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1、廣州大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)精餾塔設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)項(xiàng)目：甲醇水混合溶液精餾塔設(shè)計(jì)姓名:班級(jí)：11精工學(xué)號(hào)：1105200071指導(dǎo)教師：林璟 設(shè)計(jì)日期:2014年1月6日14日目錄前言 5課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 6第一章 設(shè)計(jì)方案的確定 71。1 概述 71。2基本原理71.3設(shè)計(jì)方案原則71.4 設(shè)計(jì)步驟71。5設(shè)計(jì)方案的內(nèi)容81。6操作壓力81.7加熱方式81。8進(jìn)料狀態(tài)81.9回流比81.10熱能利用 8第二章 精餾塔全塔物料衡算 92。1精餾塔全塔物料衡算 92。2塔板數(shù)的確定 10第三章精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算 163.1操作壓力的計(jì)算 163.2操作溫度的計(jì)算 163。3平均摩

2、爾質(zhì)量計(jì)算 163。4平均密度計(jì)算 173.5液體平均張力計(jì)算 193。6液體平均粘度計(jì)算 19第四章 精餾塔的塔體工藝尺寸計(jì)算204。1 塔徑 204。2精餾塔有效高度計(jì)算 23第五章 溢流裝置的計(jì)算245.1 溢流堰 245。2受液盤 255.3 弓形降液管的寬度和橫截面積 265。4降液管底隙高度h0 275.5塔板布置及浮閥數(shù)目與排列 28第六章 塔板的流體力學(xué)計(jì)算 326.1 精餾段流體力學(xué)驗(yàn)算 326。2提餾段流體力學(xué)驗(yàn)算 34第七章 塔板負(fù)荷性能圖377。1 精餾段塔板負(fù)荷性能圖377。2 提餾段塔板負(fù)荷性能圖41第八章 熱量衡算 468.1加熱介質(zhì)的選擇468。2冷卻劑的選擇

3、468.3熱量衡算 46第九章 精餾塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 519。1筒體與封頭519。2 裙座539。3人孔559。4吊柱559.5除沫器569。6操作平臺(tái)與梯子589。7塔板結(jié)構(gòu)589.8接管599。9法蘭的選擇609。10冷凝器 609。11 塔總體高度設(shè)計(jì) 61第十章設(shè)計(jì)結(jié)果的討論和說(shuō)明73參考文獻(xiàn)65結(jié)束語(yǔ)65附錄66前 言 塔設(shè)備是煉油、化工、石油化工等生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的氣液傳質(zhì)設(shè)備。根據(jù)塔內(nèi)氣液接觸部件的結(jié)構(gòu)型式，可分為板式塔和填料塔.板式塔內(nèi)設(shè)置一定數(shù)目的塔板,氣體以鼓泡或噴射形式穿過(guò)板上液層進(jìn)行質(zhì)熱傳遞,氣液相組成呈階梯變化,屬逐級(jí)接觸逆流操作過(guò)程。填料塔內(nèi)裝有一定高度的填料層，液體自塔

4、頂沿填料表面下流，氣體逆流向上（也有并流向下者）與液相接觸進(jìn)行質(zhì)熱傳遞,氣液相組成沿塔高連續(xù)變化，屬微分接觸操作過(guò)程.板式塔大致可分為兩類：（1)有降液管的塔板，如泡罩、浮閥、篩板、導(dǎo)向篩板、新型垂直篩板；（2）無(wú)降液管的塔板，如穿流式篩板（柵板）、穿流式波紋板等。工業(yè)應(yīng)用較多的是有降液管的塔板,如浮閥、篩板、泡罩塔板等。 浮閥塔廣泛用于精餾、吸收和解吸等過(guò)程。其主要特點(diǎn)是在塔板的開孔上裝有可浮動(dòng)的浮閥，氣流從浮閥周邊以穩(wěn)定的速度水平地進(jìn)入塔板上液層進(jìn)行兩相接觸.浮閥可根據(jù)氣體流量的大小而上下浮動(dòng)，自行調(diào)節(jié)。浮閥有盤式、條式等多種，國(guó)內(nèi)多用盤式浮閥，其中F1型浮閥結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單、節(jié)省材料，制造方便

5、,性能良好,故在化工及煉油生產(chǎn)中普遍應(yīng)用,已列入部頒標(biāo)準(zhǔn)（JB111881）。一般采用重閥，因其操作穩(wěn)定性好。浮閥塔的主要優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)能力大,操作彈性較大，塔板效率高,氣體壓強(qiáng)降及液面落差較小，塔的造價(jià)低。 化工生產(chǎn)常需進(jìn)行二元液相混合物的分離以達(dá)到提純或回收有用組分的目的,精餾是利用液體混合物中各組分揮發(fā)度的不同并借助于多次部分汽化和多次部分冷凝達(dá)到輕重組分分離目的的方法。精餾操作在化工、石油化工、輕工等工業(yè)生產(chǎn)中占有重要的地位。為此,掌握氣液相平衡關(guān)系，熟悉各種塔型的操作特性，對(duì)選擇、設(shè)計(jì)和分析分離過(guò)程中的各種參數(shù)是非常重要的。塔設(shè)備是化工、煉油生產(chǎn)中最重要的設(shè)備類型之一。本次設(shè)計(jì)的浮閥塔是

6、化工生產(chǎn)中主要的氣液傳質(zhì)設(shè)備。此設(shè)計(jì)針對(duì)二元物系的精餾問(wèn)題進(jìn)行分析、選取、計(jì)算、核算、繪圖等，是較完整的精餾設(shè)計(jì)過(guò)程，該設(shè)計(jì)方法被工程技術(shù)人員廣泛的采用。本設(shè)計(jì)書對(duì)甲醇和甲醇的分離設(shè)備浮閥精餾塔做了較詳細(xì)的敘述，主要包括：工藝計(jì)算,輔助設(shè)備計(jì)算，塔設(shè)備等的附圖等?；ぴ碚n程設(shè)計(jì)任務(wù)書班級(jí) 11精工 姓名 學(xué)號(hào) 設(shè)計(jì)題目：甲醇水連續(xù)精餾塔的設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)任務(wù)：試設(shè)計(jì)一連續(xù)浮閥精餾塔以分離甲醇水混合物。具體工藝參數(shù)如下：1、原料處理量：年處理80000+60017 噸甲醇水混合物.2、原料液中含甲醇 （30+0.617） （質(zhì)量），其余為水。3、產(chǎn)品要求：餾出液中的甲醇含量為 xD = 97 %

7、（質(zhì)量）。 釜液中的甲醇含量不高于 xW = 1 % (質(zhì)量）。 設(shè)備的年運(yùn)行時(shí)間平均為300天。二、設(shè)計(jì)條件：1、加熱方式：直接蒸汽加熱,蒸汽壓力為 3.05。0kg/cm2(絕壓)。2、操作壓力：常壓。3、進(jìn)料狀況： 泡點(diǎn)進(jìn)料 .4、冷卻水進(jìn)口溫度： 25 ，出口溫度自定。5、塔板形式：浮閥塔板.三、應(yīng)完成的工作量：1、確定全套精餾裝置的流程,繪制工藝流程示意圖，標(biāo)明所需的設(shè)備、管線及有關(guān)控制或觀測(cè)所需的主要儀表與裝置。2、精餾塔的工藝設(shè)計(jì)，塔的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)。3、輔助裝置的設(shè)計(jì)和選型;估算冷卻水用量和冷凝器的換熱面積、水蒸氣用量。4、編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份。5、繪制精餾塔的裝配圖一張（一號(hào)圖紙

8、）。指導(dǎo)老師： 林璟 2014年 1月 6 日第一章 設(shè)計(jì)方案的確定1。1概述 精餾是分離液體混合物（含可液化的氣體混合物）最常用的一種單元操作,精餾過(guò)程在能量劑驅(qū)動(dòng)下（有時(shí)加質(zhì)量劑），使氣、液兩相多次直接接觸和分離,利用液相混合物中各組分揮發(fā)度的不同,使易揮發(fā)組分由液相向氣相轉(zhuǎn)移，難揮發(fā)組分由氣相鄉(xiāng)液相轉(zhuǎn)移,實(shí)現(xiàn)原料混合液中各組分的分離。該過(guò)程是同時(shí)進(jìn)行傳熱、傳質(zhì)的過(guò)程。精餾在化工、煉油、石油化工等工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。1。2基本原理 蒸餾是分離液體混合物的典型單元操作，它通過(guò)加熱造成氣、液兩相物系，利用物系的各組分揮發(fā)度不同的特性以實(shí)現(xiàn)分離的目的。當(dāng)混合物中各組分的揮發(fā)度相差不大，而又有較高

9、的分離要求時(shí)，宜采用精餾。由于甲醇比水在同樣的條件下更容易揮發(fā)，所以本設(shè)計(jì)采用精餾，其中甲醇為易揮發(fā)組分,水為難揮發(fā)組分。13確定設(shè)計(jì)方案原則 精餾塔是精餾裝置的主體核心設(shè)備，氣、液兩相在塔內(nèi)多級(jí)逆向接觸進(jìn)行傳質(zhì)、傳熱、實(shí)現(xiàn)混合物的分離。為保證精餾過(guò)程能穩(wěn)定、高效地操作,適宜的塔型及合理的設(shè)計(jì)是十分關(guān)鍵的。為使精餾塔具有優(yōu)良的性能以滿足生產(chǎn)的需要，通?？紤]以下幾個(gè)方面因素:（1） 生產(chǎn)能力大：即單位塔截面可通過(guò)較大的汽、液相流量，不會(huì)產(chǎn)生液泛等不正常流動(dòng).（2） 效率高：汽、液兩相在塔內(nèi)流動(dòng)時(shí)能保持充分的密切接觸,具有較高的塔板效率或較大的傳質(zhì)速率。（3） 流動(dòng)阻力?。阂后w通過(guò)塔設(shè)備的阻力小，

10、可以節(jié)省動(dòng)力費(fèi)用,在減壓操作時(shí)易于達(dá)到所要求的真空度、（4） 有一定的操作彈性：當(dāng)氣、液相流量有一定波動(dòng)時(shí)，兩相均能維持正常的波動(dòng),且不會(huì)使效率產(chǎn)生較大的變化。（5） 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低,安裝檢修方便（6） 能滿足物系某些工藝特性,如腐蝕性、熱敏性及起泡性等特殊要求。1.4設(shè)計(jì)步驟板式精餾塔的設(shè)計(jì)大體按以下步驟進(jìn)行:（1） 確定設(shè)計(jì)方案；(2） 平衡級(jí)計(jì)算和理論塔板的確定；(3） 塔板的選擇；（4) 實(shí)際板數(shù)的確定;(5） 塔體流體力學(xué)計(jì)算；(6） 管路及附屬設(shè)備的計(jì)算與選型; （7) 撰寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書和繪圖。1.5設(shè)計(jì)方案的內(nèi)容 設(shè)計(jì)方案包括精餾流程、設(shè)備的結(jié)構(gòu)類型和操作參數(shù)等的確定。例如組分的分離順序（多組分體系）、塔設(shè)備的形式、操作壓力、進(jìn)料熱狀態(tài)、塔頂蒸氣的冷凝方式、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和測(cè)量控制儀表的設(shè)置等.限于篇幅,僅對(duì)其中一些內(nèi)容作些闡述，其他內(nèi)容可見參考文獻(xiàn)。1.6操作壓力塔內(nèi)操作壓力的選擇不僅牽涉到分離問(wèn)題，而且與塔頂和塔底溫度的選取有關(guān)。根據(jù)所處理的物料性質(zhì)，兼顧技術(shù)上的可行性和經(jīng)濟(jì)上的合理性來(lái)綜合考慮，本設(shè)計(jì)選擇常壓操作。1.7加熱方式塔釜一般采用間接蒸汽加熱，但對(duì)塔底產(chǎn)物基本是水，且在低濃度時(shí)的相對(duì)揮發(fā)度較大的體系，也可采用直接蒸汽加熱。直接蒸汽加熱的優(yōu)點(diǎn)是：可