甲醇水的體系化工原理課程的設(shè)計(jì)全解

化工原理課程設(shè)計(jì)?設(shè)計(jì)任務(wù)?課程設(shè)計(jì)的目的?課程設(shè)計(jì)內(nèi)容2017/10/24化化優(yōu)優(yōu)計(jì)工設(shè)備塔塔設(shè)餾館助、、、一二三醸-甲醇-水混合液精餾裝置的設(shè)計(jì)2017/10/242_課程設(shè)計(jì)任務(wù)2017/10/24設(shè)計(jì)原始條件-原料液:屮醇水雙泔分混合液-原料液處理萬噸/年-原料液初溫30°C-原料液含甲醇20-90%（質(zhì)量）-餾出液含甲醇99.0-99,8%（質(zhì)量）-甲醇回收率299.5%（質(zhì)量）蒸汽壓力（絕）:5kgf/cm2每年實(shí)際生產(chǎn)時(shí)間:8000小時(shí)冷卻水溫度:30°C冷卻水溫升:5°C課程設(shè)計(jì)任務(wù)書沒汁題日甲醇水二元祇分液遞汰特翊裝霣門口it肀酔水液叫“■愾sub.h.1I沒計(jì)仨務(wù)透行MUttW^TKiiD這用極汽汴SIt1憂化ULh進(jìn)tiffw按3跑3)1)中的文字郎分必?果用手ffi可以打印:,繪:k?i?rl.zxi:'H-r:i+峭kii

riV--4■w?kv.tin挪:5)沒If姐始數(shù)據(jù)原枓液姐料液處瓊番庳料液抝沒樂料藏含甲_tati液含屮解ft熱麵汽歷城,冷扣水入口番度冷卻水益升達(dá)H期20U年ti月UJ0任務(wù)*成H期2(H2年6月28日班?/租別化1091化#工嚀果1紺設(shè)計(jì)#9通r大方招竽教伸王廣全劉學(xué)冪致勇2017/10/24工藝計(jì)算要求?科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)??科豊曲和?！!計(jì)?5課程設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)任務(wù)-完成精餾工藝設(shè)計(jì),運(yùn)用最優(yōu)化方法確定最佳操作參數(shù)-選用板式塔進(jìn)行精餾塔設(shè)備工藝設(shè)計(jì)和有關(guān)附屬設(shè)備設(shè)計(jì)和選用-編寫設(shè)計(jì)說明書和設(shè)計(jì)計(jì)算書-繪制工藝流程圖、塔板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖、塔板負(fù)荷性能圖2017/10/2461課程設(shè)計(jì)的目的標(biāo)2017/10/24?總體-培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí),特別是本門課程的有關(guān)知識(shí)解決化工實(shí)際問題的能力,使我們學(xué)到進(jìn)行化工設(shè)計(jì)的基本步驟和方法,得到一次進(jìn)行化工設(shè)計(jì)的初步訓(xùn)練,為今后從事設(shè)計(jì)工作打下基礎(chǔ)。1課程設(shè)計(jì)的目的2017/10/24R培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生的能力-查閱資料,選用公式和數(shù)據(jù)的能力-從技術(shù)上的可行性與經(jīng)濟(jì)上的合理性兩方面樹立正確的設(shè)計(jì)思想,分析和解決工程實(shí)際問題的能力-應(yīng)用計(jì)算機(jī)的能力-運(yùn)用簡(jiǎn)潔文字、圖表表達(dá)設(shè)計(jì)思想的能力設(shè)計(jì)準(zhǔn)則2017/10/24經(jīng)濟(jì)性先進(jìn)性可靠性和穩(wěn)定性可行性1精餾塔2017/10/2410建立精餾流程精餾塔的工藝計(jì)算藝優(yōu)化設(shè)1.1精餾流程2017/10/24II1.1精餾流程112017/10/24-加進(jìn)料料液狀態(tài)-需考慮降低塔釜熱負(fù)荷及加熱能位,吋要求的熱狀態(tài)比較穩(wěn)定,一般要在單相狀態(tài)加料方式-高位槽料泵1.1精餾流程2017/10/24塔頂冷凝狀態(tài)-全凝器-分凝器塔釜加熱方式-再沸器間接加熱方式（計(jì)算輔助設(shè)備）-直接加熱方式1.1精餾流程2017/10/24后要貯存,所以需冷卻(例女［140C?塔頂產(chǎn)品出料狀態(tài)-甲醇出率-50V)?塔底產(chǎn)品出料狀態(tài)?冷凝器位置-自然回流-強(qiáng)制回流_1.2精餾塔的工藝計(jì)算__?目標(biāo)-要求精餾塔系統(tǒng)的年總費(fèi)用最小'精餾塔系統(tǒng)的年總費(fèi):C=0.33X(CD+CF)+(CS+CW)CD為塔體費(fèi)用:Cd=13290，Dl2.N(^為換熱器費(fèi)用:CF=2000-ACs為蒸汽費(fèi)用Cw為冷卻水費(fèi)用2017/10/24________1.2精餾塔的工藝計(jì)算__?1_?物料衡算（確定進(jìn)料、塔頂、塔釜的量及_濃度）___?經(jīng)濟(jì)費(fèi)用計(jì)算（求R=1.5Rmin時(shí)精餾塔費(fèi)用）____2017/10/24161.2.1物料衡算w2017/10/24BottomsUistilhtc?己知：Xq\Xyy求解D.FF=D+WFeedFXp=DXq+WXyy?要求-單位一致,kg/horkmol/h-采用質(zhì)量、摩爾兩種單位都有1.2.2經(jīng)濟(jì)費(fèi)用計(jì)算2017/10/24最小冋流KR_計(jì)算求理論塔板數(shù)N求總板效率￡了及實(shí)際板數(shù)?^塔徑估算費(fèi)用計(jì)算2017/10/24?相平衡數(shù)據(jù)1）可以查相關(guān)參考書2）對(duì)于理想體系可采用相對(duì)揮發(fā)度a1.2.2.1最小回流比Rmin計(jì)算全塔:（X=卜算VqVL2017/10/24水的物性數(shù)據(jù)求算q值?進(jìn)料熱狀況參數(shù)q_設(shè)進(jìn)料處壓力P進(jìn)=（P頂+P釜）/2-據(jù)Antonine方程求出進(jìn)料處的泡點(diǎn)溫度T#-設(shè)計(jì)進(jìn)料溫度TP-根據(jù)甲醇1.2.2.1最小回流比Rminyqline/45°line?根據(jù)f衡關(guān)系和q求—Rnlia1.2.2.1最小回流比Rmin計(jì)算2017/10/24XFXXd2!2017/10/24xw1.2.2.2求理論塔板數(shù)N-設(shè)R=1.5Rmin求算理論塔板數(shù)N-平衡線方程^briu,n[―TIIV精餾段操作線方程提餾段操作線方程q線1.2.2.2求理論塔板數(shù)N2017/10/24?逐板計(jì)算法-通過Excel計(jì)算nJ■以省很多計(jì)算時(shí)間?注意:-理論板上精確到小數(shù)點(diǎn)后一位-進(jìn)料前后方程的過渡1.2.2.3求￡了及實(shí)際板數(shù)NtE2017/10/24總板效率￡7-O'Connell公式0,49似.//”245注：?相對(duì)揮發(fā)度為全塔平均溫度下的相對(duì)揮發(fā)度?粘度為進(jìn)料溫度下進(jìn)料組成的摩爾平均粘度?f為系數(shù)，根據(jù)塔板種類而定，如篩板為1.1.泡罩為1.浮閥為1.21.2.2.3求￡了及實(shí)際板數(shù)Nt2017/10/2425實(shí)際板數(shù)NTnt=n/et-求出全塔總實(shí)際板數(shù)-進(jìn)料口位置1.2.2.4塔徑估算2017/10/24注:塔徑D要圓整D二u

二（0,6?0,8）w以塔頂?shù)谝粔K板計(jì)算對(duì)象?基本數(shù)據(jù):氣液組成、體積流量、密度液體表面張力a?計(jì)算過程:0JS5u1、a根據(jù)參考書《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)乎冊(cè)》齊得并計(jì)算2.具體計(jì)算過程可參考設(shè)計(jì)資料P133或《化原》第十章2017/10/24271.2.2.5費(fèi)用計(jì)算精榴塔系統(tǒng)的年總費(fèi):00.33X(cD+CF)+(Cs+Cw)?CD為塔體費(fèi)用:CD=13290-DL2-N?CFS換熱器費(fèi)用:CF=20004?Cs為蒸汽費(fèi)用:Cs=200元/噸XW蒸汽?Cw為冷卻水費(fèi)用:Cw=0.3元/噸XW冷卻水2017/10/2428塔體費(fèi)用計(jì)算2017/10/2429Cd:13290.Di2?N注：D.N都與回流比R有關(guān)，因此CD是R的函數(shù)CD=f(R)M（二）換熱器計(jì)口__?預(yù)熱器調(diào)?再沸器W?塔廝_?塔頂產(chǎn)品冷卻器注意：1、分別計(jì)算換熱面積2.蒸汽用量或冷卻水用量2017/10/24302017/10/2431(二)換熱器計(jì)P算值)、【2的換熱量Q，kJ/h(考慮熱損失Q為1.05倍計(jì)換熱器管程、殼程物流的溫度TnT2.計(jì)算或設(shè)計(jì)"計(jì)算平均推動(dòng)力設(shè)總傳熱系數(shù)K，求得換熱器面積A求得蒸汽用量或冷卻水用量W^^]yR注：A.I鐵、卩水都與回流比R有關(guān)，是回流比R的函數(shù)CF=f(R)；Cs=f(R)；Cw=f(R)1.2.3根據(jù)經(jīng)濟(jì)衡算確定R()pt?精餾塔系統(tǒng)的年總費(fèi):C=0.33X(CD+CF)+(CS+CW)?C=f(R)?通過改變R，求得不同R下的費(fèi)用(包括設(shè)備費(fèi)用、操作費(fèi)用和總費(fèi)用)并畫圖，得到費(fèi)用最小的RQpt2017/10/2432課程設(shè)計(jì)說明書要求?設(shè)計(jì)說明?工藝計(jì)算2017/10/24532017/10/24b、Vapor-LiquidEquilibriumDataCollection”Vol.1.7、《化工過程工程工業(yè)實(shí)踐》S.WBodman著，曲德林等譯演華大學(xué)出版社1985)8v《塔的工藝計(jì)算》石油工業(yè)出版社(1977)9、《化工過程及設(shè)備設(shè)計(jì)》華南工學(xué)院化工原理教研室(1卯7)10，《化工過程及設(shè)備設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)及圖集》浙江化工學(xué)院《泵類產(chǎn)品樣品》第一冊(cè)、第二冊(cè)機(jī)械工業(yè)出版社12.化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)(有機(jī)卷)青島化工學(xué)院等編化學(xué)工業(yè)出版社2001)參考文獻(xiàn).《化工原理課程設(shè)計(jì)資料》(一:f板式塔浙江工業(yè)大學(xué)化工原理教研室編、《化學(xué)工程手冊(cè)第一篇化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)》化學(xué)工業(yè)出版社(1980)、《化學(xué)工程手冊(cè)第十三篇?dú)庖簜髻|(zhì)設(shè)備》化學(xué)工業(yè)出版社(1979)、《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊(cè)》盧煥章等編著,化學(xué)工業(yè)出版社、《化工基本過程與設(shè)備設(shè)計(jì)教科書》［蘇］.N迫特尼奧爾斯科戈2017/10/24課程設(shè)計(jì)地點(diǎn)?化工09(1),?化?化A314(6.19晚除外)09(3),A314(6.19晚除外)09(4),A114(6.20-622晚除外)化工09(5),A531課程設(shè)計(jì)時(shí)間安排2017/10/24?布置任務(wù)0.5天?工藝計(jì)算3天?設(shè)備計(jì)算3天?輔助設(shè)備計(jì)算2天?畫圖和編寫任務(wù)書1.5天課程設(shè)計(jì)紀(jì)律2017/10/24一般情況都要在指定教室做設(shè)計(jì),便于老師指導(dǎo)。有吋要向指導(dǎo)教師或課代表請(qǐng)假。指導(dǎo)教師將經(jīng)常點(diǎn)名以督促學(xué)生按時(shí)完成設(shè)計(jì)任務(wù)。請(qǐng)認(rèn)真做課程設(shè)計(jì)?。?謝謝?。?！2017/10/24?選擇塔型和板型?塔板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)?塔板流體力學(xué)計(jì)算?塔板負(fù)荷性能圖2精餾塔設(shè)備優(yōu)化設(shè)計(jì)2精餾塔設(shè)備優(yōu)北設(shè)"HDistiLLieRectifyingsectionh‘z卜ReboilerBottoms2017/10/24CondenserStrippingseuion2.1選擇塔型和板型LiquidinLiquidoutLiquidoutVaporinaporinPackedColumnTrayedTower2017/10/2441VaporoutLiquidin?塔型（填料塔、板式塔）2.1選擇塔型和板型?板型-泡罩塔-篩板塔-浮閥塔-穿流塔板(*|VoparflowthroughbwbMoetp.{?!■V?|?fflowthraufhv?iv?*r2017/10/24FATH-TWOPASS2.2塔板結(jié)構(gòu)設(shè)i?流動(dòng)型式單流型雙流型多流型冋流型其它流型FLOWPATHPLOWPATHTHREEPASS*?s?ltanUM2017/10/24wwww2017/10/242.3塔板流體力學(xué)計(jì)算?塔板結(jié)構(gòu)參數(shù)2.3塔板流體力學(xué)計(jì)算?塔板結(jié)構(gòu)參數(shù)how堰上液層高度hw堰rWjHT板間距h。底縫Wc邊緣區(qū)Ws安定醫(yī)lw堰長(zhǎng)Wd堰寬At全塔面積Af降液管面積Aa開孔區(qū)面積-P2017/10/24452.3塔板流體力學(xué)計(jì)算2017/10/24塔徑計(jì)算降液管結(jié)構(gòu)型式選取堰及降液管設(shè)計(jì)孔布置干板壓降塔板穩(wěn)定性塔板壓降液泛情況霧沫夷帶負(fù)荷性能圖2.3.1塔徑計(jì)算基本數(shù)據(jù):氣液組成、體積流量、密度，液體表面張力＜5?預(yù)估板間距HT(500mm)?預(yù)算塔徑?塔板參數(shù)設(shè)計(jì)?水力學(xué)性能計(jì)算2017/10/2447）預(yù)算塔徑Pl-PgPgUr=CS的HT得cC-值和預(yù)20zx0.2<yy吹20〉2017/10/24u—

(0.6~0.8)w4K預(yù)算塔徑1.具體計(jì)算過程可參考設(shè)計(jì)資料:)注:P1332.塔徑D要圓整D=\0^5u2017/10/24492017/10/2450)初步設(shè)計(jì)塔板結(jié)構(gòu)參數(shù)降液管道截面積八」塔凈截面積An塔板工作面積Aa孔總面積A()孔徑d0(4-8mm)板厚tp堰高1(預(yù)設(shè)30mm)（四）水力學(xué)修正氣速數(shù)值及液泛分率數(shù)值計(jì)算液沬夾帶分率（PG要求9分降液管內(nèi)液體停留時(shí)間T核算2017/10/2451HT*Af17>5^Ls注:對(duì)于易起泡物系，T要取得大一些2017/10/24522.3.3堰及降液管設(shè)廿堰的確定板上液面落差A(yù)板上清液層高度Ik的計(jì)算hQ設(shè)計(jì)2017/10/24堰上清液層高度的計(jì)算?弓形堰的長(zhǎng)度—般lw/D=0,6?（18蒙漏2.3.3.1堰的確定|_?醐中類iprr/_LF^t-齒形堰:how<6mm-平堰:how〉6mm2017/10/2454WIDO34023.3.2堰上液層高度的計(jì)算?h_二

0.00284EE根據(jù)jfp和_來確定,查圖可得2017/10/2423.3.3板上液面落差A(yù)?本課程設(shè)計(jì)液量較小,A^O2017/10/24565!23.3.4板上清液層高度hj勺計(jì)算_麗?先設(shè)一hLirH^=hL-how瞧邏?

111整hw?hL=hw

+how2017/10/24572017/10/24降液管底部距下一層塔板的間距h。ho=hw

-(0.01-0.02)m布置2.3.4孑2017/10/24?篩孔選擇取d()=3?8誦,t/d0=2,5?5?邊緣K確定Ws=50?100mmWc=50-60mm?孔數(shù)nhc=0.051注:w0—z（速，與氣量有關(guān)cD—流量系數(shù)，與dys存關(guān)aq—篩孔面積Aa_開孔g面積2.3.5干板壓降%.2(\Pg1-2?kc(>)<4；2017/10/246()2.3.6穩(wěn)定性漏液狀態(tài)下he(M}=0.0056+0.13hL-ha漏液狀態(tài)下氣速:4.4C穩(wěn)定系數(shù)\＜川-PlPgw^O(M)注:要求K21.52017/10/24ftlhp=hc+hl2.3.872017/10/2462要求e<0.1%H丁—h,霧沫夾帶0.0057A=--(T2.3.7塔板壓降hp2.3.9液泛情況2017/10/2463降液管內(nèi)液層高度HdHd=hL+hd+hphd

=0.153kJ若2Hd-hw〉HT,則產(chǎn)生液泛2017/10/24漏液線液體流量下限線液體流量上限線液泛線霧沫夾帶上限線注:上操作彈性〉1.5下橾作彈性〉L52.4塔板負(fù)荷性能圖3.輔助設(shè)備的設(shè)計(jì),震?塔高的設(shè)計(jì)?換熱器的設(shè)計(jì)及選型?泵的設(shè)計(jì)及麵?接管尺寸的設(shè)計(jì)?塔和輔助設(shè)備都己確定,重新計(jì)算總費(fèi)__用。2017/10/2465S龍i合的十前面的計(jì)算得到實(shí)際板數(shù)和實(shí)際進(jìn)料A位置,以及板間距ht。!_?幵人孑L(p500?600,每10塊塔板開一個(gè)人孔,開人孔處板間距小取(17?0.9料板—?第一塊塔板到塔頂?shù)木嚯x0.5?LOm__?最后一塊塔板到塔底的距離LO~】.5m?裙座高度的設(shè)計(jì)直接蒸汽加熱2~3m間接蒸汽加熱3?5m______求