【正文】 速 ，因此需先計(jì)算出最大允許氣速： m a x 8 1 3 . 0 4 1 . 0 50 . 0 9 1 5 2 . 5 4 4 /1 . 0 5LVVu C m s?????? ? ? ? 取安全系數(shù) ，則空塔氣速為 ： m a /u u m s? ? ? ? 提餾段的計(jì)算 33 9 6 . 8 5 2 2 . 8 4 3 . 2 5 /3 6 0 0 3 6 0 0 0 . 7 7 5vsvVMV m s? ?? ? ?? 38 3 9 . 4 5 1 9 . 9 4 0 . 0 0 5 1 1 /3 6 0 0 3 6 0 0 9 1 0 . 0 9vsLLML m s? ?? ? ?? 則 1 / 2 1 / 20 . 0 0 5 1 1 9 1 0 . 0 9( ) ( ) 0 . 0 5 3 8 83 . 2 5 0 . 7 7 5sLsVLV ?? ? ? ? 取塔板間距 ，板上液層高度 那么分離空間： 從史密斯關(guān)聯(lián)圖查得： 20 /C m s? ,由于 ,且已知55. 55 /L mN m? ? 5 . 5 60 . 0 8 3 ( ) 0 . 1 0 1 8 /20C m s? ? ? 由于適宜的空塔氣速 ，因此，需先計(jì)算出最大允許氣速 ： 20CC ）（ ??m ~ ）（?maxu ? mmm L ??LT hH 0 .4 0 m0 .0 50 .4 5 ?? 20）（ ?CC ?m )u~( ? maxu青島科技大學(xué)化工原理課程設(shè)計(jì) 22 m a x 9 1 0 . 0 9 0 . 7 7 50 . 1 0 1 8 3 . 4 8 7 0 /0 . 7 7 5LVVu C m s?????? ? ? ? 取安全系數(shù) ，則空塔氣速為： m a 87 0 41 /u u m s? ? ? ? 塔有效高度 根據(jù)給定的分離任務(wù)，求出理論板數(shù)后，可按下式計(jì)算塔有效段高度。 s） 181。 已知： 40%Fa ? %Da ? 99%?? 摩爾流量衡算 原料液的摩爾組成： 4 0 % / 3 2 0 . 2 7 2 7+ 4 0 % / 3 2 ( 1 4 0 % ) / 1 8Fx nnn? ? ???甲 醇甲 醇 水 同理可求得： 9 9 . 5 % / 3 2 0 . 9 9 1 1+ 9 9 . 5 % / 3 2 ( 1 9 9 . 5 % ) / 1 8Dx nnn? ? ???甲 醇甲 醇 水 原料液的平均摩爾質(zhì)量： 1 ) 0. 27 27 32 1 0. 27 27 18 21 .8 2 /FFFM x M x M k g k m ol? ? ? ? ? ? ?甲 醇 水（ （ ） = 32 /M kg kmol甲 醇 =18 /M kg kmol水青島科技大學(xué)化工原理課程設(shè)計(jì) 5 同理可求得： 0. 99 11 32 1 99 11 18 31 .8 6 /DM k g k m ol?? ? ? ? ?（ ） 已知 21 .8 2 /FM kg kmol? ， 6 /DM kg kmol? 甲醇年產(chǎn)量 38000 噸，年實(shí)際生產(chǎn)時(shí)間 7200h。塔釜采用間接蒸汽加熱，塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送至儲(chǔ)罐。設(shè)計(jì)中采用 冷液 進(jìn)料， 用泵 將原料液通過(guò)預(yù)熱器加熱至泡點(diǎn)后送入精餾塔內(nèi)。 總流程說(shuō)明 本設(shè)計(jì)任務(wù)為分離甲醇 水混合物。直接蒸汽加熱的優(yōu)點(diǎn)是，可利用壓強(qiáng)較低的加熱蒸汽，并省掉間接加熱設(shè)備，以節(jié)省操作費(fèi)用和設(shè)備費(fèi)用。 本次設(shè)計(jì)為小型塔，故采用重力回流。如果需要較高的塔處理量或塔板數(shù)較多時(shí)，回流冷凝器不適合于塔頂安裝，且塔頂冷凝器不易安裝、檢修和清理。 回流方式 回流方式可分為重力回流和強(qiáng)制回流。本次設(shè)計(jì)采用泵直接進(jìn)料。 進(jìn)料方式 加料方式有兩種：高位槽加料和泵直接進(jìn)料。但將原料預(yù)熱到泡點(diǎn)，就需要增設(shè)一個(gè)預(yù)熱器，使設(shè)備費(fèi)用增加。但為使塔的操作穩(wěn)定，免受季節(jié)氣溫的影響，常采用泡點(diǎn)進(jìn)料。 青島科技大學(xué)化工原理課程設(shè)計(jì) 3 進(jìn)料熱狀 態(tài) 進(jìn)料熱狀態(tài)有五種。 三類(lèi)浮閥中， F1型浮閥最簡(jiǎn)單，該類(lèi)型浮閥已被廣泛使用。閥重則閥的慣性大，操作穩(wěn)定性好，但氣體阻力大。 T型閥則借助固定于塔板的支架限制閥片移動(dòng)范圍。 浮閥類(lèi)型 國(guó)內(nèi)常用的浮閥有三種， F1 型 、 V4 型 、 T型。 但是，浮閥塔的抗腐蝕性較高（防止浮閥銹死在塔板上），所以一般采用不 銹鋼作成，致使浮閥造價(jià)昂貴，推廣受到一定限制。 （ 4） 氣體壓降及液面落差小，因氣液流過(guò)浮閥塔板時(shí)阻力較小，使氣體壓降及液面落差比泡罩塔小。 （ 2） 操作彈性大，由于閥片可以自由升降以適應(yīng)氣量的變化，因此維持正常操作而允許的負(fù)荷波動(dòng)范圍比篩板塔，泡罩塔都大。在各種塔型中，當(dāng)前應(yīng)青島科技大學(xué)化工原理課程設(shè)計(jì) 2 用最廣泛的是篩板塔和浮閥塔。前者的代表是板式塔，后者的代表則為填料塔。 操作條件 （ 1） 操作壓力 常壓 （ 2） 進(jìn)料熱狀態(tài) 20℃ （ 3） 回流比 自選 （ 4） 塔底加熱熱蒸汽壓力 （表壓） （ 5） 年實(shí)際生產(chǎn)時(shí)間 7200h （ 6） 其他參數(shù)（除給出外）可自選 2 設(shè)計(jì)方案的確定及 流程 說(shuō)明 塔設(shè)備的選定 化學(xué)工業(yè)中塔設(shè)備是化工單元操作中重要的設(shè)備之一，化學(xué)工業(yè)和石油工業(yè) 中廣泛應(yīng)用的諸如吸收、解吸、精餾、萃取、增濕、減濕等單元操作中，精餾操作是最基本的單元操作之一，它是根據(jù)混合液中各組分的揮發(fā)能力的差異進(jìn)行分離的。青島科技大學(xué)化工原理課程設(shè)計(jì) 化工原理課程設(shè)計(jì) 任務(wù)書(shū) 一、 設(shè)計(jì)題目及任務(wù) 設(shè)計(jì)題目：甲醇 水溶液連續(xù)精餾塔設(shè)計(jì) 試設(shè)計(jì)一座甲醇 水溶液連續(xù)精餾塔，年產(chǎn)量為 15000+（學(xué)號(hào) 1000） 噸，要求甲醇產(chǎn)品 產(chǎn)品純度為 98%、 99%、 %（ 110號(hào)同學(xué)數(shù)據(jù)為 98%； 1120號(hào)同學(xué)數(shù)據(jù)為 99%； 2130號(hào)同學(xué)數(shù)據(jù)為 %） ，塔頂易揮發(fā)組分的回收率為 99%,原料液中 含 甲醇 40%（以上均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。 二、 操作條件 （ 1） 操作壓力 常壓 （ 2） 進(jìn)料熱狀態(tài) 20℃ （ 3） 回流比 自選 （ 4） 塔底加熱蒸汽壓力 （表壓） （ 5） 年實(shí)際生產(chǎn)時(shí)間 7200h （ 6） 其他參數(shù)（除給出外）可自選 三、 塔板類(lèi)型 自選 四、 設(shè)計(jì)內(nèi)容 （ 1） 精餾塔的工藝計(jì)算 （ 2） 工藝流程圖及主體設(shè)備圖 五、 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)內(nèi)容 （ 1） 目錄 （ 2） 設(shè)計(jì)題目及原始數(shù)據(jù)（任務(wù)書(shū)） （ 3） 設(shè)計(jì)方案的確定及流程說(shuō)明 （ 4） 精餾塔的物料衡算 （ 5） 塔板數(shù)的確定（ 用圖解法求理論板數(shù)需提供 用 坐標(biāo)紙繪制 甲醇 水溶液的 yx圖 ） （ 6） 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù) 的 計(jì)算 （ 7） 精餾塔的工藝尺寸計(jì)算（包括塔底、塔板） （ 8） 塔體的流體力學(xué)驗(yàn)算 （ 9） 輔助裝置的選定 （ 10） 設(shè)計(jì)結(jié)果概要 或設(shè)計(jì)一覽表（主要設(shè)備尺寸、衡算結(jié)果等） （ 11） 對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程的評(píng)述和有關(guān)問(wèn)題的討論 （ 12） 符號(hào)表 （ 13） 設(shè)計(jì)參考資料 （ 14） 圖紙（ 1號(hào)圖 594 841；二號(hào)圖 420 594，實(shí)際打印時(shí)可以縮小打印 ） 帶控制點(diǎn)及物流量的工藝流程圖； 2號(hào)圖 精餾塔總體結(jié)構(gòu)圖（包括主要工藝尺寸、技術(shù)特性、接管表、重要附件圖等）； 1號(hào) 圖 青島科技大學(xué)化工原理課程設(shè)計(jì) 目錄 1 設(shè)計(jì)題目及原始數(shù)據(jù) ................................. 1 ：甲醇 水溶液連續(xù)精餾塔設(shè)計(jì) ............ 1 ...................................... 1 2 設(shè)計(jì)方案的確定及流程說(shuō)明 ........................... 1 .................................. 1 浮閥塔 ................................... 2 浮閥類(lèi)型 ................................. 2 .................................... 3 ...................................... 3 .................................. 3 ...................................... 3 .................................. 3 .................................... 4 3 精餾塔工藝計(jì)算 ..................................... 4 .............................. 4 摩爾流量衡算 ............................. 4 質(zhì)量流量衡算 ............................. 5 相對(duì)揮發(fā)度的計(jì)算 .............................. 6 最小回流比及操作回流比的確定 .................. 7 4 塔板數(shù)的確定 ....................................... 7 青島科技大學(xué)化工原理課程設(shè)計(jì) .............................. 7 .............................. 9 5 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算 ............... 10 ..................................... 10 ..................................... 10 塔頂條件下的流量及物性參數(shù) ................... 11 塔頂氣液相平均相對(duì)分子質(zhì)量的計(jì)算 ......... 11 塔 頂氣液相密度的計(jì)算 .................... 11 塔頂液相粘度的計(jì)算 ...................... 12 塔頂液相平均表面張力的計(jì)算 .............. 12 塔頂流量 ................................ 12 塔釜條件下的流量及物性參數(shù) ................... 13 塔釜?dú)庖合嗥骄鄬?duì)分子質(zhì)量的計(jì)算 ......... 13 塔釜?dú)庖合嗝芏鹊挠?jì)算 .................... 13 塔釜液相粘度的計(jì)算 ...................... 14 塔釜液相平均表面張力的計(jì)算 .............. 14 塔釜流量 ................................ 14 .................... 15 進(jìn)料氣液相平均相對(duì)分子質(zhì)量的計(jì)算 ......... 15 進(jìn)料氣液相密度的計(jì)算 .................... 15 進(jìn)料液相粘度的計(jì)算 ...................... 15 進(jìn)料液相平均表面張力的計(jì)算 .............. 16 青島科技大學(xué)化工原理課程設(shè)計(jì) 進(jìn)料流量 ................................ 16 ........................ 16 精餾段氣液相平均相對(duì)分子質(zhì)量 ............ 16 精餾段氣液相密度 ........................ 16 精餾段液相黏度 .......................... 17 精餾段液相平均表面張力 .................. 17 精餾段流量 .............................. 17 ........................ 17 提餾段氣液相平均相對(duì)分子質(zhì)量 ............ 17 提餾段氣液相密度 ........................ 18 提餾段液相黏度 .......................... 18 提餾段液相平均表面張力 .................. 18 提餾段流量 .............................. 18 6 精餾塔工藝尺寸計(jì)算 ................................ 20 ............................... 20 精餾段的計(jì)算 ............................ 20 提餾段的計(jì)算 ............................ 21 .............................