分離甲醇-水混合液(混合氣)的填料精餾塔課程設(shè)計(jì)

1、精品資料化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書專業(yè)：化學(xué)工程與工藝 班級(jí)： 設(shè)計(jì)人： 一、設(shè)計(jì)題目分離 甲醇-水 混合液（混合氣）的 填料 精餾塔二、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)及條件生產(chǎn)能力：年處理 甲醇-水 混合液（混合氣）： 7 萬噸（開工率300天/年）；原 料： 甲醇 含量為 30 %（質(zhì)量百分率，下同）的常溫液體（氣體）；分離要求： 塔頂 甲醇 含量不低于（不高于） 95 %；塔底 甲醇 含量不高于（不低于） 0.3 %。建廠地址： 沈陽三、設(shè)計(jì)要求（一）編制一份設(shè)計(jì)說明書，主要內(nèi)容包括：1、前言；2、流程的確定和說明（附流程簡(jiǎn)圖）；3、生產(chǎn)條件的確定和說明；4、精餾（吸收）塔的設(shè)計(jì)計(jì)算；5、附屬設(shè)備的選型和計(jì)算；6

2、、設(shè)計(jì)結(jié)果列表；7、設(shè)計(jì)結(jié)果的討論與說明；8、注明參考和使用的設(shè)計(jì)資料；9、結(jié)束語。（二）繪制一個(gè)帶控制點(diǎn)的工藝流程圖（2#圖）（三）繪制精餾（吸收）塔的工藝條件圖四、設(shè)計(jì)日期： 2016年05月20日至2016年06月12日沈陽化工大學(xué)化工原理課程設(shè)計(jì) 目 錄化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書1目 錄2前言4第一章 流程確定和說明51.1加料方式的確定51.2進(jìn)料狀況的確定51.3冷凝方式的確定51.4回流方式的確定51.5加熱方式的確定61.6加熱器的確定6第二章 精餾塔設(shè)計(jì)計(jì)算72.1操作條件與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)72.1.1操作壓力72.1.2氣液平衡關(guān)系與平衡數(shù)據(jù)72.2精餾塔工藝計(jì)算82.2.1物料衡算8

3、2.2.2 熱量衡算112.2.3理論塔板數(shù)計(jì)算152.3 精餾塔主要尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算162.3.1精餾塔設(shè)計(jì)主要依據(jù)和條件162.3.2塔徑設(shè)計(jì)計(jì)算232.3.3填料層高度的設(shè)計(jì)計(jì)算25第三章 附屬設(shè)備及主要附件的選型計(jì)算283.1 冷凝器283.2 加熱器293.3 塔內(nèi)其他構(gòu)件293.3.1接管管徑的選擇293.3.2除沫器323.3.3液體分布器323.3.4液體再分布器343.3.5填料及支撐板的選擇353.3.6塔釜設(shè)計(jì)353.3.7塔的頂部空間高度363.4精餾塔高度計(jì)算36第四章 設(shè)計(jì)結(jié)果自我總結(jié)和評(píng)價(jià)374.1精餾塔主要工藝尺寸與主要設(shè)計(jì)參數(shù)匯總374.2 自我評(píng)價(jià)和總結(jié)374

4、.21滿足工藝和操作的要求374.2.2滿足經(jīng)濟(jì)上的要求384.2.3保證生產(chǎn)安全384.3總結(jié)38附錄39一、符號(hào)說明39二、參考文獻(xiàn)41前言在化學(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)設(shè)備必不可少。塔設(shè)備就是使氣液成兩相通過精密接觸達(dá)到相際傳質(zhì)和傳熱目的的氣液傳質(zhì)設(shè)備之一。填料塔是以塔內(nèi)的填料作為氣液兩相間接觸構(gòu)件的傳質(zhì)設(shè)備。填料塔的塔身是一直立式圓筒，底部裝有填料支承板，填料以亂堆或整砌的方式放置在支承板上。填料的上方安裝填料壓板，以防被上升氣流吹動(dòng)。液體從塔頂經(jīng)液體分布器噴淋到填料上，并沿填料表面流下。氣體從塔底送入，經(jīng)氣體分布裝置（小直徑塔一般不設(shè)

5、氣體分布裝置）分布后，與液體呈逆流連續(xù)通過填料層的空隙，在填料表面上，氣液兩相密切接觸進(jìn)行傳質(zhì)。填料塔屬于連續(xù)接觸式氣液傳質(zhì)設(shè)備，兩相組成沿塔高連續(xù)變化，在正常操作狀態(tài)下，氣相為連續(xù)相，液相為分散相。當(dāng)液體沿填料層向下流動(dòng)時(shí)，有逐漸向塔壁集中的趨勢(shì)，使得塔壁附近的液流量逐漸增大，這種現(xiàn)象稱為壁流。壁流效應(yīng)造成氣液兩相在填料層中分布不均，從而使傳質(zhì)效率下降。因此，當(dāng)填料層較高時(shí)，需要進(jìn)行分段，中間設(shè)置再分布裝置。液體再分布裝置包括液體收集器和液體再分布器兩部分，上層填料流下的液體經(jīng)液體收集器收集后，送到液體再分布器，經(jīng)重新分布后噴淋到下層填料上。 填料塔具有生產(chǎn)能力大，分離效率高，壓降小，持液量

6、小，操作彈性大等優(yōu)點(diǎn)。填料塔也有一些不足之處，如填料造價(jià)高；當(dāng)液體負(fù)荷較小時(shí)不能有效地潤(rùn)濕填料表面，使傳質(zhì)效率降低；不能直接用于有懸浮物或容易聚合的物料；對(duì)側(cè)線進(jìn)料和出料等復(fù)雜精餾不太適合等。但近年來又傾向于認(rèn)為在一定塔徑范圍內(nèi)，采用新型高效填料（如鮑爾環(huán)或鞍型填料）可以得到很好的經(jīng)濟(jì)效果?？傊鶕?jù)不同的具體情況（特別是在小直徑塔，或壓降有一定限制，或有腐蝕情況時(shí)），填料塔還是具有很多適用的。本次課程設(shè)計(jì)就是針對(duì)甲醇-水體系而進(jìn)行的常壓二元填料精餾塔的設(shè)計(jì)及相關(guān)設(shè)備選型。由于此次設(shè)計(jì)時(shí)間緊張，本人水平有限，難免有遺漏謬誤之處，懇請(qǐng)老師指出以便修正。第一章 流程確定和說明 選擇精餾設(shè)備，首先應(yīng)從

7、經(jīng)濟(jì)考慮，在充分考慮整個(gè)系統(tǒng)熱能的利用，降低操作費(fèi)用。另外還應(yīng)考慮到它對(duì)操作穩(wěn)定性的影響，塔的操作如不穩(wěn)定就不能保證產(chǎn)品質(zhì)量的均勻，具體情況如下：1.1加料方式的確定加料方式有兩種：高位槽加料和泵直接加料。采用高位槽加料，通過控制液位高度，可以得到穩(wěn)定的流量和流速，通過重力加料，可以節(jié)省一筆動(dòng)力費(fèi)用，但由于多了高位槽，建設(shè)費(fèi)用相應(yīng)增加；采用泵加料，受泵的影響，流量不太穩(wěn)定，流速也忽大忽小，從而影響了傳質(zhì)效率，但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便。如果采用自動(dòng)控制泵來控制泵的流量和流速，其控制原理較復(fù)雜，且設(shè)備操作費(fèi)用高。本設(shè)計(jì)采用高位槽進(jìn)料。1.2進(jìn)料狀況的確定進(jìn)料狀況一般有冷液進(jìn)料和泡點(diǎn)進(jìn)料。對(duì)于冷液進(jìn)料，

8、當(dāng)組成一定時(shí)，流量一定，對(duì)分離有利，節(jié)省加熱費(fèi)用。但冷液進(jìn)料受環(huán)境影響較大，對(duì)于沈陽地區(qū)來說，存在較大溫差，冷液進(jìn)料會(huì)增加塔底蒸汽上升量，增加建筑費(fèi)用。采用泡點(diǎn)進(jìn)料，不僅對(duì)穩(wěn)定塔操作較為方便，且不受季節(jié)溫度影響。綜合考慮，設(shè)計(jì)上采用泡點(diǎn)進(jìn)料。泡點(diǎn)進(jìn)料時(shí)，基于恒摩爾流假定，精餾段和提餾段上升蒸汽的摩爾流量相等，故精餾段和提餾段塔徑基本相等，制造上較為方便。1.3冷凝方式的確定塔頂冷凝采用全冷凝器，用水冷凝，在常壓下乙醇和水不反應(yīng)，且容易冷凝，故用全冷凝器符合要求。1.4回流方式的確定 回流方式可分為重力回流和強(qiáng)制回流。對(duì)于小塔型，回流冷凝器一般安裝在塔頂，其優(yōu)點(diǎn)是回流冷凝器無需支撐結(jié)構(gòu)，其缺點(diǎn)是

9、回流冷凝器回流控制較難。如果需要較高的塔處理量或塔板數(shù)較多時(shí)，回流冷凝器不適合于塔頂安裝，且塔頂冷凝器不易安裝、檢修和清理。在此情況下，可采用強(qiáng)制回流，塔頂上升蒸汽量采用冷凝器以冷回流流入塔中。本次設(shè)計(jì)為小型塔，故采用重力回流。1.5加熱方式的確定加熱方式分為直接蒸汽加熱和間接蒸汽加熱，直接蒸汽加熱時(shí)蒸汽直接由塔底進(jìn)入塔內(nèi)，由于重組分是水，故省略加熱裝置。但在一定的回流比條件下塔底蒸汽對(duì)回流液有稀釋作用，使理論塔板數(shù)增加，費(fèi)用增加。間接蒸汽加熱時(shí)通過加熱器使釜液部分汽化，維持原來的濃度，以減少理論板數(shù)，缺點(diǎn)是增加加熱裝置。本次設(shè)計(jì)采用間接蒸汽加熱。1.6加熱器的確定 采用U形管蒸汽間接加熱器，

10、用水蒸氣做加熱劑。因?yàn)樗?，可將加熱器放在塔?nèi)，即再沸器，這樣釜液部分氣化，維持了原有濃度，減少理論塔板數(shù)。第二章 精餾塔設(shè)計(jì)計(jì)算2.1操作條件與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)2.1.1操作壓力精餾操作按操作壓力可分為常壓、加壓和減壓操作。精餾操作中壓力影響非常大，當(dāng)壓力增大時(shí)，混合液的相對(duì)揮發(fā)度將減小，對(duì)分離不利；當(dāng)壓力減小時(shí)，對(duì)分離有利。但當(dāng)壓力太低時(shí)，對(duì)設(shè)備要求太高，設(shè)備費(fèi)用增加。因此在設(shè)計(jì)時(shí)一般采用常壓蒸餾乙醇水系統(tǒng)在常壓下?lián)]發(fā)度相差較大，較易分離，故本設(shè)計(jì)采用常壓精餾。2.1.2氣液平衡關(guān)系與平衡數(shù)據(jù) 表2-1 常壓下甲醇-水的氣液平衡與溫度關(guān)系液相甲醇摩爾百分?jǐn)?shù)(x)氣相甲醇摩爾百分?jǐn)?shù)(y)溫度/001

11、00.05.3128.3492.97.6740.0190.39.2643.5388.913.1554.5585.020.8362.7381.628.1867.7578.033.3369.1876.746.2077.5673.852.9279.7172.759.3781.8371.368.4984.9270.085.6289.6268.087.4191.9466.910010064.7注：摘自化工原理課程設(shè)計(jì) P710表19-38（2）。2.2精餾塔工藝計(jì)算2.2.1物料衡算 物料衡算圖圖2-1 物料衡算圖原料流量，； 餾出液流量，；釜液流量，； 原料中易揮發(fā)組分的摩爾分?jǐn)?shù)；餾出液中易揮發(fā)組分的

12、摩爾分?jǐn)?shù)；釜液中易揮發(fā)組分的摩爾分?jǐn)?shù)。 物料衡算質(zhì)量分?jǐn)?shù)： =32.04kg/kmol =18.02kg/kmol 所以： 原料處理量： 總物料衡算：469.29 D W 甲醇物料衡算：469.29×19.42% D×98.16% W×0.017% 得 D49.769kmol/h W419.521kmol/h(3)物料衡算結(jié)果表2-2 物料衡算結(jié)果表塔頂出料塔底出料進(jìn)料摩爾流量/（kmol/h）49.769419.521469.29摩爾分?jǐn)?shù)/（%）98.160.01719.42（4）塔頂氣相、液相，進(jìn)料和塔底的溫度分別為：，查表2-1，用內(nèi)插法解得塔頂： 解得：

13、解得：塔釜： 解得：進(jìn)料： 解得：精餾段平均溫度： 提餾段平均溫度：（5）相對(duì)揮發(fā)度的計(jì)算取x-y曲線上兩端點(diǎn)的溫度下的平均值。查表2-1得：t=92.9時(shí)，所以，(6)求最小回流比及操作回流比 圖2-2 操作線圖由圖2-2可知： 2.2.2 熱量衡算1.加熱介質(zhì)的選擇常用的加熱劑有飽和水蒸氣和煙道氣。飽和水蒸氣是一種應(yīng)用最廣的加熱劑。由于飽和水蒸氣冷凝時(shí)的傳熱系數(shù)很高，可以通過改變蒸汽壓力準(zhǔn)確地控制加熱溫度。燃料燃燒所排放的煙道氣溫度可達(dá)到1001000，適用于高溫加熱。煙道氣的缺點(diǎn)是比熱容及傳熱系數(shù)很低，加熱溫度控制困難。本設(shè)計(jì)選用選用300KPa(溫度為133)的飽和水蒸氣作加熱介質(zhì)。原

14、因，水蒸氣易獲得、清潔、不易腐蝕加熱管，不但成本相應(yīng)降低，塔結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜。2. 冷凝劑的選擇常用的冷卻劑是水和空氣，應(yīng)因地制宜地加以選用。受當(dāng)?shù)貧鉁叵拗?，冷卻水一般為1025。如需冷卻到較低溫度，則需采用低溫介質(zhì)，如冷凍鹽水、氟利昂等。本設(shè)計(jì)建廠地區(qū)為沈陽。沈陽市夏季最熱月份平均氣溫為。故選用的冷卻水的冷卻水，選升溫，故冷卻水的出口溫度是。3.熱量衡算（1）冷凝器的熱負(fù)荷 式中 塔頂上升蒸汽的焓; 塔頂餾出液的焓。又 式中甲醇的蒸發(fā)潛熱；水的蒸發(fā)潛熱。蒸發(fā)潛熱的計(jì)算：蒸發(fā)潛熱與溫度的關(guān)系：式中：對(duì)比溫度。 表2 沸點(diǎn)下蒸發(fā)潛熱列表 沸點(diǎn)/°C 蒸發(fā)潛熱 甲醇 64.7 1105 51

15、3.15水 100 2257 648.15注：摘自化工原理修訂版，上冊(cè)附錄4（P328329）及附錄18（P350351）。66.88時(shí)，甲醇：蒸發(fā)潛熱：同理，水:蒸發(fā)潛熱：所以：所以：（2） 冷卻水消耗量：式中：所以:此溫度下冷水的比熱容 所以：（3） 加熱器熱負(fù)荷及全塔熱量衡算列表計(jì)算甲醇和水在不同溫度下混合物的比熱容(單位：)塔頂塔釜進(jìn)料精餾段提餾段甲醇（1）3.0373.4493.2973.1793.373水（2）4.2624.2684.2804.2754.283精餾段：甲醇：水：提餾段：甲醇：水：質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算：塔頂鎦出液的比熱容:塔釜鎦出液的比熱容：為簡(jiǎn)化計(jì)算，現(xiàn)以進(jìn)料焓，即84.

16、62時(shí)的焓值為基準(zhǔn)。根據(jù)表2-2可得：，對(duì)全塔進(jìn)行熱量衡算：所以：由于塔釜熱損失為,則所以:式中：（4） 熱量衡算的結(jié)果表2-4 熱量衡算結(jié)果表符號(hào)數(shù)值2.2.3理論塔板數(shù)計(jì)算本次設(shè)計(jì)采用圖解法。精餾段操作線方程為 即：本次所選為冷夜進(jìn)料，所以。圖2-3 塔板數(shù)圖由圖2-3可知，精餾塔理論塔板數(shù)為塊，其中精餾段塊，提餾段塊。2.3 精餾塔主要尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算 2.3.1精餾塔設(shè)計(jì)主要依據(jù)和條件表2-5 甲醇-水在不同溫度下的密度溫度甲醇水50760988.160751983.270743977.880734971.890725965.3100716958.4表2-6 甲醇-水在特殊點(diǎn)的粘度物質(zhì)甲

17、醇水塔頂：塔底：進(jìn)料：塔頂條件下的流量及物性參數(shù) ,(1) 氣相平均相對(duì)分子質(zhì)量（2） 液相平均相對(duì)分子質(zhì)量（3） 氣相密度（4） 液相密度,查表2-5，用內(nèi)插法得：，解得：（5） 液相粘度查表2-6得：時(shí)，（6） 塔頂出料的質(zhì)量流量表2-7 塔頂數(shù)據(jù)結(jié)果表符號(hào)數(shù)值塔釜條件下的流量及物性參數(shù),(1)液相相對(duì)分子質(zhì)量（2）氣相密度（3）液相密度查表2-5，內(nèi)插法算得：，解得：(4)塔釜出料的質(zhì)量流量(5)液相密度查表2-6可得：，表2-8 塔釜數(shù)據(jù)結(jié)果表符號(hào)數(shù)值進(jìn)料條件下的流量及物性參數(shù)，查表2-1得：由內(nèi)插法可得：解得：（1） 氣相平均相對(duì)分子質(zhì)量(2) 液相平均相對(duì)分子質(zhì)量（3）氣相密度（4

18、）液相密度查表2-5，內(nèi)插法算得：，解得：（5）液相粘度查表2-6得：，(6) 進(jìn)料的質(zhì)量流量表2-9 進(jìn)料數(shù)據(jù)結(jié)果表符號(hào)數(shù)值精餾段的流量及物性參數(shù)（1） 氣相平均相對(duì)分子質(zhì)量（2）液相平均相對(duì)分子質(zhì)量(3) 氣相密度(4)液相密度(5)液相粘度(6)氣相流量摩爾流量 質(zhì)量流量 （7）液相流量摩爾流量 質(zhì)量流量 表2-10 精餾段數(shù)據(jù)結(jié)果表符號(hào)數(shù)值提餾段數(shù)據(jù)及物性參數(shù)（1）氣相平均相對(duì)分子質(zhì)量（2）液相平均相對(duì)分子質(zhì)量（3）氣相密度(4)液相密度(5)液相粘度(6)氣相流量摩爾流量 因?yàn)?所以 式中 (冷夜進(jìn)料)質(zhì)量流量 （7）液相流量摩爾流量 質(zhì)量流量 表2-11 提餾段數(shù)據(jù)結(jié)果表符號(hào)數(shù)值2

19、.3.2塔徑設(shè)計(jì)計(jì)算1.填料選擇填料是填料塔的核心構(gòu)件，它提供了氣液兩相接觸傳質(zhì)和傳熱的表面，與塔內(nèi)件一起決定了填料塔的性質(zhì)。目前，填料的開發(fā)與應(yīng)用仍是沿著散裝填料與規(guī)整填料兩個(gè)方向進(jìn)行。本設(shè)計(jì)選用規(guī)整填料，金屬板波紋250Y型填料。規(guī)整填料是一種在塔內(nèi)按均勻幾何圖形排布、整齊堆砌的填料，規(guī)定了氣液流路，改善了溝流和整流現(xiàn)象，壓降可以很小，同時(shí)還可以提供更大的比表面積，在同等溶劑中可以達(dá)到更高的傳質(zhì)、傳熱效果。與散裝填料相比，規(guī)整填料結(jié)構(gòu)均勻、規(guī)則、有對(duì)稱性，當(dāng)與散裝填料有相同的比表面積時(shí)，填料空隙率更大，具有更大的通量，單位分離能力大。250Y型填料是最早研制并應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的板波紋填料，它

20、具有以下特點(diǎn)：第一，比表面積與通用散裝填料相比，可提高近1倍，填料壓降降低，通量和傳質(zhì)效率均有較大幅度提高。第二，與各種通用板式塔相比，不僅傳質(zhì)面積大幅度提高，而且全塔壓降及效率有很大改善。第三，工業(yè)生產(chǎn)中氣液介質(zhì)均可能帶入“第三相”物質(zhì)，導(dǎo)致散裝填料及某些板式塔無法維持操作。鑒于250Y型填料整齊的幾何結(jié)構(gòu)，顯示出良好的抗堵性能，因而能在某些散裝填料塔不適宜的場(chǎng)合使用，擴(kuò)大了填料塔的應(yīng)用范圍。鑒于以上250Y型填料的特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)采用Mellapok-250Y型填料，因本設(shè)計(jì)塔中壓力很低。2.塔徑設(shè)計(jì)計(jì)算精餾段空塔氣速及塔徑計(jì)算查表2-10可知 ，得：解得：因?yàn)榭账馑倏扇∷杂?所以 塔徑

21、圓整后：，代入上式可計(jì)算出此時(shí)的空塔氣速提餾段空塔氣速及塔徑計(jì)算查表2-11可知 ，得：解得：因?yàn)榭账馑倏扇∷杂?所以 塔徑 圓整后：，代入上式可計(jì)算出此時(shí)的空塔氣速選取整塔塔徑提餾段及精餾段圓整后，為精餾塔的塔徑。2.3.3填料層高度的設(shè)計(jì)計(jì)算填料層高度計(jì)算（1） 精餾段動(dòng)能因子 經(jīng)查每米理論級(jí)數(shù)所以精餾段填料層高度為式中 精餾段理論塔板數(shù)。（2） 提餾段動(dòng)能因子 經(jīng)查每米理論級(jí)數(shù)所以提餾段填料層高度為式中 精餾段理論塔板數(shù)。填料層總高度填料層壓降計(jì)算（1） 精餾段液體負(fù)荷 用精餾段動(dòng)能因子查液體負(fù)荷分別為和時(shí)的每米填料層壓降，再用內(nèi)插法算得時(shí)的每米壓降。當(dāng)時(shí)，所以精餾段的壓降：（2）

22、提餾段液體負(fù)荷 用提餾段動(dòng)能因子查液體負(fù)荷分別為和時(shí)的每米填料層壓降，再用內(nèi)插法算得時(shí)的每米壓降。當(dāng)時(shí)，所以提餾段的壓降：全塔填料層總壓降：填料層持液量的計(jì)算（1）精餾段由上可知：液體負(fù)荷氣體動(dòng)能因子由內(nèi)插法算得：當(dāng)時(shí)的的值：所以 （2）提餾段由上可知：液體負(fù)荷氣體動(dòng)能因子由內(nèi)插法算得：當(dāng)時(shí)的的值：所以 表2-12 精餾段、提餾段各參數(shù)表精餾段提餾段全塔氣體動(dòng)能因子每米填料塔壓降填料壓降填料層高度持液量第三章 附屬設(shè)備及主要附件的選型計(jì)算3.1 冷凝器本設(shè)計(jì)冷凝器選用重力回流直立或管殼式冷凝器原理。對(duì)于蒸餾塔的冷凝器，一般選用列管式，空冷凝螺旋板式換熱器。因本設(shè)計(jì)冷凝器與被冷凝流體溫差不大，所

23、以選用管殼式冷凝器，被冷凝氣體走管間，以便于及時(shí)排除冷凝液。冷卻水循環(huán)與氣體方向相反，即逆流式。當(dāng)氣體流入冷凝器時(shí)，使其液膜厚度減薄，傳熱系數(shù)增大，利于節(jié)省面積，減少材料費(fèi)。取冷凝器傳熱系數(shù) 本設(shè)計(jì)建廠地址為沈陽，沈陽市夏季最熱月份平均氣溫為。冷卻劑用深井水，冷卻水出口溫度一般不超過，否則易結(jié)垢，選擇升溫為，即冷卻水出口溫度為。T1 t2T2逆流：t1查取有關(guān)數(shù)據(jù)如下表3-1 管程數(shù)管數(shù) 注：摘自金屬設(shè)備上冊(cè)P118表2-2-5和P132表2-2-8標(biāo)準(zhǔn)圖號(hào)： 設(shè)備型號(hào)：3.2 加熱器選用型加熱器，經(jīng)處理后放在塔釜內(nèi)。蒸汽選用飽和水蒸氣，傳熱系數(shù)由表2-4可得：換熱面積：表3-2管程數(shù)管數(shù)注：

24、摘自金屬設(shè)備上冊(cè)P118表2-2-5和P132表2-2-8。標(biāo)準(zhǔn)圖號(hào)： 設(shè)備型號(hào)：3.3 塔內(nèi)其他構(gòu)件3.3.1接管管徑的選擇1.進(jìn)料管本次加料選用高位槽進(jìn)料，所以可取0.40.8 m/s（見浮閥塔P195）。本次設(shè)計(jì)取。式中 進(jìn)料液質(zhì)量流量，； 進(jìn)料條件下的液體密度，。圓整后內(nèi)管重/(kg/m)表3-3 進(jìn)料管參數(shù)表內(nèi)管外管半徑 內(nèi)管重注：摘自浮閥塔P197表5-3。2. 回流管冷凝管安裝在塔頂是，回流液在管道中的流速一般不能過高，否則冷凝器高度也要相應(yīng)提高，對(duì)于重力回流，一般取速度為，本次設(shè)計(jì)取。式中 回流液體質(zhì)量流量， 塔頂液相密度，圓整后表3-4 回流管參數(shù)表內(nèi)管 外管半徑 注：摘自浮

25、閥塔P197表5-3。3.塔頂蒸氣接管從塔頂至冷凝器的蒸氣導(dǎo)管，尺寸必須適合，以免產(chǎn)生過壓降，特別在減壓過程中，過大壓降會(huì)影響他的真空度。操作壓力為常壓，蒸氣速度，本次設(shè)計(jì)取。，式中： 塔頂蒸汽質(zhì)量流量，； 塔頂氣相密度，。圓整后4. 塔釜出料管塔釜流出液體的速度一般可取，本次設(shè)計(jì)取。式中：塔釜蒸汽質(zhì)量流量， 塔釜?dú)庀嗝芏龋?。圓整后：表3-5 塔釜蒸氣管參數(shù)表內(nèi)管外管半徑 3.3.2除沫器為了確保氣體的純度，減少液體的夾帶損失，選用除沫器。常用的除沫器裝置有折板除沫器、絲網(wǎng)除沫器以及旋流板除沫器。本設(shè)計(jì)塔徑較小，且氣液分離，故采用小型除沫器，裝入設(shè)備上蓋。氣速計(jì)算式中 常數(shù)，取0.107；、精

26、餾段氣體和液體密度。除沫氣體器直徑計(jì)算：式中，氣體處理量 所以 3.3.3液體分布器采用蓮蓬頭式噴淋器。選用此裝置能使截面積的填料表面較好的潤(rùn)濕。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造了和維修方便，噴灑比較方便，安裝方便。1.回流液分布器測(cè)量系數(shù)取，本次設(shè)計(jì)取，推動(dòng)力液柱高度可取以上，本次設(shè)計(jì)取。則小孔中液體流速小孔輸液能力計(jì)算由得小孔總面積 所以，小孔數(shù)式中 小孔流速，； 小孔總面積，； H推動(dòng)力液柱高度，取； 小孔直徑，一般取,視介質(zhì)污潔而異，本次設(shè)計(jì)?。?流速系數(shù)，??； 小孔總數(shù)； 小孔輸液能力，。噴灑器球面中心到填料表面距離計(jì)算式中 噴射圓周半徑，； 噴射角，即小孔中心線與垂直軸線間的夾角，取2. 進(jìn)料液分布

27、器由前知，小孔流速 小孔的輸液能力取，小孔總面積 所以，小孔數(shù)因?yàn)樯徟铑^直徑可取，本設(shè)計(jì)選3.3.4液體再分布器由于規(guī)整填料本身就具有使液體均與分布的性能，故本次設(shè)計(jì)不需另外設(shè)液體再分布器對(duì)液體再次分布。3.3.5填料及支撐板的選擇本設(shè)計(jì)采用波紋板網(wǎng)板支撐板，板網(wǎng)支撐的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，自由截面大，但強(qiáng)度較低。本設(shè)計(jì)填料高度較低，所以此支撐板適用。表3-6 梁型氣體噴射式支撐的設(shè)計(jì)參數(shù)表 注：摘自塔設(shè)備設(shè)計(jì)P272表5-36。表3-7 支撐圈尺寸參數(shù)表（采用不銹鋼）注：摘自塔設(shè)備設(shè)計(jì)P273表5-41。3.3.6塔釜設(shè)計(jì)料液在釜內(nèi)停留，裝料系統(tǒng)取塔底高塔底料液量 塔底體積 因?yàn)?， 所以 3.

28、3.7塔的頂部空間高度塔的頂部空間高度是指塔頂?shù)谝粚铀P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，頂部空間一般取，本設(shè)計(jì)取。3.4精餾塔高度計(jì)算表3-8 精餾塔各部分高度列表 單位：mm塔頂空隙塔頂接管高度填料層高度塔釜鞍式支座噴淋高度塔釜法蘭高噴頭彎曲半徑噴頭上方空隙群座本次設(shè)計(jì)的填料塔的實(shí)際高度為：第四章 設(shè)計(jì)結(jié)果自我總結(jié)和評(píng)價(jià)4.1精餾塔主要工藝尺寸與主要設(shè)計(jì)參數(shù)匯總表4-1 精餾塔主要工藝尺寸與主要設(shè)計(jì)參數(shù)匯總表名稱塔頂D塔釜W進(jìn)料F精餾段提餾段摩爾分?jǐn)?shù)/%0.98160.00170.1942平均分子質(zhì)量錯(cuò)誤!不能通過編輯域代碼創(chuàng)建對(duì)象。30.9218.4425.79溫

29、度66.0995.9984.6275.7590.31氣體摩爾流量361.55583.99液體摩爾流量224.081558.73液相平均密度754.516944.65918.72836.633931.685氣相平均密度1.10880.6090.8790.99390.744液體粘度0.33910.2940.3270.3330.31054.2 自我評(píng)價(jià)和總結(jié)工程設(shè)計(jì)本身存在一個(gè)多目標(biāo)優(yōu)化問題，同時(shí)又是政策性很強(qiáng)的工作。設(shè)計(jì)者在進(jìn)行工程設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合考慮諸多影響因素，使生產(chǎn)達(dá)到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)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(diǎn)。4.21滿足工藝和操作的要求 所設(shè)計(jì)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(jì)的流程與設(shè)備需要一定的操作彈性，可方便地進(jìn)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(cè)和控制生產(chǎn)過程。4.2.2滿足經(jīng)濟(jì)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(fèi)用，如合理利用塔頂和塔底