【正文】 內(nèi) 總出熱： + 內(nèi) 所以：總?cè)霟?=總出熱 所以： + 內(nèi) =+ 內(nèi) 所以： g 內(nèi) = kg/h 5.常壓塔提餾段熱量平衡見表 221。 常壓精餾塔計算 條件： ⑴ .精甲醇質(zhì)量：精甲醇含醇： %(wt) 殘液含醇： 1%(wt) ⑵ .操作條件：塔頂壓力： ? 106 Pa 塔底壓力： ? 106 Pa 塔頂溫度： 67 ℃ 塔底溫度： 105 ℃ 回流液溫度： 40 ℃ 進(jìn)料溫度： 124 ℃ 1.精餾段 平均溫度： 21 ?(124+67)= ℃ 平均壓力： 21 ? [(? ? 106) ? 751975? ? ? 106]= KPa 表 222 精餾段物料流率 物料 質(zhì)量流量： kg/h 分子量： kg/kmol 摩爾流量： kmol/h 內(nèi)回流 32 標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積： V0=? =操作狀況下的體積： V1=? 273 ? ?636 ??? ? =氣體負(fù)荷： Vn= = 26 氣體密度： n? == kg/ m3 查《化工工藝設(shè)計手冊》， ℃時甲醇的密度 n? =721 kg/m3 液體負(fù)荷： Ln=7213600 ?=2.提餾段 平均溫度： 21 (105+124)= ℃ 入料壓力： (? ? 106)? 751975? = kPa 平均壓力： 21 (? 103+? 106)= kPa 表 223 提餾段內(nèi)回流量 物料 質(zhì)量流量： kg/h 分子量： kg/kmol 摩爾流量： kmol/h 內(nèi)回流 32 標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積： 1V? =? = Nm3/h 操作狀態(tài)下的體積： 1V? =? 273 ? ?636 101 0 0 9 101 0 ??? ? = Nm3/h 所以：氣體負(fù)荷： Vm= = m3/s 氣體密度： m? = =查得進(jìn)料狀態(tài)甲醇溶液溫度 124℃ ，含甲醇 %，密度 為 t/m3。 所以：液體平均密度 ? = 2 ? = kg/m3 則液體負(fù)荷 Lm= ? = 初估塔徑 本設(shè)計采用 F1 重閥浮閥塔，設(shè)全塔選用標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，板間距 HT= m，溢 27 流堰高 hc= m。得負(fù)荷系數(shù)： G? =。 29 Xf= 7 3 0329 1 2 5 9329 1 2 5 9? = 精甲醇中甲醇的摩爾分率 Xd。 Xw=321? = 2.處理能力 F=OHOHff MXMXG22?=)4 3 (324 3 5 3 4 8 3 ???? = kmol/h 精餾段物料量： D 精 =F?wdwf XX XX ?? =? ?? = kmol/h 提餾段物料量： D 提 =F?wdfd XX XX ?? =? ?? = kmol/h 3.平均揮發(fā)度： ? 查得 124℃ 時，甲醇的飽和蒸汽壓 P*CH3OH= Kpa 水的飽和蒸汽壓 P*H2O= Kpa 105℃ 時，甲醇的飽和蒸汽壓 P*CH3OH= Kpa 水的飽和蒸汽壓 P*H2O= Kpa 由 ? =OHOHCHpP23** 得： 124℃ 時， ? 124℃ = = 105℃ 時， ? 105℃ = = 30 平均揮發(fā)度： ? = 105124?? = ? = 4.求最小理論塔板數(shù) Nm： 因?yàn)椋?Xd=， Xw=； Xd1= Xw1=； 根椐芬斯克公式： Nm= ?lglg11 ????????wwdd XXXX= ?????? ? = 塊 5.求最小回流比 各組分參數(shù)列表 組分 進(jìn)料組成 Xi,F 釜液組成 Xi,D ? i 水 甲醇 用恩德伍德公式計算： ? ?? ????imDii X , =Rm+1 ? ????i FiiX , =1q 因?yàn)椋簽槁饵c(diǎn)進(jìn)料 所以： q=1 ? ????i FiiX , =0= ??? + ??? 用試差法求出： ? =，代入： ? ?? ????imDii X , =Rm+1= ?? + ?? 故： Rm= 操作回流比 R==? = 31 則1??RRR m= ??= 6.求實(shí)際理論板數(shù) 查吉利蘭圖得： 1??NNN m = 則： ??NN = 所以： N? 塊 7.計算板效率 ⑴ . 求平均相對揮發(fā)度與平均粘度的積 (? 、 ? ) 塔頂塔底平均溫度為： 21 (105+67)=86℃ 86℃時： OH2?=? 103 PaS OHCH3?=? 103 PaS 則： ? = OHCH3?Xf+ OH2? (1Xf) =? 103? +? 103? () =? 103 PaS 所以： ? ? =? 103? =? 103 PaS ⑵ . 查板效率與 ? ? 關(guān)聯(lián)圖得： N= 板效率： E=49* )( ??? = 所以實(shí)際板數(shù)為： = 塊 塔內(nèi)件設(shè)計 1.溢流堰設(shè)計 塔板上的堰是為了保持塔板上有一定的清液層高度，若過高則霧沫夾帶嚴(yán)重，過 低氣液接觸時間短，都會降低板效。 堰長取 Lw==? 3000=2400 mm 32 堰高： hw=hlhow 采用平直堰，堰上液層高度 how how= E(whLL ) 32 (a) 提餾段及 精餾段計算結(jié)果如下： 精餾段 提餾段 溢流強(qiáng)度 i，i=L/Lw,m3/() i= ?= i= ?= i=525 適合要求 適合要求 求 E，由 (L/ 查圖 ? ? ?= ? ? ?= E= E= 堰上液層高度 how How= ? ? /3 How= ? ? 3 由 (a)計算 = = 堰高 Hw==2 Hw= 圓整到 Hw= Hw= 2.降液管設(shè)計 Lw=2400mm， DLw = 查閱《代工原理》 (下 )天津科學(xué)技術(shù)出版社，得到： DWd =， Tf AA = Wd降液管弓形寬度 m Af降液管弓形面積 m2 AT塔截面積 m2 Wd=? = 33 AT=41 ? D2=41 ? ? ()2= m2 Af=? = m2 降液管容積與液體流量之比為液體在降液管中的停錙時間 t，一般大于 5S，即： t= LHA Tf 精餾段： t= ?=5S 提餾段： t= ?=5S 故降液管底隙高度 H0，對弓形降液管，管口面積等于底隙面積，即有： H0=oULLw 39。 34 排得閥數(shù)為 530 個，按 ? N=530 個重新?lián)Q算 F，計算結(jié)果如下： 精餾段 提餾段 U0=NdV204? 42 ???=/s 2 ???=/s F0=U0v? ? = ? = 閥孔動能因素變化不大，仍在 912 之間。取充氣系數(shù) ? 0= hl=? 1hL=? = 35 ⑶ 液體表面張力所造成的阻力很小，可以忽略。 Hd ? ? (HT+hw) Hd=hp+hL+hd A、氣體通過塔板的壓降相當(dāng)?shù)囊航蹈叨?hp 精餾段 hp= 水柱 提餾段 hp= 水柱 B、液體通過降液管的壓頭損失。 3霧沫夾帶。 2.液泛線 ? (HT+HW)=Hp+Hl+Hd=Hc+Hl+H? +HL+Hd 忽略掉 H? ，有： ? (HT+HW)=?gpUlv ?220? +(0hLLw)2+(1+? 0) [HW+ E( LwL3600 )1/3] 因塔板結(jié)構(gòu)一定，物系一定，則 HT， HW， H0， Lw， ? v， ? l， ? 0和 ?定值， U0=NdV204?式中 d0， N 也是定值，故：上式可簡化為： 精餾段： =? ???????????????????????????????????32222241000LLV? 即： = 3222 ?? LV 提餾段：? ????????????????????????????????????32222241000LLV? 即： 3222 LLV ??? 此即常壓塔的泛點(diǎn)率。 38 由 t = LHA Tf 有： L= tHA Tf 則精餾段： Ln(max)=5 ?= 提餾段： Lm(max)=5 ?= 4.漏液線 對 F1 重閥，以 F0=5 為規(guī)定氣體最小負(fù)荷 由 F0=U0v?＝ 5，得 U0＝v?5 由 V= ?4? d0NU0=vNd?? 2054 所以：精餾段： Vn(min)= ?? ?= m3/S 提餾段： Vm(min)= ?? ?=5.液相負(fù)荷下限 取板上液層高度 how= m，作為液相負(fù)荷下限條件。 4.塔高設(shè)計 塔釜高取 Hb=3 m，塔頂高為 m，頂接管高為 350 mm，板間距為 350 mm，開 7 個人孔，人孔處板間距為 700 mm。 則出口管徑： d3=3 6 0 5 4 7 7 5 1 ??? ?= m 取出口管徑 d3=90 mm。 則體積流量為： V=MPnRT = )105273( ? ??? = m3/h 蒸汽流速取 u=10 m/s，則入口管積 S= 360020 ? = m2 所以：入口管徑 d5= ?S4 = m 即取 d5=853 mm 輔助設(shè)備 甲醇合成反應(yīng)器是甲醇合成生產(chǎn)的核心設(shè)備，由于合成反應(yīng)為可逆放熱反應(yīng)， 41 故要求反應(yīng) 器設(shè)計能迅速移走反應(yīng)熱。本設(shè)計選用 Lurgi 管殼型反應(yīng)器。反應(yīng)氣流經(jīng)反應(yīng)管，放出的熱量通過管壁傳給沸騰水，使其汽化，轉(zhuǎn)變?yōu)橥瑴囟日羝? 首先，我要衷心感謝一直以來給予我無私幫助和關(guān)愛的老師們，特別是我的指導(dǎo)師公老師，班主任羅老師，專業(yè)課劉老師、楊老師、戚老師謝謝你們這四年以來對我的關(guān)心和照顧，從你們身上，我學(xué)會了如何學(xué)習(xí)，如何工作，如何做人。 最后，我要感謝我的父母及家人，沒有人比你們更愛我，你們對我的關(guān)愛讓我深深感受到了生活的美好，謝謝你們一直以來給予我的理解、鼓勵和支持，你們是我不斷取得進(jìn)步的永恒