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甲醇水精馏塔业设计
目 录
1 绪 论 1
1.1设计意义 1
1.2塔设备类型简介 1
1.3塔设备的发展状况及方向 2
1.4塔设备选型及要求 2
1.5设计步骤 3
1.6本章小结 3
2 精馏塔工艺设计计算 4
2.1精馏塔全塔物料衡算 4
2.1.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 4
2.1.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 4
2.1.3物料衡算 4
2.2最小回流比的确定 5
2.3塔板数的确定 6
2.3.1理论板数的求取 6
2.3.2实际塔板数的求取 7
2.4精馏塔有关物性数据的计算 7
2.4.1平均温度计算 7
2.4.2平均密度计算 8
2.4.3混合液体表面张力计算 10
2.4.4 混合液体粘度计算 13
2.4.5混合液的相对挥发度计算 13
2.4.6气液相体积流量计算 13
2.5塔体工艺尺寸计算 14
2.5.1塔径的计算 14
2.5.2塔体有效高度的计算 16
2.6塔板工艺尺寸计算 16
2.6.1溢流装置的设计计算 16
2.6.2塔板布置及筛孔数目与排列 18
2.7塔板流体力学验算 20
2.7.1气相通过浮阀塔板的压降 20
2.7.2淹塔 21
2.7.3物沫夹带量 22
2.8塔板性能负荷图 23
2.8.1物沫夹带线 23
2.8.2液泛线 24
2.8.3液相负荷上限线 26
2.8.4漏液线 26
2.8.5液相负荷下限线 26
2.9本章小结 29
3 塔盘的结构设计 30
3.1塔板结构 30
3.1.1矩形板 30
3.1.2通道板 31
3.1.3弧形板 31
3.2受液盘 32
3.2.1凹形受液盘 32
3.2.2液封盘 32
3.3降液板 33
3.4支持板和支持圈 33
3.5紧固件结构 33
3.6 塔盘机械计算 35
3.6.1塔盘的载荷 35
3.6.2塔盘板的允许挠度 35
3.6.3矩形板稳定性校核 35
3.6.4通道板稳定性校核 39
3.7本章小结 40
4 辅助装置及附件设计 41
4.1接管设计 41
4.1.1进料管 41
4.1.2回流管 42
4.1.3塔釜出料管 42
4.1.4塔顶蒸气出料管 43
4.1.5塔釜进气管 44
4.1.6法兰 44
4.2除沫器设计 44
4.2.1设计气速的选取 45
4.2.2除沫器直径计算 46
4.3吊柱 46
4.3.1吊柱的选型 46
4.3.2吊柱的结构 46
4.4人孔 47
4.5裙座 48
4.5.1裙座选材 48
4.5.2裙座的结构 48
4.6操作平台和扶梯 50
4.7本章小结 50
5 塔的强度设计和稳定性校核 51
5.1已知设计条件 51
5.1.1塔总体高度计算 51
5.1.2其他主要已知条件 51
5.2 按计算压力计算塔体和封头的厚度 52
5.3塔设备质量载荷计算 52
5.4自振周期计算 54
5.5地震载荷与地震弯矩计算 54
5.6风载荷与风弯矩计算 56
5.7圆筒轴向应力校核和圆筒稳定校核 58
5.8塔设备压力实验时的应力校核 59
5.9裙座轴向应力校核 60
5.10基础环设计 61
5.11地脚螺栓计算 63
5.12校核结果 63
5.13 本章小结 64
6 总结 65
参考文献 66
专题论文 68
翻译部分 79
英文原文 79
中文译文 97
致 谢 112
1 绪 论
1.1设计意义
甲醇–水是工业上最常见的溶剂,也是非常重要的化工原料之一,是无色,具有毒性、污染性和腐蚀性的液体混合物。因为具有这种良好的理化性能,甲醇被广泛地应用于化工、日化等行业。
长期以来,甲醇多以精馏的方法进行生产。精馏是分离液体混合物最常用的一种单元操作,在化工,炼油,石油化工等工业得到广泛应用。精馏过程在能量的驱动下,使气,液两相多次直接接触和分离,利用液相混合物中各相分挥发度的不同,使挥发组分由液相向气相转移,难挥发组分由气相向液相转移实现原料混合物中各组成分离该过程是同时进行传质传热的过程。本次设计任务为设计原料为。不能直接作为产品使用,必须经过各种加工过程,
甲醇精馏塔在甲醇生产过程中起着非常重要的作用。但是由于甲醇–水体系有共沸现象,普通的精馏对于得到高纯度的甲醇来说产量不好,但是工业中常用的是甲醇的水溶液,因此,研究和改进甲醇–水体系的精馏塔非常重要,特别地对先进、节能、高效的精馏塔的研究,对降低甲醇成本、提高产品质量起着非常重要的作用。
1.2塔设备类型简介[1,2]
塔设备是化工、石油化工、生物化工、制药等生产过程中广泛采用的气液传质设备。根据塔内气液接触构件的结构形式,可分为板式塔和填料塔两大类。
板式塔内设置一定数量的塔板,气体以鼓泡或咬射形式穿过板上的液层,进行传质与传热。在正常操作下,气相为分散相,液相为连续相,气
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