化工原理課程設(shè)計(jì)甲醇和水

1、武漢工程大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書目 錄摘 要3abstract4引 言1第1章 設(shè)計(jì)條件與任務(wù)21.1設(shè)計(jì)條件21.2設(shè)計(jì)任務(wù)2第2章 設(shè)計(jì)方案的確定32.1 操作壓力32.2進(jìn)料方式32.3加熱方式32.4熱能的利用3第3章 精餾塔的工藝設(shè)計(jì)43.1全塔物料衡算43.1.1原料液、塔頂及塔底產(chǎn)品的摩爾分?jǐn)?shù)43.1.2原料液、塔頂及塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量43.1.3物料衡算進(jìn)料處理量43.1.4物料衡算43.2實(shí)際回流比53.2.1最小回流比及實(shí)際回流比確定53.2.2操作線方程63.2.3汽、液相熱負(fù)荷計(jì)算63.3理論塔板數(shù)確定63.4實(shí)際塔板數(shù)確定73.5精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)計(jì)算83.

2、5.1操作壓力計(jì)算83.5.2操作溫度計(jì)算83.5.3平均摩爾質(zhì)量計(jì)算93.5.4平均密度計(jì)算93.5.5液體平均表面張力計(jì)算103.6精餾塔的塔體工藝尺寸計(jì)算113.6.1塔徑計(jì)算113.6.2精餾塔有效高度計(jì)算13第4章 塔板工藝尺寸的計(jì)算144.1精餾段塔板工藝尺寸的計(jì)算144.1.1溢流裝置計(jì)算144.1.2塔板設(shè)計(jì)144.2提餾段塔板工藝尺寸設(shè)計(jì)154.2.1溢流裝置計(jì)算154.2.2塔板設(shè)計(jì)164.3塔板的流體力學(xué)性能的驗(yàn)算164.3.1精餾段164.3.2提餾段174.4板塔的負(fù)荷性能圖184.4.1精餾段184.4.2提餾段19第5章 板式塔的結(jié)構(gòu)215.1塔體結(jié)構(gòu)215.1.

3、1塔頂空間215.1.2塔底空間215.1.3人孔215.1.4塔高215.2塔板結(jié)構(gòu)21第6章 附屬設(shè)備216.1冷凝器216.2原料預(yù)熱器22第7章 接管尺寸的確定237.1蒸汽接管237.1.1塔頂蒸汽出料管237.1.2塔釜進(jìn)氣管237.2液流管237.2.1進(jìn)料管237.2.2回流管237.2.3塔釜出料管23第8章 附屬高度確定248.1筒體248.2封頭248.3塔頂空間248.4塔底空間248.5人孔248.6支座248.7塔總體高度24第9章 設(shè)計(jì)結(jié)果匯總25設(shè)計(jì)小結(jié)與體會(huì)27參考文獻(xiàn)28摘 要課程設(shè)計(jì)不同于平時(shí)的作業(yè)，在設(shè)計(jì)中需要我們自己做出決策，即自己確定方案、選擇流程、

4、查取資料、進(jìn)行過程和設(shè)備計(jì)算，并要求自己的選擇作出論證和核算，經(jīng)過反復(fù)的分析比較，擇優(yōu)選定最理想的方案和合理的設(shè)計(jì)。所以，課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)提高學(xué)生獨(dú)立工作能力的有益實(shí)踐。對(duì)我們以后的設(shè)計(jì)方面有很大的幫助。主要任務(wù)是:全塔物料衡算、操作回流比和理論塔板數(shù)的確定，計(jì)算冷凝器的熱負(fù)荷，計(jì)算精餾段、提餾段的塔板效率，確定實(shí)際塔板數(shù)，塔徑的估算，板式塔的工藝尺寸的計(jì)算（溢流裝置和塔板的設(shè)計(jì)計(jì)算），流體力學(xué)性能的校核（板壓力降、液面落差、液沫夾帶、漏液、及液泛），塔板的負(fù)荷性能圖的繪制（液相負(fù)荷下限線、液相負(fù)荷上限線、漏液先、液沫夾帶線和溢流液泛線），塔的結(jié)構(gòu)確定（塔體結(jié)構(gòu)和塔板結(jié)構(gòu)）附屬設(shè)備的選型（塔頂冷

5、凝器，塔底再沸器的，原料預(yù)熱器換熱面積）接管尺寸的確定，繪制精餾塔系統(tǒng)工藝流程圖和裝備圖。本次設(shè)計(jì)的是年處理量為25000 t.a-1甲醇和水的溶液，采用直接蒸汽加熱，泡點(diǎn)進(jìn)料。進(jìn)過確定方案計(jì)算和核算，得到操作回流比為1.5，理論塔板數(shù)為10塊，實(shí)際板數(shù)為25，塔板效率為42.43%，估算塔徑為800mm，塔的總體高度為18.19m，堰長為0.42m，堰高為0.044m（精）0.0373m（提），篩孔直徑為0.004m，篩孔數(shù)目為2250，板間距0.40m，塔的操作彈性1.29（精）1.75（提）。關(guān)鍵詞：精餾塔、設(shè)計(jì)、效率、塔板、人孔、塔間距abstract course design is

6、 different from the usual operation, the design decisions that need our own, that his identification of programs, select the process, accessing information, carry out the process and equipment calculation and asked to demonstrate their choice and accounting, through repeated analysis comparison, the

7、 best option be selected and reasonable design. therefore, the curriculum is to train students to work independently to improve the useful practice. the design of our future is very helpful. main tasks : full tower material balance, operating reflux ratio and theoretical plate number of identified,

8、the condenser heat load calculation, calculation of distillation section, stripping section tray efficiency, to determine the actual number of trays, column diameter estimate the size of plate column calculation process (overflow devices and plate design and calculation), hydrodynamic performance ve

9、rification (plate pressure drop, liquid level drop, entrainment, weeping, and flooding), tray mapping of the load performance (lower line liquid load, liquid load limit line, leaking first, entrainment flooding line and overflow line), determined the structure of tower (the tower structure and tray

10、configuration) ancillary equipment selection (tower condenser, reboiler bottom of the column, the raw material preheater heat transfer area) to determine the size to take over, drawing flow chart of distillation systems and equipment plan. this design is the annual processing capacity of 20000 ta-1

11、solution of methanol and water, direct steam heating, bubble point feed. been to determine the program computation and accounting, are operating reflux ratio of 1.16, theoretical plate number 15, the actual plate number was 32, tray efficiency was 43.8%, estimate the tower diameter of 700mm, the ove

12、rall tower height 18.19m, weir length 0.42m, weir height is 0.044m (fine) 0.0373m (mentioned), sieve diameter is 0.004m, the number of mesh 2250, plate spacing 0.40m, tower's operating flexibility 1.29 (fine) 1.75 (mention) . keywords: distillation column, design, efficiency, trays, manholes, to

13、wer spacing 34引 言在煉油、石油加工、精細(xì)化工、食品、醫(yī)藥等部門，塔設(shè)備屬于使用量大，應(yīng)用面廣的重要單元設(shè)備。塔設(shè)備廣泛用于蒸餾、吸收、萃取、洗滌、傳熱的單元操作中。所以塔設(shè)備的研究與設(shè)計(jì)一直是國內(nèi)外學(xué)者普遍關(guān)注的重要課題。塔設(shè)備按其結(jié)構(gòu)形式基本上可以分為兩類：板式塔和填料塔。板式塔為逐板接觸式汽液傳質(zhì)設(shè)備，它具有結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、壓降低，操作彈性大，持液量小等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)也有投資費(fèi)用較高，填料易堵塞等缺點(diǎn)。本設(shè)計(jì)目的是分離甲醇-水混合液，采用篩板式精餾塔。塔型的選擇因素很多，主要有物料性質(zhì)、操作條件、塔設(shè)備的制造安裝和維修等。1、 與物性有關(guān)的因素（1） 本設(shè)計(jì)任務(wù)為分離甲醇-

14、水混合物，對(duì)于二元混合物的分離，應(yīng)該使用連續(xù)精餾。（2） 易起泡的物系在板式塔中有較嚴(yán)重的霧沫夾帶現(xiàn)象或引起液泛，應(yīng)選填料塔。本設(shè)計(jì)為甲醇和水，可選用板式塔。（3） 對(duì)于有懸浮物或容易聚合物系的分離，為防止堵塞，宜選用板式塔。2、 與操作條件有關(guān)的因素（1） 對(duì)于有側(cè)線進(jìn)料和出料的工藝過程，選用板式塔為適宜；（2） 對(duì)于液體噴淋密度極小的工藝過程，若采用填料塔，填料層得不到充分潤濕，使其分離效率明顯下降，故宜選用板式塔。在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)考慮到設(shè)計(jì)的精餾塔具有較大的生產(chǎn)能力滿足工藝要求，另外還要有一定的潛力。節(jié)省能源，綜合利用余熱。經(jīng)濟(jì)合理，冷卻水進(jìn)出口溫度的高低，一方面影響到冷卻水用量。另一方面

15、影響到所需傳熱面積的大小。即對(duì)操作費(fèi)用和設(shè)備費(fèi)用均有影響，因此設(shè)計(jì)是否合理的利用熱能r等直接關(guān)系到生產(chǎn)過程的經(jīng)濟(jì)問題。本課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是過程的物料衡算，塔的工藝計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和校核。第1章 設(shè)計(jì)條件與任務(wù)1.1設(shè)計(jì)條件在常壓操作的連續(xù)板式精餾塔內(nèi)分離甲醇-水混合物。塔釜直接蒸汽加熱，生產(chǎn)能力和產(chǎn)品的質(zhì)量要求如下：生產(chǎn)能力：年處理甲醇-水混合液25000噸（300天/年）原 料：甲醇（含50%質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）的常溫液體分離要求：塔頂甲醇含量不低于99% 塔低甲醇含量不高于2%操作條件：塔頂壓力：4kpa(表壓)； 進(jìn)料熱狀態(tài)：泡點(diǎn)進(jìn)料； 回流比：自選； 單板壓降 0.7kpa。建廠地址：武漢

16、1.2設(shè)計(jì)任務(wù)1 全塔物料衡算、操作回流比和理論塔板數(shù)的確定。2 計(jì)算冷凝器和再沸器熱負(fù)荷。3 計(jì)算精餾段、提餾段的塔板效率，確定實(shí)際塔板數(shù)。4 估算塔徑。5 板式塔的工藝尺寸計(jì)算，包括溢流裝置與塔板的設(shè)計(jì)計(jì)算。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、漏液及液泛的校核。7 繪制塔板的負(fù)荷性能圖。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。 8 塔的結(jié)構(gòu)確定，包括塔體結(jié)構(gòu)與塔板結(jié)構(gòu)。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。塔板結(jié)構(gòu)：采用分塊式塔板還是整塊式塔板。9 塔的附屬設(shè)備選型,包括塔頂冷凝器、塔底(蒸餾

17、釜的換熱面積，原料預(yù)熱器的換熱面積與泵的選型（視情況而定）。10 精餾塔各接管尺寸的確定。11 繪制精餾塔系統(tǒng)工藝流程圖。12 繪制精餾塔裝配圖。13 編寫設(shè)計(jì)說明書。14計(jì)算機(jī)要求：編寫程序、cad繪圖等。15 英語要求：撰寫英文摘要。16 設(shè)計(jì)說明書要求：邏輯清楚，層次分明，書寫工整，獨(dú)立完成。第2章 設(shè)計(jì)方案的確定設(shè)計(jì)方案選定是指確定整個(gè)精餾裝置的流程、主要設(shè)備的結(jié)構(gòu)型式和主要操作條件。所選方案必須：能滿足工藝要求，達(dá)到指定的產(chǎn)量和質(zhì)量；操作平穩(wěn)，易于調(diào)節(jié)；經(jīng)濟(jì)合理；生產(chǎn)安全。在實(shí)際的設(shè)計(jì)問題中，上述四項(xiàng)都必須兼顧考慮。課程設(shè)計(jì)方案選定所涉及的主要內(nèi)容有：操作壓力，進(jìn)料狀況，加熱方式及其

18、熱能的利用。2.1 操作壓力精餾可在常壓、加壓或減壓下進(jìn)行，確定操作壓力主要是根據(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。一般來說，常壓精餾最為簡單經(jīng)濟(jì)，若物料無特殊要求，應(yīng)盡量在常壓下操作。對(duì)于沸點(diǎn)低，常壓下為氣態(tài)的物料必須在加壓下進(jìn)行精餾。加壓操作可提高平衡溫度，有利于塔頂蒸汽冷凝熱的利用，或可以使用較便宜的冷卻劑，減少冷凝、冷卻費(fèi)用。在相同塔徑下，適當(dāng)提高操作壓力還可提高塔的處理能力，但增加塔壓，也提高了再沸器的溫度，并且相對(duì)揮發(fā)度也有所下降。對(duì)于熱敏性和高沸點(diǎn)物料常用減壓精餾。降低操作壓力，組分的相對(duì)揮發(fā)度增大，有利于分離。減壓操作降低了平衡溫度，這樣可以只用較低溫位的加

19、熱劑。但降低壓力也導(dǎo)致塔徑增大和塔頂蒸汽冷凝溫度的降低，且必須使用抽真空的設(shè)備，增加了相應(yīng)的設(shè)備和操作費(fèi)用。本設(shè)計(jì)為塔頂壓力（表壓）4kpa下操作。2.2進(jìn)料方式進(jìn)料的熱狀態(tài)指進(jìn)料的q值，q的定義為使每千摩爾進(jìn)料變成飽和蒸汽所需的熱量與每千摩爾進(jìn)料的汽化潛熱之比。進(jìn)料狀態(tài)主要有五種：冷進(jìn)料、泡點(diǎn)進(jìn)料、氣、液混合進(jìn)料、飽和蒸汽進(jìn)料、過熱蒸氣進(jìn)料等。其中泡點(diǎn)進(jìn)料的操作比較容易控制，并且不受季節(jié)氣溫的影響；另外，泡點(diǎn)進(jìn)料時(shí)，精餾段與提餾段的塔徑相同，在設(shè)計(jì)和制造時(shí)也比較方便。所以本設(shè)計(jì)操作選擇泡點(diǎn)進(jìn)料,即q=1。2.3加熱方式精餾塔通常設(shè)置再沸器，采用間接蒸汽加熱，以提供足夠的能量。若待分離的物系為

20、某種輕組分和水的混合物，往往可采用直接蒸汽加熱方式，即把蒸汽直接通入塔釜汽化釜液。這樣，只需在塔釜安裝鼓泡管，可以省去一個(gè)再沸器，并且可以利用壓力較低的蒸汽來進(jìn)行加熱，操作費(fèi)用和設(shè)備費(fèi)用均可降低。但在塔頂輕組分回收率一定時(shí)，由于蒸汽冷凝水的稀釋作用，使殘液輕組分濃度降低，所需的塔板數(shù)略有增加。對(duì)于某些物系（如酒精水），低濃度時(shí)的相對(duì)揮發(fā)度很大，所增加的塔板數(shù)不多，此時(shí)采用直接蒸汽加熱是合適的。若釜液粘度很大，用間壁式換熱器加熱困難，此時(shí)用直接蒸汽加熱可取得良好的效果。2.4熱能的利用蒸餾過程的原理是多次進(jìn)行部分汽化和冷凝，因此，熱效率很低，通常進(jìn)入再沸器的能量僅有5%左右被有效的利用。所以，蒸

21、餾系統(tǒng)的熱能利用問題應(yīng)值得認(rèn)真考慮。塔頂蒸汽冷凝放出的熱量是大量的，但其能位較低，不可能直接用來作塔釜的熱源。但可用作低溫?zé)嵩?，或通入廢熱鍋爐，產(chǎn)生低壓蒸汽，供別處使用。或可采用熱泵技術(shù)，提高溫度后再用于加熱釜液。此外，通過蒸餾系統(tǒng)的合理設(shè)置，也可取得節(jié)能的效果。例如，可采用設(shè)置中間再沸器和中間冷凝器的流程，因?yàn)樵O(shè)置中間再沸器，可利用溫度比塔底低的熱源，而中間冷凝器則可回收溫度比塔頂高的熱量。第3章 精餾塔的工藝設(shè)計(jì)3.1全塔物料衡算3.1.1原料液、塔頂及塔底產(chǎn)品的摩爾分?jǐn)?shù)甲醇（ch3oh）的摩爾質(zhì)量：水（h2o）的摩爾質(zhì)量：則各部分的摩爾分?jǐn)?shù)為： (3.1) (3.2) (3.3)3.1.

22、2原料液、塔頂及塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量 3.1.3物料衡算進(jìn)料處理量 (3.7)3.1.4物料衡算總物料衡算（直接蒸汽加熱）： (3.8)輕組分（甲醇）衡算： （3.9）由恒摩爾流假設(shè)得： （3.10）求解得到：3.2實(shí)際回流比由數(shù)據(jù)手冊(cè)查的甲醇-水（101.325kpa）的物系汽液平衡數(shù)據(jù)如下：表3.1 常壓下的甲醇-水的氣液平衡數(shù)據(jù)t/xyt/x1000075.30.496.40.020.13473.10.593.50.040.23471.20.691.20.060.30469.30.789.30.080.36567.60.887.70.10.418660.984.40.150.51765

23、0.9581.70.20.57964.51780.30.6653.2.1最小回流比及實(shí)際回流比確定根據(jù)101.325kpa下，甲醇-水的汽液平衡組成關(guān)系繪出甲醇-水x-y圖（見圖3.2），泡點(diǎn)進(jìn)料，所以q=1，即q為一條直線。此時(shí)， xe=xf=0.5由上表的內(nèi)插法求得： 通過excel軟件，算得下對(duì)應(yīng)的塔板數(shù)并作圖如下：由上圖確定 n=10 ， , 3.2.2操作線方程（1）精餾段操作線方程： (3.11)（2）提餾段操作線方程： (3.12)3.2.3汽、液相熱負(fù)荷計(jì)算（1）精餾段： （2）提餾段： 3.3理論塔板數(shù)確定3.4實(shí)際塔板數(shù)確定板效率與塔板結(jié)構(gòu)、操作條件、物質(zhì)的物理性質(zhì)及流體力

24、學(xué)性質(zhì)有關(guān)，它反應(yīng)了實(shí)際塔板上傳質(zhì)過程進(jìn)行的程度。板效率可用奧康奈爾公式計(jì)算：注：塔頂與塔底平均溫度下的相對(duì)揮發(fā)度塔頂與塔底平均溫度下的液相粘度（）實(shí)際板層數(shù)的初步求取設(shè)，則精餾段實(shí)際板層數(shù)： 提餾段實(shí)際板層數(shù)：總實(shí)際板層數(shù)：（）塔板總效率估算操作壓力計(jì)算塔頂操作壓力： 每層塔板壓降：塔頂操作壓力：操作溫度的計(jì)算;塔頂溫度用內(nèi)插法，平均溫度：相對(duì)揮發(fā)度的計(jì)算：塔頂相對(duì)揮發(fā)度：塔頂相對(duì)揮發(fā)度：平均相對(duì)揮發(fā)度：時(shí)，查得， 塔板總效率的估算。根據(jù)，且，則，則3.5精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)計(jì)算3.5.1操作壓力計(jì)算塔頂操作壓力：；每層塔板壓降：；操作壓力：塔頂操作壓力：塔頂操作壓力：（1）精餾段

25、平均壓力 （2）提餾段平均壓力： 3.5.2操作溫度計(jì)算前面已求得：塔頂溫度 進(jìn)料板的溫度： 塔底的溫度：（1）精餾段平均溫度： （2）提餾段平均溫度： 3.5.3平均摩爾質(zhì)量計(jì)算塔頂平均摩爾質(zhì)量： (3.21) (3.22)進(jìn)料板平均摩爾質(zhì)量：塔底平均摩爾質(zhì)量：(1)精餾段平均摩爾質(zhì)量： （2）提餾段平均摩爾質(zhì)量： 3.5.4平均密度計(jì)算氣相平均密度計(jì)算：由理想氣體狀態(tài)方程，即液相平均密度計(jì)算：注：為該物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)塔頂平均密度計(jì)算：由，查手冊(cè)得，進(jìn)料板平均密度計(jì)算：由，查手冊(cè)得， 質(zhì)量分?jǐn)?shù)：塔底平均密度計(jì)算：由，查手冊(cè)得， （1）精餾段平均密度： 氣相: 液相: （2）提餾段平均密度：氣相

26、: 液相: 3.5.5液體平均表面張力計(jì)算對(duì)于二元有機(jī)物-水溶液表面張力可用下試計(jì)算：并用下列關(guān)聯(lián)式求出,注：下標(biāo)w表示水，o表示有機(jī)物；表示水的摩爾體積；有機(jī)物的摩爾體積。(未修改:（1）精餾段平均表面張力：由，查表得：；帶入上述公式計(jì)算得：（2）提餾段平均表面張力：由，查表得：；帶入上述公式計(jì)算得：)3.5.6液體平均黏度計(jì)算液體平均黏度計(jì)算公式：塔頂平均黏度計(jì)算：由，查手冊(cè)得，得到：進(jìn)料板平均黏度計(jì)算：由，查手冊(cè)得，得到：塔底平均黏度計(jì)算：由，查手冊(cè)得，得到： (1)精餾段液體平均黏度 (2)提餾段液體平均黏度：3.6精餾塔的塔體工藝尺寸計(jì)算3.6.1塔徑計(jì)算（1）精餾段精餾段的氣、液相

27、體積流率為： 查史密斯關(guān)聯(lián)圖，橫坐標(biāo)為： 取板間距 ，板上液層高度則： 取安全系數(shù)為0.8，則空塔氣速為： 按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后為：截塔面積為： 實(shí)際空塔氣速： （2）提餾段提餾段的氣、液相體積流率為： 查史密斯關(guān)聯(lián)圖，橫坐標(biāo)為： 取板間距，板上液層高度則： 查圖得： , 取安全系數(shù)為0.6，則空塔氣速為： 按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后為： 截塔面積為： 實(shí)際空塔氣速： 3.6.2精餾塔有效高度計(jì)算在進(jìn)料板上方開一個(gè)人孔，精餾段開2個(gè)人孔，高度為0.6m; 塔板有效高度為：第4章 塔板工藝尺寸的計(jì)算4.1精餾段塔板工藝尺寸的計(jì)算4.1.1溢流裝置計(jì)算因塔徑d=0.8m，可選用單溢流弓形降液管，采用凹型受液盤。

28、各項(xiàng)計(jì)算如下：4.1.1.1堰長取4.1.1.2溢流堰高度由，選用平直堰，堰上液層高度取板上清液層高度，故4.1.1.3弓形降液管寬度和截面積由查弓形降液管參數(shù)圖得：；故 驗(yàn)算液體在降液管中停留時(shí)間,即：故降液管設(shè)計(jì)合理。4.1.1.4降液管底隙高度故降液管底隙高度設(shè)計(jì)合理。4.1.2塔板設(shè)計(jì)4.1.2.2邊緣區(qū)寬度確定取人口安定區(qū)寬度為，邊緣區(qū)寬度為 。4.1.2.3開孔區(qū)面積的計(jì)算開孔區(qū)面積計(jì)算：開孔面積為 其中 ； ； 故：4.1.2.4篩孔計(jì)算及其排列本物系無腐蝕性，可選用板厚碳鋼板，取篩孔直徑篩孔按正三角形排列，取孔中心距：篩孔數(shù)目：開孔率為：開孔率為：精餾段每層板上的開孔面積是：

29、氣體通過篩孔的氣速為： 4.2提餾段塔板工藝尺寸設(shè)計(jì)4.2.1溢流裝置計(jì)算4.2.1.1溢流堰高度由，選用平直堰，堰上液層高度： 取板上清液層高度，故4.2.1.3弓形降液管寬度和截面積由查弓形降液管參數(shù)圖得：；故 驗(yàn)算液體在降液管中停留時(shí)間,即：故降液管設(shè)計(jì)合理。4.2.1.4降液管底隙高度故降液管底隙高度設(shè)計(jì)合理。4.2.2塔板設(shè)計(jì)與精餾段塔板設(shè)計(jì)相同，但氣體通過篩孔的流速不同：氣體通過篩孔的氣速： 4.3塔板的流體力學(xué)性能的驗(yàn)算4.3.1精餾段4.3.1.1塔板壓降（1）干板阻力計(jì)算由，查圖得，所以有。（3） 氣體通過液層的阻力的計(jì)算 氣體通過液層的阻力可由下式計(jì)算： 按面積計(jì)算的氣體流

30、速為： 氣體能動(dòng)因子； 查（化工原理（下）p182 圖10-46）充氣系數(shù)與能動(dòng)因子關(guān)聯(lián)圖得：=0.57， 則 ； （3）液體表面張力阻力計(jì)算液面的表面張力的阻力可由下式計(jì)算： 氣體通過每層塔板的液面高度為： ； 氣體通過每層塔板的壓降為： 4.3.1.2液面落差（忽略液面落差的影響）4.3.1.3液沫夾帶故在本設(shè)計(jì)中液沫夾帶量在允許范圍內(nèi)。4.3.1.4漏液實(shí)際孔速 穩(wěn)定系數(shù)為故本設(shè)計(jì)中無明顯漏液。4.3.1.5液泛為防止發(fā)生液泛，降液管內(nèi)也層高度應(yīng)滿足：取得到：故本設(shè)計(jì)中不發(fā)生液泛。4.3.2提餾段提餾段計(jì)算方法與精餾段相同，驗(yàn)算結(jié)果如下：4.3.2.1塔板壓降（1）干板阻力計(jì)算。（4）

31、氣體通過液層的阻力的計(jì)算 氣體通過液層的阻力可由下式計(jì)算： 按面積計(jì)算的氣體流速為： 氣體能動(dòng)因子； 查（化工原理（下）p182 圖10-46）充氣系數(shù)與能動(dòng)因子關(guān)聯(lián)圖得：=0.58， 則 ； （3）液體表面張力阻力計(jì)算液面的表面張力的阻力可由下式計(jì)算： 氣體通過每層塔板的液面高度為： ； 氣體通過每層塔板的壓降為： （設(shè)計(jì)允許）4.3.2.2液面落差（忽略液面落差的影響）4.3.2.3液沫夾帶故在本設(shè)計(jì)中液沫夾帶量在允許范圍內(nèi)。4.3.2.4漏液實(shí)際孔速 穩(wěn)定系數(shù)為本設(shè)計(jì)中無明顯漏液。4.3.2.5液泛為防止發(fā)生液泛，降液管內(nèi)也層高度應(yīng)滿足：取得到： 故本設(shè)計(jì)中不發(fā)生液泛。4.4板塔的負(fù)荷性

32、能圖4.4.1精餾段4.4.1.1漏液線：由 ， ； 把漏液點(diǎn)近似看成直線，可由下面表中4點(diǎn)大致確定其位置，lh/(m3/h)0.00020.0010.00180.0026vh/(m3/h)0.47210.49070.50890.51494.4.1.2液沫夾帶線4.4.1.3液相負(fù)荷下限：對(duì)于平直堰，取堰上液層高度作為最小液體負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)，由式 取 e=1，則 4.4.1.4液相負(fù)荷上限：取液體在降液管中的停留時(shí)間為5s. 根據(jù) ，可得： 4.4.1.5液泛線精餾段負(fù)荷性能圖:漏液線液沫夾帶線ls/(m3/s)vs/(m3/s)lsvs00.39301.2410.000450.410.000451

33、.1910.00060.4140.00061.180.000750.4170.000751.1710.00090.420.00091.1610.0040.4620.0041.026液泛線lsvs01.9350.000451.8860.00061.8750.000751.8630.00091.8530.0041.571 圖4.1 精餾段負(fù)荷性能圖由圖得到： vs,max=0.988, vs,min=0.48操作彈性為： vs,max/vs,min= 2.0583334.4.2提餾段4.4.2.1漏液線：由 ， ； 把漏液點(diǎn)近似看成直線，可由下面表中4點(diǎn)大致確定其位置，4.4.2.2液沫夾帶線：4

34、.4.2.3液相負(fù)荷下限：對(duì)于平直堰，取堰上液層高度作為最小液體負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)，由式 取 e=1，則 4.4.2.4液相負(fù)荷上限：取液體在降液管中的停留時(shí)間為5s. 根據(jù) ，可得： 4.4.2.5液泛線提餾段負(fù)荷性能圖： 圖4.2 提餾段負(fù)荷性能圖由圖得到：vs,max=1.143, vs,min=0.467 操作彈性為：vs,max/vs,min=3.57601 第5章 板式塔的結(jié)構(gòu)5.1塔體結(jié)構(gòu)5.1.1塔頂空間 塔頂空間為最上層塔板與塔頂間的距離，為了利于出塔氣體夾帶的液滴沉降，其高度應(yīng)大于板間距，設(shè)計(jì)中通常取。5.1.2塔底空間塔底空間為塔內(nèi)最下層塔板到塔底間距。 5.1.3人孔對(duì)于處理不需

35、要經(jīng)常清洗的物料，一般每隔6-8層塔板設(shè)一人孔。人孔一般直徑為，其伸出塔體的筒體長為，人孔中心距操作平臺(tái)。設(shè)人孔處的板間距離應(yīng)大于或等于600mm。5.1.4塔高板式塔的塔高按下式計(jì)算： 式中：塔高；實(shí)際塔板數(shù)；進(jìn)料板數(shù)；進(jìn)料板處板間距；人孔數(shù)；設(shè)人孔處板間距；塔底空間高度；塔頂空間高度；封頭高度；裙座高度；5.2塔板結(jié)構(gòu)由于塔徑d=800，采用整塊式塔板。第6章 附屬設(shè)備6.1冷凝器出料液溫度：64.7(飽和蒸汽）64.7(飽和液體）塔頂氣體：冷凝水20-40查的汽化潛熱：甲醇 ra=1170kj/kg 水 rb=2475kj/kg冷凝器的熱負(fù)荷 ： 傳熱平均溫差： 由于是低黏度有機(jī)物和水的

36、混合液，取總傳熱系數(shù)°c，則傳熱面積：6.2原料預(yù)熱器原料預(yù)熱溫度：2076.0（泡點(diǎn)溫度）采用105.36°c過熱飽和蒸汽加熱平均溫度：平均溫度下查表得：cpa=4.2kj/(kg.k) cpb=2.6kj/(kg.k)則：熱負(fù)荷：傳熱平均溫度：取總傳熱系數(shù)：解得換熱面積:第7章 接管尺寸的確定7.1蒸汽接管7.1.1塔頂蒸汽出料管采用直管，取出口氣速u=17m/s，則，查表取325mm×20mm，管內(nèi)實(shí)際氣體流速。7.1.2塔釜進(jìn)氣管采用直管進(jìn)氣，取氣速u=17m/s;，則，查表取325mm×20mm，管內(nèi)實(shí)際氣體流速。7.2液流管7.2.1進(jìn)料管采

37、用直管進(jìn)料管，取;，則，查標(biāo)準(zhǔn)系列取34mm×3mm。管內(nèi)液體實(shí)際流速。7.2.2回流管采用直管回流管，取ud=1.8m/s;，則，查標(biāo)準(zhǔn)系列取28mm×1.5mm。管內(nèi)液體實(shí)際流速。7.2.3塔釜出料管采用直管出料管，取uw=0.8m/s，則，查標(biāo)準(zhǔn)系列取56mm×1mm。管內(nèi)液體實(shí)際流速。第8章 附屬高度確定8.1筒體壁厚選6mm，所用材質(zhì)為。8.2封頭本設(shè)計(jì)采用橢圓形封頭，由公稱直徑d=800m，查得曲面高度h1=200mm，直邊高度，內(nèi)表面積，容積 ，選用封頭。8.3塔頂空間8.4塔底空間取釜液停留時(shí)間為5塔釜液量：塔釜體積：vw=lw/0.5 =0.84m3 /s;