 60 PPCC??? 1PC? （ kg? ℃） 濱州學院化學與化工系化工原理課程設計 7 故原料液的平均比熱容為 4 . 1 7 5 3 2 . 0 4 0 . 2 1 6 9 2 . 6 1 1 8 . 0 2 ( 1 0 . 2 1 6 9 ) 7 7 . 0 5 3 4pC ? ? ? ? ? ? ? ? kJ/（ kg?℃） 用內(nèi)插法計算操作條件下，甲醇和水的汽化熱 由表 7 可知：設甲醇和水的汽化熱分別為 X， YkJ/kg 對于甲醇： 3 5 5 .1 5 3 5 3 .2 3 6 3 .2 3 5 5 .1 53 4 .7 5 3 3 .9 4XX??? 解得：甲醇的汽化熱為 同理：水的汽化熱為 所以 : 1 0 7 9 .9 3 2 .0 4 0 .2 1 6 9 2 3 0 3 .2 1 8 .0 2 ( 1 0 .2 1 6 9 ) 4 0 0 0 6 .2 5 8 4 1m? ? ? ? ? ? ? ? ? kJ/kg 所以 : 7 7 . 4 0 6 3 ( 8 2 2 0 ) 4 0 0 0 6 . 2 5 8 1 1 . 1 1 9 4 1 44 0 0 0 6 . 2 5 8 1pCtq ???? ? ? ?? ? ? 所以 q 線方程為： 9 .3 7 0 7 1 .9 3 7 3qx?? 操作回流比 R 的確定 在圖上可知 ： qx = qy = m i n 0 .9 6 5 0 .6 3 1 0 .9 10 .6 3 1 0 .2 6DqqqxyR yx? ?? ? ??? min( ~ )RR? ? 所以， m ? ? ? ? 求精餾塔的氣液相負荷 1 .3 6 5 9 .3 1 1 2 .7 0 8 2 /L R D m o l s? ? ? ? ? ( 1 ) (1 . 3 6 5 1 ) 9 . 3 1 2 2 . 0 1 8 2 /V R D m o l s? ? ? ? ? ? 39。一般情況下，熱量自塔釜輸入，由冷凝器和冷卻器中的冷卻介質(zhì)將余熱帶走。一般的精餾裝置包括精餾塔、再沸器、冷凝器、釜液冷卻器、產(chǎn)品冷卻器等設備。 設計步驟 本次設計主要是針對甲醇和水二元液體混合物系的分離，由于分離要求非常高，因此選用精餾操作來實現(xiàn)該任務。 ⑶ 保證生產(chǎn)安全 生產(chǎn)中應防止物料的泄露，生產(chǎn)和使用易燃物料車間的電器均應為防爆產(chǎn)品。冷卻水的節(jié)省也對操作費用和設備費用有影響，減少冷卻水用量，操作費用下降，但所需傳熱設備面積增加，設備費用增加。 ⑵ 滿 足經(jīng)濟上的要求 要節(jié)省熱能和電能的消耗，減少設備與基建的費用，如合理利用塔頂和塔底的廢熱，既可節(jié)省蒸汽和冷卻介質(zhì)的消耗，也能節(jié)省電的消耗。由于工業(yè)上原料的濃度、溫度經(jīng)常有變化，因此設計的流程與設備需要一定的操作彈性，可方便地進行流量和傳熱量的調(diào)節(jié)。 設計方案的確定 總的原則是盡可能多地采用先進的技術，使生產(chǎn)達到技術先進、經(jīng)濟合理的要求，符合優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、安全、低能耗的原則，具體考慮以下幾點。而且浮閥與塔盤板之間的流通面積能隨氣體負荷的變動而自動調(diào)節(jié)，因而在較寬的氣體負荷范圍內(nèi) ，均能保持穩(wěn)定操作。近年來所研究開發(fā)出的新型浮閥進一步加強了流體的導向作用和氣體的分散作用，使氣液兩相的流動接觸更加有效，可顯著提高操作彈性和效率。另外還具有結(jié)構(gòu)簡單，造價低，制造方便，塔板開孔率大，生產(chǎn)能力大等優(yōu)點。在設計時要根據(jù)實際需要選定回流比。回流比是精餾操作的重要工藝條件。此次設計是在常壓下操作。 塔頂冷凝器可采用全凝器、分凝器 全能器連種不同的設置。在此過程中，熱能利用率很低，有時后可以考慮將余熱再利用，在此就不敘述。蒸餾是物料在塔內(nèi)的多次部分汽化與多次部分冷 凝所實現(xiàn)分離的。實際上，蒸餾裝置包括精餾塔、原料預熱器、蒸餾釜、冷凝器、釜液冷卻器和產(chǎn)品冷卻器等設備。 具有代表性的浮閥塔有 F1 型（ V1 型 ）浮閥塔板、重盤式浮閥塔、盤式浮閥、條形浮閥及錐心形浮閥等。與泡罩塔盤相比，處理能力較大，壓力降較低，而塔板效率較高，缺點是閥孔易磨損，閥片易脫落。由于浮閥與塔盤板之間的流通面積能隨氣體負荷的變動而自動調(diào)節(jié)，因而在較寬的氣體負荷范圍內(nèi)，均能保持穩(wěn)定操作。 浮閥塔盤自 20世紀 50 年代初期開發(fā)以來，由于制造方便及其性能 上的優(yōu)點，很多場合已取代了泡罩塔盤。課程設計是一次讓我們接觸并了解實際生產(chǎn)的大好機會，我們應充分利用這樣的機會去認真去對待。精餾的核心是回流，精餾操作的實質(zhì)是塔底供熱產(chǎn)生蒸汽回流，塔頂冷凝造成液體回流。蒸餾是分離均相混合物的單元操作之一，精餾是最常用 的蒸餾方式，是組成化工生產(chǎn)過程的主要單元操作。 關鍵詞：甲醇 水、精餾、圖解法求理論塔板數(shù)、負荷性能圖 濱州學院化學與化工系化工原理課程設計 2 緒論 化工生產(chǎn)中常需進行液體混合物的分離以達到提純或回收有用組分的目的。用 160℃飽和蒸汽加熱，用 20℃循水作冷凝劑。 塔的附屬設備中，所有管線均采用無縫鋼管。精餾段實際板數(shù)為 14，提餾段實際板數(shù)為 11。算得全塔效率為 。 本設計書對甲醇和水的分離設備─浮閥精餾塔做了較詳細的敘述，主要包括：工藝計算，輔助設備計算 ,塔設備等的附圖。本次設計的浮閥塔是化工生產(chǎn)中主要的氣液傳質(zhì)設備。為此，掌握氣液相平衡關系，熟悉各種塔型的操作特性，對選擇、設計和分析分離過程中的各種參數(shù)是 非常重要的。 濱州學院 課程設計任務書 一、課題名稱 甲醇 —— 水分離過程板式精餾塔設計 二、課題條件（原始數(shù)據(jù)） 原 料： 甲醇 、水溶液 處理量： 3200Kg/h 原料組成： 33%（ 甲 醇的質(zhì)量分率） 料液初溫： 20℃ 操作壓力、回流比、單板壓降：自選 進料狀態(tài)：冷液體進料 塔頂產(chǎn)品濃度： 98%（質(zhì)量分率） 塔底釜液含 甲 醇含量不高于 1%（質(zhì)量分率） 塔 頂：全凝器 塔 釜：飽和蒸汽間接加熱 塔板形式：篩板 生產(chǎn)時間： 300 天 /年，每天 24h 運行 冷卻水溫度： 20℃ 設備形式：篩板塔 廠 址：濱州市 三、 設計內(nèi)容 設 計方案的選定 精餾塔的物料衡算 塔板數(shù)的確定 精餾塔的工藝條件及有關物性數(shù)據(jù)的計算（加熱物料進出口溫度、密度、粘度、比熱、導熱系數(shù)） 精餾塔塔體工藝尺寸的計算 塔板主要工藝尺寸的計算 濱州學院化工原理 課程設計說明書 II 塔板的流體力學驗算 塔板負荷性能圖（精餾段） 換熱器設計 餾塔接管尺寸計算 1制生產(chǎn)工藝流程圖（帶控制點、機繪， A2 圖紙） 1繪制板式精餾塔的總裝置圖（包括部分構(gòu)件）（手繪， A1 圖紙） 1撰寫課程設計說明書一份 設計說明書的基本內(nèi)容 ⑴ 課程設計任務書 ⑵ 課程設計成績評定表 ⑶ 中英文摘要 ⑷ 目錄 ⑸ 設計計算與說明 ⑹ 設計結(jié)果匯總 ⑺ 小結(jié) ⑻ 參考文獻 1 有關物性數(shù)據(jù)可查相關手冊 1 注意事項 ⑴ 寫出詳細計算步驟，并注明選用數(shù)據(jù)的來源 ⑵ 每項設計結(jié)束后列出計算結(jié)果明細表 ⑶ 設計最終需裝訂成冊上交 四、進度計劃（列出完成項目設計內(nèi)容、繪圖等具體起始日期） 設計動員，下達設計任務書 天 收集資料，閱讀教材，擬定設計進度 12 天 初步確定設計方案及設計計算內(nèi)容 56 天 繪制總 裝置圖 23 天 整理設計資料，撰寫設計說明書 2 天 設計小結(jié)及答辯 1 天 濱州學院化學與化工系化工原理課程設計 1 目 錄 摘要 ...............................................................................................................................1 緒論 ...............................................................................................................................2 第一章 設計方案的選擇和論證 .......................................................................................3 設計思路 ............................................................................................................3 設計方案的確定 ..................................................................................................3 設計步驟 ............................................................................................................4 第二章 塔的工藝設計 .....................................................................................................4 基礎物性數(shù)據(jù) .....................................................................................................4 精餾塔的物料衡算 ..............................................................................................6 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分數(shù) .........................................................6 進料熱狀況 q 的確定 .................................................................................6 操作回流比 R 的確定 ................................................................................7 求精餾塔的氣液相負荷 ..............................................................................7 操作線方程 ...............................................................................................7 用圖解法求理論塔板數(shù) ..............................................................................8 實際板數(shù)的求取