化工原理課程設(shè)計(jì)精餾塔設(shè)計(jì)指導(dǎo)

1、一、設(shè)計(jì)的特點(diǎn)：一、設(shè)計(jì)的特點(diǎn)： 技術(shù)與經(jīng)濟(jì)相結(jié)合的科學(xué)技術(shù)與經(jīng)濟(jì)相結(jié)合的科學(xué) 有多種解，多種方案，選優(yōu)有多種解，多種方案，選優(yōu)精餾塔的設(shè)計(jì)精餾塔的設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)的規(guī)模：二、設(shè)計(jì)的規(guī)模： 1.以工廠以工廠(產(chǎn)品產(chǎn)品)為單位；為單位； 2.以工段以工段(工序工序)為單位；為單位； 3.以設(shè)備以設(shè)備(單元單元)為單位。為單位。三、設(shè)備設(shè)計(jì)：三、設(shè)備設(shè)計(jì)： 選定型設(shè)備，選定型設(shè)備， 設(shè)計(jì)非定型設(shè)備設(shè)計(jì)非定型設(shè)備(工藝設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)工藝設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì))四、設(shè)計(jì)的工業(yè)背景：四、設(shè)計(jì)的工業(yè)背景：聚乙烯醇生產(chǎn)工藝：聚乙烯醇生產(chǎn)工藝： 1. 聚合反應(yīng)聚合反應(yīng) 甲醇作溶劑，防止聚合甲醇作溶劑，防止聚合溶液的粘度上

2、升，反應(yīng)溶液的粘度上升，反應(yīng)放熱可由溶劑的蒸發(fā)除去。放熱可由溶劑的蒸發(fā)除去。 2. 皂化反應(yīng)皂化反應(yīng) 堿觸媒堿觸媒 3. 回收回收 皂化廢液中含有醋酸甲酯、甲醇、醋酸鈉、水皂化廢液中含有醋酸甲酯、甲醇、醋酸鈉、水精餾方案的選定精餾方案的選定操作壓力：常壓、加壓、減壓操作壓力：常壓、加壓、減壓進(jìn)料狀態(tài)：熱在塔釜、冷在塔頂進(jìn)料狀態(tài)：熱在塔釜、冷在塔頂 氣相負(fù)荷氣相負(fù)荷 塔釜負(fù)荷塔釜負(fù)荷加熱方式：間接蒸汽加熱、直接蒸汽加熱加熱方式：間接蒸汽加熱、直接蒸汽加熱 中間再沸器、中間冷凝器中間再沸器、中間冷凝器塔板型式的選定：篩板、浮閥、泡罩、舌型等等塔板型式的選定：篩板、浮閥、泡罩、舌型等等篩板塔優(yōu)點(diǎn)：篩

3、板塔優(yōu)點(diǎn)：1。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低2。處理能力大。處理能力大3。塔板效率高。塔板效率高4。板壓降低。板壓降低5。安裝容易，清理檢修方便。安裝容易，清理檢修方便。液流程數(shù)選定：液流程數(shù)選定：溢流裝置的選定：溢流裝置的選定：降液管：垂直，傾斜降液管：垂直，傾斜受液盤(pán)：平型，凹型受液盤(pán)：平型，凹型溢流堰：平直，齒形溢流堰：平直，齒形塔板分塊塔板分塊五、精餾塔設(shè)計(jì)要求：五、精餾塔設(shè)計(jì)要求：圖紙：帶控制點(diǎn)的工藝流程圖圖紙：帶控制點(diǎn)的工藝流程圖 3號(hào)圖紙?zhí)枅D紙 設(shè)備總裝圖設(shè)備總裝圖 3號(hào)圖紙?zhí)枅D紙報(bào)告：精餾塔設(shè)計(jì)部分目錄：報(bào)告：精餾塔設(shè)計(jì)部分目錄：設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)一、前言一、前言二、精餾

4、塔設(shè)計(jì)內(nèi)容二、精餾塔設(shè)計(jì)內(nèi)容 2.1 物料衡算物料衡算 2.2 塔板數(shù)計(jì)算塔板數(shù)計(jì)算 2.2.1 相平衡計(jì)算相平衡計(jì)算 2.2.2 逐板計(jì)算逐板計(jì)算 2.2.3 實(shí)際板數(shù)的確定實(shí)際板數(shù)的確定 2.3 篩板塔工藝計(jì)算篩板塔工藝計(jì)算2.3.1 塔徑計(jì)算塔徑計(jì)算 2.3.2 塔板詳細(xì)設(shè)計(jì)塔板詳細(xì)設(shè)計(jì) 2.3.3 塔板流體力學(xué)校核塔板流體力學(xué)校核 1板壓降校核板壓降校核 2液沫夾帶量校核液沫夾帶量校核 3溢流液泛條件校核溢流液泛條件校核 4液體在降液管內(nèi)停留時(shí)間校核液體在降液管內(nèi)停留時(shí)間校核 5漏液點(diǎn)的校核漏液點(diǎn)的校核 2.3.4 負(fù)荷性能圖負(fù)荷性能圖 1液相下限線液相下限線 2液相上限線液相上限線

5、3漏液線漏液線 4過(guò)量液沫夾帶線過(guò)量液沫夾帶線 5溢流液泛線溢流液泛線 6精餾線和提餾線精餾線和提餾線 2.4 塔高及接管尺寸塔高及接管尺寸 2.5 輔助設(shè)備的選型輔助設(shè)備的選型三、控制點(diǎn)說(shuō)明三、控制點(diǎn)說(shuō)明 1精餾段靈敏板溫度控制精餾段靈敏板溫度控制 2塔釜液位控制塔釜液位控制 3進(jìn)料流量控制進(jìn)料流量控制 4塔釜加熱蒸汽溫度控制塔釜加熱蒸汽溫度控制四、數(shù)據(jù)匯總表四、數(shù)據(jù)匯總表五、符號(hào)說(shuō)明五、符號(hào)說(shuō)明六、參考文獻(xiàn)六、參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)：參考文獻(xiàn)：1陳英南陳英南.常用化工單元設(shè)備的設(shè)計(jì)常用化工單元設(shè)備的設(shè)計(jì).華東理工大華東理工大學(xué)出版社學(xué)出版社.20052上海醫(yī)藥設(shè)計(jì)院編上海醫(yī)藥設(shè)計(jì)院編.化工工藝設(shè)

6、計(jì)手冊(cè)化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)(第二版第二版).化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社.19963江體乾等江體乾等.化工工藝手冊(cè)化工工藝手冊(cè).上海科學(xué)技術(shù)出版上海科學(xué)技術(shù)出版社社.1992 4化學(xué)工程手冊(cè)編委化學(xué)工程手冊(cè)編委.化學(xué)工程手冊(cè)化學(xué)工程手冊(cè)(第第1篇篇)化工化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù).化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社.19805魏兆仙等魏兆仙等.塔設(shè)備設(shè)計(jì)塔設(shè)備設(shè)計(jì).化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社.19886陳敏恒等陳敏恒等.化工原理化工原理(第三版第三版).化學(xué)工業(yè)出版化學(xué)工業(yè)出版社社.2006一、前言一、前言 工業(yè)背景、詳細(xì)描述回收工段流程工業(yè)背景、詳細(xì)描述回收工段流程 ( (方塊圖，流程說(shuō)明方塊圖，流程說(shuō)明

7、) )、 項(xiàng)目意義項(xiàng)目意義 ( (提高物質(zhì)利用率，降低單耗環(huán)保需要提高物質(zhì)利用率，降低單耗環(huán)保需要) ) 產(chǎn)品性質(zhì)產(chǎn)品性質(zhì)( (用途，物理性質(zhì)，毒性用途，物理性質(zhì)，毒性) ) 聚乙烯醇為白色粉狀物，具有水溶性?？勺骶S聚乙烯醇為白色粉狀物，具有水溶性?？勺骶S尼綸的原料；作粘合劑、分散劑；制造耐油薄膜，尼綸的原料；作粘合劑、分散劑；制造耐油薄膜，光敏印刷板光敏印刷板 甲醇為無(wú)色透明液體，能與水和大多有機(jī)溶劑甲醇為無(wú)色透明液體，能與水和大多有機(jī)溶劑混溶。容易揮發(fā)、燃燒，其蒸汽與空氣形成爆炸混溶。容易揮發(fā)、燃燒，其蒸汽與空氣形成爆炸性混合物。用于生產(chǎn)甲醛、丙烯酸甲酯、等等性混合物。用于生產(chǎn)甲醛、丙烯酸

8、甲酯、等等二、精餾塔設(shè)計(jì)內(nèi)容二、精餾塔設(shè)計(jì)內(nèi)容 2.1 物料衡算物料衡算例：例：生產(chǎn)任務(wù)：生產(chǎn)任務(wù)：處理量：處理量：1010萬(wàn)噸萬(wàn)噸/ /年年（年工作日以（年工作日以330330天計(jì)，每天天計(jì)，每天2424小時(shí)）小時(shí)）其中含：甲醇其中含：甲醇60wt%60wt%，水，水40wt%40wt%分離要求：分離要求：常壓連續(xù)精餾操作；常壓連續(xù)精餾操作；回收甲醇組成為：回收甲醇組成為： 含甲醇含甲醇 97 wt%97 wt%；殘液組成為：殘液組成為： 含甲醇含甲醇 0.5 wt%0.5 wt%hkmolF/3 .517)184 . 0326 . 0(2433010107 458. 018/4 . 032

9、/6 . 032/6 . 0 Fx980. 018/03. 032/97. 032/97. 0 Dx00282. 018/995. 032/005. 032/005. 0 WxhkmolxxxxFDWDWF/0 .24100282. 0980. 000282. 0458. 03 .517 hkmolDFW/3 .2760 .2413 .517 2.2.1 相平衡計(jì)算相平衡計(jì)算 由由4或或6可查可查 A, B, C平衡數(shù)據(jù)、馬古斯方程平衡數(shù)據(jù)、馬古斯方程A12、A216，已知已知 x 求求 y已知已知x，A12、A21求求，設(shè)泡點(diǎn)設(shè)泡點(diǎn)t，算，算 f(t)0, t 2.2.2 逐板計(jì)算逐板計(jì)算

10、算算Rmin，Nmin，RN圖圖(吉利蘭吉利蘭)，定定R (費(fèi)用核算費(fèi)用核算)、 V、L、 、操作線方程，從操作線方程，從xW算到算到xD Aspen, ProIILV2.2.3 實(shí)際板數(shù)的確定實(shí)際板數(shù)的確定定性溫度定性溫度 (tD+tW)/2 查查A,B, L=xii 加料加料x(chóng),=PA0A/PB0B, 2.3.1 塔徑計(jì)算塔徑計(jì)算需要需要，Vs, Ls, V, L (取提餾段的取提餾段的)計(jì)算計(jì)算1p25，有機(jī)物水溶液，有機(jī)物水溶液 例：例：30，水，水VW=M/=18/1=18 cm3/mol 甲醇甲醇VO=M/=32/0.780=41 cm3/mol 甲醇甲醇 q=1 A=B+Q, ,

11、)/(WWOOOOOVxVxVx )/(WWOOWWWVxVxVx )/lg(OqWB )(/(441. 03/23/2WOOVqVTqQ ASOqSW )/lg( 1 SOSW mN/m MV=32y+18(1-y) ML=32x+18(1-x) Vh=VyMA+(1-y)MB/ V Lh=LxMA+(1-x)MB/ L Vs=Vh/3600, Ls=Lh/3600兩相流動(dòng)參數(shù)兩相流動(dòng)參數(shù)44/14/1)(SOOSWW RTPMVV 5 . 0)(VLSSLVVLF BALaa 11費(fèi)爾費(fèi)爾關(guān)聯(lián)關(guān)聯(lián)設(shè)設(shè)HT,選泛點(diǎn)百分率選泛點(diǎn)百分率6080%，如，如0.8 un=0.8uf5 . 02 .

12、020)()20(VVLffCu 選選lW/D 確定確定Af/AT, nSnuVA TfnTAAAA/1 圓整，得圓整，得D，驗(yàn)，驗(yàn)HT算算AT，Af，An，un，lW ，un/uf TAD4 2.3.2 塔板詳細(xì)設(shè)計(jì)塔板詳細(xì)設(shè)計(jì)選溢流堰型式：平直，齒型選溢流堰型式：平直，齒型選堰高選堰高h(yuǎn)W， 與板壓降有關(guān)與板壓降有關(guān)選底隙選底隙h0, h0 2025mm選安定區(qū)選安定區(qū)Ws, Ws, 邊緣區(qū)邊緣區(qū)Wc算算Wd算鼓泡區(qū)算鼓泡區(qū) rxrxrxAa1222sin2選選d0, 38mm選孔的排列方式：選孔的排列方式： 三角，菱形三角，菱形選選t =(2.55)d0選板厚選板厚 ，222907. 0

13、60sin21421 tdtdAAooao aAA 02004dAN 孔孔2.3.3 塔板流體力學(xué)校核塔板流體力學(xué)校核 1板壓降校核板壓降校核須須how6mm否則，修改否則，修改lW/D, 堰型式，液流程數(shù)堰型式，液流程數(shù)20021 cughlvd 3/231084. 2 whowlLEh須須否則，否則，hW , fTSaAAVu2 5 . 0vaauF )(owwlhhh ldfhhh fhNp實(shí)實(shí)總總 允允許許總總pp 2液沫夾帶量校核液沫夾帶量校核須須eV0.1kg液液/kg氣氣否則，否則，D , HT, lw/D vSlSVVLe 13溢流液泛條件校核溢流液泛條件校核 b=(D+lW)

14、/2, Z=D-2Wd Hf =2.5(hW+how)選相對(duì)泡沫密度選相對(duì)泡沫密度，一般，一般0.5，易發(fā)泡，易發(fā)泡0.30.4須須Hfd 35 s，否則否則Af，hw 5漏液點(diǎn)的校核漏液點(diǎn)的校核設(shè)漏液點(diǎn)的孔速設(shè)漏液點(diǎn)的孔速u(mài)ow 須兩者基本相等，原設(shè)成立須兩者基本相等，原設(shè)成立k=u0/uow1.52.0， 否則否則Ao 5 . 005 . 02vfTowvaAAAuuF wSwclLFhh23. 1006. 0725. 00061. 0 5 . 0202 vldowCghu 2.3.4 負(fù)荷性能圖負(fù)荷性能圖 1液相下限線液相下限線how=6mm, 設(shè)設(shè)E 驗(yàn)證驗(yàn)證E 2液相上限線液相上限線

15、取取=5秒，秒， Ls=AfHT/ 3漏液線漏液線點(diǎn)點(diǎn)1，取，取Lh1=Lh, uow1=uow, Vh1= uow1 A0點(diǎn)點(diǎn)2，取，取Lh2=2Lh1,設(shè)漏液點(diǎn)的孔速設(shè)漏液點(diǎn)的孔速u(mài)ow2, 2/331084. 2 EhlLowwh5 . 005 . 02vfTowvaAAAuuF 須兩者基本相等，原設(shè)成立須兩者基本相等，原設(shè)成立Vh2= uow2A04過(guò)量液沫夾帶線過(guò)量液沫夾帶線eV=0.1kg液液/kg干氣干氣 點(diǎn)點(diǎn)1，F(xiàn)LV1=FLV wSwclLFhh23. 1006. 0725. 00061. 0 5 . 0202 vldowCghu VhLhVLVLWW VVLVeWWe 查泛

16、點(diǎn)百分率查泛點(diǎn)百分率B un=Buf Vh1=3600 unAn點(diǎn)點(diǎn)2，如取，如取hhhhVLVL11 VhLhVLVLWW 222 5 . 0222)(LVVLLVWWF VVLVeWWe 22 查泛點(diǎn)百分率查泛點(diǎn)百分率B查泛點(diǎn)查泛點(diǎn) un=Buf Vh2= 3600unAnLVVLhhWWVL 22 5 . 02 . 020)()20(VVLffCu 5溢流液泛線溢流液泛線點(diǎn)點(diǎn)1，取，取Lh1，取，取=0.57，=0，取，取E hl =(hW+how) Vh1= 3600uowA0 )(WTdhHH 3/2131084. 2 whowlLEh20153. 0 hlLhwSf )(lfoww

17、ddhhhhHh5 . 0202 vldowCghu 點(diǎn)點(diǎn)2，取，取Lh2，取，取=0.57，=0，取，取E hl =(hW+how) Vh2= 3600uowA0 3/2231084. 2 whowlLEh20153. 0 hlLhwSf )(lfowwddhhhhHh5 . 0202 vldowCghu 6精餾線和提餾線精餾線和提餾線將將L,V換算成換算成Ls,Vs即精餾段負(fù)荷即精餾段負(fù)荷將將 換算成換算成Ls,Vs即提餾段負(fù)荷即提餾段負(fù)荷VL,2.4 塔高及接管尺寸塔高及接管尺寸人孔人孔(0.8m以上，每隔以上，每隔810塊板塊板)，手孔手孔頂部蒸汽管、回流管、加料管、頂部蒸汽管、回流管、加料管、底部蒸汽管、出液管底部蒸汽管、出液管液封，液封，2.5 輔助設(shè)備的選型輔助設(shè)備的選型加料泵、冷凝器、再沸器熱負(fù)荷計(jì)算加料泵、冷凝器、再沸器熱負(fù)荷計(jì)算不需要詳細(xì)計(jì)算不需要詳細(xì)計(jì)算，選合適，選合適K三、控制點(diǎn)說(shuō)明三、控制點(diǎn)說(shuō)明控制什么、調(diào)節(jié)什么控制什么、調(diào)節(jié)什么1