【正文】 g 液 /kg 氣＜ kg液 /kg 氣 可知液沫夾帶量在設(shè)計范圍之內(nèi)。 液泛 為防止塔內(nèi)發(fā)生液泛，降液管內(nèi)液高度 Hd 應(yīng)服從式子： Hd≤ψ (HT＋ hw) 甲 醇與水屬于一般物系，取ψ = ，則ψ (HT＋ hw)=（ +） = 而 Hd=hp+hL+hd 板上不設(shè)進(jìn)口堰，則有 hd=(uo’)2=()2= Hd=hp+hL+hd=++= 則有： Hd≤ψ (HT＋ hw)，于是可知本設(shè)計不會發(fā)生液泛。 液沫夾帶 液沫夾帶量，采用公式： ev=106/? L[ ua/(HT－ hf)] 由 hf=== 所以： ev=(106/103) [()] = 液 /kg 氣＜ 液 /kg 氣 可知液沫夾帶量在設(shè)計范圍之內(nèi)。 2. 塔板布置 1) 塔板的分塊 因為 D≥ 800mm，所以選擇采用分塊式，查表⑷可得，塔板可分為 3 塊。） 取 uo39。各項計算如下： 1) 堰長 lw 可取 lw== 2) 溢流堰高度 hw 由 hw=hL－ how可選取平直堰，堰上層液高度 how由下列公式計算，即有 how=E(Lh/lw)(2/3) 并由圖液流收縮系數(shù)計算圖⑷，則可取用 E= ，則 how= 取板上清液層高度 hL= m 故 hw== m 3) 弓形降液管的寬度 Wd 和截面積 Af 由 Wd/D= m 查圖⑷可求得 Af/AT= Wd/D= Af== m Wd== m 并依據(jù)下式驗算液體在降液管中的停留時間，即 θ =3600 AfHT/Lh= 3600 (3600)=＞ 5s 其中 HT 即為板間距 ， Lh 即為每小時的體積流量 驗證結(jié)果為降液管設(shè)計符合要求。 1) 塔板的分塊 因為 D≥ 800mm，所以選擇采用分塊式，查⑷可得，塔板可分為 3 塊。） 取 uo39。 ) 堰上層液高度 how 由下列公式⑷計算，即有 how=E(Lh/lw)(2/3) 并由圖液流收縮系數(shù)計算圖⑷，則可取用 E= ，則 how= 取板上清液層高度 hL= m 故 hw= 3) 弓形降液管的寬度 Wd 和截面積 Af 由 Wd/D= m 查⑷可求得 Af/AT= Wd/D= Af== m2 11 Wd== m 并依據(jù)下式驗 算液體在降液管中的停留時間，即 θ =3600 AfHT/Lh= 3600 (3600)=＞ 5s 其中 HT 即為板間距 ， Lh 即為每小時的體積流量 驗證結(jié)果為降液管設(shè)計符合要求。 ( 此種溢流方式液體流徑較長，塔板效率較高，塔板結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，在直徑小于 。m m WLWy L W L W??? ???? 41 2 5 2 . 8 5 1 2 6 . 9 3 5 . 6 2 1 02 5 2 . 8 5 1 2 6 . 9 3 2 5 2 . 8 5 1 2 6 . 9 3mmy ? ?? ? ? ? ??? 41 2 .0 1 5 .6 7 1 0mmy ? ?? ? ? ? 進(jìn)料方程 由于為泡點進(jìn)料，則 q=1 7 11Fqy qq?????? ??? 圖解法確定塔板數(shù) 圖 可知，總理論塔板數(shù) NT為 12 塊 (包括再沸器 ) 進(jìn)料板位置 NF 為自塔頂數(shù)起第 9 塊。39。 1 2 5 .9 2 /V V kmol h?? 39。 ① 由手冊查得 甲醇 — 水 物系的氣液平衡數(shù)據(jù) （表 1） ，繪出 xy 圖，見圖 。塔釜采用間接蒸汽加熱，塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送至儲罐。設(shè)計中采用泡點進(jìn)料，將原料液通過預(yù)熱器加熱至泡點后送入精餾塔內(nèi)。 確定設(shè)計方案 本設(shè)計任務(wù)為分離甲醇 —— 水混合物。 ⑸ 抄寫說明書。接管尺寸、泵等，并畫出塔 的操作性能圖。 ⑵ 蒸餾塔的工藝計算，確定塔高和塔徑。 第三章 設(shè)計步驟 精餾塔的設(shè)計步驟 本設(shè)計按以下幾個階段進(jìn)行： ⑴ 設(shè)計方案確定和說明。 ⑵ 操作彈性較小 (約 2～ 3)。 ⑷ 壓降較低，每板 壓力比泡罩塔約低 30％左右。 ⑵ 處理能力大，比同塔徑的泡罩塔可增加 10～ 15％。目前從國內(nèi)外實際使用情況看，主要的塔板類型為浮閥塔、篩板塔及泡罩塔，而前兩者使用尤為廣泛。 板式塔類型 氣－液傳質(zhì)設(shè)備主要分為板式塔和填料塔兩大類。 實際上，任何塔設(shè)備都難以滿足上述所有要求，況且上述要求中有些也是互相矛盾的。 ⑸ 耐腐蝕和不易堵塞，方便操作 、 調(diào)節(jié)和檢修。對于減壓精餾操 作，過大的壓力降還將使整個系統(tǒng)無法維持必要的真空度，最終破壞物系的操作。 ⑵ 操作穩(wěn)定，彈性大，即當(dāng)塔設(shè)備的氣 (汽 )、液負(fù)荷有較大范圍的變動時，仍能在較高的傳質(zhì)效率下進(jìn)行穩(wěn)定的操作并應(yīng)保證長期連續(xù)操作所必須具有的可靠性。 3 精餾操作對塔設(shè)備的要求和類型 對塔設(shè)備的要求 精餾所進(jìn)行的是氣 (汽 )、液兩相之間的傳質(zhì)，而作為氣 (汽 )、液兩相傳質(zhì)所用的塔設(shè)備，首先必須要能使氣 (汽 )、液兩相得到充分的接觸，以達(dá)到較高的傳質(zhì)效率。 以上三項原則在生產(chǎn)中都是同樣重要的。 滿足安全生產(chǎn)的要求 例如甲醇屬易燃有毒物料，不能讓其蒸汽彌漫車間，也不能使用容易發(fā)生火花的設(shè)備。降低生產(chǎn)成本是各部門的經(jīng)常性任務(wù)，因此在設(shè)計時，是否合理利用熱能，采用哪種加熱方式，以及回流比和其他操作參數(shù)是否選得合適等，均要作全面考慮，力求總費用盡可能低一些。如前所述在蒸餾過程中如能適當(dāng)?shù)乩盟?、塔底的廢熱，就能節(jié)約很多生蒸汽和冷卻水，也能減少電能消耗。再其次，要考慮必需裝置的儀表 (如溫度計、壓強計，流量計等 )及其裝置的位置，以便能通過這些儀表來觀測生產(chǎn)過程是否正常，從而幫助找出不正常的原因，以便采取相應(yīng)措施。 因此，在必要的位置上要裝置調(diào)節(jié)閥門，在管路中安裝備用支線。這就要求各流體流量和壓頭穩(wěn)定，入塔料液的溫度和狀態(tài)穩(wěn)定，從而需要采取相應(yīng)的措施。 設(shè)計說明書的內(nèi)容 (1) 流程和工藝條件的確定和說明 (2) 操作條件和基礎(chǔ) 數(shù)據(jù) (3) 精餾塔的物料衡算； (4) 塔板數(shù)的確定； (5) 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計算； (6) 精餾塔的塔體工藝尺寸計算； (7) 塔板主要工藝尺寸的計算； (8) 塔板的流體力學(xué)驗算； (9) 塔板負(fù)荷性能圖； (10) 主要工藝接管尺寸的計算和選取 (11) 塔板主要結(jié)構(gòu)參數(shù)表 (12) 對設(shè)計過程的評述和有關(guān)問題的討論 2 第二章 設(shè)計原則 確定設(shè)計方案的原則 確定設(shè)計方案總的原則是在可能的條件下，盡量采用科學(xué)技術(shù)上的最新成就，使生產(chǎn)達(dá)到技術(shù)上最先進(jìn)、經(jīng)濟上最合理的 要求，符合優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、安全、低消耗的原則。 1 第一章 設(shè)計任務(wù)書 設(shè)計題目 設(shè)計題目： 甲醇 — 水分離過程板式精餾塔的設(shè)計 設(shè)計要求：年產(chǎn)純度為 %的甲醇 120xx 噸，塔底餾出液中含甲醇不得高于 %，原料液中含甲醇 40%，水 60% 。 操作條件 1) 操作壓力 常壓 2) 進(jìn)料熱狀態(tài) 自選 3) 回流比 自選 4) 塔底加熱蒸氣壓力 （表壓） 塔板類型 篩孔塔 工作日 每年工作日為 330 天，每天 24 小時連續(xù)運行。必須具體考慮如下幾點： 滿足工藝和操作的要求 ⑴ 首先必須保證產(chǎn)品達(dá)到任務(wù)規(guī)定的要求，而且質(zhì)量要穩(wěn)定。 ⑵ 其次所定的設(shè)計方案需要有一定的操作彈性，各處流量