甲醇水板式精餾塔的設(shè)計計算

1、化工原理課程設(shè)計說明書PAGE PAGE II東華大學化工原理課程設(shè)計題 目 甲醇-水混合液板式精餾塔的設(shè)計 學 院 化工學院 專業(yè)班級 輕化1101班 學生姓名 指導教師 成 績 2014年 6 月 27 化工原理課程設(shè)計說明書PAGE I摘要設(shè)計選用板式精餾塔作為分離設(shè)備采用連續(xù)精餾的方法分離甲醇-水混合液。一個完整的板式塔主要是由圓柱形塔體、塔板、降液管、溢流堰、受液盤及氣體和液體進、出口管等部件組成，這就需要對各個部件做出選擇并給出合理的工藝尺寸。因此我們對精餾塔首先進行物料衡算，根據(jù)查得的甲醇-水物系平衡數(shù)據(jù)用作圖法求得理論塔板數(shù)并由全塔效率確定實際塔板數(shù)，然后確定操作壓力，操作溫度

2、，平均分子量，平均密度等基本物性參數(shù)。對塔高、塔徑、塔板、溢流裝置等各個部件進行計算與核算校驗（如負荷性能圖）并確定操作彈性，最后計算接管等一些附件的尺寸。按任務(wù)書的任務(wù)順序完成任務(wù)。關(guān)鍵詞：板式精餾塔；連續(xù)精餾；圖解法AbstractThe design use a type of the plate type column as separation equipment using the method of continuous distillation separation methanol-water mixture. A full plate tower is mainly com

3、posed of cylindrical tower body, tower board, liquid pipe down, the overflow weir, the liquid dish and gas and liquid into, export tube components and other parts, this needs of every part to make a choice and give reasonable technology size. So we to, first of all, the material of the column calcul

4、ation, according to check methanol-water content is balance data obtained by mapping method theory tower number by the board and tower efficiency the determination of the actual tower number plate, then check the operating pressure, operating temperature, average molecular weight, the average densit

5、y of basic property parameters. High tower, tower of diameter, tower board, overflow device and so on each parts calculation and accounting check (such as load performance chart) and determined the elasticity of operation, finally calculated over the size of the some accessories, etc. According to t

6、he task of commitments to complete the task order.Key words: Plate column; Continuous distillation; Graphic methodPAGE 34目錄 TOC o 1-4 h z u HYPERLINK l _Toc327650034 摘要 PAGEREF _Toc327650034 h I HYPERLINK l _Toc327650035 Abstract PAGEREF _Toc327650035 h II HYPERLINK l _Toc327650036 第1章 總論 PAGEREF _T

7、oc327650036 h 4 HYPERLINK l _Toc327650037 1.1概述 PAGEREF _Toc327650037 h 4 HYPERLINK l _Toc327650038 1.2 塔設(shè)備簡介 PAGEREF _Toc327650038 h 4 HYPERLINK l _Toc327650039 1.2.1塔設(shè)備類型 PAGEREF _Toc327650039 h 4 HYPERLINK l _Toc327650040 1.2.2 篩板塔優(yōu)點 PAGEREF _Toc327650040 h 4 HYPERLINK l _Toc327650041 第2章 設(shè)計方案確定及

8、流程說明 PAGEREF _Toc327650041 h 5 HYPERLINK l _Toc327650042 2.1 進料狀況 PAGEREF _Toc327650042 h 5 HYPERLINK l _Toc327650043 2.2 加料方式和加料熱狀況 PAGEREF _Toc327650043 h 5 HYPERLINK l _Toc327650044 2.3 塔頂冷凝方式 PAGEREF _Toc327650044 h 5 HYPERLINK l _Toc327650045 2.4 回流方式 PAGEREF _Toc327650045 h 5 HYPERLINK l _Toc3

9、27650046 2.5加熱方式 PAGEREF _Toc327650046 h 5 HYPERLINK l _Toc327650047 2.6工藝流程簡介 PAGEREF _Toc327650047 h 6 HYPERLINK l _Toc327650048 第3章 精餾塔的設(shè)計計算 PAGEREF _Toc327650048 h 7 HYPERLINK l _Toc327650049 3.1 物料衡算 PAGEREF _Toc327650049 h 7 HYPERLINK l _Toc327650050 3.1.1 原料液及其塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率 PAGEREF _Toc3276500

10、50 h 7 HYPERLINK l _Toc327650051 3.1.2 原料液及其塔頂與塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量 PAGEREF _Toc327650051 h 7 HYPERLINK l _Toc327650052 3.1.3 全塔物料衡算 PAGEREF _Toc327650052 h 7 HYPERLINK l _Toc327650053 3.2 塔板數(shù)的確定 PAGEREF _Toc327650053 h 7 HYPERLINK l _Toc327650054 32.1 理論塔板數(shù)的求解 PAGEREF _Toc327650054 h 7 HYPERLINK l _Toc32765

11、0055 3.2.1.1回流比的確定 PAGEREF _Toc327650055 h 8 HYPERLINK l _Toc327650056 3.2.1.2 操作線方程 PAGEREF _Toc327650056 h 8 HYPERLINK l _Toc327650057 3.2.1.3 圖解法確定理論塔板數(shù) PAGEREF _Toc327650057 h 9 HYPERLINK l _Toc327650058 3.2.2 全塔效率及實際塔板數(shù) PAGEREF _Toc327650058 h 9 HYPERLINK l _Toc327650059 3.2.2.1 全塔效率 PAGEREF _T

12、oc327650059 h 9 HYPERLINK l _Toc327650060 3.2.2.2 實際塔板數(shù) PAGEREF _Toc327650060 h 9 HYPERLINK l _Toc327650061 3.3 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計算 PAGEREF _Toc327650061 h 10 HYPERLINK l _Toc327650062 3.3.1操作壓力 PAGEREF _Toc327650062 h 10 HYPERLINK l _Toc327650063 3.3.2 操作溫度 PAGEREF _Toc327650063 h 10 HYPERLINK l _To

13、c327650064 3.3.3 平均摩爾質(zhì)量 PAGEREF _Toc327650064 h 10 HYPERLINK l _Toc327650065 3.3.4 液相和氣相平均密度 PAGEREF _Toc327650065 h 11 HYPERLINK l _Toc327650066 3.3.4.1 液相平均密度 PAGEREF _Toc327650066 h 11 HYPERLINK l _Toc327650067 3.3.4.2 氣相平均密度 PAGEREF _Toc327650067 h 12 HYPERLINK l _Toc327650068 3.3.5 液相平均表面張力 PAG

14、EREF _Toc327650068 h 12 HYPERLINK l _Toc327650069 3.3.6 液相平均粘度 PAGEREF _Toc327650069 h 13 HYPERLINK l _Toc327650070 3.4 精餾塔塔體和塔板主要尺寸計算 PAGEREF _Toc327650070 h 13 HYPERLINK l _Toc327650071 3.4.1 塔高和塔徑 PAGEREF _Toc327650071 h 13 HYPERLINK l _Toc327650072 3.4.1.1 精餾段 PAGEREF _Toc327650072 h 13 HYPERLIN

15、K l _Toc327650073 3.4.1.2 提餾段 PAGEREF _Toc327650073 h 14 HYPERLINK l _Toc327650074 3.4.2 塔板主要工藝尺寸的計算 PAGEREF _Toc327650074 h 15 HYPERLINK l _Toc327650075 3.4.2.1 溢流裝置 PAGEREF _Toc327650075 h 15 HYPERLINK l _Toc327650076 3.4.2.2 塔板板面布置 PAGEREF _Toc327650076 h 18 HYPERLINK l _Toc327650077 3.4.2.3 篩孔計算

16、及排列 PAGEREF _Toc327650077 h 18 HYPERLINK l _Toc327650078 3.5 塔板的流體力學驗算 PAGEREF _Toc327650078 h 19 HYPERLINK l _Toc327650079 3.5.1 阻力和單板壓降校驗 PAGEREF _Toc327650079 h 19 HYPERLINK l _Toc327650080 3.5.1.1 精餾段 PAGEREF _Toc327650080 h 19 HYPERLINK l _Toc327650081 3.5.1.2 提餾段 PAGEREF _Toc327650081 h 20 HYP

17、ERLINK l _Toc327650082 3.5.2 霧沫夾帶校驗 PAGEREF _Toc327650082 h 21 HYPERLINK l _Toc327650083 3.5.2.1 精餾段 PAGEREF _Toc327650083 h 21 HYPERLINK l _Toc327650084 3.5.2.2 提餾段 PAGEREF _Toc327650084 h 21 HYPERLINK l _Toc327650085 3.5.3 漏液校驗 PAGEREF _Toc327650085 h 21 HYPERLINK l _Toc327650086 35.3.1 精餾段 PAGERE

18、F _Toc327650086 h 21 HYPERLINK l _Toc327650087 3.5.3.2 提餾段 PAGEREF _Toc327650087 h 21 HYPERLINK l _Toc327650088 3.5.4 液泛校驗 PAGEREF _Toc327650088 h 22 HYPERLINK l _Toc327650089 3.5.4.1 精餾段 PAGEREF _Toc327650089 h 22 HYPERLINK l _Toc327650090 3.5.4.2 提餾段 PAGEREF _Toc327650090 h 22 HYPERLINK l _Toc3276

19、50091 3.6負荷性能圖 PAGEREF _Toc327650091 h 22 HYPERLINK l _Toc327650092 3.6.1 精餾段負荷性能圖 PAGEREF _Toc327650092 h 22 HYPERLINK l _Toc327650093 3.6.1.1漏液線（氣相負荷下限線） PAGEREF _Toc327650093 h 22 HYPERLINK l _Toc327650094 3.6.1.2 液體流量下限線 PAGEREF _Toc327650094 h 23 HYPERLINK l _Toc327650095 3.6.1.3 液體流量上限線 PAGERE

20、F _Toc327650095 h 23 HYPERLINK l _Toc327650096 3.6.1.4 霧沫夾帶線 PAGEREF _Toc327650096 h 24 HYPERLINK l _Toc327650097 3.6.1.5液泛線 PAGEREF _Toc327650097 h 24 HYPERLINK l _Toc327650098 3.6.1.6 操作彈性 PAGEREF _Toc327650098 h 26 HYPERLINK l _Toc327650099 3.6.2 提餾段負荷性能圖 PAGEREF _Toc327650099 h 26 HYPERLINK l _T

21、oc327650100 3.6.2.1 漏液線（氣相負荷下限線） PAGEREF _Toc327650100 h 26 HYPERLINK l _Toc327650101 3.6.2.2 液體流量下限線 PAGEREF _Toc327650101 h 26 HYPERLINK l _Toc327650102 3.6.2.3 液體流量上限線 PAGEREF _Toc327650102 h 26 HYPERLINK l _Toc327650103 3.6.2.4 霧沫夾帶線 PAGEREF _Toc327650103 h 26 HYPERLINK l _Toc327650104 3.6.2.5 液

22、泛線 PAGEREF _Toc327650104 h 27 HYPERLINK l _Toc327650105 3.6.2.6 操作彈性 PAGEREF _Toc327650105 h 27 HYPERLINK l _Toc327650106 3.7 精餾塔接管尺寸的計算 PAGEREF _Toc327650106 h 27 HYPERLINK l _Toc327650107 3.7.1 進料管 PAGEREF _Toc327650107 h 28 HYPERLINK l _Toc327650108 3.7.2 回流管 PAGEREF _Toc327650108 h 28 HYPERLINK

23、l _Toc327650109 3.7.3 塔頂蒸汽接管 PAGEREF _Toc327650109 h 28 HYPERLINK l _Toc327650110 3.7.4 釜液排出管 PAGEREF _Toc327650110 h 29 HYPERLINK l _Toc327650111 結(jié)束語 PAGEREF _Toc327650111 h 30 HYPERLINK l _Toc327650112 參考文獻 PAGEREF _Toc327650112 h 31 HYPERLINK l _Toc327650113 附錄 符號說明 PAGEREF _Toc327650113 h 32 HYP

24、ERLINK l _Toc327650114 致謝 PAGEREF _Toc327650114 h 34第1章 總論1.1概述 在化學工業(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到相際傳質(zhì)和傳熱目的的氣液傳質(zhì)設(shè)備之一。 精餾是利用液體混合物中各組分揮發(fā)性的差異對其進行加熱，然后進行多次混合蒸氣的部分冷凝和混合液的部分加熱汽化以達到分離目的的一種化工單元操作。精餾操作應(yīng)在塔設(shè)備中完成，塔設(shè)備提供氣液兩相充分接觸的場所，有效地實現(xiàn)氣液兩相間的傳熱、傳質(zhì)，以達到理想的分離效果，因此它在石油化工生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。1.2

25、塔設(shè)備簡介1.2.1塔設(shè)備類型塔設(shè)備一般分為級間接觸式和連續(xù)接觸式兩大類。前者的代表是板式塔，后者的代表則為填料塔，在各種塔型中，當前應(yīng)用最廣泛的是篩板塔與浮閥塔。1.2.2 篩板塔優(yōu)點而實驗表明篩板塔的優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)簡單，氣體壓降小，板上液面落差也較小，生產(chǎn)能力及板效率均較泡罩塔高。泡罩塔板由于齒封開度是固定的，因此其對蒸汽負荷變動的適應(yīng)性能不好。氣速小時，氣液接觸不好；氣速大時，又易使蒸汽吹開液體。多孔塔板雖然結(jié)構(gòu)簡單，處理能力大，但操作彈性比較小。對于篩板塔來說，塔板上開有許多均布的篩孔，篩孔在塔板上作正三角形排列。塔板上設(shè)置溢流堰，使板上能維持一定厚度的液層。操作時，上升氣流通過篩孔分散

26、成細小的流股，在板上液層鼓泡而出，氣、液間密切接觸而進行傳質(zhì)。在正常的操作氣速下，通過篩孔上升的氣流，應(yīng)能阻止液體經(jīng)篩孔向下泄漏。所以，篩板塔的效率較高，操作彈性較大，能較好的適應(yīng)進料量的變化。此外，篩板塔還具有結(jié)構(gòu)簡單、處理能力強等優(yōu)點。由于篩板塔板的蒸汽是水平吸入液層的，因此氣液攪動較好、霧沫夾帶小、接觸時間長、傳質(zhì)效果好、其效率比泡罩塔板約高15%。第2章 設(shè)計方案確定及流程說明2.1 進料狀況 設(shè)計中采用泡點進料，塔頂上升蒸汽采用全冷凝器冷凝，冷凝液在泡點下回流至塔內(nèi)該物系屬易分離物系，最小回流比較小，故操作回流比取最小回流比的1.7倍。塔釜采用間接蒸汽加熱具體如下：塔型的選擇本設(shè)計中

27、采用篩板塔。篩板塔的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)比浮閥塔更簡單，易于加工，造價約為泡罩塔的60，為浮閥塔的80左右。處理能力大，比同塔徑的泡罩塔可增加1015。塔板效率高，比泡罩塔高15左右。壓降較低。缺點是塔板安裝的水平度要求較高，否則氣液接觸不勻。2.2 加料方式和加料熱狀況加料方式和加料熱狀況的選擇：加料方式采用泵加料。雖然進料方式有多種，但是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，飽和液體進料時精餾段和提餾段的塔徑相同，無論是設(shè)計計算還是實際加工制造這樣的精餾塔都比較容易，為此，本次設(shè)計中采取泡點進料。2.3 塔頂冷凝方式塔頂冷凝采用全冷凝器用水冷卻。甲

28、醇和水不反應(yīng)而且容易冷卻，故使用全冷凝器，塔頂出來的氣體溫度不高冷凝回流液和產(chǎn)品溫度不高無需進一步冷卻，此分離也是為了得到甲醇故選用全冷凝器。2.4 回流方式回流方式可分為重力回流和強制回流，對于小型塔冷凝器一般安裝在塔頂。其優(yōu)點是回流冷凝器無需支撐結(jié)構(gòu)，其缺點是回流控制較難。如果需要較高的塔處理或因為不易檢修和清理，這種情況下采用強制回流故本設(shè)計采用強制回流。2.5加熱方式加熱方式為直接加熱和間接加熱。直接加熱由塔底進入塔內(nèi)。由于重組分是水故省略加熱裝置。但在一定的回流比較條件下，塔底蒸汽對回流有稀釋作用，使用理論板數(shù)增加，費用增加，間接蒸汽加熱器是塔釜液部分汽化維持原來濃度，以減少理論板數(shù)

29、。本設(shè)計采用間接蒸汽加熱。2.6工藝流程簡介連續(xù)精餾裝置主要包括精餾塔，蒸餾釜（或再沸器），冷凝器，冷卻器，原料預(yù)熱器及貯槽等原料液經(jīng)原料預(yù)熱器加熱至規(guī)定溫度后，由塔中部加入塔內(nèi)蒸餾釜（或再沸器）的溶液受熱后部分汽化，產(chǎn)生的蒸汽自塔底經(jīng)過各層塔上升，與板上回流液接觸進行傳質(zhì)，從而使上升蒸汽中易揮發(fā)組分的含量逐漸提高，至塔頂引出后進入冷凝器中冷凝成液體，冷凝的液體一部分作為塔頂產(chǎn)品，另一部分由塔頂引入塔內(nèi)作為回流液，蒸餾釜中排出的液體為塔底的產(chǎn)品。原料原料預(yù)熱器精 餾 塔冷凝器貯槽冷卻器貯槽再沸器殘液貯槽第3章 精餾塔的設(shè)計計算3.1 物料衡算3.1.1 原料液及其塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率甲醇的

30、摩爾質(zhì)量為 水的摩爾質(zhì)量為 原料液摩爾分率塔頂摩爾分率塔底摩爾分率3.1.2 原料液及其塔頂與塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量原料液平均摩爾質(zhì)量 塔頂產(chǎn)品平均摩爾質(zhì)量 塔底產(chǎn)品平均摩爾質(zhì)量 3.1.3 全塔物料衡算原料處理量 采出率 塔頂產(chǎn)品流量 塔釜產(chǎn)品流量 3.2 塔板數(shù)的確定32.1 理論塔板數(shù)的求解甲醇水屬理想物系，可采用圖解法求理論板層數(shù)。由手冊查得甲醇水物系的氣液平衡數(shù)據(jù)（表3-1），繪出x-y圖，見圖3-1。表3-1 甲醇-水物系氣液平衡數(shù)據(jù)溫度t（）液相中的摩爾分數(shù)x氣相中的摩爾分數(shù)y1000.000.00096.40.020.13493.50.040.23491.20.060.3048

31、9.30.080.36587.70.100.41884.40.150.51781.70.200.57978.00.300.66576.00.330.69275.30.400.72973.10.500.77971.20.600.82569.30.700.87067.60.800.91566.00.900.95865.00.950.97967.61.001.0003.2.1.1回流比的確定在圖中對角線上，自點E起做q線（泡點線），該線與平衡線交點坐標為 ，可得q線與平衡線的交點坐標為,則最小回流比為 取回流比 3.2.1.2 操作線方程精餾段氣液負荷 提餾段氣液負荷，由于泡點進料，q=1則 精餾段

32、操作線方程提餾段操作線方程3.2.1.3 圖解法確定理論塔板數(shù)圖 3-1 理論板層數(shù)圖解法由圖3-1可知，總理論塔板數(shù)為8塊(包括塔釜)，進料板位置為自塔頂數(shù)起第5塊。3.2.2 全塔效率及實際塔板數(shù)3.2.2.1 全塔效率根據(jù)奧康奈爾經(jīng)驗式式中塔頂與塔底平均溫度下的相對揮發(fā)度，無因次量，量綱為1；塔頂與塔底平均溫度下的液相黏度，Pas 查相關(guān)資料得甲醇-水物系的相對揮發(fā)度為，計算得則全塔效率 ，3.2.2.2 實際塔板數(shù) 精餾段實際塔板數(shù)提餾段實際塔板數(shù)實際總塔板數(shù) （不含塔釜）3.3 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計算3.3.1操作壓力每層板的壓降 塔頂操作壓力 進料板壓力 塔底壓力 精

33、餾段平均壓力 提餾段平均壓力 3.3.2 操作溫度內(nèi)插法 ，查表1得進料板 ，解得 進料板操作溫度 ，同理可得塔頂操作溫度 塔底操作溫度 3.3.3 平均摩爾質(zhì)量,由平衡曲線得塔頂平均摩爾質(zhì)量 ,由平衡曲線得進料板平均摩爾質(zhì)量 ，由平衡曲線得塔底平均摩爾質(zhì)量 精餾段平均摩爾質(zhì)量 提餾段平均摩爾質(zhì)量 3.3.4 液相和氣相平均密度 查相關(guān)資料得甲醇與水在個溫度下的密度如表3-2。表3-2 甲醇與水在各溫度下的密度溫度t（）60708090100甲醇（kg/m3）751743734725716水（kg/m3）983.2977.8971.8965.3958.43.3.4.1 液相平均密度計算式查表2

34、數(shù)據(jù)運用內(nèi)插法求塔頂液相平均密度，解得，解得所以 同理可得進料板液相平均密度 塔底液相平均密度 精餾段液相平均密度 提餾段液相平均密度 3.3.4.2 氣相平均密度由理想氣體狀態(tài)方程計算得精餾段氣相平均密度 提餾段氣相平均密度 3.3.5 液相平均表面張力 查資料得甲醇與水在各溫度下的表面張力如表3-3。表3-3 甲醇與水在各溫度下的表面張力溫度t（）60708090100甲醇(mN/m)18.7617.8216.9115.8214.89水(mN/m)66.264.362.660.758.8計算式查表3-3數(shù)據(jù)運用內(nèi)插法求塔頂液相平均表面張力，解得，解得所以 同理可得進料板液相平均表面張力 塔

35、底液相平均表面張力 精餾段液相平均表面張力 提餾段液相平均表面張力 3.3.6 液相平均粘度查資料得甲醇與水在各溫度下的表面張力如表3-4。表3-4 甲醇與水在各溫度下的黏度溫度t()406080100120L水（mPas）0.4390.3440.2770.2280.196L甲醇（mPas）0.54904700.3550.2820.237計算式查表4數(shù)據(jù)運用內(nèi)插法求塔底液相平均黏度，解得，解得所以 同理可得進料板液相平均黏度 塔底液相平均黏度 精餾段液相平均黏度 提餾段液相平均黏度 3.4 精餾塔塔體和塔板主要尺寸計算3.4.1 塔高和塔徑取板間距 ,上液層高度，則分離空間為 3.4.1.1

36、精餾段氣液相流量 ，氣液相體積流率為液夜氣動能參數(shù)為在史密斯關(guān)聯(lián)圖上（圖3-1）查得圖3-2 史密斯關(guān)聯(lián)圖 則氣體負荷因子校正為最大允許氣速取安全系數(shù)為0.7(安全系數(shù)在允許的范圍內(nèi)，符合設(shè)計要求)則空塔氣速 所以塔徑3.4.1.2 提餾段氣液相流量 ，氣液相體積流率為夜氣動能參數(shù)為查圖3-1得則氣體負荷因子校正為最大允許氣速取安全系數(shù)為0.7(安全系數(shù)在允許的范圍內(nèi)，符合設(shè)計要求)則空塔氣速 所以塔徑為設(shè)計和制造方便，塔徑統(tǒng)一圓整為，則精餾段空塔氣速提餾段空塔氣速塔的橫截面積精餾段有效高度為 提餾段有效高度為 3.4.2 塔板主要工藝尺寸的計算3.4.2.1 溢流裝置因塔徑可選用單溢流弓形降

37、液管，平直堰,凹型受液盤，不設(shè)進堰口。堰長（1） 精餾段出口堰高 上液層高度 堰上液層高度，查圖3-3得所以，圖3-3 液流收縮系數(shù)計算圖降液管寬度和降液管橫截面積，查圖3-3得，所以 液體在降液管中停留時間(5s, 符合要求)降液管底隙高度（0.02m,設(shè)計合理）（0.006m,設(shè)計合理）選用凹形受液盤，凹槽深度 圖3-4 弓形降液管的寬度與面積（2） 提餾段出口堰高 ，上液層高度堰上液層高度，查圖3-3得所以，降液管寬度和降液管橫截面積與精餾段一致。液體在降液管中停留時間（5s符合要求）。降液管底隙高度（0.02m,設(shè)計合理）(0.006m,設(shè)計合理)凹形受液盤與精餾段相同，凹槽深度3.4

38、.2.2 塔板板面布置（1） 精餾段取安定區(qū)寬度，邊緣區(qū)寬度， （2） 提餾段取與精餾段相同的參數(shù)。3.4.2.3 篩孔計算及排列因為處理物系沒有腐蝕性可選用碳鋼板，取篩孔直徑篩孔按正三角形排列，取孔中心距則開孔率 篩孔數(shù)篩孔總面積 精餾段篩板氣速提餾段篩板氣速3.5 塔板的流體力學驗算3.5.1 阻力和單板壓降校驗因為，查圖3-5確定空流系數(shù)圖3-5 干篩孔的流量系數(shù)3.5.1.1 精餾段干板阻力氣體速率動能因子，查圖3-6得氣體通過液層的阻力液相表面張力的阻力氣體通過每層塔板的液體柱高度單板壓降 （,符合要求）圖3-6 充氣系數(shù)0和動能因子Fa間的關(guān)系3.5.1.2 提餾段干板阻力氣體速率

39、動能因子，查圖3-6得氣體通過液層的阻力液相表面張力的阻力氣體通過每層塔板的液體柱高度單板壓降 （,符合要求）3.5.2 霧沫夾帶校驗液沫夾帶將導致塔板效率下降。通常塔板上液沫夾帶量要求低于0.1kg液體/kg干氣體3.5.2.1 精餾段（0.1kg液體/kg干氣體,符合要求）3.5.2.2 提餾段（1.5,不會發(fā)生漏液現(xiàn)象）3.5.3.2 提餾段漏液點氣速穩(wěn)定系數(shù)（1.5,不會發(fā)生漏液現(xiàn)象）3.5.4 液泛為防止塔內(nèi)發(fā)生液泛，降液管內(nèi)液層高度應(yīng)保證降液管中泡沫液體總高度不能超過上層塔的出口堰，即，由于甲醇水為一般物系取。3.5.4.1 精餾段因為，所以不會發(fā)生液泛。3.5.4.2 提餾段因為

40、，所以不會發(fā)生液泛。由篩板流體力學驗算結(jié)果可見，塔板結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇基本合理，所設(shè)計的各項尺寸可用。3.6負荷性能圖3.6.13.6.1.1漏液線（氣相負荷下限線）漏點氣速式整理得漏液線方程 在操作線范圍內(nèi)，任取幾個值，算出值，如表3-5，在圖3-7中繪出漏液線表3-5 精餾段漏液線數(shù)據(jù)Ls（m3/s）0.0001500.00650.0142Vs（m3/s）0.474 0.524 0.5583.6.1.2 液體流量下限線 取堰上液層高度作為液相負荷下限條件，則整理得液體流量下限線方程 在負荷性能圖處作垂直線，得到圖3-7中液體流量下限線。3.6.1.3 液體流量上限線取液體在降液管中停留時間，則在

41、負荷性能圖處作垂直線，得到圖3-7中液體流量上限線。3.6.1.4 霧沫夾帶線以為霧沫夾帶極限，則，整理得霧沫夾帶線方程 在操作線范圍內(nèi)，任取幾個值，算出值，如表3-6，在圖3-7中繪出霧沫夾帶線。表3-6 精餾段霧沫夾帶線數(shù)據(jù)Ls（m3/s）0.0009540.00650.0142Vs（m3/s）2.8082.2751.7703.6.1.5液泛線令 ，聯(lián)立得 忽略，將與，與，與的關(guān)系式代入上式，并整理得式中整理得液泛線方程 在操作線范圍內(nèi)，任取幾個值，算出值，如表3-7，在圖3-7中繪出液泛線。表3-7 精餾段液泛線數(shù)據(jù)Ls（m3/s）0.0009540.00650.0142Vs（m3/s）

42、1.7501.5721.277 1圖3-7 精餾段氣液負荷圖3.6.1.6 操作彈性 在負荷性能圖上，作出操作點P，連接OP，即作出操作線。由圖3-5可看出，該篩板的操作上限為霧沫夾帶控制，下限為漏液控制。由圖查得，則精餾段的操作彈性為3.6.2 提餾段負荷性能圖3.6.2.1 漏液線（氣相負荷下限線）與精餾段相似，線方程 在操作線范圍內(nèi)，任取幾個值，算出值，如表3-8，在圖3-8中繪出漏液線。表3-8 提餾段漏液線數(shù)據(jù)Ls（m3/s）0.0001500.00650.0142Vs（m3/s）0.520 0.577 0.6213.6.2.2 液體流量下限線 與精餾段相似，液體流量下限線方程 在圖

43、3-8中得到線。3.6.2.3 液體流量上限線與精餾段相似，液體流量上限線方程 在圖3-8中得到線。3.6.2.4 霧沫夾帶線與精餾段相似，霧沫夾帶線方程 在操作線范圍內(nèi)，任取幾個值，算出值，如表3-9，在圖3-8中繪出霧沫夾帶線。表3-9 提餾段霧沫夾帶線數(shù)據(jù)Ls（m3/s）0.0009540.00650.0142Vs（m3/s）3.4602.8622.2953.6.2.5 液泛線與精餾段相似，液泛線方程 在操作線范圍內(nèi)，任取幾個值，算出值，如表3-10，在圖3-8中繪出液泛線。表3-10 提餾段液泛線數(shù)據(jù)Ls（m3/s）0.0009540.00650.0142Vs（m3/s）2.1471.

44、936 1.590圖3-8 提餾段氣液負荷圖3.6.2.6 操作彈性與精餾段相似，在負荷性能圖上，作出操作點P，連接OP，即作出操作線。由圖3-8可知提餾段篩板的操作上限為霧沫夾帶控制，下限為漏液控制。由圖查得，則提餾段的操作彈性3.7 精餾塔接管尺寸的計算3.7.1 進料管選用泵進料，取輸送速度為，則經(jīng)圓整選取熱軋無縫鋼管（GB8163-87），規(guī)格 實際管內(nèi)流速3.7.2 回流管采用直管回流管，回流管的回流量 塔頂液相平均摩爾質(zhì)量 平均密度 則液體流量取管內(nèi)流速 則回流管直徑圓整后可取回流管規(guī)格 回流管內(nèi)實際流速3.7.3 塔頂蒸汽接管塔頂 ,則體積流量：取管內(nèi)蒸汽流速，則 可取回流管規(guī)格

45、 塔頂蒸汽接管實際流速3.7.4 釜液排出管塔底 體積流量取管內(nèi)流速 ，則可取回流管規(guī)格 塔頂蒸汽接管實際流速 結(jié)束語本設(shè)計進行甲醇和水的分離，因為甲醇和水不能形成恒沸點的混合物，所以可直接采用傳統(tǒng)的精餾法制備高純度的甲醇溶液，本設(shè)計進行甲醇和水的分離，采用直徑為1.6由于在設(shè)計過程中，對板式塔只有一個整體的直觀認識以及簡單的工作原理的了解，而對于設(shè)備中重要部件塔板、管路等缺乏了解，查詢了各種相關(guān)書籍，走了很多彎路，但終于通過自己努力解決了其中的難題。在進行設(shè)計時，我借助電腦一些輔助應(yīng)用軟件進行嚴格的驗算，例如Excel,數(shù)學公式編輯器，AutoCAD等。Excel用于數(shù)據(jù)的計算和圖表的繪制（圖解法求理論板數(shù)、負荷性能圖），方便，精準，快捷，使用數(shù)據(jù)時一目了然，這樣相對節(jié)約了很多翻查數(shù)據(jù)的時間而且；公式編輯器主要進行計算式的排列，使得計算過程清晰明了；AutoCAD主要用來繪制工藝流程圖，操作簡單而且能將整個流程清晰的表達出來。 通過本次課程設(shè)計的訓練，讓我對自己的專業(yè)有了更加感性和理性的認識，這對我們的繼續(xù)學習是一個很好的指導方向，我們了解了工