【正文】 .......................................................... 40 進(jìn)料管 ................................................................................................. 40 回流管 ................................................................................................. 41 塔釜出料管 ......................................................................................... 41 再沸器蒸汽進(jìn)口管 ............................................................................. 41 塔釜蒸汽進(jìn)氣管 ................................................................................. 42 簡體與封頭 ......................................................................................... 42 除沫器 ................................................................................................. 43 裙 座 ..................................................................................................... 43 吊柱 ..................................................................................................... 43 法蘭 .................................................................................................. 44 塔總體高度的設(shè)計 ........................................................................................ 44 塔總高（不包括群座） ..................................................................... 44 有效高度 ............................................................................................. 45 附屬設(shè)備的設(shè)計 ........................................................................................... 45 塔頂全凝器的計算及選型 ................................................................ 45 塔底再沸器面積的計算及 選型 ......................................................... 49 預(yù)熱器模擬 ......................................................................................... 50 離心泵的選擇 ..................................................................................... 52 機(jī)械設(shè)備設(shè)計 ............................................................................................... 55 質(zhì)量載荷 ............................................................................................. 55 風(fēng)載荷和風(fēng)彎矩 ................................................................................. 56 塔體的強(qiáng)度及軸向應(yīng)力計算 ............................................................. 57 裙座的強(qiáng)度及穩(wěn)定性的驗算 ............................................................. 57 水壓試驗時 塔的強(qiáng)度和穩(wěn)定性驗算 ................................................. 58 裙座基礎(chǔ)環(huán)設(shè)計 ................................................................................. 58 地腳螺栓強(qiáng)度設(shè)計 ............................................................................. 59 Aspen 全流程模擬 ..................................................................................... 59 流程繪制 .......................................................................................... 59 參數(shù)設(shè)置 .......................................................................................... 60 模擬結(jié)果查 ...................................................................................... 61 第四章 總結(jié) .............................................................................................................. 64 心得體會 ....................................................................................................... 64 主要符號說明 ................................................................................................ 65 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................ 67 1 甲 醇 — 水 浮閥塔 精餾工藝 摘要 ： 本設(shè)計是將 甲 醇 水混合物采用精餾的方法分離進(jìn)行提純或回收有用組 分。首先確定了總 體的設(shè)計方案和工藝流程圖，之后利用 Aspen 求出回流比 和 理論塔 板數(shù) 26 塊 ， 模擬預(yù)熱器，泵，確定蒸汽的參量。對塔的流體力學(xué)進(jìn)行驗 證后，符合 篩板 塔的操作性能。并進(jìn)行了塔設(shè)備圖及車間布置圖的繪制。對理想液態(tài)混合物精餾時，最后得到的餾液 (氣相冷卻而成 )是沸點(diǎn)低的 B物質(zhì)，而殘液是沸點(diǎn)高的 A 物質(zhì)，精餾是多次簡單蒸餾的組合。精餾結(jié)果，塔頂冷凝收集的是純低沸點(diǎn)組分，純高沸點(diǎn)組分則留在塔底。常用的精餾塔有板式塔和填料塔兩類，通稱塔設(shè)備，和其他傳質(zhì)過程一樣，精餾塔對塔設(shè)備的要求大致如下： 一：生產(chǎn)能力大：即單位塔截面大的氣液相流率，不會產(chǎn)生液泛等不正常流動。 三：流體阻力?。毫黧w通過塔設(shè)備時阻力降小，可以節(jié)省動力費(fèi)用，在減壓操作是時，易于達(dá)到所要求的真空度。 五：結(jié)構(gòu)簡單，造價低，安裝檢修方便。 塔板的類型與選擇 泡罩塔板 4 泡罩塔板是工業(yè)上應(yīng)用最早的塔板，其主要元件為升氣管及泡罩。國內(nèi)應(yīng)用較多的是圓形泡罩。泡罩塔板的優(yōu)點(diǎn)是 操作彈性較大，液氣比范圍大，不易堵塞，適于處理各種物料。 浮閥塔 浮閥塔是在泡罩塔板和篩孔塔板的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它吸收了兩種塔板的優(yōu)點(diǎn)。氣流從浮閥周邊水平得進(jìn)入塔板上液層，浮閥可以根據(jù)氣流流量的大小而上下浮動，自行調(diào)節(jié)。 浮閥塔板的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、操作方 便、造價低；塔板開孔率大，生產(chǎn)能力大；由于閥片隨氣量變化自由升降，故操作彈性大；因上升氣流水平吹入液層，氣液接觸時間較長，故塔板效率較高，其缺點(diǎn)是處理易結(jié)焦、高粘度的物料時，閥片易與塔板粘結(jié)；在操作過程中有時會發(fā)生閥片脫落或卡死等現(xiàn)象，使塔板效率和操作彈性下降。根據(jù)孔徑的大小，分為小孔徑篩板（孔徑為 3~8mm）和大孔徑篩板（孔徑為 10~25mm）兩類。篩板的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，造價低；板上液面落差小，生產(chǎn)能力較大；氣體分散均勻，傳質(zhì)效率較高。盡管篩板傳質(zhì)效率高，但若操作和設(shè)計不當(dāng)，易產(chǎn)生漏液，濕的操作彈性減小，傳質(zhì)效率下降。 精餾的設(shè)計包括設(shè)計方案的選定、主要工藝計算、繪制負(fù)荷性能圖等。本設(shè)計選用了 浮閥 塔 。為使塔的操作穩(wěn)定，免受季節(jié)氣溫影響，精、提餾段采用相同塔徑以便于制造，則常采用泡點(diǎn)進(jìn)料。 回流比的選擇： 主要從經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)出發(fā) 。因為被加熱到泡點(diǎn)，混合物中既有氣相混合物，又有液相混合物，這時候原料混合物就分開了，氣相混合物在精餾塔中上升，而液相 混合物在精餾塔中下降。液相混合物就從塔底一部分進(jìn)入到塔底產(chǎn)品冷卻器中，一部分進(jìn)入再沸器，在再沸器中被加熱到泡點(diǎn)溫度重新回到精餾塔。最終，完成 甲 醇和水的分離。熱量自塔釜輸入，物料在塔內(nèi)經(jīng)多次部分氣化與部分冷凝進(jìn)行精餾分離，由冷凝器和冷卻器中的冷卻介質(zhì)將余熱帶走。在每層板上，回流液體與上升蒸汽互相接觸，進(jìn)行熱和質(zhì)的傳遞過程。塔頂蒸汽進(jìn)入冷凝器中被冷凝，并將部分冷凝液送回塔頂作為回流液，其余部分經(jīng)冷凝器冷凝后送出作為塔頂產(chǎn)品，經(jīng)冷凝 器冷卻后送入貯槽。塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送入貯槽。查得 甲 醇 水氣液平衡數(shù)據(jù)如下表 表 甲醇 水氣液平衡數(shù)據(jù) 溫度（℃） 甲醇占液相摩爾分?jǐn)?shù)（ %） 甲醇占?xì)庀嗄柗謹(jǐn)?shù)（ %） 100 0 0 85 78 70 68 100 100 由以上平衡數(shù)據(jù)，結(jié)合 ASPEN PLUS 軟件，繪出氣液平衡 yx圖，見圖 所示 圖 常壓下 甲 醇 水溶液的 xy圖 9 由圖可知， 甲 醇 水物系相對揮發(fā)度在設(shè)計范圍內(nèi)變化較大，其分離設(shè)計既不能采 用 平均相對揮發(fā)度的方法，也不適合采用誤差較大的圖解法 (塔頂組成接近 1 和塔底組成接近 0，在此附近畫圖很不準(zhǔn)確 )，故本設(shè)計選擇采用 Aspen Plus進(jìn)行模擬及優(yōu)化。工業(yè)中應(yīng)用最廣的降液管是弓形降液管。 溢流堰長 W ???? 出口堰高Wh ? ??? 查流體收縮系數(shù)圖得： E= 選用平直堰，堰上液層高度owh由下式計算 26 圖 3/2WAow )llE( ? 精餾段： 出口堰高Wh )lLE(1000 3/23/2Ws1ow1 ??????? ????? 又 ? 所以mmhh LW ow11 ???? 提餾段： 出口堰高Wh 3/23/2Ws2ow2 ??????? ????????????? 27 ow2LW2 ??? 弓形降液管的寬度dW與降液管的面積 fA 因為?，查得 ??TfdAD 所以22fd