【正文】 水的 txy數(shù)據(jù)如下： 表 常壓下的甲醇 水的 txy 數(shù)據(jù) 組成 溫度 組成 x t y x t y 78 0 100 0 66 65 1 1 武漢工程大學(xué)化工原理課程設(shè)計 13 圖 常壓下甲醇和水 txy 圖 最小回流比及實(shí)際回流比確定 根據(jù) 下，甲醇 水的汽液平衡組成關(guān)系繪出甲醇 水 xy 圖，甲醇 水相平衡線如下圖 ,又因?yàn)榕蔹c(diǎn)進(jìn)料 q=1,所以 Xe=Xf=,又由平衡線和 q 線方程，得 Ye= Rmin=(XdYe)/(YeXe)可得 。作出 N（ R+1）～ R曲線，從中找出適宜的操作回流比。 為了是塔設(shè)備合操作費(fèi)用實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化組合，一般經(jīng)驗(yàn)值 R=（ ～ ） Rmin。 本設(shè)計物系是甲醇和水，故選擇直接蒸汽加熱。 冷卻方式的選擇 本設(shè)計選擇用冷卻水冷卻，并采用全凝器。 （ 2） 保持塔的操作穩(wěn)定。進(jìn)料為過冷液體：q＞ 1；飽和液體（泡點(diǎn)）： q＝ 1；氣、液混合物： 0＜ q＜ 1；飽和蒸氣（露點(diǎn)）：q＝ 0；過熱蒸氣： q＜ 0。 （ 3） 甲醇和水不屬于熱敏性物料，混合液沸點(diǎn)不高，不必采用減壓蒸餾。本設(shè)計采用常壓操作，原因在于： （ 1） 甲醇和水在常壓下呈液態(tài)，不必采用加壓裝置。 浮閥主要有 V型和 T型兩種，特點(diǎn)是：生產(chǎn)能力比泡罩塔約大 20%～ 40%；氣體兩個極限負(fù)荷比為 5～ 6，操作彈性大；板效率比泡罩塔高 10%～ 15%；霧沫夾帶少，液面梯度??；結(jié)構(gòu)難于泡罩塔 與 篩板塔 之間；對 物料 的適應(yīng)性較好等，通量大、放大效應(yīng)小，常用于初濃段的 重水 生產(chǎn)過程。塔結(jié)構(gòu)簡單，制造費(fèi)用便宜，并能適應(yīng)常用的物料狀況，是 化工 、 煉油 行業(yè)中使用最廣泛的塔型之一。 浮閥 的閥片可以浮動，隨著氣體負(fù)荷的變化而調(diào)節(jié)其開啟度，因此，浮閥塔的操作彈性大，特別是在低負(fù)荷時，仍能保持正常操作。閥片周邊有幾個沖出的略向下彎的定距片，靜止時，浮閥靠定距片與塔板點(diǎn)接觸坐落在閥孔上，可避免停工后閥片與板面間的粘連。自20 世紀(jì) 50 年代問世后，迅速在石油化工行業(yè)得到推廣，至今仍為應(yīng)用最廣的塔板結(jié)構(gòu)。 武漢工程大學(xué)化工原理課程設(shè)計 8 板型選擇 本次設(shè)計是通過對篩板塔和浮閥塔的計算和生產(chǎn)能力，塔板效率，操作效率，操作彈性，壓力降，以及操作和造價等多方面的比較選擇了浮閥塔。工業(yè)生產(chǎn)中多應(yīng)用連續(xù)蒸餾，具有生產(chǎn)能力大，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，塔頂冷凝裝置采用全凝器以便準(zhǔn)確的控制回流比。 武漢工程大學(xué)化工原理課程設(shè)計 7 第 2 章 設(shè)計方案 的確定 塔設(shè)計原則 總的原則是盡可能多地采用先進(jìn)的技術(shù)，使生產(chǎn)達(dá)到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)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(diǎn)。 因此，浮閥塔具有性能穩(wěn)定、操作彈性大、塔板效率高的優(yōu)點(diǎn)。浮閥塔由于氣液接觸狀態(tài)良好，霧沫夾帶量小 (因氣體水平吹出之故 )， 塔板效率 較高，生產(chǎn)能力較大。操作時，由閥孔上升的氣流經(jīng)閥片與塔板間隙沿水平方向進(jìn)入液層，可增加氣液兩相的接觸時間；浮閥的開度隨氣量變化，在低氣量時，開度較小，氣體仍能以足夠的氣速通過縫隙，可避免漏液現(xiàn)象的發(fā)生；在高氣量時，閥片自動浮動，開度較大，使氣速不致過大，從而可避免過量液沫夾帶現(xiàn)象的發(fā)生。 在塔板上按一定方式開有若干個閥孔，將浮閥本身帶 有的幾根閥腿插入閥孔后，再將閥腿的底腳旋轉(zhuǎn) 90?，用以限制浮閥開度同時防止閥片被氣體吹走。 浮閥塔 浮閥塔是板式塔的一種，是在泡罩塔和篩孔塔的基礎(chǔ)上發(fā)展形成的。氣、液兩相在塔內(nèi)進(jìn)行逐級接觸，兩相的組成沿塔高呈階梯式變化。氣、液在塔內(nèi)逐板接觸進(jìn)行質(zhì)、熱交換，故兩相的組成沿塔高呈階躍式變化。 氣、液相回流 是精餾重要特點(diǎn)。其精餾塔如圖 31所示。 利用混合物中各組分揮發(fā)能力的差異，通過液相和氣相的回流，使氣、液兩相逆向多級接觸，在熱能驅(qū)動和相平衡關(guān)系的約束下，使得易揮發(fā)組分（輕組分）不斷從液相往氣相中轉(zhuǎn)移，而難揮發(fā)組分卻由氣相向液相中遷移， 使混合物得到不斷分離，稱該過程為精餾。 沿塔流動的氣、液相每經(jīng)過一塊塔板都將發(fā)生一次氣相的部分冷凝和液相的部分氣化，氣、液相組成隨之發(fā)生一次改變，使氣相中輕組分得到一次增濃，液相中重組分得到一次增濃。 51 第 9 章 設(shè)計小結(jié)及體會 50 第 8 章 設(shè)計結(jié)果匯總 49 塔釜進(jìn)氣管 49 塔釜出料管 49 進(jìn)料管 49 回流管 48 蒸汽接管 44 塔釜高度 44 塔體結(jié)構(gòu) 41 第 5 章 板式塔的結(jié)構(gòu) 39 提餾段 39 精餾段 27 塔板設(shè)計 26 提餾段塔板工藝尺寸設(shè)計 24 溢流裝置計算 24 精餾段塔板工藝尺寸的計算 24 第 4 章 塔板工藝尺寸計算 22 塔徑計算 19 平均密度計算 19 平均摩爾質(zhì)量計算 18 操作壓力計算 17 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)計算 15 實(shí)際塔板數(shù)確定 15 理論塔板數(shù)確定 11 物料衡算 11 原料液、塔頂及塔底產(chǎn)品的摩爾分?jǐn)?shù) 10 工藝流程 9 回流比 的選擇 9 加熱方式 的選擇 9 冷卻方式的選擇 9 進(jìn)料狀態(tài)的選擇 8 操作壓力的選擇 7 塔設(shè)計原則 5 精餾原理 I 第 1 章 前 言 I Abstract 滿足設(shè)計要求。 通過全塔物料衡算、塔體工藝尺寸計算、浮閥板板工藝尺寸計算，以及一系列繪圖，得到了該浮閥塔工藝尺寸： 理論板數(shù) 塊， 實(shí)際板數(shù) 21 塊， 回流比為 ，塔徑為 米 ， 每塊塔板開孔數(shù)為 218個 ，全塔高度為 。 相平衡數(shù)據(jù)：常壓下二元物系的氣液相平衡數(shù)據(jù)。 廠址：武漢地區(qū)。 組別 分離體系 原料含量：（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） 處理能力（ T/Y） 餾出液中含量 ( 質(zhì)量分?jǐn)?shù)） 釜?dú)堃褐泻?(質(zhì)量分?jǐn)?shù)） 塔類型 11 甲醇 水 83000 浮閥 板 操作條件： ① 塔頂壓力： 4kPa(表壓 )； ② 進(jìn)料熱狀態(tài)：自選； ③ 回流比：自選； ④ 單板壓降 ≤。 四、設(shè)計所需技術(shù)參數(shù) 1. 設(shè)計條件 在一常壓操作的連續(xù)板式精餾塔 (自選塔板類型 )內(nèi)分離含水混合物系，（見具體見分組任務(wù)） ,直接蒸汽加熱。 15 英語要求：撰寫英文摘要。 13 編寫設(shè)計說明書。 11 繪制精餾塔系統(tǒng)工藝流程圖。 9 塔的附屬設(shè)備選型 ,包括塔頂冷凝器，原料預(yù)熱器的換熱面積與泵的選型（視情況而 定）。 塔體結(jié)構(gòu)：塔頂空間，塔底空間，人孔（手孔），支座，封頭，塔高等。塔板的負(fù)荷性能圖由液相負(fù)荷下限線、液相負(fù)荷上限線、漏 液線、液沫夾帶線和溢流液泛線確定。 6 塔板的流體力學(xué)性能校核，包括板壓力降、液面落差、液沫夾帶、漏液及液泛的校 武漢工程大學(xué)化工原理課程設(shè)計說明書 核。 4 估算塔徑。 三、設(shè)計任務(wù) (含實(shí)驗(yàn)、分析、計算、繪圖、論述等內(nèi)容 ) 1 全塔物料衡算、操作回流比和理論塔板數(shù)的確定。需使得 u/umax介于 — 之 間。 武漢工程大學(xué)化工原理課程設(shè)計說明書 課 程 設(shè) 計 說 明 書 武 漢 工 程 大 學(xué) 武漢工程大學(xué)化工原理課程設(shè)計說明書 化工與制藥學(xué)院 課程設(shè)計說明書 課題名稱 甲醇 －水 浮閥 精餾塔設(shè)計 專業(yè)班級 化學(xué)工程與工藝 02 班 學(xué)生學(xué)號 1120xx0108 學(xué)生姓名 李恒 學(xué)生成績 指導(dǎo)教師 陳蘇芳 課題工作時間 20xx616 至 20xx630 武漢工程大學(xué)化工原理課程設(shè)計說明書 《課程設(shè)計》綜合成績評定表 學(xué)生姓名 學(xué)生班級 設(shè)計題目 李恒 化工 02 甲醇 －水 浮閥 精餾塔設(shè)計 指導(dǎo)教師評語 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 答辯記錄 ？ 答： 根據(jù)氣液平衡數(shù)據(jù)，及精餾段，提餾段操作線方程用 excel 表格作圖，然后在氣液平衡曲線和精餾、提餾操作線間畫梯級，起點(diǎn)從塔頂餾出液（ Xd,Xd)，直到最后一個梯級橫坐標(biāo)小于 Xw 為止，從塔頂開始數(shù)完整梯級個數(shù) N，最后一個梯級按有效線段比例 a 來算，則總理論板 =N+a 塊。 ？（以精餾段為例） 答： 根據(jù)精餾段的氣液相體積流率來計算最大氣速 umax,首先需要查取史密斯關(guān)聯(lián)圖來確定 C20,再結(jié)合板間距及板上液層高度確定 C，并根據(jù) umax和 C 的關(guān)系確定 umax，再取安全系數(shù)為 來確定實(shí)際孔塔氣速，最后根據(jù)塔徑 D 和氣相流率及實(shí)際孔塔氣速的關(guān)系來確定塔徑 D，得到的塔徑需要圓整。（提餾段確定方式同精餾段） 答辯組成員簽字：