年產3萬噸甲醇精餾工藝設計及研究畢業論文-資料下載頁

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【正文】 段： 0 ???Hm 塔盤浮閥數目及布置 浮閥數目計算 取閥孔動能因子 F0=11， 浮閥孔直徑 d0=。 vFU ?00? （ 4﹣ 5） 004 UdVn ?? （ 4﹣ 6） U0閥孔氣速， m/s n每層浮閥數目 ①精餾段 由 （ 45） 得： ??Um/s 由 （ 46） 得： 2 ?????n ②提餾段 由 （ 45） 得： ??Um/s 由 （ 46） 得： 2 ?????n ③由 于浮閥孔實際排列的個數不等于理論計算的個數，因此需重新核算孔速及閥孔動能因數，排得閥數為 150 個，按 n=150 個重新換算 F， 計算結果如下： 精餾段： U0=V/=??150=， ??? vUF ? 提餾段 ： U0=V/=??150=， ??? vUF ? 由上述計算可知 閥孔動能因數變化不大，仍在 812 之間，所以 N=150 適宜。 23 ④塔板開孔率 ? ： %4422220 ????Dnd??? 浮閥的布置 由上述計算可知 Wd =，取邊緣寬度 Wc=，兩邊安定區寬度 Ws= m，浮閥排列方式采用等腰三角形叉排。等腰三角形高取 t1=。 鼓泡區面積： 1a r c s in1 8 02 222 ??????? ??? rxrxrxA P ?m2 式中 ? ? 4 1 2 ????sd WWDxm， ??cWDrm 則浮閥孔排間距 t=Ap/nt1=1/150?=，取 t=90mm。 塔板流體力學驗算及校核 氣相通過浮閥塔的壓降計算 Hp=Hc+HL+H? （ 47） vocU ?? （ 48） gUH lvc ??20? (49) cH 干板阻力； m LH 板上充氣液層阻力； m ?H 克服液體表面張力阻力； m (1)干板阻力 Hc 由（ 48）得精餾段 ： ??ocUm/s 由于 U0Uoc，由 (49)得 ： 2 ??? ???cHm 同理提餾段： ??ocUm/s， 2 ??? ???cHm (2)板上充氣液層阻力 HL 取充氣系數 ? 0=， 則 Hl=? 1hL=?=。 24 (3)克服液體表面張力阻力 ?H 液體表面張力所造成的阻力很小，可以忽略。 綜上，由 （ 41）得 ： 精餾段 ： Hp =+= 水柱 ； 提餾段 ： Hp =+= 水柱 降液管液泛校核 為防止淹塔，要求嚴格控制降液管中液層高度，即 Hd? ? (HT+hw) Hd=hp+hL+hd （ 410） hd 液體通過降液管的壓頭損失； m ① 氣體通過塔板的壓降相當的液降高度 hp 精餾段 hp= 水柱 ，提餾段 hp= 水柱 ②液體通過降 液管的壓頭損失 hd 精餾段： 5220 0 0 3 5 5 ????????? ???????????? 水柱hL Lhwd 提餾段： 4220 0 0 3 1 5 5 ????????? ???????????? 水柱hL Lhwd ③板上液層高度 ， hL= m。 綜上， 由（ 410）得 ： 精餾段 ： Hd=++?105=； 提餾段 ： Hd=++?104= 取 ? =， 選定 HT=， hw=，則 ? （ HT+hw） =(+） =。 所以 Hd? ? (HT+hw)，降液管不會發生液泛。 液體在降液管內停留時間 應保證液體在降液管中停留時間 t 大于 3s～ 5s， 才能保證液體所夾帶氣體的釋 出 [26]。 降液管中的停留時間 t 為 降液管容積與液體流量之比液，即 ： t=AdHT/L （ 411） 由（ 411）得 ： 精餾段 ： t=／ = 5s； 提餾段 ： t=／ =5s 霧沫夾帶量校核 25 ①計算泛點百分率校核霧沫夾帶 泛點率 = %0???bFvlvLACKVLZ ?? ? (412） 板上泛液面積： Ab=AT2Ad=?=，由表查得泛點負荷系數 CF=，物性系數 K0=。 將以上數據代入 (412)得 ： 精餾段泛點率 ： %561 2 6 1 2 1 4 0 3 ??? ???? 提餾段泛點率： % 2 6 1 9 3 0 3 1 ??? ???? 所得泛點率均低于 80%，故不會產生霧沫夾帶。 ②驗算霧沫夾帶量 ? ? 2 ???????? muH hBe T L ??? (413) ???????? ??????????? ?vvlvm ? ???? (414) e 霧沫夾帶量 m氣液物性影響參數 其中 3 8 ??? dP AA? ， ?? ， 610887. ???v? ， mmHT 350? ， ?? ，B=107。 將以上數據代入 （ 413）、（ 414）得： 精餾段 ： 6 ??????? ?????????? ??m 霧泡夾帶量： ? ? %1000 07 0 7 ???????? ?????e 提餾段： 108 6 ??????? ?????????? ??m 26 霧泡夾帶量： ? ? %1000 0 7 ???????? ?????e 綜上以上結果均小于 10%，符合要求。 塔板負荷性能 (1)霧沫夾帶線 已知泛點率 = %0???bFvlvLACKVLZ ?? ?，對于一定的物系和一定的塔板? v， ? l， Ab， K0，CF， ZL 均已知，相對于 ev 的泛點率上限可確定，得 VL 關系式，按泛點率為 80%計算。 精餾段： ??? ??? VL ，化簡得： LV ?? 提餾 段： 2 6 1 9 3??? ??? VL ，化簡得： LV ?? 由上可知，霧沫夾帶線為直線。 (2)液泛線 液管液泛時，取得極值，即 Hd=? (HT+hw)=(+)= =? (HT+hw） =Hd=hw+how+hc++how+hd (415) 有 32 00 ??????? how LEh， 2 5 ?????? ?? Lhd 精餾段：guhc ???? 7212 20， 提餾段：guhc ?? ?? 20 將上述式子代 入（ 415）得 ： 精餾段 ： 2204323 ????? ?? LuEL 提餾段 ： 2204323 ????? ?? LuEL 由對應的 L 和 V 數據可作出降液管液泛線。 (3)液相負荷上限 液體在降液管中停錙時間不低于 5S 為停留時間的上限。 27 由 t=AdHT/L 得 L= AdHT/t， 則 Ln(max)=(4)漏液線 對 F1 重閥，以 F0=5 為規定氣體最小負荷。 50 ?? voUF ? (416) 0204 nudV ?? (417) 由 (416) 、 (417)得 ： 精餾段： 51 5 00 3 2( m i n ) ????nVm3/s 提餾段： 5 00 3 2( m i n ) ????nVm3/s (5)液相負荷下限 取板上液層高度 how= m，作為液相負荷下限條件。 3 6 0 0) 0 0 0( 32( m in ) wown LEhL ? (418) 由 (418) 得： 精餾段： 432( m i n ) 6 0 1 1 0 0 00 1 ????????? ???nLm3/s 提餾段： 432( m i n ) 6 0 1 1 0 0 00 1 ????????? ???nLm3/s 28 第 5 章 輔助設備的設計 精餾系統的輔助設備主要包括再沸器、冷凝器、預熱器、貯罐等以及一些接管尺寸。 再沸器與貯罐的設計 (1)再沸器 釜液進出再沸器溫度為 108℃ 、 110℃ 。選擇 下的蒸汽為熱源，溫度為 130℃ ，Q=2825KW，選取傳熱系數 K=500W/m2﹒ K。 則傳熱溫差 ： 110130 108130ln)110130()108130( ????????mt℃ 傳熱面積： 2 7 0 0 02 8 2 5 ????? mtK QAm2 同理，其他的換熱設備的傳熱面積可按上述方法設計初值。 (2)貯罐 系統中原料罐、回流罐以及產品罐及不合格產品罐應給定容積量。已知在常壓塔中回流量為 L=7650 kg/h， 3/721 mkgl ?? 。 設凝液在回流罐中停留時間為 20min，罐的填充系數為。 則容積： 5 207650 ??? ??? ?? ?lLVm3 同理，采用上述方法確定其他罐的容積。 接管設計 (1)塔頂甲醇蒸汽出口管 由前 面計算可知：塔頂蒸汽流量為 1250 kg/h，溫度 65℃ ， 蒸汽流速取 u=14m/s。 則體積流量 ： )65273( ?? ????? Mpm R TVm3/h 出口管面積 ： 0 2 1 6 0 014 0 8 3 ???S m2 出口管徑 ： 1 ???? ?sdm 29 (2)回流液進口管 已知回流液溫度為 40℃ ，甲醇液體流量為 7650 kg/h。查表知 ： 40℃ 甲醇液體密度為 kg/m3，則體積流量 V=7650/=， 取液體流速 u=。 則回流進口管面積 ： 3 6 0 ?????Sm2 入口管徑 ： 32 ???????sd m (3)塔底出料管 因塔底含醇 1%，可近似為水，查表知 MPa， 108℃ 下水的密度為 kg/m3，而塔底出料流量為 kg/h，仍取流速為 m/s。 則出口管徑 ： 3 ???? ??dm (4)進料管 進料狀態為 124℃ ， ，甲醇 ，水 ，查得此狀態下水的密度為 ，而醇的比重為 ，所以甲醇的密度為： ? ＝ ?＝ kg/m3，進料管流速取為 u= m/s。 則進料體積流量 ： 2 6 2 ???V m3/h 進料管直徑 ： 0 60 4 ??? ??dm (5)再沸器蒸汽入口管 由前面計算可知： 再沸器蒸汽流量為 kg/h，溫度為 108 ℃ ，蒸汽流速取 u=10 m/s。 則體積流量 ： 6 8 9 )108273( 8 0 0 ?? ????? Mpm R TVm3/h 入口面積 ： ???S m2 入口管徑 ： 5 ??? ?sdm 30