毕业设计简介(共5页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上2750吨/年糠醛精馏装置设计过程装备与控制工程 闫浩 指导教师 姜峰 副教授 贾小兵 高工摘 要本设计为糠醛-水二元物系精馏装置的设计,包括精馏塔和全凝器两部分。根据给定的设计任务,确定设计方案,进行精馏塔的设计,包括工艺计算、塔板设计、结构设计、强度设计和稳定性校核。并进行附属设备全凝器的设计,主要含工艺计算和机械设计。最后完成设备的性能及安全性评价。关键词:精馏塔;全凝器;工艺计算;机械设计AbstractThe design is a distillation unit about furfural water system, which includes t
2、wo parts: a distillation columns and a full condenser. According to the given design task, we determine the designing scheme and conduct the design of the distillation column, the design includes process calculation, tray design, structural design, check of strength and stability . In addition, the
3、full condenser is an ancillary equipment of distillation, and its design is necessary. This design contains process calculation and mechanical design. Finally, we finish the performance of the equipment and safety evaluation.Key words: distillation columns; full condenser; process calculation; mecha
4、nical design一、绪论精馏是石油及化学工业生产中最常见的单元操作,它利用液态混合物中各组分挥发度的不同实现分离,从而达到液态混合物的分离提纯或回收混合物中有用组分的目的。实现精馏分离过程必须有精馏装置,包括精馏塔、换热器、流体输送机械、管道等。精馏操作既可采用板式塔,也可采用填料塔,本设计选用板式精馏塔。(一) 确定设计方案表1 设计参数表 产量2750吨/年压力常压原料液浓度6%(质量分率)饱和液体进塔塔顶馏出液浓度35%(质量分率)塔底残液浓度0.2%(质量分率)(1)根据设计任务,本设计精馏过程操作压强为常压精馏,可达到分离要求。(2)塔板类型。浮阀塔板具有结构简单,制造方便,
5、造价低等优点,且开孔率大,生产能力大,阀片可随气流量大小上下浮动,故操作弹性大,气液接触时间长,因此塔板效率较高,本设计采用浮阀塔盘。(3)进料方式及状态。采用泵直接加料,结构简单,安装方便。进料状态为泡点进料。(4)加热及冷却方式。原料液用蒸气预热到泡点,再沸器采用间接蒸气加热,全凝器采用循环水为冷却剂。(5)回流方式。回流方式分为重力回流和强制回流,为了便于检修和清理,且减小偏心弯矩,全凝器不适宜塔顶安装,故采用强制回流。(二)工艺流程糠醛和水原料液经预热器预热至泡点连续进入精馏塔内,塔顶蒸气经全凝器冷凝到饱和液体后,一部分馏分回流,其余部分经冷却器冷却进入分离罐,然后作为产品采出。塔底液
6、一部分经塔釜再沸器气化后回到塔底,一部分釜液连续采出。进料和回流的输送采用离心泵。流程如下:图1.精馏装置设计工艺流程图二 精馏塔的设计(一)精馏塔的工艺设计精馏塔的工艺设计主要包括工艺计算、塔板的流体力学验算、绘制塔板负荷性能图、接管尺寸的确定。其中工艺计算为:精馏装置的物料衡算;糠醛-水物性参数的确定;塔板数的确定;板式精馏塔塔体的设计;板式精馏塔塔板的设计。(1)塔板数的计算采用图算法。恒摩尔流假设:气液两相在塔板上充分接触、传质,离开塔板的气液两相达到平衡;从每层板上升的蒸气摩尔流率均相等,下降的液体摩尔流率也相等(由于加料板有物料进入,精馏段与提馏段的液体或蒸气摩尔流率一般不相等)。
7、成立条件:各组分的摩尔气化潜热相等;气液接触时因温度不同而交换的显热可以忽略;塔设备具有良好的保温,热损失可以忽略。通过查表和计算,本设计满足恒摩尔流假设,故可采用图算法进行塔板数的计算。(2)板式精馏塔塔径的计算采用根据适宜的空塔气速求塔径的方法,所得到的塔径按塔径系列标准圆整。塔高的计算要考虑塔板间距,塔顶空间高度,塔底空间高度。其中塔底空间高度取1m左右,塔底空间高度取5min塔底液停留时间所对应的高度。(3)板式精馏塔塔板的设计。塔板主要由降液管、溢流堰、开孔区、安定区、边缘区等组成。其结构和尺寸参数包括塔径D,溢流堰堰长lw、溢流堰高度hw、弓形降液管宽度bd及截面积Ad、降液管底隙
8、高度hb,出口安定区宽度bs,边缘区bc、开孔区面积Aa、开孔个数n、孔中心距t等。精馏段塔板流型选用单流型、弓形降液管、齿形堰、平形受液盘、不设进口堰。提馏段选用单流型、弓形降液管、平直堰、平形受液盘、不设进口堰。通过分析和调整以上各参数,从而获得最优的塔板负荷性能图,使塔具有较大的操作弹性和稳定裕度。(二)精馏塔的结构设计根据工艺计算结果,进行塔设备的结构设计。主要由以下几个部分组成:(1)塔体。由于塔的内径D=800mm,可将塔体分成若干段,各段之间用法兰连接。(2)内件。塔盘及支撑连接件属于塔内件。塔盘主要由塔盘板,塔盘圈,溢流堰及降液管等组成。由于塔径小于等于800mm,采用整块式塔
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