【正文】 平均摩爾質量 ……………………………………… ……… . 浦化工 0910 19 號 楊福 4 平均密度 ……………………………………… … ................ 液體表面張力 ……………………………………… ……… . 液體的粘度 …………………………………… … ………… 液負荷計算 塔徑塔板工藝尺寸確定 塔徑塔板的計算 ……………………………………… … . 塔徑的計算 ………………………………………… 溢 流裝置的確定 …………………………………… 安定區(qū)與邊緣區(qū)的確定 …………………………… 鼓泡區(qū)閥孔數(shù)的確定及排列 ……………………… 塔盤流體力學驗算 塔板壓降 ……………………………………… …… 降液管停留時間 …………………………………… 霧沫夾帶 …………………………………………… 負荷性能圖 液相下限線 ………………………………………… 液相上限線 ………………………………………… 漏液線 ……………………………………………… 溢流液泛線 ………………………………………… 過量霧沫夾帶線 …………………………………… 性能負荷圖 ……………………… ………………… 浦化工 0910 19 號 楊福 5 浮閥塔工藝設計計算結果 …………………………………… 5 輔助設備的設計 塔頂全凝器的計算及選型 ………………………………… … . 塔底再沸器面積的計算及選型 ……………………………… . 其他輔助設備的計算及選型 進料管 ………………………………………………… … 回流管 …………………………………………………… 塔釜出料管 ……………………………………………… 再沸器蒸汽進口管 ……………………………………… 冷凝水管 ……………………………………………… … 冷凝水泵 ………………………………………………… 進料泵 …………………………………………………… . 預熱器 …………………………………………………… . 6 致謝 ……………………………………………………………… 7 參考文獻 ………………………………………………………… 三 附錄： 1精餾段塔板布置圖 ………………………………………………… 2提餾段塔板布置圖 ………………………………………………… 浦化工 0910 19 號 楊福 6 一． 概述： 塔設備一般分為級間接觸式和連續(xù)接觸式兩大類。前者的代表是板式塔，后者的代表則為填料塔。在各種塔型中，當前應用最廣泛的是篩板塔和浮閥塔。 2．操作彈性大，由于閥片可以自由升降以適應氣量的變化，因此維持正常操作而允許的負荷波動范圍比篩板塔，泡罩塔都大 。 4．氣體壓降及液面落差小，因氣液流過浮閥塔板時阻力較小，使氣體壓降及液面落差比泡罩塔小。 浦化工 0910 19 號 楊福 7 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，致使浮閥造價昂貴，推廣受到一定限制。 二．工藝設計 1. 總體設計方案 操作壓強的選擇 精餾可以常壓，加壓或減壓條件下進行。 對于沸點低，常壓下為氣態(tài)的物料必須在加壓條件下進行操作。 對于熱敏性和高沸點的物料常用減壓蒸餾。減壓操作降低了平衡溫度，這樣可以使用較低位的加熱劑。 本次任務分離的是甲醇和水體系，綜合考慮各個因素，決定采用常壓（ 1atm）下進行操作。 回流比的確定 浦化工 0910 19 號 楊福 8 對于一定的分離任務，采用較大的回流比時，操作線的位置遠離平衡線向下向對角線靠攏，在平衡線和操作線之間的直角階梯的跨度增大 ,每層塔 板的分離效率提高了，所以增大回流比所需的理論塔板數(shù)減少，反之理論塔板數(shù)增加。本次設計任務中，綜合考慮各個因素，采用回流比為最小回流比的 倍。 回流方式選定 重力回流 2 精餾的工藝流程圖 甲醇 水精餾體系冷夜進料 3 精餾塔塔板數(shù) 的確定 浦化工 0910 19 號 楊福 9 物料衡算 已知條件： F=320 kmol/h ?xf ?X D ?X W hk m olFxwx xwxDDF /74 ???????? hk mo lDFW /??? f???? F xD D? ()/()=(f)/() 該組成下的 泡點 ?tf℃ 物系相平衡數(shù)據 1) 基本物性數(shù)據 組分 分子式 分子量 沸點 熔點 水 H2O 甲醇 CH3OH 2） 甲醇 水汽液平衡組成 常壓下甲醇和水的氣液平衡表 (t— x— y) t x y t x y 100 0 0 浦化工 0910 19 號 楊福 10 100 100 根據汽液平衡表 ,由內插法求得 ()/()=( )/() 塔釜溫度 ?tW ℃ (10099)/()=( )/() 塔頂溫度 ?tD ℃ 進料溫度 ?tf℃ ????? ttt DWm定性溫度 ℃ 3） 甲醇 水各溫度下的粘度 (內插法求得 ) 溫度℃ 塔釜溫度 tW 定性溫度 tm 進料溫度 tf 塔頂溫度 tD 甲醇 410?? 410?? 410? 410?? 水 410?? 410?? 310?? 410?? 浦化工 0910 19 號 楊福 11 4） 甲醇 水各溫度下的表面張力 (內插法求得 ) 溫度℃ 塔釜溫度 tW 進料溫度 tf 塔頂溫度 tD 甲醇 N/m 水 N/m 5） 甲醇 水在各溫度下的密度 (內插法求得 ) 溫度℃ 塔釜溫度 tW 進料溫度 tf 塔頂溫度 tD 甲醇3kgm 水3kgm 6）甲醇 水在各溫度下地比熱容（內插法求得） 溫度℃ 塔釜溫度tW 進料溫度tf 塔頂溫度tD 泡 點 溫 度tb 定性溫度 T= 2bf tt ? 浦化工 0910 19 號 楊福 12 甲醇J/ 水J/ 75． 96 7）甲醇和水在各溫度下的汽化潛熱（內插法求的） 溫度℃ 塔釜溫度 tW 進料溫度 tf 塔頂溫度 tD 泡點溫度 tb 甲醇 kJ/mol 水 kJ/mol 解： 當 T C?? m o l . k/ 21 JCCC PPP ????????? 當 tb =℃ 4 3 2 21 ????????? kJ/mol 解得： )t ????? r Ctrq Pfb（ 回流比確定 浦化工 0910 19 號 楊福 13 xyxxyyxyxy??????11? 甲醇摩爾分數(shù) /% 溫度 X/100 Y/100 YXY XXY α 液相 X 氣相 Y 85 78 70 68 浦化工 0910 19 號 楊福 14 8 3 5 . ..19 194321 ?? ?????? m 11 ???? qxxq qy f q=，所以 q 線方程為 8 8 4 1 5 ?? xy 平衡線方程為xxy mm )1(1 ??? ?? ??? 聯(lián)立 q 線方程與平衡線方程得： 71 33 ??qqyX i n ???????qqD xy yXR 1 8 4 2 5 m in ???? RR 逐板法計算理論塔板數(shù) 精餾段操作線方程為： ?????????? xxR XxR Ry D 提餾段： hk mo lFqDRL / 6 73 2 01 0 4 6 8 39。 ???????????浦化工 0910 19 號 楊福 15 提餾 段方程： 39。39。39。 ????? xV xWxVLy w 平衡線方程為： xxxxymm 83 83 )1(1 ????? ?? ?? yyx ?? 由上而下逐板 計算，自 X0= 開始到 Xi首次超過 X= 時止 操作線上的點 平衡線上的點 1 （ X0=,Y1=） (X1=, Y1=) 2 （ X1=,Y2=） （ X2=,Y2=） 3 （ X2=,Y3=） （ X3=,Y3=） 4 （ X3=,Y4=） （ X4=,Y4=） 5 （ X4=,Y5=） （ X5=,Y5=） 6 （ X6=,Y7=） （ X6=,Y6=） 因為 X5 時首次出現(xiàn) Xi Xq 故第 6塊理論版為加料版，精餾段共有 6塊理論板。 操作線上的點 平衡線上的點 浦化工 0910 19 號 楊福 16 7（ X6=,Y7=） （ X7=,Y7=） 8（ X7=,Y7=） （ X8=,Y8=） 9（ X8=,Y9=） （ X9=,Y9=） 10（ X9=,Y10=） （ X10=,Y10=） 11（ X10=,Y11=） （ X11=,Y11=） 12（ X11=,Y12=） （ X12=,Y12=） 13（ X12=,Y13=） （ X13=,Y13=） 由于到 X13首次出現(xiàn) Xi X w ，故總理論板數(shù)不足 13 塊 ∴總的理論板數(shù) NT=12+（ X12Xw） /（ X12X13） =( 包括塔釜 ) 實際塔板數(shù)的確定 1） 總板效率 ET的計算 塔頂溫度 ?tD ℃ 塔釜溫度 ?tW ℃ 進料溫度 ?tf℃ 溫度℃ 塔釜溫度 tW 定性溫度 tm 進料溫度 tf