甲醇水溶液連續(xù)精餾塔課程設(shè)計(jì)57766

1、目錄設(shè)計(jì)任務(wù)書一、概述1、精餾操作對(duì)塔設(shè)備的要求和類型42、精餾塔的設(shè)計(jì)步驟5二、精餾塔工藝設(shè)計(jì)計(jì)算 1、設(shè)計(jì)方案的確定62、精餾塔物料衡算63、塔板數(shù)的確定73.1理論板層數(shù)NT的求取 73.2實(shí)際板層數(shù)的求取 84、精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算4.1操作溫度的計(jì)算114.2平均摩爾質(zhì)量的計(jì)算114.3平均密度的計(jì)算124.4液相平均表面張力計(jì)算124.5液體平均粘度計(jì)算135、精餾塔塔體工藝尺寸計(jì)算5.1塔徑的計(jì)算 145.2精餾塔有效高度的計(jì)算156、塔板主要工藝尺寸計(jì)算6.1溢流裝置計(jì)算166.2塔板的布置176.3浮閥計(jì)算及排列177、浮閥塔流體力學(xué)性能驗(yàn)算198、塔附件設(shè)計(jì)

2、267、精餾塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)307.1設(shè)計(jì)條件307.2殼體厚度計(jì)算7.3風(fēng)載荷與風(fēng)彎矩計(jì)算7.4地震彎矩的計(jì)算三、總結(jié)27化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一、設(shè)計(jì)題目: 甲醇-水溶液連續(xù)精餾塔設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)條件:年產(chǎn)量: 95%的甲醇17000噸料液組成(質(zhì)量分?jǐn)?shù)): (25%甲醇，75%水)塔頂產(chǎn)品組成(質(zhì)量分?jǐn)?shù)): (95%甲醇，5%水)塔底釜?dú)堃杭状己繛?%每年實(shí)際生產(chǎn)時(shí)間: 300天/年,每天24小時(shí)連續(xù)工作連續(xù)操作、中間加料、泡點(diǎn)回流。操作壓力：常壓塔頂壓力4kPa(表壓)塔板類型：浮閥塔進(jìn)料狀況：泡點(diǎn)進(jìn)料單板壓降：廠址：安徽省合肥市塔釜間接蒸汽加熱，加熱蒸汽壓力為0.5Mpa三、設(shè)計(jì)任務(wù)完成精餾

3、塔的工藝設(shè)計(jì),有關(guān)附屬設(shè)備的設(shè)計(jì)和選型,繪制精餾塔系統(tǒng)工藝流程圖和精餾塔裝配圖,編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書.設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：1、 精餾裝置流程設(shè)計(jì)與論證2、 浮閥塔內(nèi)精餾過(guò)程的工藝計(jì)算3、 浮閥塔主要工藝尺寸的確定4、 塔盤設(shè)計(jì)5、 流體力學(xué)條件校核、作負(fù)荷性能圖6、 主要輔助設(shè)備的選型四、設(shè)計(jì)說(shuō)明書內(nèi)容1 目錄2 概述(精餾基本原理)3 工藝計(jì)算4 結(jié)構(gòu)計(jì)算5 附屬裝置評(píng)價(jià)6 參考文獻(xiàn)7 對(duì)設(shè)計(jì)自我評(píng)價(jià)摘要：設(shè)計(jì)一座連續(xù)浮閥塔，通過(guò)對(duì)原料，產(chǎn)品的要求和物性參數(shù)的確定及對(duì)主要尺寸的計(jì)算，工藝設(shè)計(jì)和附屬設(shè)備結(jié)果選型設(shè)計(jì)，完成對(duì)甲醇-水精餾工藝流程和主題設(shè)備設(shè)計(jì)。首先根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，確定操作條件。比如：操作壓力的

4、確定、進(jìn)料狀態(tài)等的確定。然后設(shè)計(jì)工藝流程草圖。根據(jù)確定的方案，確定具體的參數(shù)，即一個(gè)完整的設(shè)計(jì)就初步的確定了。最后計(jì)算塔的工藝尺寸、浮閥的流體力學(xué)演算、塔板的負(fù)荷性能，最后根據(jù)計(jì)算選擇合適的輔助設(shè)備。關(guān)鍵詞：精餾塔，浮閥塔，精餾塔的附屬設(shè)備。一、精餾操作對(duì)塔設(shè)備的要求和類型1、對(duì)塔設(shè)備的要求精餾所進(jìn)行的是氣(汽)、液兩相之間的傳質(zhì)，而作為氣(汽)、液兩相傳質(zhì)所用的塔設(shè)備，首先必須要能使氣(汽)、液兩相得到充分的接觸，以達(dá)到較高的傳質(zhì)效率。但是，為了滿足工業(yè)生產(chǎn)和需要，塔設(shè)備還得具備下列各種基本要求： 氣(汽)、液處理量大，即生產(chǎn)能力大時(shí)，仍不致發(fā)生大量的霧沫夾帶、攔液或液泛等破壞操作的現(xiàn)象。

5、操作穩(wěn)定，彈性大，即當(dāng)塔設(shè)備的氣(汽)、液負(fù)荷有較大范圍的變動(dòng)時(shí)，仍能在較高的傳質(zhì)效率下進(jìn)行穩(wěn)定的操作并應(yīng)保證長(zhǎng)期連續(xù)操作所必須具有的可靠性。 流體流動(dòng)的阻力小，即流體流經(jīng)塔設(shè)備的壓力降小，這將大大節(jié)省動(dòng)力消耗，從而降低操作費(fèi)用。對(duì)于減壓精餾操作，過(guò)大的壓力降還將使整個(gè)系統(tǒng)無(wú)法維持必要的真空度，最終破壞物系的操作。 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，材料耗用量小，制造和安裝容易。 耐腐蝕和不易堵塞，方便操作、調(diào)節(jié)和檢修。 塔內(nèi)的滯留量要小。實(shí)際上，任何塔設(shè)備都難以滿足上述所有要求，況且上述要求中有些也是互相矛盾的。不同的塔型各有某些獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)物系性質(zhì)和具體要求，抓住主要矛盾，進(jìn)行選型。2、板式塔類型 氣

6、液傳質(zhì)設(shè)備主要分為板式塔和填料塔兩大類。精餾操作既可采用板式塔，也可采用填料塔，板式塔為逐級(jí)接觸型氣液傳質(zhì)設(shè)備，其種類繁多，根據(jù)塔板上氣液接觸元件的不同，可分為泡罩塔、浮閥塔、篩板塔、穿流多孔板塔、舌形塔、浮動(dòng)舌形塔和浮動(dòng)噴射塔等多種。板式塔在工業(yè)上最早使用的是泡罩塔(1813年)、篩板塔(1832年)，其后，特別是在本世紀(jì)五十年代以后，隨著石油、化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，相繼出現(xiàn)了大批新型塔板，如S型板、浮閥塔板、多降液管篩板、舌形塔板、穿流式波紋塔板、浮動(dòng)噴射塔板及角鋼塔板等。目前從國(guó)內(nèi)外實(shí)際使用情況看，主要的塔板類型為浮閥塔、篩板塔及泡罩塔，而前兩者使用尤為廣泛。 篩板塔也是傳質(zhì)過(guò)程常用的

7、塔設(shè)備，它的主要優(yōu)點(diǎn)有： 結(jié)構(gòu)比浮閥塔更簡(jiǎn)單，易于加工，造價(jià)約為泡罩塔的60，為浮閥塔的80左右。 處理能力大，比同塔徑的泡罩塔可增加1015。 塔板效率高，比泡罩塔高15左右。 壓降較低，每板壓力比泡罩塔約低30左右。 篩板塔的缺點(diǎn)是： 塔板安裝的水平度要求較高，否則氣液接觸不勻。 操作彈性較小(約23)。 小孔篩板容易堵塞。3、精餾塔的設(shè)計(jì)步驟 本設(shè)計(jì)按以下幾個(gè)階段進(jìn)行： 設(shè)計(jì)方案確定和說(shuō)明。根據(jù)給定任務(wù)，對(duì)精餾裝置的流程、操作條件、主要設(shè)備型式及其材質(zhì)的選取等進(jìn)行論述。 蒸餾塔的工藝計(jì)算，確定塔高和塔徑。 塔板設(shè)計(jì)：計(jì)算塔板各主要工藝尺寸，進(jìn)行流體力學(xué)校核計(jì)算。接管尺寸、泵等，并畫出塔的

8、操作性能圖。 管路及附屬設(shè)備的計(jì)算與選型，如再沸器、冷凝器。 抄寫說(shuō)明書。 繪制精餾裝置工藝流程圖和精餾塔的設(shè)備圖。二、精餾塔工藝設(shè)計(jì)計(jì)算1、設(shè)計(jì)方案的確定及概述本設(shè)計(jì)任務(wù)為分離甲醇水混合物。對(duì)于二元混合物的分離，應(yīng)采用連續(xù)精餾流程。精餾是指由不同揮發(fā)度的組分所組成的混合液，在精餾塔中同時(shí)多次地進(jìn)行部分氣化和部分冷凝，使其分離成幾乎純態(tài)組分的過(guò)程。塔頂蒸汽冷凝回流和塔釜溶液再汽化是精餾高成婚度分離的充分必要條件。設(shè)計(jì)中采用泡點(diǎn)進(jìn)料，將原料液通過(guò)預(yù)熱器加熱至泡點(diǎn)后送入精餾塔內(nèi)。塔頂上升的蒸汽采用全冷凝器冷凝，冷凝液在泡點(diǎn)下一部分回流至塔內(nèi)，其余部分經(jīng)產(chǎn)品冷卻器冷卻后送至儲(chǔ)罐。該物系屬易分離物系，

9、最小回流比較小，故采用最小回流比的2倍。塔釜采用直接蒸汽加熱，塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送至儲(chǔ)罐。2、精餾塔物料衡算原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品含甲醇的摩爾分率甲醇的摩爾質(zhì)量 MA=32.04 kg/kmol水的摩爾質(zhì)量 MB=18.02 kg/kmol用公式X=求出：XfXdXw1.2.2原料液及塔頂?shù)钠骄肿恿縈f =0.1579×32.04 +(1-0.1579)×18.02 = 20.23kg/kmolMd =0.9144×32.04 +(1-0.9144)×18.02 = 30.84kg/kmolMw =0.03466×32.04 +(1-0.034

10、66)×18.02 =18.51kg/kmol1.2.3物料衡算總物料衡算 W+ 17000 = F （1）甲醇的物料衡算0.95×17000 + 0.06 W= 0.25F （2）聯(lián)立以上二式，解得： W= 62631.58t/a W = 62631580/(7200×18.51)=469.95 kmol/h F= 79631.58t/a F = 79631580/(7200×20.23)=546.71 kmol/h D= 17000t/a D = 17000000/(7200×30.84)=76.56 kmol/h2、塔板數(shù)的確定甲醇水氣液

11、平衡關(guān)系(101.3kPa)*XYT()001000.020.13496.40.040.2393.50.060.30491.20.080.36589.30.10.41887.70.150.51784.40.20.57981.70.30.66578.00.40.72975.30.50.77973.10.60.82571.20.70.8769.30.80.91567.50.90.95866.00.950.97965.01164.5*注：摘自化學(xué)工程手冊(cè)第二版第13分篇13-62.1求最小回流比Rmin（1）相對(duì)揮發(fā)度的計(jì)算 根據(jù)全塔的物料衡算結(jié)果Xd=0.9144、Xf=0.1579、Xw=0.0

12、3466和常壓下甲醇和水的氣液平衡數(shù)據(jù)，用內(nèi)插法求得塔頂、塔釜及進(jìn)料的溫度： 塔頂： 進(jìn)料： 塔釜：由液體飽和蒸汽壓安托因常數(shù)可知，在泡點(diǎn)進(jìn)料溫度下，即t=83.9734時(shí)，其安托因常數(shù)為： 甲醇： A=7.19736，B=1574.99，C=238.86 水： A=7.07406，B=1657.46，C=227.02則由安托因方程有： lgP甲醇 = ，即P甲醇 =208.449kPalgP水 = ，即P水=55.463kPa 故 =(2)求最小回流比采用圖解法求最小回流比。根據(jù)q線方程為：x=Xf=0.1579,在圖中對(duì)角線上e(0.1579,0.1579)作垂線ef即為進(jìn)料線（q線），該

13、線與平衡線的交點(diǎn)坐標(biāo)為q（0.1579,0.52）故最小回流比2.2求最小理論板數(shù)Nmin（1）的計(jì)算計(jì)算已知塔頂塔釜溫度，查的安托因常數(shù)：甲醇： A=7.19736，B=1574.99，C=238.86水： A=7.07406，B=1657.46，C=227.02T塔頂=65.356lgP甲醇 = ，即P甲醇 =104.71kPalgP水 = ，即P水=25.42kPa塔頂?shù)膿]發(fā)度：= T塔釜=83.9734lgP甲醇 = ，即P甲醇 =208.31kPalgP水 = ，即P水=55.53kPa塔釜的揮發(fā)度：=故 =3.93 （2）求最小理論塔板數(shù)Nmin 在全回流下求出所需理論板數(shù)Nmin

14、，對(duì)于接近理想體系的混合物，可以采用芬斯克方程計(jì)算：Nmin=2.3理論塔板數(shù)的確定取 R=2Rmin=21.089=2.178 由上求得 R=2.178 =3.758則相平衡方程為 y=精餾段的操作線方程R=(R+1)（Xf-Xw）/(Xd-Xf)+(q-1)(Xd-Xw)/(Xd-Xf) =提餾段的操作線方程理論塔板數(shù)計(jì)算：已知：相平衡方程y=精餾段的操作線方程提餾段的操作線方程 先交替使用相平衡方程與精餾段操作線方程計(jì)算如下：<Xf=0.1579 進(jìn)料板為第六塊再交替使用相平衡方程與提餾段操作線方程計(jì)算如下： < Xw=0.03466故總理論塔板數(shù)為11（不包括再沸器）。精餾

15、段理論塔板數(shù)為5，第六塊塔板為進(jìn)料板，提餾段理論塔板數(shù)為6。2.4實(shí)際板層數(shù)的求取 （1）全塔效率的計(jì)算 =65.356、=93.7612, =83.9734求得塔平均溫度為：該溫度下甲醇的粘度：u甲醇=0.278 水的粘度：u水=0.358 則該溫度下進(jìn)料液平均粘度為：L =Xf甲醇 +(1-Xf) 水 =0.15790.278+(1-0.1579)0.358=0.345 用奧康奈爾法對(duì)全塔效率進(jìn)行估算ET=0.49(L)-0.245 ET=0.49 (3.758 0.345) -0.245=46%(2)實(shí)際塔板數(shù)N 精餾段：N精=5/0.4611(層) 提餾段：N提=6/0.4614 故實(shí)

16、際塔板數(shù)：N=11+14=25（層）三、精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算3.1操作壓強(qiáng)Pm塔頂操作壓力為PD=4+101.3=105.3kPa，取每層板的壓力降為0.7kPa,則進(jìn)料板壓強(qiáng)為：PF=110.7+105.3=113kPa,塔底壓力為：Pw=PD+25 0.7=122.8kPa,故精餾段平均操作壓力為：Pm(精)=kPa,提餾段平均操作壓力為：Pm(提)=kPa3.2操作溫度則精餾段平均溫度提餾段平均溫度3.3平均分子量Mm塔頂:,進(jìn)料板:塔釜:則精餾段平均分子量提餾段平均分子量3.4平均密度（1）氣相平均密度的計(jì)算由理想氣體狀態(tài)方程得精餾段氣體平均密度提餾段氣體平均密度（2）

17、液相平均密度的計(jì)算塔頂： 根據(jù)甲醇與水的液相密度表，利用內(nèi)插法可求得依據(jù)，可得：進(jìn)料板：根據(jù)甲醇與水的液相密度表，利用內(nèi)插法可求得塔釜：根據(jù)甲醇與水的液相密度表，利用內(nèi)插法則精餾段液相平均密度：提餾段液相平均密度：3.5液體表面張力（1）塔頂：由根據(jù)液體表面張力表利用內(nèi)插法求得：（2）進(jìn)料板：根據(jù)液體表面張力表利用內(nèi)插法求得：（3）塔釜：根據(jù)液體表面張力表利用內(nèi)插法求得：精餾段液相平均表面張力：提餾段液相平均表面張力：3.6液體粘度液相平均粘度依下式計(jì)算，即（1）塔頂液相平均粘度由根據(jù)液體粘度表利用內(nèi)插法求得：（2）進(jìn)料板液相平均粘度根據(jù)液體粘度表利用內(nèi)插法求得：（3）塔釜液相平均粘度 根據(jù)液

18、體粘度表利用內(nèi)插法求得：精餾段液相平均粘度: 提餾段液相平均粘度:四、精餾塔塔體工藝尺寸計(jì)算4.1塔徑的計(jì)算（1）精餾段精餾段的氣液相體積流率：V=(R+1)D=(2.178+1) 76.56=243.3Kmol/hL=RD=2.17876.56=166.75Kmol/h最大空塔氣速,其中，可由斯密斯關(guān)聯(lián)圖查得。橫坐標(biāo)取板間距，板上清液層高度，則，查斯密斯圖得則氣體負(fù)荷因子最大空塔氣速取安全系數(shù)為0.7，則塔徑按照標(biāo)準(zhǔn)塔徑規(guī)整后塔截面積為實(shí)際空塔氣速：（2）提餾段提餾段氣液相體積流率=+（q-1）F=243.3Kmol/hKmol/h最大空塔氣速,其中，可由斯密斯關(guān)聯(lián)圖查得。橫坐標(biāo)取板間距，板

19、上清液層高度，則，查斯密斯圖得。則最大空塔氣速取安全系數(shù)為0.7，則塔徑按照標(biāo)準(zhǔn)塔徑規(guī)整后塔截面積為實(shí)際空塔氣速：4.2精餾塔有效高度的計(jì)算精餾段有效高度：提餾段有效高度：在進(jìn)料板上方開一人孔，其高度為0.8m，則精餾塔的有效高度為五、塔板主要工藝尺寸計(jì)算5.1溢流裝置計(jì)算 因塔徑D=1.2m，可選用單溢流弓形降液管，采用凹形受液盤。各項(xiàng)計(jì)算如下：（1）取堰長(zhǎng)精餾段：提餾段：（2）溢流堰高度 選用平直堰，堰上液層高度hOW=，取E=1，則精餾段：hOW=因溢流堰高一般取，故提餾段：hOW=m （3）弓形降液管寬度和截面積由查圖得，故0.07223.14D²/4=0.7221.2

20、78;/4=0.0816，依式驗(yàn)算液體在降液管中的停留時(shí)間精餾段：s>5s提餾段：>5s，故降液管設(shè)計(jì)合理(4)降液管底隙高度 取降液管底隙流體流速 精餾段： 提餾段：故降液管設(shè)計(jì)高度合理5.2塔板的布置(1)取邊緣區(qū)寬度Wc=0.035m,安定區(qū)寬度Ws=0.065m(2)開孔區(qū)面積計(jì)算開孔區(qū)面積按照式計(jì)算，其中5.3浮閥計(jì)算及排列（見附圖2）采用F1型重閥，重量為33g，孔徑為39mm（1）閥孔氣速，在9至12之間，取精餾段：提餾段：（2）浮閥數(shù) 精餾段：，所以取N=139 提餾段：，所以取N=122（3）開孔率精餾段： 塔板開孔率：提餾段：塔板開孔率：（4）閥孔的排列浮閥排列

21、方式采用等邊三角形叉排。取同一橫排的孔心距t=75mm=0.075m，則估算精餾段的排間距，提餾段的排間距，浮閥排列圖六、浮閥塔流體力學(xué)性能驗(yàn)算6.1 氣體通過(guò)浮閥塔的壓強(qiáng)降精餾段：（1）干板阻力臨界孔速u= = m/s< =10.83m/s所以采用hc=0.0395m（2）板上充氣液層阻力液相為水時(shí)，=0.5（3）液體表面張力所造成的阻力，由于浮閥塔很小可忽略不計(jì)。因此，氣體流經(jīng)一層浮閥塔板的壓降的液體高度為單板壓降提餾段：（1）干板阻力臨界孔速u= = m/s< =11.92m/s所以采用hc=0.0482m（2）板上充氣液層阻力液相為水時(shí)，=0.5（3）液體表面張力所造成的阻

22、力，由于浮閥塔很小可忽略不計(jì)。因此，氣體流經(jīng)一層浮閥塔板的壓降的液體高度為單板壓降6.2液泛、液沫夾帶、漏液（1）液泛為了防止液泛現(xiàn)象的產(chǎn)生，要求控制降液管中清液層高度精餾段：其中塔板設(shè)置進(jìn)口堰所以得提餾段：其中塔板設(shè)置進(jìn)口堰所以得 （2）霧沫夾帶 泛點(diǎn)率= ×100%ZL=D2Wd=1.22×0.14880.9024查得（精）=0.112 ，（提）=0.104精餾段： =1.131-2×0.0816=0.9768m2 泛點(diǎn)率=提餾段：=0.785-2×0.0816=0.6218m2 泛點(diǎn)率=計(jì)算出的泛點(diǎn)率都在80%以下，故可知霧沫夾帶量能夠滿足液|kg

23、汽的要求。（3）漏液錯(cuò)流型的塔板在正常操作時(shí)，液體應(yīng)沿塔板水平流動(dòng)，與垂直向上流動(dòng)的氣體接觸后由降液管流下。但當(dāng)上升氣流速度減少時(shí)，氣體通過(guò)閥孔的動(dòng)壓不足以阻止板上液體從閥孔流下時(shí)，便會(huì)出現(xiàn)漏夜現(xiàn)象。發(fā)生漏夜時(shí)，由于上層板上的液體未與從下層板上升的氣體進(jìn)行傳質(zhì)，就漏落在濃度較低的下層板上，這勢(shì)必降低了塔板效率。漏夜嚴(yán)重時(shí)會(huì)使塔板上不能積液而無(wú)法正常操作。所以為保證塔的正常操作，漏夜量不能超過(guò)某一規(guī)定值，一般不能大于液體流量的10%。漏夜量大于10%的氣流速度稱為漏夜速度，這是塔操作的下限氣速。造成漏夜的主要原因是氣速太小和板上液面落差所引起的氣流分布不均，比如在塔板的液流入口處由于有液層較厚而

24、往往出現(xiàn)漏夜，這也是在此處設(shè)置不開孔的安定區(qū)的原因之一。當(dāng)液體橫向流過(guò)板面時(shí)，由于要克服板上部件的局部阻力和摩擦阻力，需要一定液位差才能維持這一流動(dòng)，這樣板上液體進(jìn)、出口側(cè)的液面就會(huì)出現(xiàn)高度差，即液面落差，亦稱水力學(xué)坡度。液面落差主要與塔板結(jié)構(gòu)有關(guān)外，泡罩塔板結(jié)構(gòu)復(fù)雜，液體在板上流動(dòng)阻力大，液面落差也就大；浮閥塔結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，液面落差則較小，篩板塔結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，所以液面落差最小。但在塔徑不大時(shí)，液面落差常忽略。液面落差除與塔板結(jié)構(gòu)有關(guān)外，還與塔徑、液流量有關(guān)。當(dāng)塔徑與液流量很大時(shí)，也會(huì)造成較大的液面落差。對(duì)于大塔，可采用單溢流或階梯流，以減少液面落差。(4)塔板上液面的返混在塔板上，液體的主流方向

25、是從入口端橫向流至出口端，但因氣體攪拌及某些局部障礙，液體會(huì)發(fā)生局部的反向流動(dòng)。這種與主流方向相反的流動(dòng)稱為返混。當(dāng)返混嚴(yán)重時(shí)，板上液體會(huì)均勻混合，各點(diǎn)的液體濃度將趨于一致。當(dāng)濃度均勻的氣體與板上各點(diǎn)的液體進(jìn)行接觸傳質(zhì)后，則離開各點(diǎn)的氣體濃度也會(huì)相同。這是一種理想情況。另一種理想情況是板上液體呈活塞流流動(dòng)，完全沒有返混。這時(shí)板上液體沿液流方向上液體濃度最大，在塔板進(jìn)口處液體濃度大于出口濃度。當(dāng)濃度均勻的氣體與板上各點(diǎn)液體接觸傳質(zhì)后，離開塔板各點(diǎn)的氣體濃度也不相同，進(jìn)口處的液體濃度出口出的濃度高。理論與實(shí)踐都證明了在這種情況下，塔板的效率比液體完全混合時(shí)高。實(shí)際上，塔板上液體并不處在完全混合與完

26、全沒有返混的兩種理想狀態(tài)，而是處于部分混合狀態(tài)。6.3塔板的負(fù)荷性能圖(1)漏夜線（線1）精餾段:提餾段:(2)過(guò)量霧沫夾帶線（線2）精餾段：根據(jù)ev=0.1kg液/kg汽時(shí)，泛點(diǎn)率F1=0.8計(jì)算整理得則有：提餾段：根據(jù)ev=0.1kg液/kg汽時(shí)，泛點(diǎn)率F1=0.8計(jì)算整理得則有：(3)液相負(fù)荷下限線精餾段：堰上液高度how=0.00955m作為液相負(fù)荷下限線Lw=0.792m,0.00955=Lw=0.792m,故提餾段：how=0.02m，Lw=0.792m0.02=Lw=0.792m，故(4)液相負(fù)荷上限線35s取=5s 解得(Ls)max=0.08160.46/5=0.007507

27、2m3/s(5)液泛線精餾段：，取0.5則有：提餾段：則有：現(xiàn)將塔板設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果匯總?cè)鐖D項(xiàng)目?jī)?nèi)容-數(shù)值或說(shuō)明備注精餾段提餾段塔徑D/m1.21板間距HT/m0.460.46塔板形式單溢流弓形降液管整塊式塔板空塔氣速u/(m/s)1.5842.196堰長(zhǎng)lw/m0.7920.66堰高h(yuǎn)w/m0.090450.08板上液層高度hL/m0.100.10降液管底隙高度h0/m0.02140.0658浮閥數(shù)N/個(gè)139122等腰三角形叉排閥孔氣速u0/(m/s)10.8311.92臨界閥孔氣速uoc/(m/s)10.32911.4667孔心距t/m0.0750.075同一豎排的孔心距單板壓降pa728.

28、82886.35液體在降液管內(nèi)停留時(shí)間/s27.669降液管內(nèi)清液層高度Hd/m0.009550.02泛點(diǎn)率/(%)57.8713.16七、接管尺寸計(jì)算 7.1進(jìn)料管DF =0.003426 ， 取=2.5m/s DF=0.04177m=41.77 mm經(jīng)圓整選取熱軋無(wú)縫鋼管（GB8163-87）：7.2塔頂蒸汽出口管Dv qv=取uv=15m/s 則Dv=0.3479m=347.9mm經(jīng)圓整選取熱軋無(wú)縫鋼管（GB8163-87）：7.3回流液管DRqR=取uR=2m/s 則 DR=0.02546m=25.46mm經(jīng)圓整選取焊接鋼管（GB3091-93）:7.4釜液排出管徑Dwqw=取uw=0

29、.8m/s 則 DW=0.06383m=63.83mm經(jīng)圓整選取熱軋無(wú)縫鋼管（GB8163-87）:7.5飽和蒸汽管徑Ds0 加熱蒸汽壓力為0.5Mpa查=2.67qs0=Us0=25m/s ds0=0.2117m=211.7mm經(jīng)圓整選取熱軋無(wú)縫鋼管（GB8163-87）:八、主要輔助設(shè)備的選型（1）進(jìn)料泵的選型原料的進(jìn)料量為F=546.71Kmol/h原料的摩爾質(zhì)量為Mf = 20.23kg/kmol原料的密度為則可以求出進(jìn)料的流量為由于甲醇屬于易燃物品，所以應(yīng)該選用油泵，查油泵性能表，最后選用50Y-60型油泵，其參數(shù)如下：型號(hào)流量揚(yáng)程m轉(zhuǎn)速r/min功率Kw效率%結(jié)構(gòu)形式50Y-601

30、2.56029505.736單級(jí)懸臂7.2冷凝器的選型式中：一塔頂上升蒸汽的焓一塔頂餾出液的焓蒸發(fā)潛熱與溫度的關(guān)系： 甲醇-水的蒸發(fā)潛熱和臨界溫度沸點(diǎn)/蒸發(fā)潛熱Tc/k甲醇64.6584305126水1009729647.3由前面計(jì)算可知Td=65.356，則可知甲醇則水則總傳熱系數(shù)：K=600kcal/()=2512.1KJ/()采用逆流操作，則，傳熱面積：查換熱器系列標(biāo)準(zhǔn)表，最后選定FNH-24.0/80型冷凝器其基本參數(shù)如下表所示：型號(hào)面積（）排彎數(shù)風(fēng)機(jī)進(jìn)氣管出液管數(shù)量（臺(tái)）功率（w）風(fēng)量（）電壓（v）FNH-24.0/808080436072003802522九、精餾塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)9.1設(shè)

31、計(jì)條件塔體與裙座的機(jī)械設(shè)計(jì)條件如下：（1） 塔體內(nèi)徑,塔高近似取。塔體圓筒總高度為10000mm（2） 計(jì)算壓力，設(shè)計(jì)溫度。（3） 設(shè)計(jì)地區(qū)：基本風(fēng)壓值，地震設(shè)防烈度為8度，場(chǎng)地土類：B類，設(shè)計(jì)地震分組：第二組，設(shè)計(jì)基本地震加速度為。（4） 塔內(nèi)裝有層篩板塔盤，每塊塔盤上存留介質(zhì)層高度為，介質(zhì)密度為。（5） 沿塔高每10米左右開設(shè)一個(gè)人孔，人孔數(shù)位1個(gè)，相應(yīng)在人孔處安裝半圓形平臺(tái)1個(gè)，平臺(tái)寬度為，高度為。（6） 塔外保溫層的厚度為，保溫材料密度為。（7） 塔體與封頭材料選用，其中。（8） 裙座材料選用。（9） 塔體與裙座間懸掛一臺(tái)再沸器，其操作質(zhì)量為（10） 塔體與裙座對(duì)接焊接，塔體焊接接頭系

32、數(shù)。（11） 塔體與封頭厚度附加量，裙座厚度附加量。5.2殼體厚度計(jì)算1.塔體厚度計(jì)算考慮厚度附加量C=2mm，厚度為：，經(jīng)圓整，取2.封頭厚度計(jì)算采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，形狀系數(shù)，則其厚度為：考慮厚度附加量C=2mm經(jīng)圓整后，名義厚度5.3塔體設(shè)備質(zhì)量載荷計(jì)算5.3.1筒體圓筒、封頭、裙座質(zhì)量圓筒質(zhì)量：封頭質(zhì)量：裙座質(zhì)量：說(shuō)明：（1）塔體圓筒總高度為； （2）查得，厚度的圓筒質(zhì)量為； （3）查得，厚度的橢圓形封頭質(zhì)量為（封頭曲面深度，直邊高度）； （3）裙座高度（厚度按計(jì)）。5.3.2塔內(nèi)構(gòu)件質(zhì)量查得浮閥塔盤質(zhì)量為。5.3.3保溫層質(zhì)量其中，為封頭保溫層質(zhì)量，kg。5.3.4平臺(tái)、扶梯質(zhì)量說(shuō)明：

33、由表8-1查得，平臺(tái)質(zhì)量：；籠式扶梯質(zhì)量：；籠式扶梯總高：;平臺(tái)數(shù)量：。5.3.5操作時(shí)物料質(zhì)量說(shuō)明：物料密度；封頭容積；塔釜圓筒部分深度；塔板層數(shù)；塔板上液層高度。5.3.6附件質(zhì)量按經(jīng)驗(yàn)取附件質(zhì)量為5.3.7充水質(zhì)量其中，。5.3.8各種質(zhì)量載荷匯總?cè)僮髻|(zhì)量/kg全塔最小質(zhì)量/kg水壓試驗(yàn)時(shí)最大質(zhì)量/kg5.4風(fēng)載荷與風(fēng)彎矩計(jì)算5.4.1風(fēng)載荷計(jì)算以23段為例計(jì)算風(fēng)載荷：式中：體系系數(shù)，對(duì)圓筒形容器，4m高處基本風(fēng)壓值，風(fēng)壓高度變化系數(shù)，查表8-5得：計(jì)算段長(zhǎng)度，脈動(dòng)影響系數(shù)，由表8-7查得：塔的基本自振周期，對(duì)等直徑、等厚度圓截面塔：脈動(dòng)增大系數(shù)，根據(jù)自振周期，由表8-6查得：振動(dòng)系數(shù)，由表8-8查得：風(fēng)振系數(shù)塔有效直徑。設(shè)籠式扶梯與塔頂管線成90°，取以下a，b式中較大者 a. b. ，取400mm， a. b.取以上述方法計(jì)算出各段風(fēng)載荷，列于下表中。各段塔風(fēng)載荷計(jì)算結(jié)果計(jì)算段平臺(tái)數(shù)15000.71.0110.500181216