甲醇-水精餾塔化工原理課程設(shè)計

1、<p>　　課程名稱 化工原理課程設(shè)計 </p><p>　　設(shè)計題目 常壓甲醇－水篩板精餾塔設(shè)計 </p><p>　　學(xué)生姓名 周佳佳 專業(yè) 化學(xué)工程與工藝 </p><p>　　班級學(xué)號 1001090605 </p>&

2、lt;p>　　設(shè)計日期 2010 年 6 月 14 日至 2009 年 6 月 25日</p><p><b>　　設(shè)計條件及任務(wù)：</b></p><p>　　設(shè)計體系：甲醇－水體系</p><p><b>　　設(shè)計條件：</b></p><p>　　進料量：F= 200 kmo

3、l/h</p><p>　　進料濃度：ZF= 0.35 （摩爾量分數(shù)）</p><p>　　進料狀態(tài)：q= 1.08 </p><p><b>　　操作條件：</b></p><p>　　塔頂壓強為4kPa(表壓)，單板壓降不大于0.7kPa。</p><p>　　塔頂冷凝水采用深井水，溫

4、度t＝12℃；</p><p>　　塔釜加熱方式：間接蒸汽加熱，采用3kgf/cm2(表壓)水蒸汽</p><p>　　全塔效率：ET = 52%</p><p>　　分離要求：XD= 0.995（質(zhì)量分數(shù)）；XW= 0.002（質(zhì)量分數(shù)）；</p><p>　　回流比：R/Rmin =1.6 </p><p>　　2

5、010年6月11日 </p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　緒論1</b></p><p><b>　　1.精餾簡介1</b></p><p><b>　　2.塔設(shè)備簡介1</b></p><p&g

6、t;<b>　　3.體系介紹1</b></p><p><b>　　4.設(shè)計要求1</b></p><p><b>　　第一節(jié) 概述1</b></p><p>　　1.1精餾操求作對塔設(shè)備的要求1</p><p>　　1.2板式塔類型1</p><

7、p>　　1.2.1篩板塔1</p><p>　　1.2.2浮閥塔1</p><p>　　1.2.3泡罩塔1</p><p>　　1.3設(shè)計單元操作方案簡介1</p><p>　　1.4精餾塔的設(shè)計簡介1</p><p>　　1.4.1 篩板塔設(shè)計須知1</p><p>　　1.

8、4.2 篩板塔的設(shè)計程序1</p><p>　　第二節(jié) 設(shè)計方案的初步確定1</p><p>　　2.1操作條件的確定1</p><p>　　2.1.1操作壓力1</p><p>　　2.1.2進料狀態(tài)1</p><p>　　2.1.3加熱方式1</p><p>　　2.1.4冷卻劑

9、與出口溫度1</p><p>　　2.1.5回流比1</p><p>　　2.1.6熱能的利用1</p><p>　　2.2確定設(shè)計方案的原則1</p><p>　　2.3操作流程簡圖1</p><p>　　第三節(jié) 板式精餾塔的工藝參數(shù)計算1</p><p>　　3.1 物料衡算與

10、操作線方程1</p><p>　　3.2 理論塔板數(shù)的計算與實際板數(shù)的確定1</p><p>　　3.2.1理論板數(shù)的計算1</p><p>　　3.2.1實際板數(shù)的確定1</p><p>　　3.3操作壓強的計算1</p><p>　　3.4操作溫度的計算1</p><p>　　3

11、.5塔內(nèi)物料平均分子量、張力、流量及密度的計算1</p><p>　　3.5.1密度及流量1</p><p>　　3.5.2液相表面張力的確定：1</p><p>　　3.5.3液體平均粘度計算1</p><p>　　第四節(jié) 板式塔主要尺寸的設(shè)計計算1</p><p>　　4.1塔的有效高度和板間距的初選

12、1</p><p>　　4.1.1塔有效高度1</p><p><b>　　4.2 塔徑1</b></p><p>　　第五節(jié) 板式塔的結(jié)構(gòu)1</p><p>　　5.1 塔的總體結(jié)構(gòu)1</p><p>　　5.2 總塔高度1</p><p>　　5.2.1塔頂

13、空間HD1</p><p>　　5.2.2塔底空間1</p><p>　　5.2.3整體塔高1</p><p>　　5.2.4人孔數(shù)1</p><p>　　5.3 塔板結(jié)構(gòu)1</p><p>　　5.3.1溢流裝置1</p><p>　　5.3.2弓形降液管寬度Wd和面積Af1&l

14、t;/p><p>　　5.3.3降液管底隙高度1</p><p>　　5.3.4塔板布置及篩孔數(shù)目與排列1</p><p>　　5.4.篩板的力學(xué)檢驗1</p><p>　　5.4.1塔板壓降1</p><p>　　5.4.2液面落差1</p><p>　　5.4.3液沫夾帶1</

15、p><p><b>　　5.4.4漏液1</b></p><p><b>　　5.4.5液泛1</b></p><p>　　5.5.塔板負荷性能圖1</p><p>　　5.5.1漏液線1</p><p>　　5.5.2液沫夾帶線1</p><p&g

16、t;　　5.5.3液相負荷下限線1</p><p>　　5.5.4液相負荷上限線1</p><p>　　5.5.5液泛線1</p><p>　　5.5.6操作彈性1</p><p>　　第六節(jié) 設(shè)計結(jié)果匯總1</p><p>　　第七節(jié) 精餾裝置的附屬設(shè)備1</p><p>　　7

17、.1 管殼式換熱器的設(shè)計與選型1</p><p>　　7.1.1塔頂冷凝器（列管式換熱器）1</p><p>　　7.1.2進料預(yù)熱器1</p><p><b>　　7.2 再沸器1</b></p><p><b>　　7.3 管件1</b></p><p>　　7

18、.3.1塔釜殘液出料管1</p><p>　　7.3.2塔頂回流液管1</p><p>　　7.3.4塔釜再沸器蒸汽進口管1</p><p>　　7.3.5塔頂蒸汽進冷凝器進口管1</p><p>　　7.3.6塔頂冷凝水管1</p><p>　　7.4冷凝水泵的選擇1</p><p&g

19、t;<b>　　7.5除沫器1</b></p><p><b>　　7.6裙座1</b></p><p><b>　　附表1</b></p><p>　　1、常壓下甲醇-水氣液平衡組成與溫度關(guān)系1</p><p>　　2、理論塔板數(shù)計算（MATLAB程序）：1<

20、/p><p>　　3、進料、塔頂及塔釜溫度—組成的插值計算（MATLAB程序）1</p><p>　　4、史密斯關(guān)聯(lián)圖1</p><p>　　參考文獻及設(shè)計手冊1</p><p><b>　　設(shè)計感想1</b></p><p><b>　　感謝1</b></p&g

21、t;<p><b>　　緒論</b></p><p><b>　　1.精餾簡介</b></p><p>　　蒸餾是分離液體混合物的一種方法，是一種屬于傳質(zhì)分離的單元操作。廣泛應(yīng)用于煉油、化工、輕工等領(lǐng)域。蒸餾的理論依據(jù)是利用溶液中各組分蒸汽壓的差異，即各組分在相同的壓力、溫度下，其揮發(fā)性能不同（或沸點不同）來實現(xiàn)分離目的。以本設(shè)計所

22、選取的甲醇-水體系為例，加熱甲醇（沸點64.5℃）和水（沸點100.0℃）的混合物時,由于甲醇的沸點較低（即揮發(fā)度較高）,所以甲醇易從液相中汽化出來。若將汽化的蒸汽全部冷凝，即可得到甲醇組成高于原料的產(chǎn)品，依此進行多次汽化及冷凝過程，即可將甲醇和水分離。經(jīng)過多次部分汽化部分冷凝，最終在汽相中得到較純的易揮發(fā)組分，而在液相中得到較純的難揮發(fā)組分，這就是精餾。</p><p>　　在工業(yè)精餾設(shè)備中，使部分汽化的液相與

23、部分冷凝的氣相直接接觸，以進行氣液相際傳質(zhì)，結(jié)果是氣相中的難揮發(fā)組分部分轉(zhuǎn)入液相，液相中的易揮發(fā)組分部分轉(zhuǎn)入氣相，也即同時實現(xiàn)了液相的部分汽化和氣相的部分冷凝。</p><p>　　蒸餾按操作可分為簡單蒸餾、平衡蒸餾、精餾、特殊精餾等多種方式。按原料中所含組分數(shù)目可分為雙組分蒸餾及多組分蒸餾。按操作壓力則可分為常壓蒸餾、加壓蒸餾、減壓（真空）蒸餾。此外，按操作是否連續(xù)蒸餾和間歇蒸餾。工業(yè)中的蒸餾多為多組分精餾，從

24、石油工業(yè)、酒精工業(yè)直至焦油分離，基本有機合成，空氣分離等等，特別是大規(guī)模的生產(chǎn)中精餾的應(yīng)用更為廣泛。本設(shè)計著重討論常壓下甲醇-水雙組分體系精餾。</p><p><b>　　2.塔設(shè)備簡介</b></p><p>　　塔設(shè)備是煉油、化工、石油化工等生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的氣液傳質(zhì)設(shè)備。根據(jù)塔內(nèi)氣液接觸件的結(jié)構(gòu)型式，可分為板式塔和填料塔兩大類。板式塔內(nèi)設(shè)置一定數(shù)量踏板，氣體以鼓

25、泡活噴射形式穿過板上液層進行質(zhì)、熱傳遞，氣液相組成成階梯變化，屬逐級接觸逆流操作過程。填料塔內(nèi)有定高度的填料層，液體自塔頂沿填料表面下流，氣體逆流而上（也有并流向下者）與液相接觸進行質(zhì)、熱傳遞，氣相組成沿塔高連續(xù)變化，屬微分接觸操作過程。</p><p>　　工業(yè)上對塔設(shè)備的主要要求：（1）生產(chǎn)能力大；（2）傳質(zhì)、傳熱效率高；（3）氣流的摩擦阻力??；（4）操作穩(wěn)定，適應(yīng)性強，操作彈性大；（5）結(jié)構(gòu)簡單，材料消耗少

26、；（6）制造安裝容易，操作維修方便。此外還要求不易堵塞、耐腐蝕等。</p><p>　　實際上，任何塔設(shè)備都難以滿足上述所有要求，因此，設(shè)計者應(yīng)根據(jù)塔型特點、物系性質(zhì)、生產(chǎn)工藝條件、操作方式、設(shè)備投資、操作與維修費用等技術(shù)經(jīng)濟評價以及設(shè)計經(jīng)驗等因素，依矛盾的主次，綜合考慮，選擇適宜的塔型。</p><p>　　在化學(xué)工業(yè)和石油工業(yè)中廣泛應(yīng)用的諸如吸收，解吸，精餾，萃取等單元操作中，氣液傳質(zhì)

27、設(shè)備必不可少。塔設(shè)備就是使氣液成兩相通過緊密接觸達到相際傳質(zhì)和傳熱目的的氣液傳質(zhì)設(shè)備之一。</p><p><b>　　3.體系介紹</b></p><p>　　本設(shè)計的體系為甲醇-水體系。101.325kPa下，甲醇－水體系汽液平衡數(shù)據(jù)如下：</p><p>　　注：x、y分別為氣液兩相中甲醇的摩爾分數(shù)</p><p>

28、;<b>　　4.設(shè)計要求</b></p><p><b>　　設(shè)計條件：</b></p><p>　　體系：甲醇-水體系 </p><p>　　已知：進料量F=200 kmol/h</p><p>　　進料濃度ZF= 0.35（摩爾分數(shù)）</p><p>　　進料狀態(tài)：q＝

29、 1.08 </p><p>　　操作條件：塔頂壓強為4 kPa(表壓)，單板壓降不大于0.7kPa。</p><p>　　塔頂冷凝水采用深井水，溫度t＝12℃；</p><p>　　塔釜加熱方式：間接蒸汽加熱</p><p>　　全塔效率ET = 52%</p><p>　　分離要求： XD= 0.995（質(zhì)

30、量分數(shù)）；XW= 0.002（質(zhì)量分數(shù)）； R/Rmin =1.6 。</p><p><b>　　第一節(jié) 概述</b></p><p>　　1.1精餾操求作對塔設(shè)備的要求</p><p>　　工業(yè)上對塔設(shè)備的主要要求：（1）生產(chǎn)能力大；（2）傳質(zhì)、傳熱效率高；（3）氣流的摩擦阻力??；（4）操作穩(wěn)定，適應(yīng)性強，操作彈性大；（5）結(jié)構(gòu)簡單，材料消

31、耗少；（6）制造安裝容易，操作維修方便。此外還要求不易堵塞、耐腐蝕等。</p><p><b>　　1.2板式塔類型</b></p><p>　　塔設(shè)備大致可以分為兩類，一類是有降液管的塔板，如泡罩、浮閥、篩板、導(dǎo)向篩板、舌形、S形、多降液管塔板等；另一類是無降液管塔板，如傳流式篩板（柵板）、穿流式波紋板等。工業(yè)上應(yīng)用較多的是有降液管的浮閥、篩板和泡罩塔板等。<

32、/p><p><b>　　1.2.1篩板塔</b></p><p>　　篩板塔板簡稱篩板，結(jié)構(gòu)持點為塔板上開有許多均勻的小孔。根據(jù)孔徑的大小，分為小孔徑篩板(孔徑為3—8mm)和大孔徑篩板(孔徑為10—25mm)兩類。工業(yè)應(yīng)用小以小孔徑篩板為主，大孔徑篩板多用于某些特殊場合(如分離粘度大、易結(jié)焦的物系)。</p><p>　　篩板的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，

33、造價低；板上液面落差小，氣體壓降低，生產(chǎn)能力較大；氣體分散均勻，傳質(zhì)效率較高。篩板塔和泡罩塔相比較具有下列特點：生產(chǎn)能力大于10.5%，板效率提高產(chǎn)量15%左右；而壓降可降低30%左右；另外篩板塔結(jié)構(gòu)簡單，塔板的造價可減少40%左右；安裝容易，也便于清理檢修。但其缺點是篩孔易堵塞，不宜處理易結(jié)焦、粘度大的物料。</p><p>　　值得說明的是，盡管篩板傳質(zhì)效率高，但若設(shè)計和操作不當，易產(chǎn)生漏液，使得操作彈性減小

34、，傳質(zhì)效率下降。然而近年來，由于設(shè)計和控制水平的不斷提高，可使篩板的操作非常精確，彌補了上述不足，故應(yīng)用日趨廣泛。</p><p>　　綜合考慮利弊，對于甲醇-水體系，本設(shè)計選用篩板塔。</p><p><b>　　1.2.2浮閥塔</b></p><p>　　浮閥廣泛應(yīng)用于精餾、吸收和解析等過程。其主要特點是在塔板的開孔上裝有可浮動懂得浮閥，

35、氣流從浮閥周邊以穩(wěn)定的速度水平地進入塔板上液層進行兩相接觸。浮閥可以根據(jù)氣流量的大小而上下浮動，自行調(diào)節(jié)。</p><p>　　浮閥的主要優(yōu)點是生產(chǎn)能力大，操作彈性大，分離效率高，塔板結(jié)構(gòu)較泡罩塔簡單。</p><p><b>　　1.2.3泡罩塔</b></p><p>　　泡罩塔是最早使用的板式塔，其主要構(gòu)件是泡罩、升氣管及降液管。泡罩的種

36、類很多，國內(nèi)用較多的是圓形泡罩。</p><p>　　泡罩的主要優(yōu)點是操作彈性較大，液氣比范圍大，適用于多種介質(zhì)，操作穩(wěn)定可靠；但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價高、安裝維修不方便，氣相壓降較大?，F(xiàn)雖已為新型塔板取代，但鑒于其某些優(yōu)點，仍有使用。</p><p>　　1.3設(shè)計單元操作方案簡介 </p><p>　　蒸餾過程按操作方式的不同，分為連續(xù)蒸餾和間歇蒸餾兩種流程。連續(xù)蒸餾

37、具有生產(chǎn)能力大，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點，工業(yè)生產(chǎn)中以連續(xù)蒸餾為主。間歇蒸餾具有操作靈活、適應(yīng)性強等優(yōu)點，但適合于小規(guī)模、多品種或多組分物系的初步分離。故分離苯-甲苯混合物體系應(yīng)采用連續(xù)精餾過程。</p><p>　　蒸餾是通過物料在塔內(nèi)的多次部分氣化與多次部分冷凝實現(xiàn)分離的，熱量自塔釜輸入，由冷凝器和冷卻劑中的冷卻介質(zhì)將余熱帶走。塔頂冷凝裝置可采用全凝器、分凝器-全凝器兩種不同的設(shè)置。工業(yè)上以采用全凝器為主，以便準確

38、控制回流比。本設(shè)計中采用全凝器。</p><p>　　1.4精餾塔的設(shè)計簡介</p><p>　　1.4.1 篩板塔設(shè)計須知</p><p>　?。?）篩板塔設(shè)計是在有關(guān)工藝計算已完成的基礎(chǔ)上進行的。對于氣、液恒摩爾流的塔段，只需任選其中一塊塔板進行設(shè)計，并可將該設(shè)計結(jié)果用于此塔段中。例如，全塔最上面一段塔段，通常選上面第一塊塔板進行設(shè)計；全塔最下面一段塔段，通常選

39、最下面一塊塔板進行設(shè)計。這樣計算便于查取氣液相物性數(shù)據(jù)。</p><p>　?。?）若不同塔段的塔板結(jié)構(gòu)差別不大，可考慮采用同一塔徑，若不同塔段塔板的篩孔數(shù)、空心距與篩孔直徑之比t/d0可能有差異。對篩孔少、塔徑大的塔段，為減少進塔壁處液體“短路”，可在近塔壁處設(shè)置擋板。只有當不同塔段的塔徑相差較大時才考慮采用不同塔徑，即異徑塔。</p><p>　　1.4.2 篩板塔的設(shè)計程序</

40、p><p><b>　?、?確定設(shè)計方案；</b></p><p>　?、?平衡級計算和理論塔板的確定；</p><p><b>　　⑶ 塔板的選擇；</b></p><p>　?、?實際板數(shù)的確定；</p><p>　?、?塔體流體力學(xué)計算；</p><p&

41、gt;　?、?管路及附屬設(shè)備的計算與選型；</p><p>　　⑺ 撰寫設(shè)計說明書和繪圖。</p><p>　　第二節(jié) 設(shè)計方案的初步確定</p><p>　　2.1操作條件的確定</p><p><b>　　2.1.1操作壓力</b></p><p>　　塔內(nèi)操作壓力的選擇不僅牽涉到分離問題，而

42、且與塔頂和塔底溫度的選取有關(guān)。根據(jù)所處理的物料性質(zhì)，兼顧技術(shù)上的可行性和經(jīng)濟上的合理性來綜合考慮，一般有下列原則：</p><p>　?、?壓力增加可提高塔的處理能力，但會增加塔身的壁厚，導(dǎo)致設(shè)備費用增加；壓力增加，組分間的相對揮發(fā)度降低，回流比或塔高增加，導(dǎo)致操作費用或設(shè)備費用增加。因此如果在常壓下操作時，塔頂蒸汽可以用普通冷卻水進行冷卻，一般不采用加壓操作。操作壓力大于1.6MPa才能使普通冷卻水冷卻塔頂蒸汽

43、時，應(yīng)對低壓、冷凍劑冷卻和高壓、冷卻水冷卻的方案進行比較后，確定適宜的操作方式。</p><p>　?、?考慮利用較高溫度的蒸汽冷凝熱，或可利用較低品位的冷源使蒸氣冷凝，且壓力提高后不致引起操作上的其他問題和設(shè)備費用的增加，可以使用加壓操作。</p><p>　?、?真空操作不僅需要增加真空設(shè)備的投資和操作費用，而且由于真空下氣體體積增大，需要的塔徑增加，因此塔設(shè)備費用增加。</p&

44、gt;<p>　　綜合考慮以上因素本設(shè)計采用常壓精餾。</p><p><b>　　2.1.2進料狀態(tài)</b></p><p>　　泡點進料時，塔的操作易于控制，不受環(huán)境影響。飽和液體進料時進料溫度不受季節(jié)、氣溫變化和前段工序波動的影響，塔的操作比較容易控制。此外，泡點進料，提餾段和精餾段塔徑大致相同，在設(shè)備制造上比較方便。冷液進塔雖可減少理論板數(shù)，使塔

45、高降低，但精餾釜及提餾段塔徑增大，有不利之處。所以根據(jù)設(shè)計要求，選擇泡點進料，q＝1。</p><p><b>　　2.1.3加熱方式</b></p><p>　　精餾塔的設(shè)計中多在塔底加一個再沸器以采用間接蒸汽加熱以保證塔內(nèi)有足夠的熱量供應(yīng)；由于甲醇-水體系中，甲醇是輕組分由塔頂冷凝器冷凝得到，水為重組分由塔底排出。所以本設(shè)計應(yīng)采用再沸器提供熱量，采用3kgf/cm

46、2（溫度130℃）間接水蒸汽加熱。</p><p>　　2.1.4冷卻劑與出口溫度</p><p>　　本設(shè)計中采用的冷卻劑為深井水，深井水水溫較江河水水溫穩(wěn)定（如：南京地區(qū)深井水水溫常年維持在12℃），易于操作條件的控制。</p><p>　　冷卻水出口溫度過高，則冷卻效果不佳；反之，如果溫度過低，冷卻水用量較大，增加了成本。綜合考慮這兩方面因素，本設(shè)計的冷卻水出

47、口溫度選為：30℃</p><p><b>　　2.1.5回流比</b></p><p>　　選擇回流比主要從經(jīng)濟觀點出發(fā)，力求設(shè)備費用和操作費用最低。實際操作的R必須大于Rmin，但并無上限限制。選定操作R時應(yīng)考慮，隨R選值的增大，塔板數(shù)減少，設(shè)備投資減少，但因塔內(nèi)氣、液流量L，V，L’，V’增加，勢必使蒸餾釜加熱量及冷凝器冷卻量增大，耗能增大，既操作費用增大。若R

48、值過大，即氣液流量過大，則要求塔徑增大，設(shè)備投資也隨之有所增大。其設(shè)備投資操作費用與回流比之間的關(guān)系如右圖所示?？傎M用最低點對應(yīng)的R值稱為最佳回流比。設(shè)計時應(yīng)根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟核算確定最佳R值，常用的適宜R值范圍為：R＝（1.2～2）Rmin。本設(shè)計綜合考慮以上原則，選用：R＝1.6Rmin。</p><p>　　2.1.6熱能的利用</p><p>　　精餾過程的熱效率很低，進入再沸器的能量的

49、95%以上被塔頂冷凝器中冷卻介質(zhì)帶走，僅約5%的能量被有效地利用。采用熱泵技術(shù)可使塔頂蒸汽溫度提高，提高了溫度的蒸汽再用于加熱釜液，使釜液蒸發(fā)的同時，塔頂蒸汽冷凝。該方法不僅可節(jié)省大量的加熱蒸汽，而且還節(jié)省了大量的冷卻介質(zhì)。當然，塔頂蒸汽可用作低溫系統(tǒng)的熱源，或通入廢熱鍋爐產(chǎn)生低壓蒸汽，供別處使用。在考慮充分利用熱能的同時，還應(yīng)考慮到所需增加設(shè)備的投資和由此給精餾操作帶來的影響。</p><p>　　本設(shè)計中的熱

50、能利用主要有兩方面：一、塔頂冷卻水的熱量，通過水介質(zhì)導(dǎo)出，可用周邊生活區(qū)的供暖；二、塔釜殘液溫度較高，可用于進料的預(yù)熱。</p><p>　　2.2確定設(shè)計方案的原則</p><p>　　總的原則是盡可能多地采用先進的技術(shù)，使生產(chǎn)達到技術(shù)先進、經(jīng)濟合理的要求，符合優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、安全、低能耗的原則，具體考慮以下幾點。</p><p>　?、?滿足工藝和操作的要求

51、0;   所設(shè)計出來的流程和設(shè)備能保證得到質(zhì)量穩(wěn)定的產(chǎn)品。由于工業(yè)上原料的濃度、溫度經(jīng)常有變化，因此設(shè)計的流程與設(shè)備需要一定的操作彈性，可方便地進行流量和傳熱量的調(diào)節(jié)。設(shè)置必需的儀表并安裝在適宜部位，以便能通過這些儀表來觀測和控制生產(chǎn)過程。</p><p>　　⑵ 滿足經(jīng)濟上的要求     要節(jié)省熱能和電能的消耗，減少設(shè)備與基建的費用，如合理利用塔頂和塔

52、底的廢熱，既可節(jié)省蒸汽和冷卻介質(zhì)的消耗，也能節(jié)省電的消耗?；亓鞅葘Σ僮髻M用和設(shè)備費用均有很大的影響，因此必須選擇合適的回流比。冷卻水的節(jié)省也對操作費用和設(shè)備費用有影響，減少冷卻水用量，操作費用下降，但所需傳熱設(shè)備面積增加，設(shè)備費用增加。因此，設(shè)計時應(yīng)全面考慮，力求總費用盡可能低一些。</p><p>　　⑶ 保證生產(chǎn)安全   生產(chǎn)中應(yīng)防止物料的泄露，生產(chǎn)和使用易燃物料車間的電器均應(yīng)為防爆產(chǎn)品。

53、塔體大都安裝在室外，為能抵抗大自然的破壞，塔設(shè)備應(yīng)具有一定剛度和強度。</p><p><b>　　2.3操作流程簡圖</b></p><p>　　第三節(jié) 板式精餾塔的工藝參數(shù)計算</p><p>　　3.1 物料衡算與操作線方程</p><p><b>　　3.1.1物料衡算</b></p

54、><p>　　已知進料量F＝200kmol/h，進料組成XF＝0.35（摩爾分率），進料q＝1.08</p><p>　　設(shè)計要求：XD＝0.995（質(zhì)量分率），Xw=0.002（質(zhì)量分率）</p><p>　　將物料的質(zhì)量分率轉(zhuǎn)化為摩爾分率：</p><p>　　衡算方程 ： </p><p>　　3.1

55、.2 q線方程</p><p>　　因為XF＝0.35 q＝1</p><p>　　q線方程為：x＝0.35</p><p>　　讀圖可知平衡線和q線交點為:</p><p>　　xe=0.2325，ye=0.699</p><p>　　3.1.3Rmin和R的確定</p><p>　　R=1

56、.6Rmin=1.6×0.8371=1.3393</p><p>　　3.1.4精餾段操作線方程</p><p><b>　　精餾段操作線方程：</b></p><p>　　3.1.5精餾段和提餾段氣液流量</p><p>　　D＝70.48kmol/h R＝1.3393</p><

57、p>　　精餾段：L＝RD＝94.39kmol/h</p><p>　　V＝（R＋1）D＝164.87kmol/h</p><p>　　提餾段：L’＝L＋qF＝94.39+200=294.39kmol/h</p><p>　　V’＝V－（1－q）F＝V＝164.87kmol/h</p><p>　　3.1.6提餾段操作線方程</p&

58、gt;<p><b>　　提餾段操作線方程：</b></p><p>　　3.2 理論塔板數(shù)的計算與實際板數(shù)的確定</p><p>　　3.2.1理論板數(shù)的計算</p><p>　　由于塔釜殘液的濃度較低，而塔頂產(chǎn)品的濃度較高，故不適宜用作圖法求解理論板數(shù)。本設(shè)計采用逐板計算的方法求解。</p><p>　

59、?。?）精餾段理論板數(shù)</p><p>　　由上而下逐板計算，自x0=0.9911開始到xi首次越過xf=0.2325時為止。</p><p>　　因x11<xf,故第11塊為加料板，精餾段共有10塊理論版。</p><p>　?。?）提餾段理論板數(shù)</p><p>　　由上而下逐板計算，自x11=0.2842開始到xi首次越過xw=0

60、.0011時為止。</p><p>　　因x16<xw ，所以理論板數(shù)不足16塊。塔釜相當于一塊理論板。</p><p>　　提餾段理論板數(shù)=15-11+（x15-xw）/(x15-x16)-1=3.68 塊（不含塔釜）</p><p>　　總理論板數(shù)=11+3.68=14.68 塊（不含塔釜）</p><p>　?。ɡ碚摪鍞?shù)計算由MA

61、TLAB完成，詳細程序見附表）</p><p>　　3.2.1實際板數(shù)的確定</p><p>　　平均相對揮發(fā)度α=5.5 平均黏度為μL=0.33mPa·s</p><p>　　由奧肯奈爾（O`connell）關(guān)聯(lián)圖的ET=0.49</p><p>　　N精=11/0.49=23塊</p><p>　　N提

62、=3.68/0.49=8塊</p><p>　　NP＝N精+N提＝23+8=31塊</p><p><b>　　實際塔板數(shù)為31塊</b></p><p>　　3.3操作壓強的計算</p><p>　　本設(shè)計采用常壓精餾根據(jù)設(shè)計要求，相關(guān)計算如下：</p><p>　　塔頂壓力P頂=101.3+4

63、=105.3kPa </p><p>　　單板壓降ΔP=0.7kPa</p><p>　　進料板壓力pF=105.3+0.7×22=120.7kPa</p><p>　　塔底壓力pw=105.3+0.7×31=127.0kPa</p><p>　　精餾段平均壓力pm=(105.3+120.7)/2=113.0kPa<

64、/p><p>　　提餾段平均壓力pm' =(120.7+127.0)/2=123.9kPa</p><p>　　3.4操作溫度的計算</p><p>　　通過“t-x-y”數(shù)據(jù)進行插值計算得：</p><p>　　泡點進料：xF＝0.35 </p><p>　　進料板溫度tF=76.58℃</p>&

65、lt;p>　　塔頂溫度：tD=64.51℃</p><p>　　塔底溫度：tW=99.78℃</p><p>　　精餾段平均溫度tm=(76.58+64.51)/2=70.55℃</p><p>　　提餾段平均溫度tm'=(99.78+76.58)/2=88.18℃</p><p>　　（以上溫度的插值計算由MATLAB完成，詳

66、細程序見附表。）</p><p>　　常壓下甲醇-水氣液平衡組成與溫度關(guān)系</p><p>　　3.5塔內(nèi)物料平均分子量、張力、流量及密度的計算</p><p>　　3.5.1密度及流量</p><p><b>　　設(shè)甲醇為a，水為b</b></p><p>　　甲醇分子量為：32.04kg/km

67、ol </p><p>　　水的分子量為：18.01 kg/kmol </p><p><b>　?。?）精餾段</b></p><p>　　精餾段平均溫度70.55℃</p><p>　　由t-x-y數(shù)據(jù)插值計算得：xa＝0.6348，ya＝0.8407</p><p>　　查表得：kg/m3，

68、kg/m3</p><p>　　液相平均分子量：Ml=xaMa+(1-xa) Mb=26.92 kg/kmol</p><p>　　氣相平均分子量：Mv= yaMa+(1-ya) Mb=29.81kg/kmol</p><p>　　液相密度： （液相視為正規(guī)溶液）</p><p>　　氣相密度：（氣相視為理想氣體）</p>&l

69、t;p><b>　　液相流量：</b></p><p><b>　　氣相流量：</b></p><p><b>　?。?）提餾段</b></p><p>　　提餾段平均溫度：88.18℃</p><p>　　由t-x-y數(shù)據(jù)插值計算得：xa＝0.0937，ya＝0.402

70、1</p><p>　　查表得：=727.01，=966.48</p><p>　　液相平均分子量：Ml’=xaMa+(1-xa) Mb=19.32kg/kmol</p><p>　　氣相平均分子量：Mv’= yaMa+(1-ya) Mb= 23.65kg/kmol</p><p>　　液相密度： （液相視為正規(guī)溶液）</p>

71、<p>　　氣相密度：（氣相視為理想氣體）</p><p><b>　　液相流量： </b></p><p><b>　　氣相流量： </b></p><p>　?。ㄒ陨蠝囟鹊牟逯涤嬎阌蒑ATLAB完成，詳細程序見附表。）</p><p>　　3.5.2液相表面張力的確定：</p&g

72、t;<p><b>　　塔頂液相表面張力</b></p><p>　　=64.51℃,查得：=16.81, =66.60</p><p><b>　　=17.25 </b></p><p><b>　　進料板液相表面張力</b></p><p>　　tF=76.5

73、8℃, =15.43, =64.42</p><p><b>　　=47.27</b></p><p><b>　　塔底液相表面張力</b></p><p>　　tw=99.78℃，=12.82，=60.04</p><p><b>　　=59.99</b></p>

74、<p>　　精餾段平均液相表面張力</p><p>　　提餾段平均液相表面張力</p><p>　　3.5.3液體平均粘度計算</p><p><b>　　塔頂液體粘度:</b></p><p>　　=64.51℃,=0.3289,=0.4497</p><p>　　同理,進料板液體

75、=0.3450</p><p>　　塔底液體=0.2886</p><p>　　精餾段平均液相粘度(+)/2=0.3374</p><p>　　提餾段平均液相粘度(+)/2=0.3168</p><p>　　第四節(jié) 板式塔主要尺寸的設(shè)計計算</p><p>　　4.1塔的有效高度和板間距的初選</p>

76、<p>　　4.1.1塔有效高度</p><p><b>　　精餾段有效高度 </b></p><p><b>　　提餾段有效高度</b></p><p>　　從塔頂開始每隔7塊板開一個人孔，其直徑為0.6米,開人孔的兩塊板間距取0.7米</p><p>　　所以應(yīng)多加高(0.7-0.45

77、)×[31/7]=1m</p><p>　　Z=Z精+Z提+1.0=9.9+3.15+1.0=14.06m</p><p><b>　　4.2 塔徑</b></p><p><b>　　4.2.1精餾段</b></p><p>　　欲求塔徑應(yīng)先求出空塔氣速 </p><

78、p>　　u＝安全系數(shù)×umax </p><p><b>　　功能參數(shù)：</b></p><p>　　取塔板間距=0.45m，板上液層高度h1=0.06m，</p><p>　　那么分離空間：-h1=0.45-0.06=0.39m</p><p>　　從史密斯關(guān)聯(lián)圖查得：，由于</p>&

79、lt;p><b>　　m/s</b></p><p>　　u=0.7=0.7×2.23=1.56</p><p><b>　　取 D=1.2m</b></p><p><b>　　塔截面積：</b></p><p><b>　　實際空塔氣速：</

80、b></p><p><b>　　4.2.2提餾段</b></p><p><b>　　功能參數(shù)：</b></p><p>　　取塔板間距=0.45m，板上液層高度h1=0.06m，</p><p>　　那么分離空間：-h1=0.45-0.06=0.39m</p><p&g

81、t;　　從史密斯關(guān)聯(lián)圖查得：，由于</p><p>　　u’=0.7=0.7×3.19=2.23</p><p>　　圓整取： D'=0.8m < D</p><p>　　所以其D'=D=1.2m</p><p><b>　　塔截面積：</b></p><p>&l

82、t;b>　　空塔氣速：</b></p><p>　　第五節(jié) 板式塔的結(jié)構(gòu)</p><p>　　5.1 塔的總體結(jié)構(gòu)</p><p>　　板式塔內(nèi)部裝有塔板、降液管、各物流的進出口管及人孔（手孔）、基座、除沫器等附屬裝置。</p><p><b>　　5.2 總塔高度</b></p>&l

83、t;p>　　5.2.1塔頂空間HD</p><p>　　取HD=1.6=0.72m加一人孔0.6米,共為1.32m</p><p><b>　　5.2.2塔底空間</b></p><p>　　塔底儲液高度依停留5min而定</p><p><b>　　m</b></p><

84、p>　　取塔底液面至最下層塔板之間的距離為1m，中間開一個直徑為0.6米的人孔</p><p>　　1+0.456=1.456m</p><p><b>　　5.2.3整體塔高</b></p><p><b>　　5.2.4人孔數(shù)</b></p><p>　　塔頂和塔底各設(shè)1人孔，中間每7塊塔

85、板設(shè)1人孔，總計6個人孔。</p><p><b>　　5.3 塔板結(jié)構(gòu)</b></p><p><b>　　5.3.1溢流裝置</b></p><p>　　單溢流在塔徑小于2.2m的塔中廣泛使用，本設(shè)計中的塔徑為1.2m，所以選用單溢流弓形管降液管，不設(shè)進口堰,采用凹形受液盤。</p><p>　

86、　5.3.1.1堰長lw</p><p>　　取堰長lw＝0.66D=0.792m</p><p>　　5.3.1.2出口堰高hw</p><p>　　hw＝hL－h(huán)ow 其中 近似取E＝1</p><p><b>　　，</b></p><p>　　得how=0.00721m ，how

87、’= 0.0112m </p><p>　　hw取0.05m hw'取0.05m</p><p><b>　　實際</b></p><p>　　5.3.2弓形降液管寬度Wd和面積Af</p><p><b>　　查圖知:</b></p><p

88、>　　Af/AT=0.072 Wd/D=0.13 </p><p><b>　　精餾段：</b></p><p>　　驗算液體在降液管內(nèi)停留時間</p><p>　　停留時間>5s 故降液管尺寸可用。</p><p><b>　　提餾段：</b></p><p&

89、gt;　　停留時間>5s 故降液管尺寸可用。</p><p>　　5.3.3降液管底隙高度</p><p>　　h0=hw-0.006=0.05-0.006=0.044m > 0.025m </p><p>　　故降液管底隙高度設(shè)計合理</p><p>　　選用凹形受液盤，深度取0.06m</p><p>

90、　　5.3.4塔板布置及篩孔數(shù)目與排列</p><p>　　5.3.4.1塔板的分塊</p><p>　　D≥800mm，故塔板采用分塊，查表塔板分為3塊。</p><p>　　5.3.4.2邊緣區(qū)寬度確定</p><p><b>　　取m</b></p><p>　　5.3.4.3開孔區(qū)面積計算

91、</p><p>　　r=D/2-Wc x=D/2-Wd-Ws</p><p><b>　　精餾段：</b></p><p>　　x=0.6-(0.156+0.07)=0.374m，r=0.6-0.05=0.55m，=0.754</p><p><b>　　提餾段：</b></p&g

92、t;<p>　　x=0.6-(0.156+0.07)=0.374m, r=0.6-0.05=0.55m ，=0.754</p><p>　　5.3.4.4篩孔計算及其排列</p><p>　　物系無腐蝕性，選用δ=3mm碳鋼板，取篩孔直徑 。</p><p>　　篩孔按正三角形排列(如右圖所示)，取孔中心距t為</p><p>

93、;　　開孔率為φ=0.907</p><p><b>　　精餾段：</b></p><p><b>　　篩孔數(shù)目：個</b></p><p>　　氣體通過閥孔的氣速:</p><p><b>　　提餾段 </b></p><p><b>　　篩

94、孔數(shù)目n為個</b></p><p>　　5.4.篩板的力學(xué)檢驗</p><p><b>　　5.4.1塔板壓降</b></p><p>　　5.4.1.1干板阻力計算</p><p>　　由/δ=1.67查圖得=0.772</p><p>　　因為開孔率φ<15%，所以：<

95、;/p><p>　　精餾段= 0.051（ρv/ρl）×（uo/co）2</p><p>　　=0.051×(1.179/794.14)×(15.21/0.772)</p><p>　　=0.0294m液柱</p><p>　　提餾段= 0.051（ρv’/ρl’）×（uo’/co）2</p>

96、<p>　　=0.051×(0.975/919.43)×(17.68/0.772)=0.0193m液柱</p><p>　　5.4.1.2氣體通過液層的阻力hl計算</p><p><b>　　精餾段:</b></p><p>　　ua=Vs/(AT-2Af)=1.179/(1.131-2×0.0814

97、3)=1.218m/s </p><p>　　=ua=1.32查表得β=0.61</p><p>　　hl=β(hw+how)=0.61×0.0572=0.0349m（液柱）</p><p><b>　　提餾段</b></p><p>　　ua’=Vs’/(AT’-2Af’)=1.1109/(1.131

98、-2×0.08143)=1.147m/s </p><p>　　’=ua’=1.13 查表得β’=0.64</p><p>　　hl’=β'(h’+h')=0.64×0.0611=0.0392m（液柱）</p><p>　　5.4.1.3液體表面張力的阻力計算</p><p><b>　　精餾

99、段=液柱</b></p><p><b>　　提餾段=液柱</b></p><p>　　5.4.1.4氣體通過每層塔板的壓降</p><p>　　ΔP=ρgh </p><p><b>　　精餾段</b></p><p>　　=0.0294+0.0349

100、+0.00331=0.0676m液柱</p><p>　　ΔP精=精ghp=794.14×9.81×0.0677=527Pa</p><p><b>　　提餾段</b></p><p>　　=0.0193+0.0392+0.00476=0.0634m液柱</p><p>　　ΔP提=提ghp=919.

101、43×9.81×0.0634=571Pa</p><p>　　全塔平均每塊塔板上的壓降：</p><p>　　Δ=（22×ΔP精+9×ΔP提）/31=540Pa=0.54kPa<0.7kPa</p><p>　　所以單板壓降符合要求。</p><p><b>　　5.4.2液面落差<

102、;/b></p><p>　　對于D1.6m的篩板，液面落差可以忽略不計。</p><p><b>　　5.4.3液沫夾帶</b></p><p><b>　　(kg液/kg氣)</b></p><p><b>　　精餾段:</b></p><p>

103、;<b>　　提餾段:</b></p><p><b>　　, </b></p><p>　　本設(shè)計液沫夾帶量在允許范圍0.1 kg液/kg氣內(nèi),符合要求. </p><p><b>　　5.4.4漏液</b></p><p><b>　　篩板塔,漏液點氣速&

104、lt;/b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　帶入數(shù)據(jù)得：</b></p><p><b>　　精餾段</b></p><p><b>　　m/s</b></p><p>　　穩(wěn)定系數(shù)K=u

105、0/uo,min=15.2/8.7=1.75</p><p><b>　　提餾段</b></p><p><b>　　m/s</b></p><p>　　穩(wěn)定系數(shù)K=u0’/u0,min’=14.6/9.7=1.51</p><p>　　穩(wěn)定系數(shù)均在1.5~2之間，符合要求，無明顯液漏。</p

106、><p><b>　　5.4.5液泛</b></p><p>　　為防止塔內(nèi)發(fā)生液泛,降液管內(nèi)液層高Hd≤φ()</p><p>　　對于設(shè)計中的甲醇-水體系φ=0.5, Hd≤0.5=0.25m</p><p><b>　　由于板上不設(shè)進口堰</b></p><p><b

107、>　　精餾段</b></p><p><b>　　m液柱</b></p><p><b>　　提餾段</b></p><p>　　所以不會發(fā)生液泛現(xiàn)象</p><p>　　5.5.塔板負荷性能圖</p><p><b>　　5.5.1漏液線<

108、/b></p><p><b>　　由=</b></p><p><b>　　得：</b></p><p><b>　　精餾段：=</b></p><p><b>　　得=</b></p><p><b>　　提餾段

109、：</b></p><p><b>　　得=</b></p><p>　　5.5.2液沫夾帶線</p><p>　　以kg液/kg氣為限求-關(guān)系：</p><p><b>　　由</b></p><p><b>　　精餾段：</b></

110、p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　整理得</b></p><p><b>　　提餾段：</b></p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　整理得</b><

111、;/p><p>　　5.5.3液相負荷下限線</p><p>　　對于平流堰，取堰上液層高度how=0.005m作為最小液體負荷標準，由式計算:</p><p><b>　　精餾段 </b></p><p><b>　　提餾段 </b></p><p>　　5.5.4液相負荷上限

112、線</p><p>　　以θ=4s作為液體在降液管中停留的下限</p><p><b>　　，得：</b></p><p><b>　　精餾段： </b></p><p><b>　　提餾段：</b></p><p><b>　　5.5.5液

113、泛線</b></p><p><b>　　Hd=φ()</b></p><p><b>　　由，，，</b></p><p><b>　　得</b></p><p><b>　　其中帶入數(shù)據(jù)</b></p><p>&l

114、t;b>　　精餾段 提餾段</b></p><p><b>　　所以精餾段</b></p><p><b>　　提餾段</b></p><p><b>　　5.5.6操作彈性</b></p><p>　　由以上各線的方程式，可畫出圖塔的操作性能負荷圖。<

115、;/p><p><b>　　精餾段：</b></p><p>　　根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)規(guī)定的氣液負荷，可知操作點在正常的操作范圍內(nèi)，作出操作線</p><p>　　圖中（1）線為漏液線，（2）線為霧沫夾帶線，（3）線為液相下限線，（4）線為液相上限線，（5）為液泛線，A點為操作點，所在線為操作線</p><p><b>　

116、　由圖，</b></p><p>　　故精餾段操作彈性為/=3.36</p><p><b>　　提餾段：</b></p><p>　　根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)規(guī)定的氣液負荷，可知操作點在正常的操作范圍內(nèi)，作出操作線</p><p>　　圖中（1）線為漏液線，（2）線為霧沫夾帶線，（3）線為液相下限線，（4）線為液相上限

117、線，（5）為液泛線，A點為操作點，所在線為操作線</p><p><b>　　由圖，</b></p><p>　　故提餾段操作彈性為/=4</p><p>　　精餾段提餾段操作彈性均大于3小于5,符合要求。</p><p>　　第六節(jié) 設(shè)計結(jié)果匯總</p><p>　　篩板塔設(shè)計計算結(jié)果及符號匯總

118、表</p><p>　　第七節(jié) 精餾裝置的附屬設(shè)備</p><p>　　7.1 管殼式換熱器的設(shè)計與選型</p><p>　　7.1.1塔頂冷凝器（列管式換熱器）</p><p>　　甲醇-水走殼程，冷凝水走管程，采用逆流形式，換熱器水平放置。</p><p>　　7.1.1.1估計換熱面積</p>&

119、lt;p>　?、伲状?水冷凝蒸汽的數(shù)據(jù)</p><p>　　tD=64.51℃冷凝蒸汽量：</p><p>　　由于甲醇摩爾分數(shù)為0.9911,所以可以忽略水的冷凝熱,r=1100.92KJ/kg </p><p>　?、冢淠紲貫?2℃，取冷凝器出口水溫為38℃，在平均溫度</p><p><b>　　物性數(shù)據(jù)如下&

120、lt;/b></p><p>　　③a. 設(shè)備的熱參數(shù)：</p><p><b>　　b．水的流量：</b></p><p><b>　　c．平均溫度差：</b></p><p>　　根據(jù)“傳熱系數(shù)K估計表”取K=1000W/(m2.℃)</p><p>　　傳熱面積的

121、估計值為：</p><p>　　安全系數(shù)取1.2 換熱面積A=1.2×42.1=50.5m2</p><p>　　管子尺寸取25mm 水流速取ui=1.0m/s</p><p><b>　　采用四管程換熱器</b></p><p><b>　　管數(shù)：個</b></p>

122、<p><b>　　管長：</b></p><p><b>　　取管心距</b></p><p>　　殼體直徑取800mm</p><p>　　折流板：采用弓形折流板</p><p>　　取折流板間距B=200mm</p><p>　　由上面計算數(shù)據(jù)，選型如下：&

123、lt;/p><p>　　核算管程、殼程的流速及Re:</p><p><b>　?。ㄒ唬┕艹?lt;/b></p><p><b>　　流通截面積：</b></p><p><b>　　管內(nèi)水的流速</b></p><p><b>　　（二）殼程<

124、/b></p><p>　　流通截面積： 取=15</p><p>　　殼內(nèi)流體流速 <15m/s</p><p><b>　　流速符合要求。</b></p><p><b>　　當量直徑 </b></p><p>　　7.1.1.2計算流體阻力</p>

125、;<p><b>　　管程流體阻力</b></p><p>　　設(shè)管壁粗糙度ε為0.1mm，則ε/d=0.005, </p><p><b>　　Ft=1.4</b></p><p>　　查得摩擦系數(shù)λ=0.022</p><p><b>　　符合一般要求</b>

126、</p><p><b>　　殼程流體阻力</b></p><p>　　Re=937>500，故</p><p>　　管子排列為正三角形排列，取F=0.5</p><p><b>　　擋板數(shù) 塊 </b></p><p><b>　　代入得 </b&

127、gt;</p><p>　　取污垢校正系數(shù)F=1.0</p><p><b>　　符合一般要求。</b></p><p>　　故管殼程壓力損失均符合要求</p><p>　　7.1.1.3計算傳熱系數(shù)</p><p><b>　　管程對流給熱系數(shù)</b></p>

128、<p><b>　　Re>10000</b></p><p>　　=0.023=4364.7 W/(m2·℃)</p><p>　　殼程對流有相變，給熱系數(shù)較大，在計算熱阻時，殼程對流熱阻可不計。</p><p><b>　　計算傳熱系數(shù)</b></p><p>　　取污

129、垢熱阻 Rs0.15m℃/kW Rs=0.58 m℃/kW</p><p>　　以管外面積為基準 則K==1.2kW/(m2.℃)</p><p>　　計算傳熱面積 A=m2</p><p>　　所選換熱器實際面積為</p><p>　　A=n=44.3m2</p><p><b>　　裕度</b

130、></p><p><b>　　所選換熱器合適</b></p><p>　　7.1.2進料預(yù)熱器</p><p>　　查表Cp甲醇=2.48 kJ/(kg?K) Cp水=4.183 kJ/(kg?K)</p><p>　　摩爾分數(shù) xF=0.35</p><p>　　根據(jù)上式可知：

131、Cpc=2.48×0.35+4.138×0.65=3.56kJ/(kg?K)</p><p>　　設(shè)加熱原料溫度由20℃到76.58℃ </p><p>　　考慮到5%的熱損失后</p><p>　　在熱量利用中，本設(shè)計方案提出用塔釜殘液預(yù)熱進料。</p><p>　　xw=0.0011,tw=99.78℃近似為純水來

132、計算：</p><p>　　W=129.52kmol/h</p><p>　　Gw=W×M/3600=0.648kg/s</p><p>　　設(shè)溫度由99.78℃降到80℃：</p><p>　　因而，盡依靠塔釜殘液不足以提供進料預(yù)熱所需的熱量。</p><p>　　設(shè)使用塔釜殘液先將進料y由20℃預(yù)熱至t1

133、℃</p><p>　　t1<Qw/(GCpc)+20=53.6/(1.273×3.56)+20=31.8</p><p>　　考慮到熱損失，故可利用塔釜殘液將進料由20℃先預(yù)熱至30℃，然后采用壓強為0.4MPa的飽和水蒸汽加熱，溫度為143.6℃，冷凝溫度至143.6℃，采用逆流加熱。</p><p>　　查得:143.6℃時，飽和水蒸氣h=27

134、37.6kJ/kg, v=0.4622m3/kg；</p><p>　　飽和水h=604.7kJ/kg</p><p><b>　　蒸汽用量為：</b></p><p>　　選擇傳熱系數(shù)K=800 w/(m2?K)</p><p><b>　　計算傳熱面積：</b></p><p

135、><b>　　℃</b></p><p>　　取安全系數(shù)為0.8 </p><p>　　A實際=3.0/0.8=3.75m2 </p><p><b>　　7.2 再沸器</b></p><p><b>　　計算熱負荷：</b></p><p>