化工设计概论作业设计课件.ppt

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1、化工设计概论作业设计甲醇-水溶液连续筛板塔精馏塔设计设计组：第二组设计员：卫伟学号：07-12目录设计条件及要求精馏塔的物料衡算塔板数的确定及塔体、塔板参数计算筛板塔设计计算结果精馏塔的工艺条件及有关物性数据数据的计算辅助设备的选型一、设计条件及要求设计条件：处理量：40000t/年料液组成（质量分数）：40%塔顶产品组成（质量分数）：93.0%塔顶易挥发组成回收率：99.5%年工作时间：330天全塔总效率：60%设计内容：设计方案确定：(1)常压精馏；(2)进料状态：泡点进料；(3)加热方式：塔底间接加热，塔顶全凝；(4)热能的回收及利用工艺计算：物料衡算、热量衡算、回流

2、比的确定、理论塔板数的确定塔的主要部件尺寸设计：塔板间距的确定、塔径的确定、塔板布置及其板上流流程的确定流体力学的计算及有关水力性质的效核版式精馏塔辅助设备的选型二、精馏塔的物料衡算原料液及其塔顶、塔底产品的摩尔分率：甲醇的摩尔质量为：32.04kg/kmol水的摩尔质量为：18.01kg/kmolxf=(0.40/32.04)/(0.40/32.04+0.60/18.01)=0.273xd=(0.93/32.04)/(0.93/32.04+0.07/18.01)=0.882原料液及其塔顶与塔底产品的平均摩尔质量：Mf=32.04×0.273+18.01×(1-0.273)

3、=21.84kg/molMd=32.04×0.882+18.01×(1-0.882)=30.38kg/mol则可知：原料的处理量：F=40000000/(330×24×21.84)=231.25kmol/h根据回收率：η=xd×D/(xf×F)=99.5%则有：D=71.21kmol/h根据物料衡算：F=D+W及：xf×F=xd×D+W×xw得出：W=160.04kmol/hxw=0.00202三、塔板数的确定及塔体、塔板参数计算理论板层数NT的求取：因为甲醇与水属于理想物系，可采用图解法求解：最小回流比及操作回流比求解：yδ=0.647，xδ=0.273Rmin=(xD-

4、yδ)/(yδ-xδ)=(0.882-0.647)/(0.647-0.273)=0.628取操作回流比为：R=1.8Rmin=1.130做图可求得：总理论板数NT为8块（包括再沸器）进料版NF为自塔顶数起第4块实际板层数NT的求取：精馏段实际塔板数N精=3/60%=5块提馏段实际塔板数N提=5/60%=9块塔体及塔板参数的计算：精馏段塔径的计算：通过计算并根据下图我们可以得到：按标准塔径圆整后为：D=1m塔截面积为At=3.14x1x1=0.78平方米实际空塔气速为U实际=1.481/0.785=1.887m/s提馏段塔径的计算：同上相同方法可得到：按标准塔径圆整后为：D=

5、1m塔截面积为At=3.14x1x1=0.78平方米实际空塔气速为U实际=1.481/0.785=1.838m/s精馏塔有效高度计算：精馏段有效高度为：Z精=（N精-1）HT=（5-1）×0.40=1.6m提馏段有效高度为：Z提=（N提-1）HT=（9-1）×0.40=3.2m在进料板上方开一个人孔，其高度为0.8m故精馏塔有效高度为：Z=Z精+Z提+0.5=5.6m塔板主要工艺尺寸的计算：精馏段溢流装置的计算：塔径D=1.0m所以可选取单溢流弓形降液管，采用凹形受液盘。(此种溢流方式液体流径较长，塔板效率较高，塔板结构简单，加工方便，在直径小于2.2m的塔中被广泛使用。)

6、各项计算如下：堰长lw可取：lw=0.60D=0.60m溢流堰高度hw计算得：hw=0.0417m弓形降液管的宽度Wd及截面积Af计算得：Wd=0.125mAf=0.0448平方米降液管底隙高度h0计算得：h0=0.020024m〉0.02m故降液管底隙设计合理选用凹形受液盘，深度：hw=55mm塔板布局塔板分块：因为D〉800mm，所以选择采用分块式，塔板可分为3块边缘宽度确定：取Ws=65mm，Wc=35mm开孔区面积计算可算出：Aa=0.530平方米筛孔计算与排列本实验研究的物系基本上没有腐蚀性，可选用δ=3mm碳钢板，取筛孔直径d0=5mm筛孔按正三角形排列，取孔中

7、心距t为：t=3d0=15mm筛孔数n=2721个开孔率φ=10.1%气体通过阀孔的气速为Uo=27.67m/s提馏段同精馏段计算方式相同四、精馏塔工艺条件及有关物性数据的计算操作压力的计算操作温度的计算平均摩尔质量的计算平均密度的计算平均年度的计算平均表面张力的计算五、筛板塔设计计算结果续上表：续上表：六、辅助设备的选型原料贮罐产品贮罐原料预热器塔顶全凝器塔底再沸器产品冷却器精馏塔管径的设计泵的计算及选型Theend,thankyou!谢谢观看！