2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、<p>  ANYANG INSTITUTE OF TECHNOLOGY</p><p>  本 科 畢 業(yè) 論 文</p><p>  年產(chǎn)2萬噸酒精精制工藝設計</p><p>  Annual Output of 20000 Tons of Refined Process Design of Alcohol</p><

2、;p>  學院名稱: 年產(chǎn)2萬噸酒精精制工藝設計</p><p>  專業(yè)班級: 化學工程與工藝(1)班 </p><p>  學生姓名: </p><p>  學 號: 200905010026 </p><p>  指導教師姓名:

3、 </p><p>  指導教師職稱: 副教授 </p><p><b>  年 月</b></p><p>  畢業(yè)設計(論文)原創(chuàng)性聲明和使用授權說明</p><p><b>  原創(chuàng)性聲明</b></p

4、><p>  本人鄭重承諾:所呈交的畢業(yè)設計(論文),是我個人在指導教師的指導下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知,除文中特別加以標注和致謝的地方外,不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果,也不包含我為獲得安陽工學院及其它教育機構的學位或學歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體,均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。</p><p>  作 者 簽 名:    

5、    日  期:      </p><p>  指導教師簽名:        日  期:      </p><p><b>  使用授權說明</b></p><p>  本人完全了解安陽工學院關于收集、保存、使用畢業(yè)設計(論文)的規(guī)定,即:按照學校要求提交畢業(yè)設計(論文)的印刷本和電子版本;學校有權保存畢

6、業(yè)設計(論文)的印刷本和電子版,并提供目錄檢索與閱覽服務;學??梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復制手段保存論文;在不以贏利為目的前提下,學??梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。</p><p>  作者簽名:        日  期:     </p><p><b>  目 錄</b></p><p><b

7、>  摘要I</b></p><p>  AbstractII</p><p><b>  引言1</b></p><p>  第1章 全程原材料(糖蜜)的計算3</p><p>  1.1理論糖蜜消耗量3</p><p>  1.2實際糖蜜消耗量3</p&

8、gt;<p>  第2章 精餾塔的相關概述3</p><p>  2.1精餾原理及其在化工生產(chǎn)上的應用3</p><p>  2.2精餾塔對塔設備的要求4</p><p>  2.3常用板式塔類型及本設計的選型4</p><p>  2.4本設計所選塔的特性4</p><p>  第3章 精餾塔

9、的設計內(nèi)容5</p><p>  3.1 塔板的工藝設計5</p><p>  3.1.1精餾塔全塔物料衡算5</p><p>  3.1.2理論塔板數(shù)的確定6</p><p>  3.1.3精餾塔操作工藝條件及相關物性數(shù)據(jù)的計算10</p><p>  3.1.4塔板主要工藝結構尺寸的計算16</p

10、><p>  3.2 塔板的流動性能校核21</p><p>  3.2.1 氣相通過浮閥塔板的壓降[18]21</p><p>  3.2.2淹塔校核[16]22</p><p>  3.2.3物沫夾帶校核[20]23</p><p>  3.2.4漏液校核23</p><p>  3.

11、3 塔板的負荷性能圖[19]24</p><p>  3.4 塔附件設計28</p><p>  3.4.1筒體與封頭29</p><p>  3.4.2裙座29</p><p>  3.4.3 吊柱29</p><p>  3.4.4人孔29</p><p>  3.5 塔總體高度

12、的設計30</p><p>  3.5.1塔的頂部空間高度30</p><p>  3.5.2 塔的底部空間高度30</p><p>  3.5.3塔體高度30</p><p><b>  結論31</b></p><p><b>  致謝33</b></p

13、><p><b>  參考文獻34</b></p><p><b>  附錄136</b></p><p><b>  附錄237</b></p><p>  年產(chǎn)2萬噸酒精精制工藝設計</p><p>  摘要:化工生產(chǎn)常需進行二元液相混合物的分離以

14、達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,掌握氣液相平衡關系,熟悉各種塔型的操作特性,對選擇、設計和分析分離過程中的各種參數(shù)是非常重要的。塔設備是化工、煉油生產(chǎn)中最重要的設備類型之一。本次設計的浮閥塔是化工生產(chǎn)中主要的氣液傳質設備。此設計針對二元物系的精餾問題進行分析、選取、計算、核算

15、、繪圖等,是較完整的精餾設計過程。因燃料乙醇對酒精質量要求不高,本設計書按理想條件主要考慮水和乙醇的存在,因此主要是對水-乙醇分離設備─浮閥精餾塔做了較詳細的敘述,主要包括:工藝計算,輔助設備計算。</p><p>  關鍵詞:乙醇 水 二元精餾 浮閥精餾塔 </p><p>  Annual output of 20000 tons of refined process desi

16、gn of alcohol</p><p>  Abstract:Chemical production often require two yuan of liquid mixture separation to achieve the purification or recovery of useful components of the purpose, distillation is the use of

17、 liquid mixtures of volatile components in the different degree with the help of repeated many of vaporization and condensation to light hydrocarbon separation method. Distillation in chemical, petrochemical, light indus

18、try and other industrial production plays an important role. Therefore, mastering the vapor-liqu</p><p>  Key words: ethanol water two yuan of distillation float valve continuous distillation distillatio

19、n tower</p><p><b>  引言</b></p><p>  本設計的題目是《年產(chǎn)2萬噸酒精精制工藝設計》。隨著社會的發(fā)展,社會對燃料能源(石油、天然氣、煤礦等)的需求越來越大,而燃料能源儲量越來越少,價格越來越低,人們迫切需要找到一種新的可再生能源代替現(xiàn)有的燃料能源。其中,最受歡迎的是燃料酒精。</p><p>  燃料酒精[

20、1]又稱變性燃料乙醇,可分為替代燃料和燃料添加劑兩種,是清潔汽油的主要代替物,已在一些國家和地區(qū)得到大量使用。燃料酒精最明顯的一些優(yōu)勢是:一是來源廣,可再生??梢砸怨任锏矸蹫樵仙a(chǎn)燃料酒精,以植物秸稈等纖維素為原料生產(chǎn)燃料酒精,以甘蔗作為原料生產(chǎn)燃料酒精,以蜜生產(chǎn)燃料酒精等等。二是無污染。石油、天然氣、煤礦等燃料能源的使用產(chǎn)生了很多環(huán)境問題。例如:酸雨等環(huán)境污染。而燃料酒精產(chǎn)生的是二氧化碳[24]和水,對環(huán)境無污染[2]。</p

21、><p>  中國燃料酒精的發(fā)展現(xiàn)狀[14]:</p><p>  由于燃料乙醇在中國的推廣使用還處在初級階段.產(chǎn)銷各個環(huán)節(jié)政府行為色彩比較濃,離真正的市場化有很遠的距離。為了合理利用資源。國家對燃料乙醇的立項投產(chǎn)非常謹慎。目前,獲得國家批準生產(chǎn)的企業(yè)有4家:河南天冠燃料乙醇有限公司、吉林燃料乙醇股份有限責任公司、安徽豐原生物化工有限公司、黑龍江華潤酒精有限公司,已形成燃料乙醇生產(chǎn)能力122萬

22、t。目前中國生產(chǎn)的燃料乙醇總量為102萬t。大約使用糧食400萬t,基本使用陳化糧。</p><p>  目前中國石油供應緊張問題日趨嚴重:2005年,中國原油消費量3.23億t,居世界第二,國內(nèi)生產(chǎn)原油1.81億t,凈進口原油1.19億t,凈進口輕柴油、航煤、燃料油等石油產(chǎn)品l746萬t。原油及石油產(chǎn)品凈進口量1.46億t。石油對外依存度為45%。到2020年,估計國內(nèi)自產(chǎn)石油2.O億t.缺口25億t,對外依存

23、度55%。因此,燃料酒精在中國市場的前景比較大,潛力也比較深。</p><p>  我相信在未來,中國政府還將繼續(xù)適度發(fā)展燃料乙醇行業(yè)?!笆晃濉逼陂g,中國燃料乙醇的潛在市場規(guī)模將急劇擴大。以中國四家燃料乙醇生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)能來看,遠遠不能滿足未來國內(nèi)對燃料乙醇的需求,燃料乙醇裝置產(chǎn)能擴張不可避免。因此計劃到“十一五”末,國內(nèi)乙醇汽油消費量占全國汽油消費量的比例將上升到50%以上,這意味著屆時中國燃料乙醇的產(chǎn)能和產(chǎn)量

24、將會有一個質的飛躍。不久的將來生物乙醇燃料[23]的發(fā)展將成為我國的一個支柱產(chǎn)業(yè)!</p><p>  本設計主要采用單濃度糖蜜酒精連續(xù)發(fā)酵[3],發(fā)酵后成熟的醪液進入醪塔,在醪塔中的酒精蒸汽(主要考慮為水和乙醇的混合物)經(jīng)過冷卻后進入原料罐,在里面停留一定的時間之后,通過泵進入原料預熱器,在原料預熱器中加熱到泡點溫度,然后,原料從進料口進入到精餾塔中。因為被加熱到泡點,混合物中既有氣相混合物,又有液相混合物,這

25、時候原料混合物就分開了,氣相混合物在精餾塔中上升,而液相混合物在精餾塔中下降。氣相混合物上升到塔頂上方的冷凝器中,這些氣相混合物被降溫到泡點,其中的液態(tài)部分進入到塔頂產(chǎn)品冷卻器中,停留一定的時間然后通過預熱器后進入分子篩塔進一步進行脫水,而其中的氣態(tài)部分重新回到精餾塔中,這個過程就叫做回流。液相混合物就從塔底一部分進入到塔底產(chǎn)品冷卻器中,一部分進入再沸器,在再沸器中被加熱到泡點溫度重新回到精餾塔。塔里的混合物不斷重復前面所說的過程,而進

26、料口不斷有新鮮原料的加入。最終,基本完成乙醇和水的分離。</p><p>  乙醇—水混合液經(jīng)原料預熱器加熱,進料狀況為汽液混合物q=1 送入精餾塔,塔頂上升蒸汽采用全凝器冷凝,一部分入塔回流,其余經(jīng)塔頂產(chǎn)品冷卻器冷卻后,送至下一工段,塔釜采用直接蒸汽加熱,塔底產(chǎn)品冷卻后,送入貯罐。</p><p>  第1章 全程原材料(糖蜜)的計算</p><p>  1.

27、1理論糖蜜消耗量[11]</p><p>  糖蜜原料生產(chǎn)酒精的總化學反應式為:</p><p>  C12H22O11+H2O→2C6H12O6→4C2H5OH+4CO2</p><p>  蔗糖 葡萄糖 乙醇 </p><p>  342 360 184

28、 176</p><p>  生產(chǎn)2萬噸(2*107kg)無水酒精的理論蔗糖消耗量:</p><p>  2*107×(342÷184)﹦3.7174*107(㎏) </p><p>  生產(chǎn)2萬噸(2*107kg kg)95%的酒精(酒精中的乙醇95%(m))的理論蔗糖消耗量:</p><p>  3.7

29、174*107×95%﹦3.53153*107(㎏)</p><p>  1.2實際糖蜜消耗量</p><p>  生產(chǎn)2萬噸(2*107kg kg)95%的酒精實際蔗糖消耗量:</p><p>  生產(chǎn)過程中蒸餾率為98﹪,發(fā)酵率為90﹪,則實際蔗糖消耗量為:</p><p>  3.53153*107÷98﹪÷

30、;90﹪﹦4.004*107(㎏)</p><p>  生產(chǎn)2萬噸(2*107kg kg)95%的酒精糖蜜原料消耗量:</p><p>  糖蜜原料含可發(fā)酵性糖50%,故2萬噸95%的酒精糖蜜消耗為:</p><p>  4.004*107÷50﹪=8.008*107(kg)</p><p>  第2章 精餾塔的相關概述</p

31、><p>  2.1精餾原理及其在化工生產(chǎn)上的應用</p><p>  實際生產(chǎn)中,在精餾塔中精餾[6]時,部分氣化和部分冷凝是同時進行的。對理想液態(tài)混合物精餾時,最后得到的餾液(氣相冷卻而成)是沸點低的物質,而殘液是沸點高的物質,精餾是多次簡單蒸餾的組合。精餾塔底部是加熱區(qū),溫度最高;塔頂溫度最低。精餾結果,塔頂冷凝收集的是純低沸點組分,純高沸點組分則留在塔底。</p><

32、;p>  2.2精餾塔對塔設備[16,20]的要求</p><p>  精餾設備所用的設備及其附屬裝置,總稱為精餾裝置,其核心為精餾塔。常用的精餾塔有板式塔和填料塔兩類,通稱塔設備,和其他傳質過程一樣,精餾塔對塔設備的要求[22]大致如下: </p><p>  一:生產(chǎn)能力大:即單位塔截面大的氣液相流率,不會產(chǎn)生液泛等不正常流 </p><p><b&

33、gt;  動。 </b></p><p>  二:效率高:氣液兩相在塔內(nèi)保持充分的密切接觸,具有較高的塔板效率或傳質效率。 </p><p>  三:流體阻力?。毫黧w通過塔設備時阻力降小,可以節(jié)省動力費用,在減壓操作是時,易于達到所要求的真空度。 </p><p>  四:有一定的操作彈性:當氣液相流率有一定波動時,兩相均能維持正常的流動,而且不會使效率

34、發(fā)生較大的變化。 </p><p>  五:結構簡單,造價低,安裝檢修方便。 </p><p>  六:能滿足某些工藝的特性:腐蝕性,熱敏性,起泡性等。</p><p>  2.3常用板式塔類型及本設計的選型</p><p>  常用板式塔類型有很多,如:篩板塔、泡罩塔、舌型塔、浮閥塔等。而浮閥塔具有很多優(yōu)點,且加工方便,故有關浮閥塔板的研究

35、開發(fā)遠較其他形式的塔板廣泛,是目前新型塔板研開發(fā)的主要方向。近年來與浮閥塔一直成為化工生中主要的傳質設備,浮閥塔多用不銹鋼板或合金 。實際操作表明,浮閥在一定程度的漏夜狀態(tài)下,使其操作板效率明顯下降,其操作的負荷范圍較泡罩塔窄,但設計良好的塔其操作彈性仍可達到滿意的程度。 </p><p>  浮閥塔塔板是在泡罩塔板和篩孔塔板的基礎上發(fā)展起來的,它吸收了兩者的優(yōu)點。所以在此我們使用浮閥塔,浮閥塔的突出優(yōu)點是結構

36、簡單,造價低,制造方便;塔板開孔率大,生產(chǎn)能力大等。 </p><p>  乙醇與水的分離是正常物系的分離,精餾的意義重大,在化工生產(chǎn)中應用非常廣泛,對于提純物質有非常重要的意義。所以有必要做好本次設計</p><p>  2.4本設計所選塔的特性</p><p><b>  浮閥塔的優(yōu)點是: </b></p><p>

37、  一.生產(chǎn)能力大,由于塔板上浮閥安排比較緊湊,其開孔面積大于泡罩塔板,生產(chǎn)能力比泡罩塔板大 20%~40%,與篩板塔接近。 </p><p>  二.操作彈性大,由于閥片可以自由升降以適應氣量的變化,因此維持正常操作而允許的負荷波動范圍比篩板塔,泡罩塔都大。 </p><p>  三.塔板效率高,由于上升氣體從水平方向吹入液層,故氣液接觸時間較長,而霧沫夾帶量小,塔板效率高。 </

38、p><p>  四.氣體壓降及液面落差小,因氣液流過浮閥塔板時阻力較小,使氣體壓降及液面落差比泡罩塔小。 </p><p>  五.塔的造價較低,浮閥塔的造價是同等生產(chǎn)能力的泡罩塔的 50%~80%,但是比篩板塔高 20%~30。 </p><p>  但是其缺點是處理易結焦、高粘度的物料時,閥片易與塔板粘結;在操作過程中有時會發(fā)生閥片脫落或卡死等現(xiàn)象,使塔板效率和操作

39、彈性下降。所以一般采用不銹鋼作成,致使浮閥造價昂貴,推廣受到一定限制。隨著科學技術的不斷發(fā)展,各種新型填料,高效率塔板的不斷被研制出來,浮閥塔的推廣并不是越來越廣。 </p><p>  近幾十年來,人們對浮閥塔的研究越來越深入,生產(chǎn)經(jīng)驗越來越豐富,積累的設計數(shù)據(jù)比較完整,因此設計浮閥塔比較合適。</p><p>  第3章 精餾塔的設計內(nèi)容</p><p>  3

40、.1 塔板的工藝設計 </p><p>  3.1.1精餾塔全塔物料衡算 </p><p>  (1)料液及塔頂、塔底產(chǎn)品中乙醇的摩爾分數(shù)</p><p>  F:原料液流量(kmol/s) xF:原料組成(摩爾分數(shù),下同) D:塔頂產(chǎn)品流量(kmol/s) xD:塔頂組成W:塔底殘液流量(kmol/s) xW:塔底組成 </p><p>

41、;<b> ?。?)平均摩爾質量</b></p><p>  MF=46*0.0891+(1-0.0891)*18=20.49kg/kmol</p><p>  MD=46*0.881+(1-0.881)*18=42.68kg/kmol</p><p>  Mw=46*0.00078+(1-0.00078)*18=18.02kg/kmol<

42、;/p><p> ?。?)料液及塔頂?shù)桩a(chǎn)品的摩爾流率</p><p>  以300天/a計有:</p><p>  D’=20000t/a=1*107kg/7200h=2777.78kg(95%C2H5OH)/h</p><p> ?。?)全塔物料衡算:</p><p>  D= D’/ MD=2777.78/42.68

43、=65.08kmol/h</p><p>  F=D+W (3-1)</p><p><b>  (3-2) </b></p><p>  即0.2F=0.95D+0.002W </p><p><b&

44、gt;  經(jīng)計算得:</b></p><p>  F=311.6kmol/h D=65.08kmol/h W=246.52kmol/h </p><p>  3.1.2理論塔板數(shù)的確定</p><p>  3.1.2.1理論塔板數(shù)NT的求取</p><p>  (1)乙醇-水相平衡數(shù)據(jù) </p>&

45、lt;p>  表3.1 常壓下乙醇-水氣液平衡組成(摩爾)與溫度關系[7-8]</p><p>  本題中,塔內(nèi)壓力接近于常壓(實際上略高于常壓),而表中所給為常壓下的相平衡數(shù)據(jù),因為操作壓力偏離常壓很小,所以其對x-y平衡關系的影響完全可以忽略。</p><p> ?。?)確定操作的回流比R</p><p>  理論板:指離開這種板的氣液兩相互成平衡,而且塔

46、板上液相組成均勻。 理論板的計算方法:可采用逐板計算法,圖解法,在本次實驗設計中采用圖解法。 根據(jù)下,乙醇—水的氣液平衡組成關系可繪出平衡曲線,即x-y曲線圖,泡點進料,q = 1,即q為一直線,本平衡曲線具有下凹部分,精餾段操作線尚未落到平衡線前,已與平衡線相切,,,所以 </p><p><b>  ,</b></p><p>  操作回流比[18-1

47、9]</p><p><b>  (3-3)</b></p><p>  圖3.1乙醇-水圖解法示意圖</p><p>  (3)求取理論塔板數(shù)</p><p>  在圖上作操作線,由點(0.8814, 0.8814)起在平衡線與操作線間畫階梯,過精餾段操作線與q線交點,直到階梯與平衡線交點小于0.00078為止,由此得

48、到理論板NT = 26塊(包括再沸器)加料板為第24塊理論板。 3.1.2.2實際塔板數(shù)NP</p><p>  板效率與塔板結構、操作條件、物質的物理性質及流體及流體力學性質有關,它反映了實際塔板上傳質過程進行的程度。板效率計算可用奧康奈爾公式[19] </p><p>  其中:——塔頂與塔底平均溫度下的相對揮發(fā)度;</p><p>  L——塔頂與塔底平均溫

49、度下的液相粘度</p><p> ?。?)利用表2.1中數(shù)據(jù)由拉格朗日插值可求得tF、tD、tW</p><p>  tF : tF = 87.41℃</p><p>  tD : tD = 78.17℃tW : tW = 99.82℃</p><p><b>  精餾段平均溫度:&l

50、t;/b></p><p><b>  提餾段平均溫度:</b></p><p>  (2)精餾塔平均組成:可以由平均溫度計算</p><p>  (3) 相對揮發(fā)度 </p><p><b>  精餾段揮發(fā)度:由,</b></p><p><b>  得,

51、</b></p><p><b> ?。?-4)</b></p><p><b>  提餾段揮發(fā)度:由,</b></p><p><b>  得, </b></p><p><b>  (4)實際塔板數(shù)</b></p><p

52、><b>  精餾段</b></p><p><b>  已知:,</b></p><p><b>  所以: </b></p><p><b> ?。?-5)</b></p><p><b>  故 : 塊</b></p

53、><p><b>  提餾段 </b></p><p><b>  已知:,</b></p><p><b>  所以: </b></p><p><b>  故: 塊</b></p><p>  全塔所需實際塔板數(shù):</p&

54、gt;<p><b>  塊</b></p><p><b>  全塔效率:</b></p><p>  加料板位置在第53塊塔板。</p><p>  3.1.3精餾塔操作工藝條件及相關物性數(shù)據(jù)的計算</p><p><b>  (1)平均壓力Pm</b><

55、;/p><p>  取每層塔板壓降為0.7 KPa 精餾塔塔頂?shù)膲毫? KPa(表壓)</p><p>  塔頂:PD=101.3+4=105.3KPa 加料板:PF=105.3+0.7*52=141.7 KPa</p><p>  塔底:PW=141.7+0.7*6=145.9 KPa </p><p>  精餾段平均壓力Pm

56、1=(105.3+141.7)/2=123.5 KPa </p><p>  提餾段平均壓力Pm2=(141.7+145.9)/2=143.8 KPa </p><p><b>  (2)平均溫度 </b></p><p>  由3.1.2.2(1)知精餾段平均溫度為82.79℃ 提餾段平均溫度為 93.61℃</p>

57、<p>  (3)平均密度[18]</p><p>  已知:混合液密度:(a為質量分數(shù), 為平均相對分子質量)(3-6)</p><p>  混合氣密度: (3-7)</p><p>  由3.1.2.2(2)知精餾段液相組成 x1=22.94% 氣相組成 y1=54.2

58、2%</p><p>  由3.1.2.2(2)知提餾段液相組成 x2=3.44% 氣相組成 y2=23.37%</p><p><b>  所以 </b></p><p>  表3.2 由不同溫度下乙醇和水的密度</p><p>  由上表可得出不同溫度下水和乙醇的密度(單位:)。</p><

59、p><b>  ,</b></p><p><b>  ,</b></p><p>  同理:, </p><p>  在精餾段:液相密度:</p><p><b>  ,</b></p><p><b>  汽相密度:<

60、/b></p><p>  在提餾段:液相密度:</p><p><b>  ,</b></p><p><b>  汽相密度:</b></p><p>  (4)混合液體表面張力[9]</p><p>  二元有機物-水溶液表面張力可用下列公式計算</p>

61、<p><b>  公式:</b></p><p><b>  (3-8)</b></p><p><b>  注:, </b></p><p><b>  , </b></p><p>  lg(), </

62、p><p><b>  , , </b></p><p>  式中,下角標w、o、s分別代表水,有機物及表面部分;、指主體部分的分子數(shù);、指主體部分的分子體積;、為純水、有機物的表面張力;對乙醇q=2</p><p>  表3.3 由不同溫度下乙醇和水的表面張力[8]</p><p>  因為xD=0.2294,

63、 所以xW=1-0.2294=0.7706</p><p>  聯(lián)立方程組 , </p><p>  代入求得 , </p><p><b>  , </b></p><p><b>  , </b></p><p><b>

64、  , </b></p><p><b>  因為 所以</b></p><p>  聯(lián)立方程組 , </p><p>  代入求得 , , </p><p><b>  (5)液體的粘度 </b></p><p>&

65、lt;b>  ,,</b></p><p><b>  , ,</b></p><p><b>  精餾段粘度: </b></p><p><b>  提餾段粘度: </b></p><p>  (6) 相對揮發(fā)度 </p><p>

66、<b>  精餾段揮發(fā)度</b></p><p><b>  提餾段揮發(fā)度</b></p><p>  (7)氣液相體積流量計算 </p><p>  精餾段:液體回流摩爾流率 汽相摩爾流率 </p><p><b>  已知:,,</b></p>

67、;<p><b>  則有質量流量: </b></p><p><b>  體積流量:</b></p><p>  提餾段:因本設計為飽和液體進料,所以 </p><p><b>  ,,</b></p><p>  則有質量流量:

68、 </p><p><b>  體積流量:</b></p><p>  3.1.4塔板主要工藝結構尺寸的計算</p><p><b>  3.1.4.1塔徑</b></p><p><b> ?。?)精餾段</b></p><p>  取板間距:HT

69、=0.45m及板上液層高度 hL=0.07m 則HT - hL =0.38m </p><p>  由 (3-9) </p><p><b>  (3-10) </b></p><p>  式中C可由史密斯關聯(lián)圖[19]查出: 由橫坐標數(shù)值:及HT -

70、hL =0.38m查圖可知, 橫截面積:</p><p><b>  ,</b></p><p><b>  此時的操作氣速:</b></p><p><b>  (2) 提餾段 </b></p><p>  取板間距:HT2=0.45m及板上液層高度 hL2=0.07

71、m 則HT2 - hL2 =0.38m</p><p><b>  橫坐標數(shù)值:</b></p><p>  查圖可知, 圓整: </p><p><b>  橫截面積:</b></p><p><b>  空塔氣速:</b></p>&

72、lt;p>  3.1.4.2塔板工藝結構尺寸的設計與計算</p><p><b> ?。?)溢流裝置</b></p><p><b> ?、傺唛L</b></p><p>  ②出口堰高:本設計采用平直堰,堰上液高度[18]how按下式算 (3-11)<

73、/p><p>  近似取 </p><p><b>  精餾段 </b></p><p><b>  提餾段 </b></p><p>  ③弓形降液管的寬度和橫截面 </p><p>  查弓形降液管幾何關系

74、圖得:,</p><p><b>  ,</b></p><p>  驗算降液管內(nèi)停留時間: </p><p><b>  精餾段:</b></p><p><b>  提餾段:</b></p><p>  停留時間(滿足要求) </p>

75、<p><b> ?、芙狄汗艿紫陡叨?</b></p><p>  液體通過降液管底隙的流速一般為0.07~0.25m/s取液體通過降液管底隙的流速uo=0.10m/s精餾段 </p><p><b>  提餾段 </b></p><p>  降液管底隙高度不宜小于0.02~0.025m,本結果滿足

76、要求。 </p><p><b>  (2)塔板布置</b></p><p>  本設計塔徑,采用分塊式塔板,以便通過人孔裝拆塔板。 </p><p>  邊緣區(qū)寬度WC:一般為50~75mm,﹥2m時,WC可達100mm</p><p>  安定區(qū)寬度WS:對于浮閥塔,因閥孔直徑較大,WS相對來說比較大一些,一般對分塊

77、塔板取80~110mm,對整塊式塔板取60~70mm</p><p>  本設計取邊緣區(qū)寬度WC =0.06m 安定區(qū)寬度WS=0.10m</p><p>  開孔區(qū)面積[18,19]Aa</p><p><b>  (3-12)</b></p><p>  (3)浮閥數(shù)目與排列 </p><p>

78、;<b>  精餾段 </b></p><p>  取F1型浮閥,其閥孔直徑do=39mm取閥孔動能因子Fo=12,則孔速 </p><p>  每層塔板上浮閥數(shù)目為: </p><p>  浮閥排列方式采用等腰三角形叉排[19],取同一個橫排的孔心距則排間距:</p><p>  考慮到塔的直徑較大,必須采用

79、分塊式[13]塔板,而各分塊的支撐與銜接也要占去一部分鼓泡區(qū)面積,因此排間距不宜采用100.8mm,而應小些,故取,按,,以等腰三角形叉排方式作圖,排得閥數(shù)178個。 </p><p>  按重新核算孔速及閥孔動能因子</p><p>  閥孔動能因數(shù)變化不大,仍在9~13范圍內(nèi) 塔板開孔率</p><p>  提餾段 取F1型浮閥,其閥孔直徑do=39mm取閥

80、孔動能因子,則</p><p>  每層塔板上浮閥數(shù)目為:</p><p><b>  按,估算排間距,</b></p><p>  取,排得閥數(shù)為178塊 按N=178塊重新核算孔速及閥孔動能因數(shù) 閥孔動能因數(shù)變化不大,仍在9~13范圍內(nèi) 塔板開孔率</p><p>  3.2 塔板的流動性能

81、校核 </p><p>  3.2.1 氣相通過浮閥塔板的壓降[18]</p><p><b>  (3-13) </b></p><p>  (1)精餾段 干板阻力:</p><p>  因,故應在浮閥全開狀態(tài)下計算干板壓降:</p><p>  板上充氣液層阻力 </p>

82、;<p>  液體表面張力所造成的阻力 (此阻力很小,一般情況下可忽略不計)</p><p>  (2) 提餾段 干板阻力:</p><p><b>  因,故:</b></p><p><b>  板上充氣液層阻力:</b></p><p>  液體表面張力所造成的阻力 (此阻力很

83、小,一般情況下可忽略不計) </p><p>  3.2.2淹塔校核[16]</p><p>  為了防止發(fā)生淹塔現(xiàn)象,要求控制降液管中清液高度</p><p><b> ?。?)精餾段</b></p><p>  單層氣體通過塔板壓降所相當?shù)囊褐叨?lt;/p><p>  液體通過液體降液管的

84、壓頭損失 </p><p><b>  板上液層高度 </b></p><p>  則 取,已選定則 可見所以符合防止淹塔的要求。 (2)提餾段 單板壓降所相當?shù)囊褐叨?lt;/p><p>  液體通過液體降液管的壓頭損失 </p><p>  板上液層高度 Hl=0.07M</p><p

85、>  可見所以符合防止淹塔的要求。 </p><p>  3.2.3物沫夾帶校核[20]</p><p><b>  (3-14) </b></p><p><b> ?。?)精餾段</b></p><p>  板上液體流經(jīng)長度:根據(jù)查得系統(tǒng)因數(shù),泛點負荷系數(shù)圖 對于大塔,為了避

86、免過量物沫夾帶,應控制泛點率不超過80%,由以上計算可知,物沫夾帶能夠滿足的要求。 (2)提餾段 根據(jù)查得系統(tǒng)因數(shù)[19],泛點負荷系數(shù)圖 由計算可知,符合要求。 </p><p><b>  3.2.4漏液校核</b></p><p>  當閥孔的動能因子Fo小于5時將會發(fā)生嚴重漏夜,故漏液點的孔速可按Fo=5計算</p><p&

87、gt;<b>  精餾段:</b></p><p><b>  穩(wěn)定系數(shù)</b></p><p><b>  提餾段:</b></p><p><b>  穩(wěn)定系數(shù)</b></p><p>  3.3 塔板的負荷性能圖[19]</p><

88、;p>  (1)過量物沫夾帶線 (3-15)據(jù)此可作出負荷性能圖中的物沫夾帶線,按泛點率80%計算: ①精餾段 整理得: 由上式知物沫夾帶線為直線,則在操作范圍內(nèi)任取兩個LS值算出VS</p><p><b> ?、谔狃s段 </b></p><p>  表3.4 相關體積流量

89、與質量流量的取值</p><p> ?。?)液泛線(氣相負荷上限線) </p><p>  由此確定液泛線,忽略式中</p><p><b>  精餾段 </b></p><p><b>  整理得: </b></p><p>  提餾段 整理得: 在操作范圍內(nèi)任取

90、若干個Ls值,算出相應得Vs值:</p><p>  表3.5 相關體積流量與質量流量的取值</p><p> ?。?)液相負荷上限 液體的最大流量應保證降液管中停留時間不低于3~5s</p><p>  液體降液管內(nèi)停留時間</p><p>  以作為液體在降液管內(nèi)停留時間的下限,則 (4)漏液線 對于F1型重閥,依Fo=5作

91、為規(guī)定氣體最小負荷的標準,則</p><p><b>  精餾段 </b></p><p><b>  提餾段 </b></p><p>  (5)液相負荷下限 取堰上液層高度how=0.006作為液相負荷下限條件作出液相負荷下限線,該線為與氣相流量無關的豎直線。 取,則</p&

92、gt;<p>  由以上數(shù)據(jù)可繪制負荷性能圖,以精餾段為例,繪制出負荷性能圖如下:</p><p>  圖3.2精餾段塔板負荷性能圖</p><p>  由塔板負荷性能可以看出: ①在任務規(guī)定的氣液負荷下的操作點q(設計點)處在適宜操作區(qū)內(nèi)的適中位置; </p><p> ?、谒宓臍庀嘭摵缮舷尥耆晌锬瓓A帶控制,操作下限由漏液控制; </p&

93、gt;<p>  按固定的液氣比,由圖可查出塔板的氣相負荷上限,氣相負荷下限。 </p><p>  表2.6 浮閥塔工藝設計計算結果</p><p>  3.4 塔附件設計 </p><p>  3.4.1 塔頂蒸氣出料管 查表取DN400×8</p><p>  3.4.1筒體與封頭</p&g

94、t;<p><b> ?。?)筒體 </b></p><p>  圓整后取8.0mm,所用材質為Q235(2)封頭 封頭分為橢圓形封頭、碟形封頭等幾種,本設計采用橢圓形封頭,由公稱直徑DN=1600mm,查得曲面高度h1=450mm,直邊高度ho=40mm,內(nèi)表面積選用封頭Dg1600×6,JB1154-73</p><p><b&

95、gt;  3.4.2裙座</b></p><p>  塔底采用裙座支撐,裙座的結構性能好,連接處產(chǎn)生的局部阻力小,所以它是塔設備的主要</p><p>  支座形式,為了制作方便,一般采用圓筒形。由于裙座內(nèi)徑>800mm,故裙座壁厚取15mm。 基礎環(huán)內(nèi)徑: Di=1600mm基礎環(huán)外徑: Do=1920mm考慮到再沸器,裙座高度取3m,地角螺栓直徑取Φ30<

96、/p><p><b>  3.4.3 吊柱</b></p><p>  對于較高的室內(nèi)無框架的整體塔,在塔頂設置吊柱,對于補充和更換填料、安裝和拆卸內(nèi)件,即經(jīng)濟又方便的一項設施,一般取15m以上的塔物設吊柱,本設計中塔高度大,因此設吊柱。因設計塔徑DT=1600mm,可選用吊柱L=3000mm,材料為Q235。 </p><p><b>

97、  3.4.4人孔</b></p><p>  人孔是安裝或檢修人員進出塔的唯一通道,人孔的設置應便于進入任何一層塔板,由于設置人孔處塔間距離大,且人孔設備過多會使制造時塔體的彎曲度難于達到要求,一般每隔10~20塊塔板才設一個人孔,本塔中共58塊板,需設置5個人孔,每個孔直徑為450mm,在設置人孔處,板間距為600mm,人孔伸入塔內(nèi)部應與塔內(nèi)壁修平,其邊緣需倒棱和磨圓,人孔法蘭的密封面形及墊片用材

98、,一般與塔的接管法蘭相同,本設計也是如此。 </p><p>  3.5 塔總體高度的設計</p><p>  3.5.1塔的頂部空間高度</p><p>  塔的頂部空間高度是指塔頂?shù)谝粚铀P到塔頂封頭的直線距離,塔頂部空間高度為1490mm</p><p>  3.5.2 塔的底部空間高度</p><p>  塔的

99、底部空間高度是指塔底最末一層塔盤到塔底下封頭連接處的距離HB為1500mm</p><p><b>  3.5.3塔體高度</b></p><p><b>  結論</b></p><p>  精溜塔的設計,在化工行業(yè)有較廣的應用,通過近兩個月的畢業(yè)設計,使我認識到精溜在應用是十分廣泛的,但是,要把此塔設計好,是有一定難度

100、的,比如:精餾塔操作條件及附屬設備的選取,精餾塔主要參數(shù)的計算,后期工藝流程圖及主體設備圖的繪制等,但在老師的耐心指導和同學們的不斷幫助下,使這些困難得以克服,讓我在這次畢業(yè)設計中真正得到了收獲:</p><p>  使我對《化工原理》課本上填料精餾塔部分的內(nèi)容有了進一步的理解和認識,為今后《化工原理》的進一步學習奠定了良好的基礎。</p><p>  使我接觸到了設計并對設計產(chǎn)生了一些直

101、觀和清晰的認識,培養(yǎng)了我的設計思路和設計觀念,并對設計產(chǎn)生了濃厚的興趣。</p><p>  設計過程中各種參數(shù)的查找工作,使我掌握了化工上一些基本參數(shù)的查找和總結這方面的內(nèi)容,這對于我今后的學習將會是一個很大的幫助。</p><p>  設計后期工藝流程圖及塔主體設備圖的繪制,使我對于整個工藝流程有了詳細的認識,對于塔主體的構造與設計也有了比較系統(tǒng)的了解,同時CAD的繪制也提高了我的讀圖

102、和制圖的技能。 </p><p>  整體來說本次課程設計主要是計算復雜,計算量大考慮的細節(jié)較多,對同一個設備分成兩部分進行考慮,既相互獨立又須彼此照應,始終要考慮計算是為一個設備進行。通過這次設計,使我認識到作為化學工程與工藝的學生,不僅要學好《化工原理》等專業(yè)課,還要對設備等相關內(nèi)容都要學好用好,只有這樣才能為以后的工作打下堅實的基礎。在整個設計中要考慮很多問題,尤其是一些不容易引起重視細節(jié)問題,否則“小毛

103、病出大問題”,這就要我考慮問題要全面詳細。學以致用,要多學各方面的知識并充分利用,用融合的,相互聯(lián)系的知識能更好地解決問題。</p><p>  由于是工程上的問題,我們設計的不能像理論上那樣準確,存在誤差是在所難免的,計算過程中數(shù)字的一步步地四舍五入逐漸積累了較大的計算誤差,但是只要我們在計算中保持高的精確度,這種誤差可以大大地減小。在計算中,精餾段和提留段有一定的差別,這就要綜合所學知識,將二者合二為一,使其

104、統(tǒng)一。</p><p>  總之,在本次設計中我學到了很多知識,同時使我認識到理論于實踐的結合有多重要,</p><p>  也使我在潛意識中慢慢形成了一種模式:純理論主義與純經(jīng)驗主義都是不可取的,只有聯(lián)系實際、活學活用才是對自己、對社會有用的。設計過程中難免會有很多人為的因素,所以也存在不少的問題,希望在以后的學習和生產(chǎn)中,更加認真和細心地去領悟問題的所在,好加以改進,做到最好.<

105、/p><p><b>  致謝</b></p><p>  轉眼間,我已在安陽工學院度過了四個年頭。四年,一段不短的時間,四年的光陰讓我成長,讓我從青澀走向成熟,讓我的人生有了不同的軌跡。</p><p>  在這寶貴的四年生活中,我很感謝化學與環(huán)境工程學院?!笆谌艘贼~,不如授之以漁”,學院老師們正是這樣以言傳身教來教導著我們。</p>

106、<p>  對于本課題在選題及研究過程中,我得到路老師的悉心指導。路老師多次詢問研究進程,并為我指點迷津,幫助我開拓研究思路,精心點撥、熱忱鼓勵。路老師一絲不茍的作風,嚴謹求實的態(tài)度,踏踏實實的精神,不僅授我以文,而且教我做人,他給我以終生受益無窮之道。</p><p>  在此,特向路老師致謝!</p><p>  一個人的成長絕不是一件孤立的事,沒有別人的支持與幫助絕不可

107、能辦到。我感謝可以有這樣一個空間,讓我對所有給予我關心、幫助的人說聲“謝謝”!今后,我會繼續(xù)努力,堅持做一個積極樂觀的人,努力做好自己并為社會奉獻一份自己的綿薄之力 。</p><p><b>  參考文獻</b></p><p>  [1].徐惠娟,王世鋒,龍敏南. 燃料酒精生產(chǎn)的研究進展. 廈門大學學報(自然科學版),2006(45):37-42</p>

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109、gt;<p>  [6].章克昌.酒精與蒸餾酒工藝學.北京:中國輕工業(yè)出版社,2002</p><p>  [7].劉光啟,馬連湘,劉杰.化學化工物性數(shù)據(jù)手冊(無機卷).北京:化學工業(yè)出版社,2002.1—27</p><p>  [8].劉光啟,馬連湘,劉杰.化學化工物性數(shù)據(jù)手冊(有機卷).北京:化學工業(yè)出版社,2002.299—324</p><p&g

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111、<p>  [13].董大勤.化工設備機械基礎.北京:化學工業(yè)出版社,2002</p><p>  [14].傅其軍編著.燃料乙醇的發(fā)展前景.廣西輕工業(yè).2002.12(2).6-10</p><p>  [15].何銘新,錢可強編著.機械制圖.第四版.北京:高等教育出版社,1997</p><p>  [16].賈紹義,柴誠敬.化工單元過程及設備設計課程

112、設計,天津:天津大學出版社,2002.38—71, 101—133 </p><p>  [17].陳敏恒,從德滋,方圖南,齊鳴齋.化工原理(上冊).第二版.北京:化學工業(yè)出版社,1999.310—313</p><p>  [18].陳敏恒,從德滋,方圖南,齊鳴齋.化工原理(下冊).第二版.北京:化學工業(yè)出版社,1999.49—103</p><p>  [19]

113、.陳常貴,柴誠敬,姚玉英.化工原理(下冊).天津:天津大學出版社,2002.3—8,90—111</p><p>  [20].唐倫成.化工原理課程設計簡明教程.哈爾濱:哈爾濱工程大學出版社,2005.35—66</p><p>  [21].圖偉萍,陳佩珍,程達芳.化工過程及設備設計.北京:化學工業(yè)出版社,2003年</p><p>  [22] .Thmos K

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