[优秀毕业设计精品]甲醇-水筛板精馏塔设计

1、优秀毕业设计精品甲醇-水 筛板精储塔设计化工原理设计任务书1、设计题目甲醇-水筛板精储塔设计2、设计条件：加料量F=100kmol/h进料组成 X, =0. 48+0. 001X (26-20)=0. 486储出液组成与=0.92 +0. 001X (26-20)=0. 926釜液组成/=0.02+0. 001X (26-20)=0. 026塔顶压力P=100kP单板压降<0. 7 kPa3、 工艺操作条件:常压精播, 塔顶全凝器，塔底直接蒸汽加热,化工原理课程设计泡点进料, 泡点回流。4、 主要设计内容1、设计方案的选择及流程说明 2、工艺计算 3、主要设备工艺尺寸设计（1）塔径及提像

2、段塔板结构尺寸的确定（2）塔板的流体力学校核（3）塔板的负荷性能图（4）总塔高 4、辅助设备选型与计算5、设计结果汇总6、工艺流程图及精像塔工艺条件图理设计任务书o摘要o前 言2绪论0第一章基础数据2§ L 1设计基础数据21. 2设计方案51.3 设 thSM6第二章设计计算2.2.2. mwMM：2.3.理论板数的确定:2. 4全塔效率ET3. 5实际塔板数：.78101012123.1 操作压力的计算123.2 温度的计算133.3 塔内各段汽、液两相组分的平均分子34提馈段的平均密度3.5 力的让算3.6 提储段液相平均黏度 第四童精储塔主要工艺尺寸的计算1314161617

3、第三童塔的工艺条件及物性的数据计算4.1 精福塔的塔体工艺尺寸的计算4.1.1 塔径D的计算17174.2 塔板主要工艺尺寸的计算194.2.1 溢流装置的计算194.3,筛板的流体力学验算212222432液面落差雾沫夹带量EV的验算2424422塔板布置 431塔板压降252526434漏液的验算4.4塔板负荷性能图4.3.5液泛的验算44.1漏液线264.4.2 液沫夹带线274.4.3 液相负荷下限线294.4.4 液相负荷上限线294.4.5 液泛线304.4.6 5筛板塔的工艺设计计算结果汇总表.32化工原理课程设计第五童热衡算5.1进入系统的热量5.L 1加热饱和蒸汽带入的热量5

4、.L 2进料带入的热量°,343434355.L 3回流带入的热量4（塔顶按甲醇系统的热量5.2.1塔顶蒸汽带走的热量a52.2残余带走的热量5.2.3散于周围的热°,5.3热量衡算第六章塔的附属设备的计算6. 1塔顶冷凝器6.L1确定设计方案3536363737383939396. 1. 2传热面积计算39管程、壳程的流速及雷诺数446.L4校核传热系数： 466.L5计算所需传热面积47化工原理课程设计6.1.6计算阻力损失：.6. 2主要接管尺寸的选取6.2.1进料管的选择.6.2. 2回流管的选择釜出口管路的选援6.2.4塔顶蒸汽管的选择6. 2.5加热蒸汽管的选择

5、（塔底进气管）6.2.6管线设计结果表6. 3泵的选型6.4塔总体高度的设计4849495051515252642封头443的顶部空间高度53565656566.4.4除沫器6.4.5裙座6.4.6塔底空间6. 4. 7人孔57575858化工原理课程设计6.5塔立体高度59结束语60感谢错误!未定义书签。课程设计总结63参考文献65主要符号说明68附录71L理论板数求取712.T-X-Y 图743.塔盘结构图75本次化工原理课程设计进行的是甲醇和水二元物系的精谯分离。采用的精储装置 有筛板精储塔，塔底饱和蒸汽直接加热，无 再沸器等设备。在设计精馈塔过程中，先计算出理论板数，精镭段为5块理论板

6、，提镭段为3 块理论板（包括塔釜）。塔顶液相组成为0. 926,塔底液相组成为0. 026,算得精储段木反效率为43.1%,提情段板效率为41. 9%,求得精健段实际板数为12块，提锵段实际板数为8块（包括塔釜），然后讨 算塔径按标准圆整为0. 8m.取板间距为 0. 35mo再计算并校核塔的流体力学，画出负荷性能图。在设计再沸器过程，我们由热量衡算计算出塔顶冷凝器，选择列管式换热器。化工原理课程设计辅助设备主要进行的有泵的选取，各处接管尺寸的计算并选型, 泵选用.关键词：筛板精馈塔，逐板计算，物料衡算.2在化工生产中，蒸储分离液体混合物的 应用是很广泛的，如从发酵的醪液中提炼 饮料酒已有久远

7、的历史又如在石油的炼制 中，将原油分为汽油，柴油，润滑油，等 一系列产品;在分离均相液体混合物中,这 种方法是最常用的，同时这种分离方法通 常也是大规模生产中最经济的.塔设备是 炼油，化工，石油化工等生产中广泛应用 的汽液传质设备，工业上应用较多的是有 降液管的塔板，如泡罩，浮阀，筛板等。泡罩塔是上一世纪初随着工业蒸镭的建立 而发展起来的，属于一种古老的结构，但 结构教复杂，造价教高。筛板塔的出现, 仅迟于泡罩塔20年左右，长期被认为操化工原理课程设计作不易稳定，但如今对其性能的研究不断 深入，已能做出较有把握的设计，使筛板 塔成为应用最为广泛的一种类型。本设计采用筛板精像塔，进行甲醇一一 水

8、二元物系的分离，精镭塔，原料预热器, 蒸窗釜，再沸器及泵等附属设备.2化工原理课程设计化工原理课程设计是化工原理的一个 重要的、综合的实践教学环节,是培养学生 综合运用所学知识分析和解决化工实际问 题的一个重要过程。在本设计中我们使用筛板塔，筛板塔的突出优点是结构简单造价低。筛板塔是 最早应用于工业生产的设备之一，五十年 代之后通过大量的工业实践逐步改进了设 计方法和结构近年来与浮阀塔一起成为化 工生中主要的传质设备为减少对传质的不 利影响可将塔板的液体进入区制突起的斜 台状这样可以降低进口处的速度使塔板上 气流分布均匀。筛板塔多用不锈钢板或合 金制成使用碳刚的比较少O实际操作表明, 筛板在一

9、定程度的漏夜状态下操作使其板 效率明显下降其操作的负荷范围较袍罩塔 为窄，单设计良好的塔其操作弹性仍可达 到 2-3 o本次课程设计是一次对我们所学知 识的检验，是一次自己运用所学知识，解 决实际问题的能力的一次非常好的机会。 培养了我们勤奋思考、努力钻研、艰苦奋 斗、持之以恒等许多优秀的品质，从而为 我们毕业后将来参加工作打下了坚实的 基础。为了将来工作得心应手、独挡一面, 我们应该认真对待这次课程设计。化工原理课程设计第一章基础数据§ 1.1设计基础数据表1. L 1水和甲座 资料)寺物性表(表中数据摘自1瑁篇嘴温强KPa水BH2018.01100374.222088.85中聘

10、Ach3o H32. 0464.7239. 438100. 00表L1.2常压下水和甲醇的气液平衡数据表(10L325kPa)温度液相中甲醇气相中甲醇的摩尔分率%的摩尔分率%96.40.020.13493.50. 040.23091.20. 060.30489. 30. 080. 36587.70.100.41884.40.150.51781.70. 200.79078.00. 300. 66575. S0. 400.72973. 10. 500. 77971.20.600.82569.30. 700. 87067.50. 800.91566.00. 900. 95865.00. 950.97

11、9水和甲醇各种物性数据见表1-3到表1-6 o 表LL3水和甲醇液相密度温度 t, 6080100120140Pa, kg/3 m761. 1737.4712.0684.7654.9pb, kg/983. 24971. 83970. 38943.4926.43 m表1-.L4水和甲E厚液体的表面张力。温度 t, 6080100120140aa, mN/m17. 3315. 0412. 0810. 638. 534ab, mN/m66. 0762. 6958.9154. 9650. 79表1.L5水和甲酉摹液体的粘度L温度 t, 6080100120140口 LAmPa0. 3440. 2770

12、. 2280. 1960.163口 LBmPa0. 46580. 35650. 28380. 23000.1950表1.L6水和甲醇液体气化热Y5化工原理课程设计温度 t, 6080100120140Y a, kJ/ kg35. 6533. 9832. 1530. 1427.91Yb, kJ/ kg42. 41641. 52940.59939.60738. 5481. 2设计方案甲醇和水的混合液是使用机泵经原料预热器加热后,送入精储塔。 塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝后，冷凝液部分利用重力泡点回流；部 分连续采出经冷却器冷却后送至产品罐。塔釜采用直接蒸汽（150C的 饱和蒸汽）直接加热，塔底废水经

13、冷却后送入贮槽。具体连续精储流 程参见下图（图1.2.1）：化工原理课程设计1. 3设计思路一餐*科.图121塔物料衡三二） Uj理论塔板久二） 相负荷计三二） 板塔设计'二化工原理课程设计第二章设计计算2. 1.精储流程的确定:甲醇一水混合液经原料预热器加热,进料状况为泡点进料，送入精镭塔，塔 顶上升蒸汽采用全凝汽冷凝，一部分入 塔回流，其余经塔顶产品冷却器冷却后, 送至储罐,塔釜采用直接蒸汽再沸器供 热,塔底产品冷却后,送入贮罐（附流程7化工原理课程设计图）2. 2.塔的物料衡算: 2. 2.1最小回流比的确定:由于精镭为泡点进料，q=l，采用 作图法求最小回流比心，e （0.48

14、6, 0.486）,自e做垂线ef即为进料q线，该线与平衡线交于点（,入）,y =0.773, %=0.486故最小回流比X _ ， 相,=0.533/?-' = VT7l, 得=y(,XqV =S = (R + )D + (q-)F2. 2.2适宜回流比的确定:由于该物系为易分离物系，最小回流比 小，取操作回流比为最小回流比的两倍，R = 2xR"m，R = L072. 2. 3物料衡算:D+W = F + S总物料衡算：9化工原理课程设计易挥发组分物料衡算： Dxd + Wxw = FxP + Sx.其中, V=S = R + )D + (q-)FF = OOKmol/h

15、解得：D = 4S.23 Kmol/hW= 151.61k”?。/力S =99.84Kmol / h2. 2.4精储塔的气液相负荷V = (R +1)£) = (1.07 + 1)x48.23 = 99.84K，。/ / 力L = L + QF = 5.6 + 00 = 151.6Kmol / hV =V + (l - q)F q = iV =99.84 Kmo” h2. 2.5.操作线方程的确定：操作线方程由精馆段操作线方程与提储 以操作线方程组成精馈段操作线方程L D 51.6148.23八八 达y. = x + xn =X, +x 0.926 = 0.517xfI +0.483

16、V y。99.84 99.84W W 151.61151.61提镭段操作线方程x0.026= 1.519%一 0.0395X = XS ”99.84 '” 99.842.3. 理论板数的确定:由图解法求理论板数又平衡线，精镭段操作线方程，提像段 操作线方程，q线，作图，得总理论板数$ =进料板位置32. 4全塔效率Et由法得& =0.49（叫产,（资料）a为塔顶及塔底平均温度下的相对挥发度；生为 塔顶及塔底平均温度下的进料平均粘 度。两者可用插值法求出。2. 4.1平均黏度进料温度查t-x-y图，得&=73. 6C,塔顶温度为tD=66.5,塔釜温度tw=93. 6精储

17、段平均温度"=7。底，提储段平均温度17%=85.1 °C= 70.1 °C = 0.33mPa - SjL1h = 0.44?Pa S1, =85.1( f 4、= 0.28mPa , Sjlih = 0.33mPa ' S精储段平均黏度从=工小+(1-5)4=0.53小尸"S其提储段平均黏度=为4+(1_%)8 =0 35?尸”S 其中A- _儿+冷2. 4. 2相对挥发度查平衡曲线，得tD = 66.5,= 0.972 ,。一33%一0972/(1-。.972)_2 775xAlxB 0.926/(1-0.926)=73.6,q_1'

18、;3以 _0力3/(1 ()力3)_36xA/xH 0.486/(1-0.486)tw = 96.6,ayJy o.ii/d-QJi) .715x4 / xH 0.026/(1-0.026)精馆段平均相对挥发度3.6 + 2.775 ° a = 3.188（资料山）提情段平均相对挥发度3.6 + 7.15 = 5.3732I" =43.1%解得:精储段平均板效率E, =0.49（a/J-°提镭段平均板效率EJ =0.49(%尸 5 =41.9%2. 5实际塔板数:由N尸N理/Et可得:精镭段实际板数: = 5/0.431 = 11.612提镭段实际板数:N = 3

19、/0.419 = 7.2 六 8层（包括塔釜）第三章塔的工艺条件及物性的数据计算3. 1操作压力的计算由设计任务书可知塔顶压力P.=河,取每层板压降为=0.7 KPa进料板压强：=100 + 0,7x12 = 108.4/塔底压强：Pw =100+0.7x20 = 114 KP“则提储段的平均压强:Pi=H±L = ,2KPa3. 2温度的计算由附表可知:tw =96.6 , tF =73.6则有:提镭段的平均温度:r =ZZ»L = 85.1 23.3塔内各段汽、液两相组分的平均分子=1由计算表格，由公式则根据公/-I式有：塔釜： 升=0.017 , yn =0.11MV

20、Wnt = yn xM+(1 -=0.11 x32.04 +0.89x 18.01 = S.5kg/KmolMLWnt = xn xMa +(l-xn)xMB = 0.017 x32.04 + 0.983 x 18.01 = lS.25kg/Kmol同理可得: 进料： yF = 0.767 , xF = 0.47Mx M. + (1 - *) x = 0.767 x32.(M + 0.233 x 18.01 =79kg/ KmolMIa =xn x MA +(1 -xfl)x MB =0.47 x 32.04 +0.53 x 18.01 =24.59kg/ Kmol可知提馆段的平均分子量:“

21、_ Myum + MlVm 218.51 + 27.89=23.2kg/KmolMum _ 18.25 + 24.59= 21A2kg/Kmol3. 4提情段的平均密度1、液相密度刖由公式： /pLnt=Xai/pi（。为质量分率）得:塔底.966C,查手册用曲线拟合得，得pA = 722 kg/ nt= 961.46kg/m0.017x32.04xn xMa + (1 -)x0.017 x32.04 + 0.983 xl8.01=0.0298pLW，n - aA/pA+(1-aA)/pH - 0.0298 / 722 + 0.9702 / 961.46= 952.05 kg/m3化工原理课程

22、设计21进料板g=73.6查手册用曲线拟合得，得pA = 741kg/m、Pb = 975 6kgIm'=0.47 x 32.04= °xn x MA +(1 x)xMh 0.47 x 32.04+ 0.53x18.011PiWm =；7；。八 3+（1一八）/。810.612 / 722 + 0.388 / 961.46=817.3匕/提储段液相密度:5=包"刖'"一952°5 + 817.3= 884.7依/?2、气相密度：由理想气体状态方程PV= nRT9 得提镭段气相密度：一必RT.=0.866 攵g/ nt111.2x23.28

23、.315x(273.15+85.1)化工原理课程设计3. 5液体表面张力的计算平均表面张力：r-l则塔釜L966C查手册由曲线拟合得:<7 A = 15.2W / m ,% = 59.32W /in叫 xbUJxbgb/w, = 0.017 x 15.2 + 0.983 x 59.32 = 58.1727V / ni F v /r i进料”73.6空查手册，由曲线拟合得:crA = 16 .3W / m ,% = 63 .36W / in叫八=0.47 x 15.2 + 0.53 x 59.32 = 41.24mN / m提情段液相平均表面张力：加 58.17 + 41.24.rr. =

24、 = 49.7W / m3. 6提馆段液相平均黏度液体平均黏度】g Nw= S xjg m塔釜加=96.6。°,查手册用曲线拟合得，得= 0.3mPa - S ,= 228mPa S lgpLWm = xw/lia +（1-x、n）Nb = °017 x 1g0.3 + 0.983 x 1g0.28PLW,n = 0.28?尸4 - S=73.6 , i =0.52/0 S ,= OAimPcrS1g 从5m = xfMa +（1 x, ）“ = 0 47 x lg 0.52 + 0.53 x 1g 0.41= 0A9mPa S提储段液相平均黏度="+A用” =。

25、空（）"=o,39?P S第四章精储塔主要工艺尺寸的计算4.1精储塔的塔体工艺尺寸的计算4. L 1塔径D的计算a、提馆段的气、液相体积的流率为匕=3600。心99.84x23.23600x0.866=0.754"/sr L x151.61x21.42 八八L、=- = 0.0010 山 7'/s3600x43600x884.7“maxC = G。（犷，式中的c由上式计算,化工原理课程设计其中q的由图查取，图的横坐标为幺(鱼产2 = 0,00101 X3600 884,7 严2 = ° 4 匕外 0.754 x 3600 0.866-b、初选板间距Ht =

26、 0.35n?取塔板上清液层高度25h, = 0.05m LHt hL =0.3m ， 查图 (资料)，得q=o.o6iC = G0()02 =0.061x(-)°2 =0.073 2020/ "884.7 0.866 ,“max = C-=0.07L =2.33z/sV 0.866取安全系数为0. 70,则空塔气速为u = 0.7 x zy = 1.632/7? / s 11=0.767 m匹I 4x0.754、就一3.14xL632按标准,塔径圆整为0. 8m塔 截 面 积：=%/4。2 = xO.82 =O.5O24aw2， 4实 际 空 塔气 速/Ay.0.7540

27、.5024=1.5m / s4. 1. 2、精储塔有效高度的计算精福段提馆段z = (N l)x”7 = 12x0.35 = 4.2/77 ,z = (N 1)xHt = 7x0.35 = 2.45/7/ ,进料板上设置一人孔，iW 0.8m,精饵塔有效高度Z=7.45m4. 2塔板主要工艺尺寸的计算4. 2.1溢流装置的计算因塔径4 = 0.8"?,可采用单溢流弓形降液管,采用凹形受液盘。各项计算如下:(1)溢流堰长0 /“w=0. 7X0. 8=0> 56m取堰长，.为07 ,即：(2)、出口堰高儿由% =4一 %选用平直堰，堰上液层高度化工原理课程设计人=2.84、1。-

28、3石心/严2/3= 2.84xl0-3xlx (3600 x 0.00101/0.56)=0.00989m取板上清液层图度为 = 50mm hw = 0.05 0.00989 = 0.0401 m(3)、降液管的宽度也与降液管的面积A, 由Q/o = 0.7查图 (资料)得：/Ar = 0.092 Wd/D = 0A52Af = 0.092A, = 0.092 x 0.5024 = 0.0462/7?2 1% = 0.152"。= 0,152 x 0.8 = 0.1216 m计算液体在降液管中停留时间以检验降液管面积，即r, = A. Hr/Lh =(3600 x 0.754 x 0

29、.35)/(0.00101 x3600) = 19.02s5s所以降液管设计合理，符合要求。(4)、降液管底隙高度鼠取液体通过降液管底隙的流速。为0» 15/71/5由#化工原理课程设计u =3600/1A,。0.00101x3600 nni0li = = 0.012m° 36001 H 3600x0.56x0.15 >> o一% =0.0401 -0.012 = 0.028w)0.006/n故降液管设计合理，符合要求。选用凹形受液盘，深度瓦=5。4. 2.2塔板布置1 .塔板的分块因4K 800?，故塔板采用分块式。查表得，塔板共分为3块。2 .边缘区宽度的确

30、定 取叱s =%.=0.065/7/ 9 Wc = 0.035”?3 .计算开孔区面积：Aa =2 xjr: 一 / +/180，二 sin"(二)RX = % 一 ( + w,)=竺 一 (o. 152 + 0.065)= 0.2134m 22,. = %-W = 0.8/2-0.035 = 0.365/n 204=20.2134 Jo.365 20.2134 ? + , 3 x（。整，（21） = 0.312?2 ,1800.3654筛孔数n计算、排列及开孔率小本例所处理的物系无腐蚀性，选用5 = 3碳钢板，取筛孔的孔径筛孔按正三角形排列，故：孔中心距t = 3d = 3x5.0

31、 = 15mm计算塔板上的筛孔数n,即1.155A 1.155x0.312n =； = 1602r 0.015-开孔率 4>, BP = 0,907(y)2=10.1%气体通过筛孔的气速：匕 0554/it(. = - = 23.92m/ s° A, 0.101x0.3124. 3.筛板的流体力学验算 4. 3.1塔板压降（一）塔板压降1、干板阻力4计算干板阻力丸由4=0.051（包）2（生）% Pl由孔径与板厚之比4/3 = 5/3 = 1.6729q = 0.772儿=0.051 （z/0 /c0 ）2 （py /p,）= 0.0512= 0 0471 mU. / / OO

32、t /液柱2、气流通过液层的阻力用0.7540.5024-0.0462=1.653/?/5片）= 1.65370.866 = 1.53必 s /（s -产）查图，得夕= 0.56%= % = （儿.+%,） = 0.56x（0.0401 +0.00989） = 0.028 w 液柱3、液体表面张力的阻力心=0.0045/?r、液柱,4a,4x49.7x10-3a - pl 8d " 884.7x9.81x0.005气体通过每层塔板的液柱勺10 = 0.0471 + 0.028+0.045 = 0.0804/2/ 液柱气体通过每层塔板的压降:Ap = hppLg = 0.0804x88

33、4.7x9.81 = 699Pu(0.7 kPa (设计允许值）。4. 3. 2液面落差对于筛板塔，液面落差很小，且本次设 计塔径和液流量均不大，故可忽略液面落 差的影响。4. 3. 3雾沫夹带量ev的验算液沫夹带量由式中（石产计算5.7x10-61 £5349.7xlO-3 0.35-2.5x0.06=0.0677 kg/kg<0>lkg/kg化工原理课程设计故在设计中，液沫夹带量Q在允许范 内，此负荷下不会发生过量的雾沫夹带。4. 3. 4漏液的验算漏液点气速：min = 4.4品 J(0.0056+0.13% -l%)pjp.884 7z/om.n =44x0742

34、 J(0.0056 +0.13x0.05-0.0045) =9.465m/sV0.8oo实际孔速 “。= 23.92m/筛板的稳定性系数A： = - = 3121 = 2.53)1.5叫).min 9.465故此次设计中无明显漏液。4. 3. 5液泛的验算为防止塔内液泛，降液管内液层高度/应 满足Hd<Hr+hw)甲醇一水为一般物系，取9 = 0.5 则31(p(Hr + hw) = 0.5(0.35 + 0.0401) = 0.195 m化工原理课程设计而凡 =hp + % + hd板上不设进口堰，力可由下式求出hd = 0.153(i/0)2 =0.153x0.152 = 0.003

35、m液柱Hd =%+ % + hd = 0.0804 + 0.05 + 0.003 = 0.133?液柱故在设计负荷下不会发生液泛。根据以上塔板的各项流体力学验算,可认为精播段、提储段塔径及各工艺尺寸是合适的。4. 4塔板负荷性能图 4. 4.1漏液线。2n = 4.4CO V(O.OO56+ 0.13hL - pL / pv“o.min a上，hL =鼠 + how 9/V =()2/3 1000 L化工原理课程设计km = 4.4C。何056 + 613/伊 E 耳严一% pj pv = 4.4x0.772x0.101x0.312x0.0056 + 0.13.0401 +2.84 .xlx1

36、0003600L,0.56)2Z3-0.0045)884.7/0.866)35整理得： kin = 3.42 X Jo.OO63xO.128L(在操作范围内，任取几个4值，依上式计算出匕值,计算结果列于表4. 4. a表4.4.a漏液线图0.00 00015“0.00 0.00m3/ s063045Vsi, m3 0. 29 0. 30 0. 32 0. 33/s15484. 4. 2液沫夹带线以4=o.ikg液/kg气为限,5.7x10- / ue、=（Hl/一匕At - Af0.7540.5024-0.0462=1.653V, Jhf =25%=2.5（公+%）li = 0.0401 rv

37、=0.98L；/32.84 t 36004 .73xlx（厂10000.56故 ht =0.1 + 2.45/Ht -hf =0.25-2.454/3 5.7 x 10-6 /1.653% 中 , e =r（-）=（49.7x10-3 0.25-2.45L/3整理得, V5 =1.255 -12.3L;/3表4.4.b液沫夹带线图L$, m7s0.00060.00150.00300.0045Vs】,m7s 1.1681.0941.0000. 920化工原理课程设计4.4. 3液相负荷下限线对于平直堰，取堰上液层高度2.841000how=0.006m作为液相负荷下限线条 件，_ . 3600

38、乙$、 3 八-)2/3 = 0.006II取E=L则0.006x10000,56 = °。4即/ / $,2.843600据此可作出与气体流量无关的垂直液相负荷下限（3）4. 4. 4液相负荷上限线以核心作为液体在降液管中停留时间的下限，由下式得Ls故小上 = 035x。557 = 0 0m363 m”O .III a A4r437化工原理课程设计492.提提段:L.S .max0.35 x 0.0462取液体在降液管中停留时间为= 0.00404 m3 /s据此可作出与气体流量无关的垂直 液相负荷上限（4）4. 4. 5液泛线令凡二?（居.+九）由H 4 = hp H- hL +

39、 hd；3,=hc + % + % ;h = % ； hL = hw + 矶（"/+%） = %+儿 + %+九忽略%将%与4,均与34与匕的关系 代入上式，整理得aV；=b-cd£3“=0.051(生)式中 (4£尸pLb =(pHT+(<p-j3-l)xhwc =0.153 /(IM2d = 2.84 x IO- E(1 + /?)(,)2/3将有关数据代入，得吧,(2)=0.0844(0.101 X 0.532 X 0.772 )2 884.7b = 0.5 x 0.35 + (0.5 - 0.56 -1) x 0.0401 =0.132 将以上5条线

40、绘于VsLs图中，即为 塔板负荷性能图（图见附录）。0.153("(O.56x.O12)2= 33880.0844V =0.132-3388L; - 1.536V =1.564-40142L；-18.2L；/3故 0.0844V =0.132-3388L;-1.536L;73BP V =1.564-40142L；-18.2L；/3L n7s 0.00八, 0.00 0.00 0.00 06153045Vsb m7s 1.1921. Ill0. 9080. 5065条线包围区域为塔板操作区，A为操 作点，OA为操作线。OA线与线（5） 的交点相应气相负荷为Vs, max, OA线与气相

41、负荷下线（1）的交点相应气相负荷为Vs, mn可知本设计塔板上限由液沫夹带控制， 下限有漏液控制。临界点的操作弹性：提馆 段:Vs,max/Vs,min=Ll/0.33=3.334. 5筛板塔的工艺设计计算结果汇总表项目符号各段平均压力Pm各段平均温度单位计算数据 提像段kPa111.2C85.1平均流量气相匕m3 / s0.754液相Lsm3 / s0.00101实际塔板数N块20板间距*h0.35塔有效高度Zh7.1塔径痣n0.8空塔气速um/ s1.632溢流形式单溢流型.溢流装置溢流管形式弓形堰高九m0.0401堰上清夜层高度%m0.00989安定区宽度儿.m0.0401边缘宽度l%1

42、01 m0.56降液管底隙高度h°m0.012板上清夜层高度hm10.1筛孔直径dmm5孔中心距tmm15开孔数目n个1602开孔面积4nt0.312空塔气速IIm/s1.5筛孔气速«nm892稳定系数K2.53塔板压降APkF6997液体在降液管中停留的时何T“6.02降液管内底隙高度凡m0.012雾沫夹带kg液/ kg气0.0677负荷上限雾沫夹带控制负荷下限漏液控制气相最大负荷Ls .max J / s1.11气相最小负荷5.minnr / s0.33操作弹性3.33第五章热量衡算5.1进入系统的热量5. 1.1加热饱和蒸汽带入的热量加热蒸汽带入的热量aQb=GbX/

43、w （以 150 c饱和蒸汽计）5. 1. 2进料带入的热量0此时有：& =73.4七) Qe = FGxCPFxtE其中：GA=2.694KJ/(KgK).=4.214KJ/(KgK)故：Cp. f =2694x0.486 + 4.214x0.512 = 3.475X/(hHK)My = 0.486 X 32.04 + (1 - 0.486)x 18. 01 = 2459Kg / k7noiQf= 24.59 xlOOx 3.475 x73.4 = 627204.8V/?5.1.3回流带入的热量。R （塔顶按甲醇与水混合蒸汽计算）Qr = Rx x Cpr xtR 同上，有：&

44、; =65C) 其中：CQ=2.66KJ/(KgK)Cps=42V2KJ/(KgK)故：Cp F = 2.66X0.926 + 4.212x0.074 = 2.755V KkmoL K)= 0.926X32.04 + (1-0.926)xl8. 01 = 32.16Kg /kmolQf = 24.59 xlOOx 3.475 x73.4 = 627204.8V/?由 Qf = Rx Dg xCpR xtK知:Q, =1.07x 48.23 x32.16x 2.755 x65 = 297202.27/?5. 2离开系统的热量5. 2.1塔顶蒸汽带走的热量之由 Qv = Dg x(R + 1)(C

45、；0 xtD +/D)其中： tD = 66.5 七;CPD = 2.78V /(kmol - K)八=11791/kg;yB=2489kJ/kg,%=12759kJ / Kg,D,=1551.lkg/h可知：Qz =1551.1x(1.07 + 1)x(2.78x66.5 + 1275.9) = 4690206.7七 / 5.2.2 残余带走的热量/=0.0234(必2升(浊严 4 M 4=0.0231443)"8 (5.98广 4 = 1000W/(w2-° C)= 2540.2W/(J / C)/?v = 0.00034/n2 C/WAs =13Am2% =0.5/?

46、/5R、o = 0.0001797/，C7 W/l = 45W /(/ .C C)15%44?)1502.453 0.014 0.685 /4.31298.01958.78 0.2899 0.586V= 123.8 = 12469663.9/995.5/36000.785 x0.022x 0.5f A A73.4A73.4L. = 6阳 = /.54mL. = = 7.54"?乃4%, 3.14x 0.025 x 1244网 3.14x 0.025 x 124I 7 54Np=4 = = 2t = L25"凡=2x124 = 24助=0.7, 46D = 1 .05f J凡

47、 / = 632.4/?/?。/乂 xC. xQ ,已知： tw = 966'C;Gw = 4.182V /(Kg )有：=18.25x151.61x4.182x96.6 = 1117768.5V/5. 2.3散于周围的热心可取4 =o.5%a化工原理课程设计化工原理课程设计5. 3热量衡算由假设易知热量恒定,：1257Qb + Qf Q + Qw + Ql， 则有:Qb = Q + Qn + Ql 一。户一 Qr代入数据，有：(1-0.5%)= 4690206.7 +1117768.5 - 627204.8-297202.2可解得：Qb = 4908109V/z由心=150。查表，可

48、知:%=2118.5V/Kg（140饱和蒸汽）Qb 4908109，Gh =" = 2316.7Kg/zncloyw 2118.5设塔顶为全凝器，用水做冷却剂， 水采自松花江，考虑到温度过高，容 易产生污垢，不容易清洗，故采用较 低温度。设入口温度为%= 20。%=35。（7,则冷却水用量为Lf = 1.515/n3 / s被冷却的部分热量为0；其中Q：=Qv-Qr= 69663.9/_ Q_ _ 4690206.7 - 297202.2c -金色-0)-4.204x(35-20)""第六章塔的附属设备的计算6. 1塔顶冷凝器6. 1.1确定设计方案a选择换热器的

49、类型25 x 2.5碳钢管，取匕=0.5/7?/ s6. 1. 2传热面积计算（2）计算传热热负荷Q在泡点温度”65t,水与甲醇混合物发生相变而转化成气体，再此状态下混合物的汽化潜热来计算/L (I II O q na« =0.023,(产(-产 4 "4= 0.023华券(11443广(5.98广，所需的热量:=2540.2卬/" ”)Qc= 4393004.5。/ = 20.3kW冷却水用量取温度为150。的饱和水蒸汽进行液化传热，水蒸汽及水的物性数据如下: 总传热系数K 管程传热系数:以=誓="鬻箸="分"完全湍流% = 0.023()u 8 ()04 4 44= 0.023 号詈(11443广(5.98广= 2540.2W/(/rcj壳程传热系数设= 1000VV/(/n2C)污垢热阻& =0.00034/°C/W /?v0 = 0.0001797/n2-/Wz管壁导热系数2 = 45W/