【正文】 =+=∴бm,提=(+)/2=7．液體粘度μL,m溫度℃ 甲醇mPa提餾段理論板數(shù)提餾段操作線方程：y=已知X6=, 由上而下計(jì)算，直到Xi 首次越過Xw=。塔釜采用間接蒸汽再沸器供熱，塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送入貯槽。二. 精餾的工藝流程圖的確定甲醇—水溶液經(jīng)預(yù)熱至泡點(diǎn)后，用泵送入精餾塔。采用重力回流可節(jié)省一臺(tái)回流泵，節(jié)省設(shè)備費(fèi)用，但用泵強(qiáng)制回流，便于控制回流比。但直接蒸汽加熱，只適用于釜中殘液是水或與水不互溶而易于分離的物料，所以通常情況下，多采用間接蒸汽加熱。即：R= Rmin 塔釜加熱方式：塔釜可采用間接蒸汽加熱或直接蒸汽加熱。但是隨著回流比的增加，塔釜加熱劑的消耗量和塔頂冷凝劑的消耗量液隨之增加，操作費(fèi)用增加，所以操作費(fèi)用和設(shè)備費(fèi)用總和最小時(shí)所對(duì)應(yīng)的回流比為最佳回流比。綜合考慮各方面因素，決定采用泡點(diǎn)進(jìn)料，即q=1 。這樣，塔內(nèi)精餾段和提留段上升的氣體量變化較小，可采用相同的塔徑，便于設(shè)計(jì)和制造。原則上，在供熱一定的情況下，熱量應(yīng)盡可能由塔底輸入，使產(chǎn)生的氣相回流在全塔發(fā)揮作用，即宜冷也進(jìn)料。所以為了有效降低設(shè)備造價(jià)和操作費(fèi)用對(duì)這類溶液可采用常壓蒸餾。本次任務(wù)是甲醇和水體系，甲醇水這一類的溶液不是熱敏性物料，且沸點(diǎn)又不高，所以不需采用減壓蒸餾。減壓操作降低了平衡溫度，這樣可以使用較低位的加熱劑。對(duì)于熱敏性和高沸點(diǎn)的物料常用減壓蒸餾。對(duì)于沸點(diǎn)低，常壓下為氣態(tài)的物料必須在加壓條件下進(jìn)行操作。 圖1 浮閥（F1型） 圖2 浮閥（a）V4型，（b）T型一． 總體操作方案的確定 操作壓強(qiáng)的選擇：精餾可以常壓，加壓或減壓條件下進(jìn)行。一般采用重罰。F1型閥又分重閥與輕閥兩種，重閥用厚度2mm的鋼板沖成，閥質(zhì)量約33g，質(zhì)量約25g。三類浮閥中，F(xiàn)1型浮閥最簡(jiǎn)單，該類型浮閥已被廣泛使用。V4型的特點(diǎn)是閥孔被沖壓成向下彎的噴咀形，氣體通過閥孔時(shí)因流道形狀漸變可減小阻力。又因氣體在閥片下測(cè)水平方向進(jìn)入液層，既減少液沫夾帶量，又延長氣液接觸時(shí)間，故收到很好的傳質(zhì)效果。當(dāng)篩孔氣速高時(shí)，閥片被頂起、上升，孔速低時(shí)，閥片因自重而下降。浮閥塔是二十世紀(jì)五十年代初開發(fā)的一種新塔型。為實(shí)現(xiàn)精餾分離操作，除精餾塔外，還必須從塔底引入上升蒸汽流和從塔頂引入下降液。精餾是多數(shù)分離過程，即同時(shí)進(jìn)行多次部分汽化和部分冷凝的過程，因此可使混合液得到幾乎完全的分離。 近幾十年來，人們對(duì)浮閥塔的研究越來越深入，生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)越來越豐富，積累的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)比較完整，因此設(shè)計(jì)浮閥塔比較合適。 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)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。由于此次設(shè)計(jì)時(shí)間緊張，本人水平有限，難免有遺漏謬誤之處，懇切希望各位老師指出，以便訂正。 近幾十年來，人們對(duì)浮閥塔的研究越來越深入，生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)越來越豐富，積累的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)比較完整，因此設(shè)計(jì)浮閥塔比較合適。 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)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。前 言化學(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。 塔設(shè)備一般分為級(jí)間接觸式和連續(xù)接觸式兩大類。一般，與填料塔相比，板式塔具有效率高、處理量大、重量輕及便于檢修等特點(diǎn)，但其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，阻力降較大。浮閥塔的特點(diǎn)：1．生產(chǎn)能力大，由于塔板上浮閥安排比較緊湊，其開孔面積大于泡罩塔板，生產(chǎn)能力比泡罩塔板大 20%～40%，與篩板塔接近。 3．塔板效率高，由于上升氣體從水平方向吹入液層，故氣液接觸時(shí)間較長，而霧沫夾帶量小，塔板效率高。 5．塔的造價(jià)較低，浮閥塔的造價(jià)是同等生產(chǎn)能力的泡罩塔的 50%～80%，但是比篩板塔高 20%～30。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各種新型填料，高效率塔板的不斷被研制出來，浮閥塔的推廣并不是越來越廣。本次設(shè)計(jì)就是針對(duì)甲醇——水體系，而進(jìn)行的常壓浮閥精餾塔的設(shè)計(jì)及其輔助設(shè)備的選型。 2010年12月 目 錄概述……………………………………………………… 7第一章 總體操作方案的確定◆…………………………………9◆………………………………9◆……………………………………10◆…………………………………10◆………………………………… 10第二章 精餾的工藝流程圖的確定……………………11第三章 理論板數(shù)的確定◆…………………………………………12◆………………………………… 12◆…………………………………….....13◆………13第四章 塔體主要工藝尺寸的確定◆………………………………………16◆…………………….2液相體積流率◆……………………….3液相體積流率第五章浮閥塔板工藝設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果…………………………47第六章 輔助設(shè)備及零件設(shè)計(jì) ◆…………………………49◆…………………… 53◆………………………….54第七章 設(shè)計(jì)感想………………………………………….60第八章 致謝………………………………………………61第九章 參考文獻(xiàn)…………………………………………61 概述:塔設(shè)備一般分為級(jí)間接觸式和連續(xù)接觸式兩大類。一般，與填料塔相比，板式塔具有效率高、處理量大、重量輕及便于檢修等特點(diǎn)，但其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，阻力降較大。浮閥塔的優(yōu)點(diǎn)：1．生產(chǎn)能力大，由于塔板上浮閥安排比較緊湊，其開孔面積大于泡罩塔板，生產(chǎn)能力比泡罩塔板大 20%～40%，與篩板塔接近。 3．塔板效率高，由于上升氣體從水平方向吹入液層，故氣液接觸時(shí)間較長，而霧沫夾帶量小，塔板效率高。 5．塔的造價(jià)較低，浮閥塔的造價(jià)是同等生產(chǎn)能力的泡罩塔的 50%～80%，但是比篩板塔高 20%～30。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各種新型填料，高效率塔板的不斷被研制出來，浮閥塔的推廣并不是越來越廣。本次的課程設(shè)計(jì)任務(wù)是甲醇和水的體系，要想把低純度的甲醇水溶液提升到高純度，要用連續(xù)精餾的方法，因?yàn)榧状己退膿]發(fā)度相差不大?；S中精餾操作是在直立圓形的精餾塔內(nèi)進(jìn)行的，塔內(nèi)裝有若干層塔板或充填一定高度的填料?？芍?，單有精餾塔還不能完成精餾操作，還必須有塔底再沸器和塔頂冷凝器，有時(shí)還要配原料液預(yù)熱器、回流液泵等附屬設(shè)備，才能實(shí)現(xiàn)整個(gè)操作。其特點(diǎn)是在篩板塔基礎(chǔ)上，在每個(gè)篩孔處安置一個(gè)可上下移動(dòng)的閥片。閥片升降位置隨氣流量大小作自動(dòng)調(diào)節(jié)，從而使進(jìn)入液層的氣速基本穩(wěn)定。國內(nèi)常用的浮閥有三種，即圖1所示的F1型及圖2所示的V4型與T型。T型閥則借助固定于塔板的支架限制閥片移動(dòng)范圍。我國已有部頒標(biāo)準(zhǔn)（JB1118—68）。閥重則閥的慣性大，操作穩(wěn)定性好，但氣體阻力大。只有要求壓降很小的場(chǎng)合，如真空精餾時(shí)才使用輕閥。確定操作壓力時(shí)主要是根據(jù)處理物料的性質(zhì)，技術(shù)上的可行性和經(jīng)濟(jì)上的合理性來考慮的。在相同條件下適當(dāng)提高操作壓力可以提高塔的處理能力，但是增加了塔壓，也提高了再沸器的溫度，并且相對(duì)揮發(fā)度液會(huì)下降。降低操作壓力，組分的相對(duì)揮發(fā)度增加，有利于分離。但是降低壓力也導(dǎo)致了塔直徑的增加和塔頂冷凝溫度的降低，而且必須使用抽真空設(shè)備，增加了相應(yīng)的設(shè)備和操作費(fèi)用。這類溶液在常壓下又是液態(tài)，塔頂蒸氣又可以用普通冷卻水冷凝，因而也不需采用加壓蒸餾