甲醇與水填料精餾塔的設(shè)計(jì)任務(wù)書26完美版

1、食品工程原理課程設(shè)計(jì)說明書甲醇、水填料精餾塔的設(shè)計(jì)姓名：學(xué)號(hào)：班級(jí)：指導(dǎo)老師：目 錄一、 設(shè)計(jì)任務(wù)書3二、 設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介 3三、工藝計(jì)算51 .基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)5(1) 液相物性的數(shù)據(jù) 5(2) 氣相物性數(shù)據(jù) 5(3) 氣液相平衡數(shù)據(jù) 5(4) 物料衡算62 .填料塔的工藝尺寸的計(jì)算7(1) 塔徑的計(jì)算7(2) 填料層高度計(jì)算 9(3) 填料塔附屬高度及總高計(jì)算 11(4) 填料層壓降計(jì)算 11(5) 液體分布器簡(jiǎn)要設(shè)計(jì) 12(6) 吸收塔接管尺寸計(jì)算 13四、設(shè)計(jì)一覽表 13五、主要符號(hào)說明14六、參考文獻(xiàn) 15七、附圖食品工程原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)題目：分離甲醇-水混合物的填料精餾塔第一章 流

2、程的確定和說明一、加料方式加料方式有兩種，高位槽加料和泵直接加料。 采用高位槽加料，通過控制液位高度，可 以得到穩(wěn)定的流量和流速。通過重力加料，可以節(jié)省一筆動(dòng)力費(fèi)用。但由于多了高位槽， 建設(shè)費(fèi)用相應(yīng)增加，采用泵加料，受泵的影響，流量不太穩(wěn)定，流速也忽大忽小，從而影 響了傳質(zhì)效率，但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便；如采用自動(dòng)控制泵來控制泵的流量和流速，其控 制原理較復(fù)雜，且設(shè)備操作費(fèi)用高。本次實(shí)驗(yàn)采用高位槽加料。二、進(jìn)料狀況進(jìn)料狀況一般有冷夜進(jìn)料、泡點(diǎn)進(jìn)料。對(duì)于冷液進(jìn)料，當(dāng)組成一定時(shí)，流量一定，對(duì)分 離有利，節(jié)省加料費(fèi)用。但冷液進(jìn)料受環(huán)境影響較大，對(duì)于沈陽(yáng)地區(qū)來說，存在較大溫差， 冷液進(jìn)料會(huì)增加塔底蒸汽上升

3、量，增大建設(shè)費(fèi)用。采用泡點(diǎn)進(jìn)料，不僅對(duì)穩(wěn)定塔操作較為 方便，且不受季節(jié)溫度影響。綜合考慮，設(shè)計(jì)上采用泡點(diǎn)進(jìn)料。泡點(diǎn)進(jìn)料時(shí)，基于恒摩爾 流假定，精餾段和提餾段上升蒸汽的摩爾流量相等，股精餾段和提餾段塔徑基本相等，制 造上較為方便。三、塔頂冷凝方式塔頂冷凝采用全凝器，用水冷凝。甲醇和水不反應(yīng)，且容易冷凝，故使用全凝器。塔頂 出來的氣體溫度不高，冷凝后回流液和產(chǎn)品溫度不高，無(wú)需進(jìn)一步冷卻，此次分離也是希 望得到甲醇，選用全凝器符合要求。四、回流方式回流方式可分為重力回流和強(qiáng)制回流。 對(duì)于小型塔，回流冷凝器一般裝在塔頂。其優(yōu)點(diǎn) 是回流冷凝器無(wú)需支撐結(jié)構(gòu)，其缺點(diǎn)是回流冷凝器回流控制較難。如果需要較高的塔

4、處理 量或板數(shù)較多時(shí)，回流冷凝器不宜安裝在塔頂。而且塔頂冷凝器不宜安裝、檢修和清理。在這種情況下，可采用強(qiáng)制回流，塔頂上升蒸汽采用冷凝器冷卻以冷回流流入塔中。由于本次設(shè)計(jì)為小型塔，故采用重力回流。五、加熱方式加熱方式分為直接蒸汽和間接蒸汽加熱。直接蒸汽加熱直接由塔底進(jìn)入塔內(nèi)。由于重 組分是水，故省略加熱裝置。但在一定的回流比條件下，塔底蒸汽對(duì)回流液有稀釋作用， 使理論塔板數(shù)增加，費(fèi)用增加。間接蒸汽加熱是通過加熱器使釜液部分汽化。上升蒸汽與 回流下來的冷液進(jìn)行傳質(zhì)，其優(yōu)點(diǎn)是使釜液部分汽化，維持原來的濃度，以減少理論塔板 數(shù)，缺點(diǎn)是增加加熱裝置，本次設(shè)計(jì)采用間接蒸汽加熱。六、加熱器采用U形管蒸汽間

5、接加熱器，用水蒸汽作加熱劑。因?yàn)樗^小，可將加熱器放在塔即再沸器。這樣釜液部分汽化，維持了原有濃度，減少理論塔板數(shù)。第二章精餾塔的設(shè)計(jì)計(jì)算第一節(jié)操作條件及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)一、操作壓力精餾操作按操作壓力可分為常壓、加壓和減壓操作。精餾操作中壓力影響非常大。當(dāng) 壓力增大時(shí)，混合液的相對(duì)揮發(fā)度減小，對(duì)分離不利；當(dāng)壓力減小時(shí)，相對(duì)揮發(fā)度將增大， 對(duì)分離有利。但當(dāng)壓力太低時(shí)，對(duì)設(shè)備要求較高，設(shè)備費(fèi)用增加。因此再設(shè)計(jì)時(shí)一般采用常 壓精餾。甲醇-水系統(tǒng)在常壓下?lián)]發(fā)度相差較大，較易分離，故本設(shè)計(jì)采用常壓精餾。二、氣液平衡時(shí)X、y、t數(shù)據(jù)氣液平衡時(shí)，x、y、t數(shù)據(jù)如表1所示表1氣液平衡關(guān)系表溫度t/c甲醇摩爾分?jǐn)?shù)溫度t

6、/ c甲醇摩爾分?jǐn)?shù)液相X/%氣相y/%液相x/%氣相y/%1000073.846.2077.5692.95.3128.3472.752.9279.7190.37.6740.0171.359.3781.8388.99.2643.5370.068.4984.9285.013.1554.5568.085.6289.6281.620.8362.7366.987.4191.9478.028.1867.7564.710010076.733.3369.18注：摘自化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)下冊(cè) P710表19-38（2）第二節(jié)精餾塔工藝計(jì)算、物料衡算1.物料衡算圖95%2.物料衡算已知嚴(yán)咿爛歸,質(zhì)量分?jǐn)?shù)：xF =20

7、%, xD =95%,xW =0.2%M 甲醇=30.04kg/kmol, M 水=18.02kg/kmol0.2%進(jìn)料液、餾出液、釜?dú)堃旱哪柗謹(jǐn)?shù)分別為Xf、Xd、XW :-0.123Xf20/32.0420/32.04 80/18.02= 0.91495/32.0495/32.04 5/18.020.2/32.04= 0.00113進(jìn)料平均相對(duì)分子質(zhì)量：M =0.123 32.04(1 0.123) 18.02 =19.74kg/hXW -0.2/32.04 99.8/18.02原料液：f = 15000 kg/h =759.88kmol/h25.98kg/mol總物料：F =D易揮發(fā)組分

8、：Fxf =Dxd WxW代入數(shù)據(jù)解得：D七仙伽助W = 658.434kmol/h塔頂產(chǎn)品的平均相對(duì)分子質(zhì)量：MD =32.04 0.914 18.02 (1 -0.914) =30.834 kg/kmol塔頂產(chǎn)品質(zhì)量流量：DMdD =30.834 101.446 =3127.986kg/kmol塔釜產(chǎn)品平均相對(duì)分子質(zhì)量：MW -32.04 0.00113 18.02 (1 -0.00113) =18.036 kg/kmol塔釜產(chǎn)品質(zhì)量流量：W 二 WMW =658.434 18.036 =11875052 kg/h3.物料衡算結(jié)果表2物料衡算結(jié)果表塔頂出料質(zhì)量流量/(kg/h)3127.9

9、86質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%95摩爾流量/(kmol/h)101.446摩爾分?jǐn)?shù)/%91.4塔底出料進(jìn)料11875.52150000.220658.434759.880.11312.34塔頂氣相、液相、進(jìn)料和塔底的溫度分別為tvD、Xd、tF、tW查表1,用內(nèi)插法算得：塔頂：914 21辿 669= tLD =66.20 C ; 100 -87.4164.7 -66.991.4-89.6291.94 89.62tvD 168.0 _=tVD66.9 68.0-67.16 C塔釜:0-0.113100-tW0-5.31100 -92.9 tW =99.85 C進(jìn)料：12.3-9.26 = t88.9 二 t

10、F .85.85 013.15 9.2685.0 88.9精餾段平均溫度：76.510提餾段平均溫度一寧=99竺嚴(yán)=92.85 C5平均相對(duì)揮發(fā)度:-取x - y曲線上兩端點(diǎn)溫度下 :的平均值 查表1可得:t =92.9 C時(shí)，：1yAXBy(1 -x) 28.34 (100 -5.31) 丁 “=7.05yBxA(1-y)x (100 -28.34) 5.31t =66.9 C時(shí),y(1 x) 91.94 (100 87.41)(1 -y)x 一(100 -91.94) 87.41= 1.64所以6.回流比的確定作圖法% +a2:-=27.05 1.642=4.35所以,91.440.5由圖

11、可知：100xDD 40.05R1min得：Rmin =1.26又操作回流比 R可?。?R=(1.12)Rmin所以R=2R min=2 X 1.26=2.55二、熱量衡算1. 熱量示意圖2. 加熱介質(zhì)的選擇常用的加熱劑有飽和水蒸氣和煙道氣。飽和水蒸氣是一種應(yīng)用最廣的加熱劑。由于飽和水蒸氣冷凝時(shí)得傳熱系數(shù)很高，可以通過改變蒸汽壓力準(zhǔn)確地控制加熱溫度。燃料燃燒所排放的煙道氣溫度可達(dá)1001000 C,適用于高溫加熱。煙道氣的缺點(diǎn)是比熱容及傳熱系數(shù)很低，加熱溫度控制困難。本設(shè)計(jì)選用300kPa (溫度為133C)的飽和水蒸氣作為加熱介質(zhì)。水蒸氣易獲得、清潔、不易腐蝕加熱管，不但成本會(huì)相應(yīng)降低，塔結(jié)

12、構(gòu)也不復(fù)雜。3. 冷卻劑的選擇常用的冷卻劑是水和空氣，應(yīng)因地制宜加以選用。受當(dāng)?shù)貧鉁叵拗?，冷卻水一般為1025C .如需冷卻到較低溫度，則需采用低溫介質(zhì)，如冷凍鹽水、氟利昂等。本設(shè)計(jì)建廠地25 C,故選用25 C的冷卻水，選升溫 10C，即區(qū)為沈陽(yáng)。沈陽(yáng)市夏季最熱月份平均氣溫為 冷卻水的出口溫度為 35 C .4. 熱量衡算(1 )冷凝器的熱負(fù)荷Qc = (R，1)D(Ivd -Ild)式中IvD -塔頂上升蒸汽的焓；Ild -塔頂餾出液的焓。又 IVD - 1 LD 二 XD 二 H V甲 (1 - XD )二 H V7K式中=Hv甲一甲醇的蒸發(fā)潛熱；=Hv水-水的蒸發(fā)潛熱。蒸發(fā)潛熱的計(jì)算：

13、蒸發(fā)潛熱與溫度的關(guān)系A(chǔ)HV2 -舊川)0.381 -TM式中Tr -對(duì)比溫度。67.16 C時(shí)，甲醇:2Ti 二 273.1567.16Tc 513.15-0.663T1273.15 64.7513.15= 0.658蒸發(fā)潛熱： Hv甲二 1105 r _0.663)0.38 =1098.8331-0.658同理，水：J = 273.15 67.16 = 0.523Tc648.15Tr1Tr1T1273.15 100Tc -648.15= 0.576表3沸點(diǎn)下蒸發(fā)潛熱列表沸點(diǎn)/c蒸發(fā)潛熱也Hv/( kJ/kg)Tc /K甲醇64.71105513.15水1002257648.15注：摘自化工原

14、理修訂版，上冊(cè)附錄 4(P328329)及附錄18(P350351)。蒸發(fā)潛熱：1 -0.525 0 38.Hv水二 2257 ()0=2356.550kj/kg10.576所以1 VD - 1 LD= xd：H v 甲(1_xd).：Hv 水=0.914 1098.833 (1 0.914) 2356.550 =801.67kj/kg6所以 Qc =(R 1)D (Ivd -Ild) =(2.55 1) 3127.986 801.67 =8.9 10 kJ / h(2) 冷卻水消耗量QcCpc(t2 - t1 )式中Wc -冷卻水消耗量；kg/h;Cpc -冷卻介質(zhì)在平均溫度下的比熱容，kJ

15、/(kg C)t1,t2 -冷卻介質(zhì)在冷凝器進(jìn)出口處的溫度，C。15 352-25 C此溫度下冷卻水的比熱容所以Wc -QcCpc(t2 - 切Cpc =4.18kJ/(kg C)1.34 107* 亠1.6 10 kg/h4.18 (35-15)(3) 加熱器熱負(fù)荷及全塔熱量衡算列表計(jì)算甲醇、水在不同溫度下混合物的比熱容Cp (單位：kJ/(kg C)塔頂塔釜進(jìn)料精餾段提餾段甲醇(1)3.0793.5013.3143.1983.448水4.1834.2204.2034.1934.215精餾段：甲醇 Cp1 (tld -tF 3.198 (66.20 - 85.85) = -62.481kJ/

16、kg水 Cp2(tLD Yf) =4.193 (66.20 -85.85) =82.392kJ/kg提餾段：甲醇 Cp1 (tW -tF)二 3.448 (99.85 - 85.85) = 48.272kJ / kg水 Cp2(tW -tF) =4.215 (99.85-85.85) =59.01kJ/kgcp1 =Cp1xD (1xD)Cp2 =3.079 0.95 0.05 4.183 = 3.134kJ/(kg C)塔釜流出液的比熱容：CpCp1xW (1 xW)Cp2 =3.501 0.002 0.998 4.220 = 4.219kJ/(kg C)為簡(jiǎn)化計(jì)算，現(xiàn)以進(jìn)料焓，即81.85

17、 C時(shí)的焓值為基準(zhǔn)。根據(jù)表 2 可得：D = 3127.986kg/h，W -11875.52kg/htLDQD = D i Cp1 dt = DC p1 = t= 3127.986 3.134 (66.20 -85.85)5二-1.93 10 kJ/htWQwj / = W 比尸 Cp2 dt = WC p2 ：t=11875.52 4.203 (99.85 -85.85)5= 6.99 10 kJ/h對(duì)全塔進(jìn)行熱量衡算：Qf Qs = Qd Qw QcQf = 0所以 Qs=-1.93 105 6.99 105 8.9 106 = 9.4 106kJ/h由于塔釜熱損失為10%，則 =90%

18、6所以 Qs 二Qs/ 二94 101.04 107kJ/h0.9式中Qs -加熱器理想熱負(fù)荷；Qs -加熱器實(shí)際熱負(fù)荷；Qd -塔頂餾出液帶出熱量;Qw -塔底餾出液帶出熱量。加熱蒸汽消耗量：查得：AHV水蒸氣=2168.1 kJ/kg (133.3,300kPa)(4)熱量衡算結(jié)果1.04 1072168.1=4796.8kg/h表4熱量衡算結(jié)果表符號(hào)Qc kJTh-Wc kg/hQfkJ/hQdkJ/hQw kJ/hqs kJ/hWh kg /h數(shù)值68.9S051.6 燈001.93x1056.99 如051.04S074796.8三、理論塔板數(shù)的計(jì)算由于本次設(shè)計(jì)時(shí)，相對(duì)揮發(fā)度是變化的

19、，所以不可用簡(jiǎn)捷法，只能用作圖法。精餾段操作線方程為因?yàn)樗x為泡點(diǎn)進(jìn)料，所以 由圖可知，精餾塔理論塔板數(shù)為R 丄XdyxR 1 R 1q=1。6塊，其中精餾段3塊，提餾段3塊。精餾塔主要尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算、精餾塔設(shè)計(jì)的主要依據(jù)和條件溫度/乜甲醇水50760988.160751983.270743977.880734971.890725965.3100716958.4表5甲醇-水在不同溫度下的密度(kg/m3)表6甲醇-水在特殊點(diǎn)的粘度(mPa.s)物質(zhì)甲醇水塔頂：66.20 p0.3230.4218塔底：99.85乜0.2530.2833進(jìn)料：85.85 90.2630.33171、塔頂條件下的流

20、量及物性參數(shù)xD =0.914,xD =0.95, D=101.446 kmol/h(1 )氣相平均相對(duì)分子質(zhì)量M vd =M 甲 XdM 水(1 XD)二 32.04 0.914+18.02(1-0.914)=30.65kg/kmol(2)液相平均相對(duì)分子質(zhì)量M ld = M vd = 30.65kg/kmol(3 )氣相密度DMvd T 衛(wèi)=30.65273.1522.4 T p 一 22.4273.15 66.20= 1.101 kg/mtLD =66.20 C ,查表5，用內(nèi)插法算得:3(4 )液相密度_33甲=746.04kg/m ,水=979.85kg/m1 xD (1-xd )0

21、.950.05D -：1D甲?水746.04 979.85解得:tld =755.05 kg/m(5 )液相粘度查表6可得：tLD =66.20 C時(shí)甲=0.323mPa.s,水=0.428mPa.sld 二甲Xd水(1 Xd)二 0.323 0.914+0.428(1-0.914)=0.332mPa.s(6)塔頂出料的質(zhì)量流量D = D M ld =101.44630.65=3109.32 kg/h表7塔頂數(shù)據(jù)結(jié)果表符號(hào)M LDkg / kmolM VD kg / kmolRd kg /m3Pd kg/m3RdmPa sD kg/hDkmol / h數(shù)值30.6530.651.101755.

22、050.3323109.32101.462塔釜條件下的流量及物性參數(shù)Xw =0.00113，xw =0.002, W = 658.434kmol/h(1) 液相相對(duì)分子質(zhì)量由于甲醇濃度很小，所以液相可視為純水。M lw =Mvw=M 水=18.02kg / kmol(2 )氣相密度tw =99.85 C：VWM vw T o X 一 X22.4 TP。1802273. 150.589kg/m 322.4273.15 99.85273.15(3)液相密度tw =99.85 C查表5,用內(nèi)插法得:w=水二 959.4Kg/m3(4)塔釜出料的流量W=W M lw =658.43418.02=118

23、64.98 kg/h(5 )液相粘度查表 6 可得：tw =99.85 C ,，水=0.253 mPa.s所以二水=0.253 mPa.s表8塔釜數(shù)據(jù)結(jié)果表符號(hào)M LWkg / kmolM vwkg / kmolfVW kg / m3Pw kg / m3山WmPa sW kmol / hW kg/h數(shù)值18.0218.020.589959.40.253658.43411864.983、進(jìn)料條件下的流量及物性參數(shù)F =759.88kmol/h,xF =12.3%,xF =20%查表1得：xF 9.2612.313.15yF 43.53yF54.55由內(nèi)插法可得：13.15-9.2613.15-1

24、2.354.55 -43.53 一 54.55 - y解得：yF =53.14%=0.53(1) 氣相平均相對(duì)分子質(zhì)量M VF 二 yFM甲-(1 -yF)M 水二 0.53 32.04+ ( 1-0.53)18.02=25.45 kg/kmol(2) 液相平均相對(duì)分子質(zhì)量M LF 二XfM 甲(1XF) M 水二 0.123 32.04+ ( 1-0.123)18.02=19.74 kg/kmol(3) 氣相密度“MvfT0p 25.45273.15:VF-0.86 kg/kmol22.4 Tp022.4273.15 85.85(4) 液相密度由表5數(shù)據(jù)，用內(nèi)插法求出甲=728.74kg/m

25、 3,水=968kg/m31xf1 -xf 0.21-0.2= i = r 唁甲 匚728.74968解得lf =908.35kg/m 3(5) 液相粘度查表 6 得：t=85.85C,卩甲=0.263mPa s,卩水=0.3317mPa sLF =xf甲(1-Xf)水二 0.123 0.263 (1 -0.123) 0.3317 =0.323mPa s=15000 kg . h(6)進(jìn)料質(zhì)量流量符號(hào)MvfMlf&FPlf%FF，F(xiàn)kg kmolkg kmolkg m3kg m3mPa skg hkmol h數(shù)值25.4519.740.86908.350.32315000759.88VDVF3

26、0.65 25.45=28.05 kg, kmol(2)液相平均相對(duì)分子質(zhì)量LDLF30.65 19.74二 25.20 kg kmol(3)氣相密度(4 )液相密度(5)液相粘度(6 )氣相流量1.101 0.86=0.98kg：L精LD LFJLD-F755.05 908.350.332 0.323=831.7 kg=0.328 kg.4精餾段的流量及物性參數(shù)(1 )氣相平均相對(duì)分子質(zhì)量摩爾流量 7精二 R 1 D = 2. 5511 01. 446360.o1l3h質(zhì)量流量 V精 二 V精 M精 3 60.13 2 8.05 1 01 01. h5(7 )液相流量摩爾流量L精二 RD =

27、2. 5 5 1 0 1.446 2 5k8m6)9 h質(zhì)量流量L精汽 1VL =258. 69 25. 20 6 1 璀 9925.45 18.02= 21.74 kg kmol表10精餾段數(shù)據(jù)結(jié)果表符號(hào)M v精M L精pv精精%精V精V精L精L精kg kmolkg/kmolkgJ m3kg/m3mPa s kg hkmol hkg,/hkmol h數(shù)值28.0525.200.98831.70.32810101.65360.136518.99258.695.提留段流量及物性參數(shù)(1 )氣相平均相對(duì)分子質(zhì)量LFLW19.74 18.02= 18.88 kg. kmol(3)氣相密度(4 )液相

28、密度(5)液相粘度(6 )氣相流量摩爾流量因?yàn)? V提-q 1 F所以 V提二 精q 1 F 二精/ 3 6 0. 1 3kmo I h式中 q =1 (泡點(diǎn)進(jìn)料)質(zhì)量流量V提二V M提孕60. 13 2 1. 74 78223(7 )液相流量摩爾流量1提=1精+ qF = 精L + F258. 6 9+ 7 59. 88 1 0 1 18*6071 h0.86 0.589提LWJLWLF二 0.725kg908.35 959.40.253 0.323-933.88 kg.二 0.283kg.質(zhì)量流量L提 Lt 況 M m 01 8. 57 1 8. 8 8 1tm二上2 - (66.20-1

29、5)-(67.16-35) =40.95ln(66.20 -15)(67.16-35)據(jù)表4可得:Qc= 8.9 106kJ/h所以冷凝器冷凝面積Kg二 94.41m22302 40.95對(duì)于逆流：T 66.20 C 67.16 CT15 C t 35 C公稱直徑/mm管程數(shù)管數(shù)管長(zhǎng)/mm換熱面積/m2公稱壓力/MPa1200出43525009594.525查取有關(guān)數(shù)據(jù)如下:表13注：摘自金屬設(shè)備上冊(cè) P118表2-2-5和P132表2-2-8。.標(biāo)準(zhǔn)圖號(hào)：JB-1145-71-2-30 設(shè)備型號(hào)：G400 I-16-16加熱器選用u型管加熱器，經(jīng)處理后，放在塔釜內(nèi)。蒸汽選擇133.3 C飽和

30、水蒸氣，傳熱系數(shù)-：t =133.3 -100 =33.3 C由表 4 可得：Q； =1.04 107kJ/h換熱面積：A = Qs1.04 1074.61m2Kt4186 33.3表14公稱直徑管程數(shù)管數(shù)管長(zhǎng)/mm換熱面積/mm公稱壓力/Mpa75“1200川 42820002574.5注：摘自金屬設(shè)備上冊(cè) P118表2-2-5和P132表2-2-8。標(biāo)準(zhǔn)圖號(hào)：JB-1145-71-1-21設(shè)備型號(hào)：G400 H -16-15第三節(jié)塔內(nèi)其他構(gòu)件一、接管管徑的計(jì)算和選擇1、進(jìn)料管本次加料選用高位進(jìn)料，所以Wf可取0.40.8m/s。本次設(shè)計(jì)取 WF=0.6m/s。4F/4X15000dF= =

31、 . =0.0987m3600 n WFpL- 3600 3.14 0.6 908.35式中 F 進(jìn)料液質(zhì)量流量，kg/h。p 進(jìn)料條件下的流體密度，kg/m3。圓整后dF=100mm。表15進(jìn)料管參數(shù)表內(nèi)管d2x S2外管d1 x s1半徑R H 1H 2內(nèi)管重/(kg/m)100 x 6180x 81502002203.73注：摘自浮閥塔 P197表5-3。2、回流管4L/_4況2.55 江3127.986dR = . = . =0.0967V 3600 n WFPL H 3600 江 3.14 匯 0.4 江 755.05 式中：L回流液體質(zhì)量流量，kg/h ;Pl塔頂液相密度，kg/m

32、3。本次設(shè)計(jì)采用的是重力回流，所以速度Wr取0.20.5m/s。此處選Wr =0.4m/s圓整后dR=100mm表16回流管參數(shù)表100 x 7160 x 72452452607.32注：摘自浮閥塔 P197表5-3。3、塔頂蒸氣管因?yàn)椴僮鲏毫槌海哉魵馑俣萕可取1220m/s,本節(jié)設(shè)計(jì)選 W =17m/s。I 4V(2.55 +1)x3127.986dD = =.=0.4583600n WvpL Y 3600x3.1417 X1.101式中：V塔頂蒸氣質(zhì)量流量，kg/h ;p塔頂氣相密度，kg/m3。圓整后dv=460mm。表17塔頂蒸汽管參數(shù)表內(nèi)管d2 xs2夕卜管d1 xs1半徑R

33、H1H2內(nèi)管重 / (kg/m)460 x 9620 X1285028032033.68注：摘自？浮閥塔?P197表5-34. 塔釜出料管塔釜流出液的速度 VW般可取0.51.0m/s,本設(shè)計(jì)取0.7m/s。.I 4W/4X11875.52 c cedw= =0.0791m,360% Ww L3600 3.14 0.7 959.4式中 W-塔釜流出液的質(zhì)量流量，kg/h;內(nèi)管d2 xs2夕卜管d1 xs1半徑RH1H2內(nèi)管重 / (kg/m)80X10120x61002002203.51? L-塔釜液相密度，kg/m3。圓整后：dw=80mm表18塔釜出液管參數(shù)表二、除沫器為了確保氣體的純度，

34、減少液體的夾帶損失， 選用除沫器，常用的除沫器裝置有 折板除沫器、絲網(wǎng)除沫器以及旋流板除沫器。本設(shè)計(jì)塔徑較小，且氣液分離，故 采用小型絲網(wǎng)除沫器，裝入設(shè)備上蓋。氣流計(jì)算Ww=KLV丫 PV式中K-常數(shù)，取0.107;：L、V -精餾段氣體和液體的密度，kg/m3J831.7 0.98 Wk=0.107X=3.115m/sX 0.98除沫器直徑計(jì)算：D=岳式中，V-氣體處理量，m3/sV=V精3600 精10101.653600 0.983=2.863m 3/s所以D=4 2.8633.14 3.115=1.082m三、液體分布器采用蓮蓬頭式噴淋器。選用此裝置能使截面積的填料表面較好地潤(rùn)濕。 和

35、維修方便，噴灑比較方便，安裝簡(jiǎn)便。1.、回流液分布器流速系數(shù) 可取0.820.85,推動(dòng)力液柱高度H可取0.120.15m結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造以上，本設(shè)計(jì)選:=0.83，H=0.16mW=2gH =0.83 x 2 9.8 0.16 =1.47m/s小孔輸液能力計(jì)算:L?l 3600運(yùn)旦鰹= 2.9 !0755.05 3600m /sQ*W2.9 10；0.83 1.47_32= 2.38 10 m42.38 10；3.142(6 10 )4= 84.2 : 84(個(gè))式中w=小孔流速，m/s;f=小孔總面積，m2；H=推動(dòng)力液柱高度，m,取H=0.16m; dr、孔直徑，可取 410mm此處選 d

36、=6mm; =流速系數(shù)，取0.83 ;n=小孔總數(shù)；Q=小孔輸液能力，m3/s;噴灑球面中心到填料表面距離計(jì)算:2grh=rcot : +2.22W sin a式中r=噴射圓周半徑，m:-=噴射角，可取，：40，本設(shè)計(jì)選:-=40120085 = 515mm = 0.515m2r=式中D=精餾塔內(nèi)徑,所以D-(75 100)= 2mm.2gr2W2sin2 ：0.515cot40 +29.8 0.51522 = 2.069m = 2069mm2 1.472 (sin 40 )22.進(jìn)料夜分布器 由前知，小孔流速 小孔輸液能力W=1.47m/sQ=150004.59 10m3/s L 3600

37、908.35 3600同樣，取 d=4mm,=0.834.59 103.76 10，m2W 0.83 1.47f3.76乂10n =兀,23.14d24-133(個(gè))(6 10冷2取=40,所以2gr2 22W sin :22 1.47(sin 40 )D,本設(shè)計(jì)選=0.515cot40 +又因?yàn)樯徟铑^直徑 d可?。?.20.3 ）29 8 x 0 51529.8 0.5 52 = 2.069m 二 2069mmd=0.25D=0.25X 1200=300mm四液體再分布器由于規(guī)整填料本身就具有使液體均勻分布的性能，故本次設(shè)計(jì)不需另外設(shè)液體在分布器對(duì)液體再次分布。五.填料支撐板的選擇本設(shè)計(jì)采用

38、波紋板網(wǎng)支撐板，板網(wǎng)支撐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，自由截面大，但強(qiáng)度低。本設(shè)計(jì) 填料層高度較低，故此支撐板適用。主要設(shè)計(jì)參考表19和表20。表19不銹鋼波紋板網(wǎng)支撐板的設(shè)計(jì)參數(shù)表塔徑/ mm板外徑/ mm板高/ mm訴似重量/ mm1200119760450注：摘自塔設(shè)備設(shè)計(jì)P268表5-36表20支撐圈尺寸參數(shù)表（采用不銹鋼）塔徑|D1D2厚度重量4001198118516732注:摘自塔設(shè)備設(shè)計(jì)P273表5-41六塔釜設(shè)計(jì)料液在釜內(nèi)停留5分鐘，裝料系數(shù)取 0.5塔釜高（h）=2:1塔徑（d）塔釜料液量：,L 151.92如041 c 3LW5.77m幾 60831.74式中一提餾段液相密度；L提餾段液相質(zhì)量流量。塔釜體積3黑罟皿曲又因?yàn)閂w d3h, h/d =