年產(chǎn)1400噸糠醛精餾塔設(shè)計(jì)

1、年產(chǎn)1400噸糠醛精餾塔設(shè)計(jì)摘 要：塔設(shè)備是化工生產(chǎn)中非常重要的操作單元，精餾塔根據(jù)混合物中各組分的揮發(fā)度不同對(duì)混合物進(jìn)行分離。本文根據(jù)精餾塔常規(guī)的設(shè)計(jì)方法，并結(jié)合GB150對(duì)任務(wù)為年產(chǎn)量為1400噸糠醛的精餾塔進(jìn)行設(shè)計(jì)，目的在于為從事生產(chǎn)設(shè)計(jì)糠醛精餾及控制系統(tǒng)提供一定的理論基礎(chǔ)的同時(shí)，為生產(chǎn)提供有用的數(shù)據(jù)。關(guān)鍵詞：糠醛；精餾；精餾塔1、設(shè)計(jì)任務(wù) （1）、設(shè)計(jì)壓力:常壓 （2）、原料液濃度(飽和液體進(jìn)料)：5.5%（質(zhì)量分率） （3）、塔頂流出液濃度：35%（質(zhì)量分率） （4）、塔底流出液濃度：0.2%（質(zhì)量分率）2、裝置設(shè)計(jì)表2-1糠醛-水氣液相摩爾濃度平衡關(guān)系表液相X氣相Y沸點(diǎn)液相X氣相Y

2、沸點(diǎn)0.0.99.900.016040.0717898.190.0.99.600.016760.0730798.130.0.99.250.018230.0760398.070.0.98.990.020410.0800697.950.0.98.530.027250.0877397.910.0.98.430.034480.0909797.900.011830.98.310.040560.0917097.900.0.0670298.210.091700.0917097.902.1數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換已知原料液中糠醛濃度質(zhì)量百分比為5.5%，塔頂餾出液質(zhì)量濃度為35%。塔底殘液質(zhì)量百分比為0.2%，進(jìn)行換算成摩爾

3、濃度。原料液摩爾濃度：*指導(dǎo)教師：高艷（1979-）女，滿族，吉林人，講師，碩士，現(xiàn)在吉林化工學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院工作。聯(lián)系方式：塔頂餾出液摩爾濃度： 塔底殘液摩爾濃度： 2.2確定回流比水的H2O相對(duì)分子量：18.8424kg/kmol ， 糠醛C5H4O2相對(duì)分子量：96kg/kmol 飽和液體進(jìn)料，即 ， 即q為一條直線取摩爾分率，則：利用氣液平衡數(shù)據(jù)做平衡線，以作垂直的q線，與平衡線交于e點(diǎn)，依作土知 x y0.977 5.47 1.16 1.18 6.12 故 得：最小回流比： 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般?。?取R=1，則：2.3塔釡物料衡算：塔釜相當(dāng)于一級(jí)精餾塔，其上的汽-液一定達(dá)到相平衡，當(dāng)液相

4、（殘液）的質(zhì)量分率為0.2%時(shí)，又糠醛和水的汽液相的質(zhì)量分率1.5%摩爾分率0.28%從而以摩爾流量和摩爾分率作物料衡算，設(shè)進(jìn)塔釜的摩爾分率為y:提溜段：L=L+qF=30.7620+1251.0728=281.8348 kmol/hV = L-W= 281.8348-220.3255=61.5093 kmol/h由物料平衡有：解得：y=0.092%設(shè)對(duì)應(yīng)的質(zhì)量分率為x,則：得，x=0.4887%全塔物料數(shù)據(jù)如下：表2-2 全塔物料數(shù)據(jù)物料質(zhì)量流量kg/h質(zhì)量分率%摩爾流量kmol/h摩爾分率%出泵4210.11485.5223.43841.08進(jìn)預(yù)熱器4746.48125.87251.072

5、81.16進(jìn)分離罐773.74543530.76209.17產(chǎn)品237.37994.23.094175.28殘液3972.7340.2220.32550.04分離罐回流536.36648.827.64331.78全凝器回流773.74543530.76209.17出全凝器1547.49083561.52419.17進(jìn)塔釜5081.81960.49281.83480.092塔釜回流1109.08651.561.50930.282.4圖解法確定理論板數(shù)圖1由圖中的階梯級(jí)數(shù)目已知，全塔的理論板數(shù)取一位小數(shù)，約為8.4層，減去塔釜一層，約為7.4層，其中精餾段約需2.4層，第3塊板進(jìn)料，提餾段需5層。

6、3、塔的尺寸設(shè)計(jì)3.1估計(jì)精餾段塔徑： Flv=（）（）=（）=（）=0.0185C汽相負(fù)荷因子 ，C表面張力為20mN/m的C值，查得C=0.066液汽速度： u= C（） =0.066（） =1.7853 m/s氣體體積流量：V=m/s取液汽分率為0.6，得出塔的有效截面為：A=0.3008?。?0.1， 則塔的總截面為： A =0.3342塔徑為：D=0.3525m，圓整為：D=0.7m3.2估計(jì)提溜段塔徑：Flv=（）（）=（）= （）=0.1409汽液負(fù)荷參數(shù)：，則修正值C=C20（）0.2液汽速度氣體體積流量：VG =0.3390m3/s取液泛分率為0.6，得出塔的有效截面積為：A

7、n=0.2794m2?。篈d/A=0.1,則塔的總面積:A=0.2794/(1-0.1)=0.3104 m2塔徑：D=，將塔徑圓整為：D=0.7m3.3塔板尺寸參考：篩板塔規(guī)格數(shù)據(jù)推薦范圍，估計(jì)規(guī)格為：降液管道截面積：塔凈截面積： 塔板工作面積： 孔總面積： 孔徑：板厚：（合金鋼）堰高： 3.4主要規(guī)格：板型： 單流型 塔徑：0.7m溢流堰長(zhǎng)：0.504m 堰寬：0.1043m堰高：25mm 板距：300mm 孔徑：4mm 孔總面積：0.0231m2降液管截面積：0.03847m2 板厚（合金鋼）：3mm降液管下沿與塔板距離：20mm 溢流堰類型：齒形堰3.5實(shí)際塔板數(shù)又由于總板（理論）N=7

8、.4，故：實(shí)際板數(shù)：現(xiàn)取20塊板，所以有：精餾段2塊，提溜段18塊，第3塊板進(jìn)料。3.6板面設(shè)計(jì)塔板板面根據(jù)所起的作用分為四個(gè)區(qū)域：傳質(zhì)鼓泡區(qū)、溢流區(qū)、安定區(qū)（經(jīng)驗(yàn)值內(nèi)堰側(cè)安定區(qū)：。外堰側(cè)安定區(qū)：。）邊緣區(qū)（一般為4060mm。）3.7塔體設(shè)計(jì)塔的頂部空間高度是指第一層塔板到塔頂封頭切線的距離，為了減少塔頂出口氣體中夾帶的液體量，頂部空間一般采取1.2m1.5m，取上限1.5，當(dāng)塔徑為500800mm時(shí)，人可勉強(qiáng)進(jìn)入塔節(jié)內(nèi)進(jìn)行安裝，塔節(jié)長(zhǎng)度一般不超過20002500mm，參考表4-1，塔盤間距300mm，塔節(jié)長(zhǎng)度1500mm，每節(jié)5塊塔板，4節(jié)，每節(jié)長(zhǎng)1500mm，第一塊距密封面100mm，第

9、四塊距密封面200mm，每節(jié)應(yīng)裝有視鏡，以便觀察液面及工作情況。塔主體長(zhǎng)度：20300=6000=15004mm塔體主體應(yīng)有保溫層,選用標(biāo)準(zhǔn)封頭,橢圓封頭JB1154-73。塔板結(jié)構(gòu)及尺寸：（1）塔徑D=0.7m（2）塔板，由塔板圓和降液管組成，利用單面角焊接結(jié)構(gòu)，材料用不銹鋼。塔盤圈高度：塔盤圈外緣與塔體內(nèi)壁間隙1012mm，取10mm。塔盤厚s=4mm，塔盤內(nèi)徑=668mm，塔盤直徑=696mm，=690mm密封（塔盤）：為了便于在塔節(jié)內(nèi)裝卸整塊式塔盤，以防止氣體由此通過，在塔盤與塔壁見防置2-3圈繩線徑為10-12mm的石棉繩作為密封填料，其上安裝壓圈和壓板，螺栓焊在塔盤圈的內(nèi)壁，擰緊螺

10、母以使石棉線變形而堵塞間隙，從而達(dá)到密封的目的，壓圈尺寸和每個(gè)壓圈上焊兩個(gè)吊耳，以便拆裝壓圈厚。直徑D=682，數(shù)量4個(gè)/塔盤板，布置均勻，開降液管。4塔附件4.1接管：上出氣口：219x6 L=265mm 回流管：32x3.5 L=150mm 進(jìn)料管：38x3.5 下進(jìn)氣口：219x6 L=450mm 引出管：57x6 L=888mm材料均采用10號(hào)鋼4.2法蘭：塔節(jié)連接法蘭：DN=700mm M=16 n=24 上出氣口法蘭： DN=200mm M=20 n=8 回流管法蘭： DN=25mm M=12 n=4 進(jìn)料管法蘭： DN=50mm M=16 n=4 DN=65mm M=16 n=4

11、 下進(jìn)氣口法蘭：DN=200mm M=20 n=8 引出管法蘭： DN=50mm M=16 n=4材料均采用16MnR4.3 視鏡：、 5、塔校核自振周期： ，選，取第一振型，由式1-36風(fēng)載荷：a.載荷：（吉林地區(qū)）由式1-63，表1-7 有，則：由式1-64，取，查表1-8，表1-9得：、故：=1.35765b.彎距：式1-65，圓形檢查孔處：焊縫處：地震矩：查表1-10，按圖1-48，II類場(chǎng)地， 因： 由于故考慮到高振型影響。由式1-81-83，中下部11-1 裙座底 滿足要求6、結(jié)論糠醛是由農(nóng)副產(chǎn)品制得的，吉林省作為農(nóng)業(yè)大省，對(duì)于糠醛的生產(chǎn)有著得天獨(dú)厚的地理?xiàng)l件，而精餾作為生產(chǎn)中非常

12、重要的過程，所以糠醛精餾塔的設(shè)計(jì)有著很一定的現(xiàn)實(shí)意義。參考文獻(xiàn):1 王志奎.化工原理（第三版）M，化學(xué)工業(yè)出版社，20092 陸秀林.王者相塔設(shè)備M，化學(xué)工業(yè)出版社，20043 GB 150-1998.鋼制壓力容器. S北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社.4 GB 151-1999.塔設(shè)備設(shè)計(jì). S北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社.5 JB/T 4737-95.橢圓形封頭. S北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社.6 JB/T 47004702-92.壓力容器法蘭. S北京：氣象出版社.7 JB/T 4736-95.補(bǔ)強(qiáng)圈. S北京： 機(jī)械工業(yè)出版社.8化工容器及設(shè)備余國(guó)綜主編，天津大學(xué)出版社.The Design of Annual

13、 Output of 1400 Tons of Furfural Rectification TowerWang Gang,Gao Yan*(Dept. of Machinery and Electricity Engineering, Process Equip and Control specialty 0704classAbstract: Tower equipments are very important unit operations in chemical production, Distillation according to the different volatility of the mixture to separate the components. This text based on the design methods of conventional distillation,and combined GB150 to f urfural rectification tower,its annual is 1400 tons. The aim