化工課程設(shè)計(jì)--甲醇-水分離過(guò)程篩板精餾塔設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書</b></p><p>　　設(shè)計(jì)題目：甲醇-水分離過(guò)程篩板精餾塔設(shè)計(jì)</p><p>　　指導(dǎo)老師： </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p><b>　　目錄&

2、lt;/b></p><p>　　第一部分 概述3</p><p>　　1． 精餾操作對(duì)塔設(shè)備的要求和類型3</p><p>　　2．精餾塔的設(shè)計(jì)步驟5</p><p>　　第二部分化 工 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書6</p><p>　　一、設(shè)計(jì)題目：篩板式精餾塔設(shè)計(jì)6</p><p&g

3、t;<b>　　二、設(shè)計(jì)任務(wù)：6</b></p><p><b>　　三、設(shè)計(jì)條件6</b></p><p><b>　　四、工藝流程圖7</b></p><p>　　第三部分 工藝設(shè)計(jì)計(jì)算7</p><p>　　一、精餾塔的物料衡算7</p><

4、;p>　　二、精餾塔的能量衡算8</p><p>　　四、塔板數(shù)的確定8</p><p>　　五、精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算8</p><p>　　六、精餾塔的塔體工藝尺寸計(jì)算.10</p><p>　　6.1塔徑的計(jì)算10</p><p>　　6.2精餾塔有效高度計(jì)算11</p>

5、;<p>　　七、塔板主要工藝尺寸的計(jì)算11</p><p>　　7. 1.溢流裝置計(jì)算11</p><p>　　7.2塔板分布13</p><p>　　7.3篩孔計(jì)算及排列14</p><p>　　7.4干板阻力 hc 計(jì)算14</p><p>　　7.5 液面落差16</p>

6、<p>　　7.6液沫夾帶量16</p><p><b>　　7.7漏液17</b></p><p>　　7.8液泛......................................................................................................................

7、.18</p><p>　　八、塔板負(fù)荷性能圖19</p><p><b>　　1、漏液線19</b></p><p>　　2.液沫夾帶線20</p><p>　　3液相負(fù)荷下限線20</p><p>　　4.液相負(fù)荷上限線21</p><p>　　九、篩板塔設(shè)

8、計(jì)計(jì)算結(jié)果23</p><p>　　十、輔助設(shè)備的計(jì)算及選型24</p><p><b>　　1、回流罐25</b></p><p>　　2、原料預(yù)熱器25</p><p>　　3、塔頂全凝器26</p><p>　　4、塔底再沸器27</p><p>　　5、

9、管徑的設(shè)計(jì)27</p><p><b>　　6．精餾塔29</b></p><p>　　7. 人孔、裙座等附件設(shè)計(jì)30</p><p>　　8．泵的計(jì)算及選型30</p><p>　　十一、設(shè)計(jì)評(píng)述32</p><p>　　十二、參考文獻(xiàn)34</p><p>&

10、lt;b>　　第一部分 概述</b></p><p>　　1． 精餾操作對(duì)塔設(shè)備的要求和類型</p><p><b>　?、濉?duì)塔設(shè)備的要求</b></p><p>　　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，

11、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：</p><p>　?、?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。</p><p>　?、?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。</p><p>　　⑶

12、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。</p><p>　?、?結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，材料耗用量小，制造和安裝容易。</p><p>　　⑸ 耐腐蝕和不易堵塞，方便操作、調(diào)節(jié)和檢修。</p><p>　　⑹ 塔內(nèi)的滯留量要小。</p>

13、<p>　　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。</p><p><b>　?、妗“迨剿愋?lt;/b></p><p>　　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

14、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

15、塔及泡罩塔，而前兩者使用尤為廣泛。 </p><p>　　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：</p><p>　　⑴ 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。</p><p>　?、?處理能力大，比同塔徑的泡罩塔可增加10～15％。</p><p>　?、?塔板效率高，比泡罩塔高15％左右。&

16、lt;/p><p>　?、?壓降較低，每板壓力比泡罩塔約低30％左右。</p><p><b>　　篩板塔的缺點(diǎn)是：</b></p><p>　　⑴ 塔板安裝的水平度要求較高，否則氣液接觸不勻。</p><p>　?、?操作彈性較小(約2～3)。</p><p>　?、?小孔篩板容易堵塞。</p

17、><p>　　2．精餾塔的設(shè)計(jì)步驟</p><p>　　本設(shè)計(jì)按以下幾個(gè)階段進(jìn)行：</p><p>　?、?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。</p><p>　　⑵ 蒸餾塔的工藝計(jì)算，確定塔高和塔徑。</p><p>　?、?塔板設(shè)計(jì)：計(jì)算塔板各主要工藝尺

18、寸，進(jìn)行流體力學(xué)校核計(jì)算。接管尺寸、泵等，并畫出塔的操作性能圖。</p><p>　?、?管路及附屬設(shè)備的計(jì)算與選型，如再沸器、冷凝器。</p><p><b>　?、?抄寫說(shuō)明書。</b></p><p>　?、?繪制精餾裝置工藝流程圖和精餾塔的設(shè)備圖。</p><p>　　本設(shè)計(jì)任務(wù)為分離醇和水的混合物，對(duì)于二元混合

19、物的分離，應(yīng)采用連續(xù)常壓精餾流程。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)。塔頂上升蒸氣采用全凝器冷凝，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)品冷凝器冷卻后送至貯罐。該物系屬于易分離物系，最小回流比比較小，故操作回流比取最小回流比的1.8倍。塔底采用間接蒸氣加熱，塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送至貯罐。</p><p><b>　　第二部分</b></p><

20、;p>　　化 工 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書</p><p>　　一、設(shè)計(jì)題目：篩板式精餾塔設(shè)計(jì)</p><p><b>　　二、設(shè)計(jì)任務(wù)：</b></p><p>　　試設(shè)計(jì)分離苯-甲苯混合物的篩板精餾塔。已知原料液的處理量為60kt/a，組成為0.4（甲醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)），要求塔頂餾出液的組成為0.995，塔底釜液的組成為0.01％。</p

21、><p><b>　　三、設(shè)計(jì)條件</b></p><p><b>　　表1-1</b></p><p><b>　　四、工藝流程圖</b></p><p>　　原料液由泵經(jīng)過(guò)換熱器加熱后進(jìn)入精餾塔內(nèi)。操作時(shí)連續(xù)的從再沸器中取出部分液體作為塔底產(chǎn)品（釜?dú)堃海┰俜衅髦性弦翰糠制?/p>

22、產(chǎn)生上升蒸汽，依次通過(guò)各層塔板。塔頂蒸汽進(jìn)入冷凝器中全部冷凝 ，然后進(jìn)入貯槽再經(jīng)過(guò)冷卻器冷卻，并將冷凝液借助重力作用送回塔頂作為回流液體，其余部分經(jīng)過(guò)冷凝器后被送出作為塔頂產(chǎn)品。塔底的蒸汽進(jìn)入換熱器給原料預(yù)熱。為了使精餾塔連續(xù)的穩(wěn)定的進(jìn)行，流程中還要考慮設(shè)置原料槽、產(chǎn)品槽和相應(yīng)的泵。且在適當(dāng)位置設(shè)置必要的儀表（流量計(jì)、溫度計(jì)和壓力表）。以測(cè)量物流的各項(xiàng)參數(shù)。</p><p>　　第三部分 工藝設(shè)計(jì)計(jì)算</

23、p><p>　　一、精餾塔的物料衡算</p><p><b>　　表2-1</b></p><p>　　1進(jìn)料 5塔頂采出液 11塔釜采出液</p><p>　　二、精餾塔的能量衡算</p><p><b>　　表2-2</b></p><p>

24、　　Q損=2+R-5-11-C-10=-16.449(Gcal/hr)</p><p>　　三、公用工程 </p><p><b>　　表2-3</b></p><p><b>　　四、塔板數(shù)的確定</b></p><p>　　理論板數(shù)=16，全塔效率=50%，求得實(shí)際板數(shù)=32

25、</p><p>　　五、精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算</p><p><b>　　表2-4</b></p><p>　　① 精鎦段液相平均體積流量</p><p>　　Ls=（8.012013+4.125154）/2=6.07m3/hr=0.00169m3/s</p><p>　　提鎦段

26、液相平均體積流量</p><p>　　Ls=(11.61193+9.89366)/2=10.75m3 /hr=0.00299m3 /s</p><p>　　精鎦段氣相平均體積流量</p><p>　　Vs=(7946.136+7619.796)/2=7782.966m3 /hr=2.162m3 /s</p><p>　　提鎦段氣相平均體積流量

27、</p><p>　　Vs=(7621.068+7916.164)/2=7768.616m3 /hr=2.158m3 /s</p><p>　?、诰y段液相平均密度ρL =（745.7369+844.1194）/2= 794.93kg/m</p><p>　　精鎦段氣相平均密度ρV = （1.131302+0.852614) /2=0.9920kg/m</p

28、><p>　　提鎦段液相平均密度 ρL =（869.3553+918.5832）/2=893.97kg/m</p><p>　　提鎦段氣相平均密度 ρV =( 0.736053+0.58144）/2=0.6587kg/m</p><p>　?、?精鎦段液相表面張力=(0.019905+0.051173)/2=0.0355N/m</p><p>　

29、　提鎦段液相表面張力=(0.054553+0.058315)/2=0.0564N/m</p><p>　　六、精餾塔的塔體工藝尺寸計(jì)算.</p><p><b>　　6.1塔徑的計(jì)算</b></p><p>　　Tray rating summary</p><p>　　Donwcomer results</p&g

30、t;<p>　　取塔間距H=0.45m,由Aspen Plus 模擬得Column diameter:1.29168663m,圓整得Column diameter:1.4meter。</p><p>　　通過(guò)Tray rating得Maximum flooding factor:0.56050937<0.8m；</p><p>　　Maximum backup / Tr

31、ay spacing:0.21718823在0.2~0.5之間；</p><p>　　Section pressure drop:0.06946972 bar 。 </p><p>　　6.2精餾塔有效高度計(jì)算</p><p>　　Z=(N\E-1）*0.45=13.95m</p><p>　　七、塔板主要工藝尺寸的計(jì)算</p&

32、gt;<p>　　7. 1.溢流裝置計(jì)算 </p><p>　　溢流裝置計(jì)算 本設(shè)計(jì)采用單溢流弓形降壓管，并不設(shè)進(jìn)口堰：</p><p>　　7.1.1 (1)堰長(zhǎng)lW </p><p>　　取lW? 0.65D ? 0.65 ?1.4 ? 0.91m</p><p>　　(2) 溢流堰高度 hW &

33、lt;/p><p>　?、儆杀?-4求得 精鎦段液相平均體積流量</p><p>　　Ls=（8.012013+4.125154）/2=6.07m3 /hr=0.00169m3 /s</p><p>　?、谟杀?-4求得 提鎦段液相平均體積流量</p><p>　　Ls=（8.012013+4.125154）/2=6.07m3 /hr=0.001

34、69m3 /s</p><p><b>　　=0.0147m</b></p><p>　　7.1.2弓形降液管寬度Wd 和面積 Af</p><p><b>　　由，</b></p><p>　　查弓形降液管參數(shù)圖得</p><p>　　Af/At=0.0722 Wd/

35、D=0.124</p><p>　　故A=0.0722*At=0.0722*1.54=0.111 Wd=0.124D=0.124*1.4=0.174m</p><p>　　由式θ? Af HT / Ls 可以計(jì)算出液體在降液管中停留時(shí)間</p><p><b>　　精餾段：</b></p><p><b>

36、　　提鎦段：</b></p><p>　　降液管的截面積應(yīng)保證液體能在降液管內(nèi)有足夠的停留時(shí)間，使溢流液體夾帶的氣體能及時(shí)分離，因此，提鎦時(shí)間應(yīng)不小于3～5s, 故降液管設(shè)計(jì)合理。</p><p>　　降液管底隙高度 h0</p><p><b>　?、?精餾段：</b></p><p>　　取u0 ? 0

37、.07 m/s =Ls/ (Lw*Uo)=0.00169/(0.91*0.07）=0.0265m</p><p>　?、谔狃s段：取u0 ? 0.07 m/s =Ls/ (Lw*Uo)=0.00299/(0.91*0.07)=0.0469m</p><p>　　兩者皆不小于 0.02m ，故 h0 滿足要求。 </p><p>　　表 2-7

38、 溢流裝置工藝尺寸列表</p><p><b>　　7.2塔板分布</b></p><p><b>　?、?塔板布置</b></p><p>　　因?yàn)?D ≥ 900mm ，故塔板采用分塊式，查表得塔板分 6 塊。</p><p><b>　　邊緣區(qū)寬度確定</b><

39、/p><p>　　Ws=0.06m Wc=0.03m</p><p><b>　　③開孔區(qū)面積計(jì)算 </b></p><p><b>　　arcSin</b></p><p><b>　　故A=1.139㎡</b></p><p>　　7.3篩孔計(jì)算及排

40、列</p><p>　　甲醇—水物系無(wú)腐蝕性，故可選用碳鋼板 ?，取篩孔直徑5mm 。篩孔按正三角形排列。取孔中間距t ? 3d0 ? 3? 5 ? 15mm ? 0.015m</p><p>　　篩孔數(shù)目 2.162m3 /s</p><p>　　提鎦段氣相平均體積流量</p><p>　　Vs=(7621.068+7916.164)/

41、2=7768.616m3 /hr=2.158m3 /s</p><p><b>　　開孔率為 </b></p><p>　　氣體通過(guò)篩孔的氣速為 </p><p><b>　　精餾段</b></p><p><b>　　提鎦段</b></p><p

42、>　　7.4干板阻力 hc 計(jì)算</p><p><b>　　干板阻力</b></p><p><b>　　由</b></p><p><b>　　故①精餾段：</b></p><p><b>　　②提餾段：</b></p><p

43、>　　(2)氣體通過(guò)液層的阻力計(jì)算</p><p>　　氣體通過(guò)液層的阻力由下式計(jì)算 </p><p><b>　?、倬s段：</b></p><p>　　查圖得=0.60所以得，=m液柱。</p><p><b>　　?提鎦段：</b></p><p>　　查圖得=0

44、.63所以得，=m液柱</p><p>　?、且后w表面張力的阻力計(jì)算</p><p>　　液體表面張力所產(chǎn)生的阻力由下式計(jì)算</p><p><b>　　?精餾段：</b></p><p>　　氣液通過(guò)塔板的液柱高度</p><p>　　氣體通過(guò)每層塔板的壓降</p><p&

45、gt;<b>　　?提鎦段：</b></p><p>　　氣液通過(guò)塔板的液柱高度</p><p>　　氣體通過(guò)每層塔板的壓降</p><p><b>　　7.5 液面落差</b></p><p>　　對(duì)于篩板塔液面落差很小，且本設(shè)計(jì)塔徑和流量均不大，故可以忽略落差的影響。</p>&l

46、t;p><b>　　7.6液沫夾帶量</b></p><p><b>　　?精餾段</b></p><p><b>　　故 </b></p><p><b>　　?提鎦段</b></p><p><b>　　故 </b>&l

47、t;/p><p>　　可知液沫夾帶量在設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)。</p><p><b>　　7.7漏液</b></p><p>　　對(duì)篩板塔，漏液點(diǎn)氣速可由式（5-25）計(jì)算：</p><p><b>　　?精餾段 </b></p><p><b>　　實(shí)際孔速 <

48、/b></p><p><b>　　穩(wěn)定系數(shù)為 </b></p><p><b>　　?提鎦段 </b></p><p><b>　　實(shí)際孔速 </b></p><p><b>　　穩(wěn)定系數(shù)為 </b></p><

49、p>　　故在本設(shè)計(jì)中無(wú)明顯漏液。</p><p><b>　　7.8液泛</b></p><p>　　為防止塔內(nèi)發(fā)生液泛，降液管內(nèi)</p><p>　　甲醇-水物系屬一般物系，取，則</p><p><b>　　?精餾段 </b></p><p><b>　　

50、板上不設(shè)進(jìn)口堰　</b></p><p><b>　　?提鎦段 </b></p><p><b>　　板上不設(shè)進(jìn)口堰　</b></p><p>　　Hd≤ψ(HT＋hw)</p><p>　　于是可知本設(shè)計(jì)不會(huì)發(fā)生液泛。</p><p><b>　　八

51、、塔板負(fù)荷性能圖</b></p><p><b>　　1、漏液線</b></p><p>　　漏液線，又稱氣相負(fù)荷下限線。氣相負(fù)荷低于此線將發(fā)生嚴(yán)重的漏液現(xiàn)象，氣、液不能充分接觸，使塔板效率下降。</p><p>　　整理得 0.391</p><p>　　在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)值，依上式計(jì)算出值，計(jì)

52、算結(jié)果列于下表。</p><p>　　由此表數(shù)據(jù)即可作出漏液線1。</p><p><b>　　2.液沫夾帶線</b></p><p>　　當(dāng)氣相負(fù)荷超過(guò)此線時(shí)，液沫夾帶量過(guò)大，使塔板效率大為降低。對(duì)于精餾，一般控制≤0.1kg液/kg氣。以=0.1kg液/kg氣為限,求Vs-Ls關(guān)系如下:</p><p><b&

53、gt;　　由 </b></p><p><b>　　整理得 </b></p><p>　　在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)值，依上式計(jì)算出值，計(jì)算結(jié)果列于下表。</p><p><b>　　。</b></p><p>　　由此表數(shù)據(jù)即可作出液沫夾帶線2。</p><p>

54、;<b>　　3液相負(fù)荷下限線</b></p><p>　　液相負(fù)荷低于此線，就不能保證塔板上液流的均勻分布，將導(dǎo)致塔板效率下降。 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（5-7）得</p><p>　　取E=1，則 </p><p>　　據(jù)此可作出與氣體流量無(wú)關(guān)的垂直液相負(fù)荷下限線3。</p><p&g

55、t;<b>　　4.液相負(fù)荷上限線</b></p><p>　　該線又稱降液管超負(fù)荷線。液體流量超過(guò)此線，表明液體流量過(guò)大，液體在降液管內(nèi)停留時(shí)間過(guò)短，進(jìn)入降液管的氣泡來(lái)不及與液相分離而被帶入下層塔板，造成氣相返混，降低塔板效率。</p><p>　　以作為液體在漿液管中停留時(shí)間的下限，由式（5-9）得</p><p>　　據(jù)此可作出與氣體流量

56、無(wú)關(guān)的垂直液相負(fù)荷上限線4。</p><p><b>　　5.液泛線</b></p><p>　　若操作的氣液負(fù)荷超過(guò)此線時(shí)，塔內(nèi)將發(fā)生液泛現(xiàn)象，使塔不能正常操作。液泛可分為降液管液泛和液沫夾帶液泛兩種情況，在浮閥塔板的流體力學(xué)驗(yàn)算中通常對(duì)降液管液泛進(jìn)行驗(yàn)算。為使液體能由上層塔板順利地流入下層塔板，降液管內(nèi)須維持一定的液層高度</p><p>

57、<b>　　令</b></p><p><b>　　聯(lián)立得 </b></p><p><b>　　式中</b></p><p>　　將有關(guān)數(shù)據(jù)帶入，得：</p><p>　　在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)值，依上式計(jì)算出值，計(jì)算結(jié)果列于下表：</p><p&g

58、t;　　由此表數(shù)據(jù)即可作出液泛線5</p><p>　　根據(jù)以上各線方程，可作出篩板塔的負(fù)荷性能圖：</p><p>　　在負(fù)荷性能圖上，作出操作線。由圖可看出，該篩板上限為液泛控制，下限為漏液控制。由圖查得</p><p>　　故操作彈性為 </p><p>　　九、篩板塔設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果</p><p>　　十

59、、輔助設(shè)備的計(jì)算及選型 </p><p><b>　　1、回流罐</b></p><p>　　為了防止意外停車，影響精餾塔的操作，在精餾塔塔頂設(shè)置一個(gè)回流罐，要求其體積能夠緩存5min的回流液，且其安全系數(shù)為0.6。</p><p>　　在塔頂產(chǎn)品中，甲醇占99.5%，水占0.5%，其中回流量為</p><p>　　m=

60、3014.662kg/h2=6029.324kg/h。</p><p>　　=750.00.995+980.00.005=751.15kg/</p><p>　　=(m/)（5min/60min）=0.67</p><p>　　=0.67/0.6=1.1</p><p><b>　　2、原料預(yù)熱器</b></p&g

61、t;<p>　　原料加熱：采用塔底產(chǎn)生的熱水加熱，進(jìn)口溫度為99.6℃，出口 溫度 47.4℃，采用逆流加熱，將原料從45℃加熱到78.5 ℃，由Aspen plus模擬的結(jié)果知</p><p>　　=274.85kw A=34.73m2 </p><p>　　取安全系數(shù)為0.8 則</p><p>　　A

62、實(shí)際=34.73/0.8=43.41 m2</p><p>　　選擇固定管板式換熱器系列。</p><p>　　采用加熱管的直徑為：25×2.5mm</p><p><b>　　3、塔頂全凝器</b></p><p>　　由軟件模擬 冷凝器熱負(fù)荷：Qc=2774.52KW</p><p&g

63、t;　　冷凝塔頂產(chǎn)品由溫度64.34℃冷卻到溫度64.3℃</p><p>　　采用冷凝水由30℃到40℃</p><p>　　ΔTm=(ΔT1－ΔT2)/ln(ΔT1/ΔT2)</p><p><b>　　=29.04K</b></p><p>　　選擇K=800w/( m2·K) 則有：<

64、;/p><p>　　A= Qc /(K×ΔTm)</p><p>　　= 119.43m2</p><p><b>　　取安全系數(shù)為0.8</b></p><p>　　換熱面積A=119.43/0.8=149.28 m2</p><p><b>　　選擇冷凝器的系列：</b&

65、gt;</p><p>　　采用加熱管的直徑為：25×2.5mm,采用碳鋼管</p><p><b>　　4、塔底再沸器</b></p><p>　　再沸器熱負(fù)荷Qc= 2896.93KW</p><p>　　塔釜產(chǎn)品由溫度96℃加熱到溫度96℃</p><p>　　采用加熱蒸汽 由13

66、0℃到110℃</p><p>　　ΔTm=22.54K</p><p>　　選擇K=800w/( m2·K) 則有：</p><p>　　A= Qc /(K×ΔTm)=160.65 m2</p><p>　　取安全系數(shù)為0.8 則有</p><p>　　A實(shí)際=160.65/0

67、.8=200.82m2</p><p>　　采用加熱管的直徑為：25×2.5mm,采用碳鋼管</p><p><b>　　5、管徑的設(shè)計(jì)</b></p><p>　?、?塔頂蒸氣出口管的直徑dV</p><p>　　操作壓力為常壓時(shí)，蒸氣導(dǎo)管中常用流速為12~20 m/s，</p><p&g

68、t;　　蒸氣管的直徑為 dV=(4Vs/∏Uv)1/2，其中</p><p>　　dV---塔頂蒸氣導(dǎo)管內(nèi)徑m Vs---塔頂蒸氣量m3/s，則</p><p><b>　　由表2-4得</b></p><p>　　dV =[(4× 2.21)/(3.14×20.0)]1/2</p><p>　　

69、=0.375m </p><p>　?、?回流管的直徑dR</p><p>　?、佼?dāng)塔頂冷凝器械安裝在塔頂平臺(tái)時(shí)，回流液靠重力自流入塔內(nèi)，流速UR可取0.2~0.5 m/s②當(dāng)用泵輸送時(shí)，可取1.5~2.5 m/s( 采用泵輸送UR =2.5m/s) </p><p><b>　　由表2-4得</b></p>&

70、lt;p>　　dR=(4Ls/∏UR)1/2</p><p>　　=【(4×0.00337/（3.14×2.5)】1/2</p><p>　　=0.041m </p><p>　?、?進(jìn)料管的直徑dF</p><p>　　若采用高位槽送料入塔，料液速度可取UF=0.4~0.8 m/s，如果用泵輸送時(shí)，

71、料液速度可取1.5~2.5 m/s(采用泵輸送UR =2.5m/s )</p><p>　　dF=(4Ls/∏UF)1/2</p><p>　　=[(4×0.003)/(3.14×2.5)]1/2=0.039m </p><p>　　⑷ 塔底出料管的直徑dW</p><p>　　一般可取塔底出料管的料液流速UW為0.5~

72、1.5 m/s，循環(huán)式再沸器取1.0~1.5 m/s</p><p>　　dW=(4LW/∏UW)1/2(本設(shè)計(jì)取塔底出料管的料液流速UW為0.8 m/s)</p><p>　　=[(4×0.00136)/(3.14×0.8)]1/2</p><p><b>　　=0.0465m</b></p><p&g

73、t;<b>　　6．精餾塔</b></p><p>　　塔高包括塔的有效高度、頂部空間和底部空間高度及塔裙高度。 </p><p>　　塔的高度： H ? N p HT ? ?h</p><p>　　式中 ?h —調(diào)整板間距，塔兩段空間及裙座空間高度， m</p><p>　　塔的有效高度： N p HT ? 13.

74、95? 0.45 ? 6.28m</p><p><b>　?、?塔頂空間</b></p><p>　　塔頂空間指塔內(nèi)最上層塔板與塔頂?shù)拈g距，為利于出塔氣體夾帶的液滴沉降，其高度應(yīng)該大于板間距。所以塔頂間距為（1.5—2.0）HT=1.8×0.45=0.81m</p><p><b>　?、?塔底空間</b>&l

75、t;/p><p>　　塔底高度選擇儲(chǔ)存液量停留在5分鐘而定 設(shè)塔底的密度為1000kg/ m3</p><p>　　由Aspen Plus 得塔底的質(zhì)量流量=4485.738kg/h</p><p>　　所以 塔底高度設(shè)計(jì)為1.45m</p><p><b>　?、?塔群座為2.5</b></p>&l

76、t;p><b>　?、?塔體總高度為：</b></p><p>　　H=13.95+0.81+0.374+1.45+2.5</p><p><b>　　= 19.08 m</b></p><p>　　7. 人孔、裙座等附件設(shè)計(jì)</p><p>　?。?）人孔是安裝或者檢修人員進(jìn)出塔器的唯一通道

77、。人孔的設(shè)計(jì)應(yīng)便于人員進(jìn)出任意一層塔板， 但由于設(shè)計(jì)人孔處的踏板間距要增大，且人孔設(shè)施過(guò)多會(huì)使制造塔體的彎曲度難以達(dá)到要求，所 以一般板式塔每隔 10-20 層或 5-10 米塔段設(shè)置一個(gè)人孔，本設(shè)計(jì)共32 塊板，人孔數(shù)為 3 ，塔板間距至少比人孔大 150 mm，且不得小于 600mm。塔頂和塔釜也應(yīng)各設(shè)置一個(gè)人孔。</p><p>　　（2）裙座起到支撐塔體的作用，裙座的選擇還應(yīng)考慮到載荷，塔的操作條件及塔釜

78、風(fēng)頭的材料 等因素，對(duì)于在室外操作的塔，還應(yīng)考慮環(huán)境溫度、裙座的結(jié)構(gòu)性能等。本設(shè)計(jì)采用圓筒型裙座， 高度為 3.5m， Db1 ? 2600mm , Db 2 ? 3100m</p><p><b>　　8．泵的計(jì)算及選型</b></p><p>　　在進(jìn)料口加料時(shí)，本設(shè)計(jì)采用換熱器加熱原料</p><p>　　進(jìn)料密度：進(jìn)料密度=甲醇密度&

79、#215;0.2727+水密度×0.9911</p><p>　　=732.0×0.2727+968.5×0.9911</p><p>　　= 1159.50 kg/m3</p><p>　　由Qm,v=Qm,h/進(jìn)料密度</p><p>　　= 7500(kg/h)/ 1159.50 (kg/m3)</p

80、><p>　　= 6.47m3/h</p><p>　　則液體在泵里的流速為U=Qm,v/(∏×R2進(jìn)料口)</p><p><b>　　=1.51m/s</b></p><p>　　由Aspen plus模擬得進(jìn)料口υ=0.329959Cp</p><p>　　Re=duρ/υ=(0.03

81、9×1.51×1159.50)/(0.33×10-3)</p><p>　　=206918＞4000</p><p>　　所以液體在管中的流動(dòng)形式為湍流。</p><p>　　無(wú)縫鋼管的絕對(duì)粗糙度為，</p><p><b>　　相對(duì)粗糙度為</b></p><p>

82、<b>　　查得摩擦系數(shù)</b></p><p>　　直管長(zhǎng)度為=20m，查出管件、閥門的當(dāng)量長(zhǎng)度為6.3+2.7=9m，總局部阻力系數(shù)為：</p><p>　　在的液面與塔進(jìn)料口處的管截面建立機(jī)械能衡算式：</p><p>　　其中Z=20m，較小忽略</p><p><b>　　揚(yáng)程</b>&l

83、t;/p><p>　　根據(jù)流量6.47m3/h及揚(yáng)程H=22.7m，可選IS50-32-125型離心泵。</p><p><b>　　十一、設(shè)計(jì)評(píng)述 </b></p><p>　　對(duì)化工設(shè)計(jì)有了比較深刻的認(rèn)識(shí)，在平常的化工原理課程學(xué)習(xí)中總是只針對(duì)局部進(jìn)行了計(jì)算，而對(duì)參數(shù)之間的相互關(guān)聯(lián)缺乏認(rèn)識(shí)。平常的學(xué)習(xí)總會(huì)有題設(shè)的條件，省去了我們很多勞動(dòng)，但在設(shè)

84、計(jì)中大量用到了物性數(shù)據(jù)是我們需要自己去查取的。我學(xué)會(huì)了去互聯(lián)網(wǎng)上查取這些數(shù)據(jù)，如在中科院過(guò)程工程研究所的數(shù)據(jù)庫(kù)中就有許多我們所需要的數(shù)據(jù)。</p><p>　　設(shè)計(jì)中我學(xué)會(huì)了離開老師進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，參看多本指導(dǎo)書，還查閱了一些超星圖書館中的資料。這樣的設(shè)計(jì)讓我從中獲得了一些自信，覺得專業(yè)還是學(xué)了不少東西的，至少學(xué)會(huì)了一種研究的方法，將來(lái)工作中或?qū)W習(xí)遇到了什么困難或從未接觸過(guò)的領(lǐng)域，我也不再會(huì)感到畏懼。因?yàn)槲乙呀?jīng)有了

85、一定的自主研究的能力，我能通過(guò)自學(xué)慢慢的將問(wèn)題化解。</p><p>　　設(shè)計(jì)幫助我更好的熟悉了WORD、EXCEL、CAD的操作。平常天天用電腦上網(wǎng)，進(jìn)行些娛樂(lè)活動(dòng)，真正這些實(shí)用的軟件卻觸碰的很少，雖然以前有學(xué)過(guò)但隔的時(shí)間也比較久了，大多都淡忘了。設(shè)計(jì)中需要用到CAD畫理論塔板數(shù)，但我去網(wǎng)上尋找到了另外一個(gè)數(shù)學(xué)公式畫圖軟件，可以直接將公式轉(zhuǎn)換成圖像，也挺好用的，算是個(gè)小創(chuàng)新把。逐板計(jì)算中我發(fā)現(xiàn)自己光用計(jì)算器算起

86、來(lái)太繁瑣了而且正確率也讓人質(zhì)疑，我想起了我們學(xué)過(guò)的c++編程，真的只需要短短的一個(gè)程序就能將問(wèn)題很快的解決。忽然發(fā)現(xiàn)一個(gè)好工程師應(yīng)該知識(shí)淵博，因?yàn)楹芏鄬W(xué)科對(duì)他都是很有幫助的。我現(xiàn)在還處在一個(gè)學(xué)習(xí)知識(shí)的階段一個(gè)接受新事物的黃金階段，以前認(rèn)為的計(jì)算機(jī)過(guò)了級(jí)拿到證書就了事的想法真的很幼稚，那些知識(shí)在今天還都能夠用上，為了今后不再有今天這樣的遺憾，我決定今后更加扎實(shí)的學(xué)習(xí)，拓寬自己的知識(shí)面。后來(lái)還是用excel添加公式然后循環(huán)拖放將所有板上的氣

87、液組成算出來(lái)了。</p><p>　　3.設(shè)計(jì)教會(huì)了我耐心，很多地方都是需要先假設(shè)數(shù)據(jù)，再驗(yàn)算，不符合時(shí)再調(diào)整數(shù)據(jù)重新進(jìn)行驗(yàn)算。很多地方我都不得不重復(fù)的算上好幾遍，而且大量繁瑣的計(jì)算要求我必須克服毛躁的毛病，計(jì)算必須準(zhǔn)確到位才能更快的完成設(shè)計(jì)任務(wù)。</p><p>　　4.由于時(shí)間比較有限，塔釜的再沸器和進(jìn)料的預(yù)熱器的計(jì)算只能略去了，可能還存在一些問(wèn)題，懇請(qǐng)老師指正。

88、 </p><p><b>　　十二、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　?、?時(shí)鈞等 化學(xué)工程手冊(cè) 化學(xué)工業(yè)出版社 1-108~1-109</p><p>　　⑵ 王志魁 化工原理第三版 化學(xué)工業(yè)

89、出版社 359~380</p><p>　?、?吳俊生 邵惠鶴精餾設(shè)計(jì)、操作和控制 中國(guó)石化出版社</p><p>　?、?賈紹義 柴誠(chéng)敬 化工原理課程設(shè)計(jì) 天津大學(xué)出版社 108</p><p>　?、?潘國(guó)昌 郭慶豐 化工設(shè)備設(shè)計(jì) 清華大學(xué)出版社 175</p><p>　?、?武漢大學(xué)主編 化學(xué)工程基礎(chǔ) 高等教育出版社 415-