甲醇水分離過(guò)程板式精餾塔的設(shè)計(jì)概要

1、第一章設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)1.1設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)題目：甲醇一水分離過(guò)程板式精餾塔的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求：年產(chǎn)純度為99.5%的甲醇12000噸塔底餾出液中含甲醇不得高于 0.1%原料液中含甲醇 40%,水60%。1.2操作條件1操作壓力常壓2進(jìn)料熱狀態(tài)自選3回流比自選4塔底加熱蒸氣壓力0.3Mpa(表壓1.3塔板類型篩孔塔1.4工作日每年工作日為330天，每天24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行。1.5設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容(1流程和工藝條件的確定和說(shuō)明(2操作條件和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)(3精餾塔的物料衡算；(4塔板數(shù)的確定;(5精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算(6精餾塔的塔體工藝尺寸計(jì)算(7塔板主要工藝尺寸的計(jì)算;(8塔板的流體力學(xué)驗(yàn)算(9塔板負(fù)

2、荷性能圖；(10主要工藝接管尺寸的計(jì)算和選取(11塔板主要結(jié)構(gòu)參數(shù)表(12對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程的評(píng)述和有關(guān)問(wèn)題的討論第二章設(shè)計(jì)原則，盡量采用科學(xué)技術(shù)上的最新成就，使，符合優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、安全、低消耗的2.1確定設(shè)計(jì)方案的原則確定設(shè)計(jì)方案總的原則是在可能的條件下生產(chǎn)達(dá)到技術(shù)上最先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)上最合理的要求原則。必須具體考慮如下幾點(diǎn)：2.1.1滿足工藝和操作的要求首先必須保證產(chǎn)品達(dá)到任務(wù)規(guī)定的要求，而且質(zhì)量要穩(wěn)定。這就要求各流體流量和壓頭穩(wěn)定，入塔料液的溫度和狀態(tài)穩(wěn)定，從而需要采取相應(yīng)的措施。其次所定的設(shè)計(jì)方案需要有一定的操作彈性，各處流量應(yīng)能在一定范圍內(nèi)進(jìn) 行調(diào)節(jié)，必要時(shí)傳熱量也可進(jìn)行調(diào)整。因此，在必要的位置上要

3、裝置調(diào)節(jié)閥門(mén)，在管路中安裝備用支線。計(jì)算傳熱面積和選取操作指標(biāo)時(shí)，也應(yīng)考慮到生產(chǎn)上的可能波動(dòng)。再其次，要考慮必需裝置的儀表（如溫度計(jì)、壓強(qiáng)計(jì)，流量計(jì)等及其裝置的位置，以便能通過(guò)這些儀表來(lái)觀測(cè)生產(chǎn)過(guò)程 是否正常，從而幫助找出不正常的原因，以便采取相應(yīng)措施。2.1.2滿足經(jīng)濟(jì)的要求要節(jié)省熱能和電能的消耗，減少設(shè)備及基建費(fèi)用。如前所述在蒸餾過(guò)程中如能 適當(dāng)?shù)乩盟?、塔底的廢熱，就能節(jié)約很多生蒸汽和冷卻水，也能減少電能消耗。 同樣，回流比的大小對(duì)操作費(fèi)和設(shè)備費(fèi)也有很大影響。降低生產(chǎn)成本是各部門(mén)的經(jīng) 常性任務(wù)，因此在設(shè)計(jì)時(shí)，是否合理利用熱能，采用哪種加熱方式，以及回流比和其他操 作參數(shù)是否選得合適等，

4、均要作全面考慮，力求總費(fèi)用盡可能低一些。而且，應(yīng)結(jié)合具 體條件，選擇最佳方案。2.1.3滿足安全生產(chǎn)的要求例如甲醇屬易燃有毒物料，不能讓其蒸汽彌漫車間，也不能使用容易發(fā)生火花的 設(shè)備。又如，塔是指定在常壓下操作的，塔內(nèi)壓力過(guò)大或塔驟冷而產(chǎn)生真空，都會(huì)使塔 受到破壞，因而需要安全裝置。以上三項(xiàng)原則在生產(chǎn)中都是同樣重要的。但在化工原理課程設(shè)計(jì)中 ，對(duì)第一個(gè) 原則應(yīng)作較多的考慮，對(duì)第二個(gè)原則只作定性的考慮，而對(duì)第三個(gè)原則只要求作一般 的考慮。2.2精餾操作對(duì)塔設(shè)備的要求和類型2.2.1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、

5、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。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)

6、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。2.2.2板式塔類型氣-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。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)程常用的塔設(shè)備，它的主要優(yōu)點(diǎn)有：結(jié)構(gòu)比浮閥塔

7、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%。塔板效率咼，比泡罩塔咼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?。s23。小孔篩板容易堵塞。第三章設(shè)計(jì)步驟3.1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(huà)出塔的操作性能圖。管路及附屬設(shè)備的計(jì)算與

8、選型，如再沸器、冷凝器。抄寫(xiě)說(shuō)明書(shū)。繪制精餾裝置工藝流程圖和精餾塔的設(shè)備圖。3.2確定設(shè)計(jì)方案本設(shè)計(jì)任務(wù)為分離甲醇一一水混合物。對(duì)于二元混合物的分離，應(yīng)采用連續(xù)精 餾流程。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)塔頂上升蒸汽采用全凝器冷凝，冷凝液在泡點(diǎn)下一部分加回流至塔內(nèi)，其余部分經(jīng)產(chǎn) 品冷卻器后送至儲(chǔ)罐。塔釜采用間接蒸汽加熱，塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送至儲(chǔ)罐。第四章精餾塔的工藝計(jì)算4.1物料衡算4.1.1原料液及其塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率甲醇的摩爾質(zhì)量為：32.04kg/kmolaM=水的摩爾質(zhì)量為:18.01k g/k mbM=原料液摩爾分率：F0.4/32.040.27 0

9、.4/32.040.6/18.01+塔頂摩爾分率：0.995/32.045.62100.001/32.040.999/18.01W -=? X4.1.2原料液及其塔頂與塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量原料液平均摩爾質(zhì)量：0.2732.04(10.2718.0121.80/F M kg kmol =? +-?=塔頂產(chǎn)品 平均摩爾質(zhì)量0.9932.04(10.9918.0131.90/D M kg kmol =? +-?=塔底產(chǎn)品平均摩爾 質(zhì)量445.621032.04(1 5.621018.0118.03/W M kg kmol -=? +-?=4.1.3全塔物料衡算71.21031.90(2433047

10、.50/D kmol h =? T =440.99 5.621047.50174.43/0.275.6210D W F W F D kmol hxx?%=? =-?174.4347.50126.93/W F D kmol h =-=-=4.2精餾段操作線方程甲醇一水屬理想物系，可采用圖解法求理論板層數(shù)。由手冊(cè)查得甲醇一水物系的氣液平衡數(shù)據(jù)(表1繪出x-y圖，見(jiàn)圖4.1。表1 溫度/C x y 溫度/Z x y 100 0.00 0.00 75.3 0.40 0.729 96.4 0.02 0.134 73.1 0.50 0.77993.5 0.04 0.234 71.2 0.60 0.825

11、91.2 0.06 0.304 69.3 0.70 0.870 89.3 0.08 0.365 67.60.80 0.915 87.7 0.10 0.418 66.0 0.90 0.958 84.4 0.15 0.517 65.0 0.95 0.979 81.7 0.200.579 64.5 1.00 1.00 78.0 0.30 0.665查得:y S =0.647,x S =0.273Rmin=(xD-y S /(y-xS=(0.99-0.647/(0.647-0.273=0.917R=1.8Rmi n=1.8*0.917=1.6511.65147.5078.42/L R D kmol h

12、 =? =?=(1(1.651147.5125.92/V R D kmol h =+? =+?=125.92/V V kmol h =78.42174.43252.85/L L F kmol h =+=+=4.3精餾段操作線方程111Dn n Ry R R xx +=+ 1 1.6510.991.6511 1.6511n n y x +=+10.6230.373n n y x +=+4.3提餾段操作線方程1m m W L W1252.85126.935.6210252.85126.93252.85126.93m m y -+=-?-41 2.01 5.6710m m y -+=-?4.4進(jìn)料方

13、程由于為泡點(diǎn)進(jìn)料，則q=111FF y x = 4圖解法確定塔板數(shù)YX圖4.1可知,總理論塔板數(shù)NT為12塊（包括再沸器進(jìn)料板位置NF為自塔頂數(shù)起第9塊。4.6理論板層數(shù)NT的求取精餾段理論塔板數(shù)NT=8塊提餾段理論塔板數(shù)NT=3塊精餾段實(shí)際塔板數(shù)N精=8.8/60%=15塊提餾段實(shí)際塔板數(shù)N提=3.2/60%=6塊4.7塔效率n = xD X D/(xF X F=99.83%第五章精餾塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.1塔徑與板間距5.1.1精餾段L=78.63kmol/h V=126.11 kmol/h精餾段的氣、液相體積流率為V S =VM Vm /3600 pVm =(126.11 X 29.46/(36

14、00 X 1.049=0.9838 m 3/s L S =LM Lm /3600 p Lm =(78.63 X9.99/(3600 787.33=0.000554 m 3/s max L V Vu C p尸式子中負(fù)荷因子2.02002.0( (T C由史密斯關(guān)聯(lián)圖(如圖5.1查得C20再求圖的橫坐標(biāo)為F lv =L/V X ( p l / p v 0.5=(0.000554/0.9838 X (716.91 X 1.049 0.5=0.0176取板間距,H T =0.40m,板上清液層高度取h L =0.05m，則H T -h L =0.35 m由史密斯關(guān)聯(lián)圖得C 20 =0.065氣體負(fù)荷因

15、子 C= C 20 X ( c /200.2=0.065 X (62.6/20 0.2 =0.0817 U max =取安6 全系數(shù)為0.8,則空塔氣速為U=0.8U max =0.8 X06=1.648m/sD=(4V s /( np 1/2=(467X/(3.14 1 .X48 0.5=0.819按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后為D=1.2m塔截面積為 At=3.14 X.6 X.6=1.1304 m 2實(shí)際空塔氣速為 U實(shí)際=1.648/1.1304= 1.458m/sU實(shí)際/ U max =1.458/2.06=0.71皎全系數(shù)在允許的范圍內(nèi)，符全設(shè)計(jì)要求史密斯關(guān)聯(lián)圖(圖5.15.1.2提餾段塔徑的計(jì)

16、算與板間距的確定L =251.28kmol/hV =126.11kmol/h提餾段的氣、液相體積流率為V S =V M vmoo p Vm =(126.11 X 22.66/(3600 X 0.8846=0.8973m 3/s L S =L M Lm /3600 p Lm =(251.28 X 19.96/(3600 X 907.56=385 mXXl0 V Vu C p尸式中，負(fù)荷因子2.02002.0( (T C由史密斯關(guān)聯(lián)圖(如圖3查得C 20再求圖的橫坐標(biāo)F lv =L /V X ( p l /p v 0.56/38573 X9D7.51/0.88460.5=1.3 10-X取板間距,

17、H T =0.40m ,板上清液層高度取h L =0.06m，則H T -h L =0.34 m由史密斯關(guān)聯(lián)圖，得知C 20=0.07氣體負(fù)荷因子 C= C 20 X ( c /200.2= 0.07 X (54.271/20 0.2=0.0855U max =0.0855 R907.51/0.8846-10.5=2.73 m/s取安全系數(shù)為0.8,則空塔氣速為U=0.8Umax=0.8X2.73=2.184m/sD=(4V s /(冗卩 1/2=(4 X 0.8973/(3.14/25=4580m按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后為D=1.2m塔截面積為 At=3.14 X.6 X.6=1.13 m2實(shí)際空塔

18、氣速為U實(shí)際=2.184/1.13=1.93m/sU實(shí)際/ U max=1.93/2.73=0.707(安全系數(shù)在允許的范圍內(nèi),符全設(shè)計(jì)要求5.2精 餾塔有效高度的計(jì)算精餾段有效高度為Z精=(N精-1H T=(15-1 040=5.6 m提餾段有效高度為Z提=(N提-1H T=(6-1 0.40=2 m在進(jìn)料板上方開(kāi)一個(gè)人孔，其高度為0.8 m故精餾塔有效高度為Z=Z精+Z提+0.8=5.6+2+0.8=8.4m5.3塔板結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定5.3.1精餾段溢流裝置計(jì)算因塔徑D=1.2m,所以可選取單溢流弓形降液管，采用凹形受液盤(pán)。(此種溢流方式液體流徑較長(zhǎng) 塔板效率較高，塔板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,加工方便，在

19、直徑小于2.2m的塔中被廣泛使用。各項(xiàng) 計(jì)算如下：1堰長(zhǎng)lw可取 lw=0.60D=0.72m2溢流堰高度hw由 hw=h L-how選用平直堰,(溢流堰板的形狀有平直形與齒形兩種，設(shè)計(jì)中一般采用平直形溢流堰板。堰上層液高度how由下列公式計(jì)算，即有how=2.84/1000 E(Lh/lw(2/3并由圖液流收縮系數(shù)計(jì)算圖，則可取用E= 1.0,則how=0.0083m取板上清液層高度h L=0.05 m故 hw=0.0417m3弓形降液管的寬度 Wd和截面積Af由Wd/D=0.6 m查可求得Af/A T=0.057 Wd/D=0.15Af=0.057 0.785=0.0448 m2Wd=0.

20、125X1.2=0.15 m并依據(jù)下式驗(yàn)算液體在降液管中的停留時(shí)間，即9 =3600 Af X H T/L h= 3600 448 00040/ (3600 0.0084=21.31s5s其中H T即為板間距0.40m,L h即為每小時(shí)的體積流量驗(yàn)證結(jié)果為降液管設(shè)計(jì)符合要求。4降液管底隙高度h oh o= L h/(3600 Iw茨Uo取 u o=0.07m/s則 h o=0.0084 3600/(3600 8.72 0.07=0.020024 m0.02mH w-h o=0.0417-0.020024=0.021671910.006 m故降液管底隙高度設(shè)計(jì)合理選用凹形受液盤(pán)深度h w=55m

21、m塔板布置1塔板的分塊因?yàn)镈800mm所以選擇采用分塊式，查可得，塔板可分為3塊2邊緣區(qū)寬度確定取 Ws=W s= 65mm , Wc=35mm3開(kāi)孔區(qū)面積計(jì)算開(kāi)孔區(qū)面積Aa按下面式子計(jì)算，則有Aa=2x(r2-x20.5+ n r2/180 s(x/r其中 x=D/2-(Wd+Wsr= D/2-Wc并由 Wd/D=0.125，推出 Wd=0.125由上面推出Aa=0.530m24.篩孔計(jì)算與排列本實(shí)驗(yàn)研究的物系基本上沒(méi)有腐蝕性，可選用S = 3mm碳鋼板，取篩孔直徑do=5mm 篩孔按正三角形排列，取孔中心距t為t=3 do=15mm篩孔的數(shù)目n為n=1.155Ao/t2=2721 個(gè)開(kāi)孔率

22、為 =0.907(do/t2=10.1%氣體通過(guò)閥孔的氣速為u o=Vs/Ao=1.481/(Aa x =27.67m/s5.3.2提餾段(計(jì)算公式和原理同精餾段溢流裝置計(jì)算因塔徑D=1.0m,所以可選取單溢流弓形降液管，采用凹形受液盤(pán)(同精餾段。各項(xiàng)計(jì)算如下1堰長(zhǎng)lw可取 lw=0.60D=0.60m2溢流堰高度hw由hw=h L-h ow可選取平直堰，堰上層液高度h ow由下列公式計(jì)算，即有h ow=2.84/1000 職(Lh/lw(2/3并由圖液流收縮系數(shù)計(jì)算圖，則可取用E= 1.0,則h ow=0.0159m取板上清液層高度h L=0.06 m故 hw=0.06-0.0159=0.0

23、441 m3弓形降液管的寬度 Wd和截面積Af由Wd/D=0.6 m查圖可求得Af/A T=0.057 Wd/D=0.125Af=0.057 0.785=0.044745 mWd=0.125X1.0=0.125 mX 0.0022=8.14s5s并依據(jù)下式驗(yàn)算液體在降液管中的停留時(shí)間，即9 =3600 Af X H T/L h= 3600 X 0.044745 X 0.40/ (3600其中H T即為板間距0.40m,L h即為每小時(shí)的體積流量 驗(yàn)證結(jié)果為降液管設(shè)計(jì)符合要求。4降液管底隙高度h oh o= L h/(3600 lwXU o取 u o=0.17m則 h o=0.0022 3600

24、/(3600 0.6 X0.17=0.022 m0.02mH w-h 0=0.0417-0.022=0.0197m0.006 m故降液管底隙高度設(shè)計(jì)合理選用凹形受液盤(pán)深度h w=55mm塔板布置1塔板的分塊因?yàn)镈800mm所以選擇采用分塊式，查表可得，塔板可分為3塊。2邊緣區(qū)寬度確定取 Ws=W s= 65mm , Wc=35mm開(kāi)孔區(qū)面積計(jì)算開(kāi)孔區(qū)面積Aa按式子5-12計(jì)算，則有Aa=2x(r2-x20.5+ n r2/180 x-S(x/r其中 x=D/2-(Wd+Wsr= D/2-Wc并由 Wd/D=0.125，推出 Wd=0.125由上面推出Aa=0.530m2篩孔計(jì)算與排列本實(shí)驗(yàn)研究

25、的物系基本上沒(méi)有腐蝕性，可選用S = 3mm碳鋼板，取篩孔直徑do=5mm篩孔按正三角形排列，取孔中心距t為t=3 do=15mm篩孔的數(shù)目n為n=1.155Ao/t2=2721 個(gè)開(kāi)孔率為 =0.907(do/t2=10.1%氣體通過(guò)閥孔的氣速為u o=V s/Ao=1.466/(0.101 X 0.530=27.38m/s第六章篩板的流體力學(xué)驗(yàn)算6.1精餾段6.1.1塔板的壓降干板的阻力he計(jì)算干板的阻力he計(jì)算由公式:he=0.051(u o/e o2 X ( p v/ pl并取do/ S = 5/3=1.67可查史密斯關(guān)聯(lián)圖得,e o=0.772所以 he=0.051(27.67/0.

26、772 2 (1 X1/819.1=0.0786m液柱氣體通過(guò)液層的阻力hl的計(jì)算氣體通過(guò)液層的阻力hl由公式:hl= B h Lu a=Vs/(A T-Af=1.481/(0.785-0.0047=1.897m/sFo=1.897(1.011/2=1.90kg1/2/(s m1/2查得 B =0.54所以 hl= B h L=0.54 X (0.0417+0.0083=0.027液柱液體表面張力的阻力h c計(jì)算液體表面張力的阻力hc由公式he =4 c L/( p l X計(jì)算d則有he =(4 X 37.97 -3/1019.1 9X1 X.005=0.0038 m 液柱氣體通過(guò)每層塔板的液

27、柱高度h P,可按下面公式計(jì)算h P=hc+hl+h c =0.0786+0.027+0.0038=0.10946柱氣體通過(guò)每層塔板的壓降為 Pp= h P X p l X g =0.1094 X 819.1 X 9.81=879設(shè)計(jì)允許9KPa(6.1.2液面落差對(duì)于篩板塔，液面落差很小，由于塔徑和液流量均不大，所以可忽略液面落差的影 響。6.1.3液沫夾帶液沫夾帶量，采用公式:e v=5.7 X 106/ c L X u a/(Hfl3.2由 h f=2.5h L=2.5 0.05=0.125m 所以:e v=(5.7 10-6/37.97 10-3 1.897/(0.4-0.125=0.

28、068kg 液/kg 氣0.1kg 液/kg 氣可知液沫夾帶量在設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)。6.1.4漏液對(duì)于篩板塔，漏液點(diǎn)氣速u(mài) o,min可由公式Uo,min=4.4Co(0.0056+0.13 h L-h c / p L / p V1/2=8.81m/s實(shí)際孔速為 U o27.67m/sUo,min穩(wěn)定系數(shù)為 K=Uo/Uo,min=27.67/8.8仁3.141.5故在本設(shè)計(jì)中無(wú)明顯漏液。6.1.5液泛為防止塔內(nèi)發(fā)生液泛，降液管內(nèi)液高度Hd應(yīng)服從式子：Hdw (H T+h w甲醇與水屬于一般物系，取 書(shū)=0.5則書(shū)(H T+h w=0.5(0.40+0.0417=0.221m而 Hd=hp+h L+

29、hd板上不設(shè)進(jìn)口堰，則有hd=0.153(u o2=0.153 X (0.072=00液柱Hd=hp+h L+hd=0.1094+0.05+0.0007=0.160m 液柱則有:HdUo,mi n穩(wěn)定系數(shù)為K= Uo / Uo,min =27.38/9.55=2.871.5,故在本設(shè)計(jì)中無(wú)明顯漏液6.2.5液泛為防止塔內(nèi)發(fā)生液泛，降液管內(nèi)液高度Hd應(yīng)服從式子HcK (H T+h w甲醇與水屬于一般物系，取書(shū)=0.5則書(shū)(H T+h w=0.5(0.40+0.417=0.221m而 Hd=hp+h L+hd板上不設(shè)進(jìn)口堰，則有hd=0.153(u o 2=0.00液柱Hd=hp+h L+hd=0

30、.095+0.05+0.004=0.149 m 液柱則有：Hd (H T+h w于是可知本設(shè)計(jì)不會(huì)發(fā)生液泛。第七章塔板負(fù)荷性能圖7.1精餾段7.1.1漏液線U o,min=4.4Co(0.0056+0.13 h L-h c / p L / p V1/2U o,mi n=V s, min/Aoh L= h w +h OWh OW =2.84/1000 Ex(Lh/lw(2/3V s, min =4.4Co Ao0.0056+0.13( h W+2.84/1000 EX(Lh/lW(2/3- he p L / p V 1/2 =5.178 (0.007151+0.1219Ls2/3 1/2在操作范

31、圍內(nèi)，任取幾個(gè)Ls值,依上式計(jì)算出Vs值計(jì)算結(jié)果列于下表7.1 Lsm3/s 0.0005 0.0015 0.0030 0.0045Vs m3/s 0.461 0.484 0.510 0.529 7.1.2ft 沫夾帶線e v =0.1kg液/kg氣為限，求Vs Ls關(guān)系如下：e v=5.7 X-6/ e LX u a/(HHTf 3.2u a=Vs/(A T-Af=1.351 Vsh f=2.5h L=2.5(h w+ h owh w=0.0417h ow=2.84/1000 EX(Lh/lw(2/3h f=2.5(0.0417+ 0.93 Ls2/3=0.10+2.3 Ls2/3H T-h

32、 f=0.40-0.10-2.30Ls2/3=0.3-2.30 Ls2/3e v=5.7 X-6/37.97 1X-31.351Vs/(0.3-2.30 Ls2/33.2 =0.1整理得 Vs=1.70-13.00 Ls2/3在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)Ls值,依上式計(jì)算出Vs值計(jì)算結(jié)果列于下表7.2 Lsm3/s 0.0005 0.0015 0.0030 0.0045 Vs m3/s 1.619 1.530 1.429 1.346 7.1 液相負(fù)荷下限 線對(duì)于平流堰，取堰上液層高度h ow=0.005m作為最小液體負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)，由式 h ow=2.84/1000 職(Lh/lw(2/3 =0.005L

33、s,mi n=0.00024m/s據(jù)此可做出與氣體流量無(wú)關(guān)的垂直液相負(fù)荷下限線7.1.4液相負(fù)荷上限線以9 =4作為液體在降液管中停留時(shí)間的下限，由下式9 =(Af X H T/L s=4故 Ls,max=(Af XH T/4=(0.0447 X40/4=0.00447 m3/s據(jù)此可以作出與氣體流量無(wú)關(guān)的垂直液相負(fù)荷上限7.1.5液泛線令 Hd (H T+h wHd=hp+h L+hdh P=hc+hl+h (Thl= B h Lh L= h w +h OW聯(lián)立得書(shū) H T+(中 B1h w=( B +1 h OW+ hc + hd + h c忽略hc將h OW與Ls、hd和Ls、hc與Vs

34、的關(guān)系代入上式，得a V 2s=b-c Ls d Ls 2式 中 a =0.051/(A o c o 2 x ( p v / p l b- & = H T +(書(shū)1h w c =0.153/(lwh O 2d =2.84 X3XEX ( 1+ B (3600/lw(2/3將有關(guān)數(shù)據(jù)代入，得a =0.051/(0.101 X 0.530 X 0.7722 X (1.01/819.1=0.037 b -0.540.5 X 0.4+(0.51 X 0.0417=0.157 c =0.153/(0.6 X 0.022=1062.500d =2.84 X31X X 1+0.54(3600/0.6(2/3

35、=1.444故 V 2s=4.24-28716.22 Ls 2-39.03L 2/3s在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)Ls值,依上式計(jì)算出Vs的值，計(jì)算結(jié)果如下表7.3Ls m 3/s 0.0005 0.0015 0.0030 0.0045 Vs m 3/s 3.993.663.172.60負(fù)荷性能圖7.11234500.0020.0040.006LsVs,maxVs,min在負(fù)荷性能圖上，作出操作點(diǎn)A ,連接0A ,即作出操作線。由圖二可看出，該篩板的操作上限為液泛控制，下限為漏控制。由圖查得s,max= 1.623m3/s V s,mi n=0.400 m3/s故操作彈性為:V s,max/ V s

36、,min=1.623/0.400=4.0587.2提餾段7.2.1漏液線Uo,min=4.4Co(0.0056+0.13 h L-h c / p L / p V1/2Uo,mi n=V s, min/Aoh L= h w +h OWh OW =2.84/1000 E18.04 3/60/1000=0.30 m3V=n R2h 算出 h=0.38 m所以塔底高度設(shè)計(jì)為1.45m8.7.3塔支座為2.5m8.7.4塔體總高度為：H=(n-nF-nP-1HT+ nF HF+ nP Hp+ HD+ HB+ H1+H2 =(14-1-1-1 X).4+1 8.4+1 0.8+0.72+1.45+0.5+2.5 =10.77 m第九章 精餾裝置工藝流程圖 第十 章設(shè)計(jì)結(jié)論 甲醇最早是用木材干餾得到的，因此又叫木醇，是一種易燃的液體， 沸點(diǎn)65C，能溶于水，毒 性很強(qiáng)，誤飲能使人眼睛失明，甚至致死。由于甲醇和 水不能形成恒沸點(diǎn)的混合物，因此可直接用常壓蒸餾法