甲醇水精馏课程设计.docx
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甲醇水精馏课程设计
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4.3.2前言
在炼油、石油化工、精细化工、食品、医药及环保等部门,塔设备属于使用量大,应用面广的重要单元设备。
塔设备广泛用于蒸馏、吸收、萃取、洗涤、传热等单元操作中。
所以塔设备的研究一直是国内外学者普遍关注的重要课题。
塔设备按其结构形式基本上可分为两类:
板式塔和填料塔。
以前,在工业生产中,当处理量大时多用板式塔,处理量小时采用填料塔。
近年来由于填料塔结构的改进,新型的、高负荷填料的开发,既提高了塔的通过能力和分离效能又保持了压降小以性能稳定等特点。
因此填料塔已被推广到大型汽液操作中。
在某些场合还代替了传统的板式塔。
如今,直径几米甚至几十米的大型填料塔在工业上已非罕见。
随着对填料塔的研究和开发,性能优良的填料塔必将大量用于工业生产中。
板式塔为逐级接触式汽液传质设备,它具有结构简单、安装方便、操作弹性大、持液量小等优点。
同时也有投资费用较高、填料易堵塞等缺点。
本设计目的是分离甲醇-水混合液,处理量不大,故选用填料塔。
塔型的选择因素很多。
主要因素有物料性质、操作条件、塔设备的制造安装和维修等。
1与物性有关的因素
①易起泡的物系在板式塔中有较严重的雾沫夹带现象或引起液泛,故选用填料塔为宜。
因为填料不易形成泡沫。
本设计为分离甲醇和水,故选用填料塔。
②对于易腐蚀介质,可选用陶瓷或其他耐腐蚀性材料作填料,对于不腐蚀的介质,则可选金属性质或塑料填料,而本设计分离甲醇和水,腐蚀性小可选用金属填料。
2与操作条件有关的因素
①传质速率受气膜控制的系统,选用填料塔为宜。
因为填料塔层中液相为膜状流、气相湍动,有利于减小气膜阻力。
②难分离物系与产品纯度要求较高,塔板数很多时,可采用高效填料。
③若塔的高度有限制,在某些情况下,选用填料塔可降低塔高,为了节约能耗,故本设计选用填料塔。
④要求塔内持液量、停留时间短、压强小的物系,宜用规整填料。
4.3.3流程确定和说明
1加料方式
加料方式有两种:
高位槽加料和泵直接加料。
采用高位槽加料,通过控制液位高度,可以得到稳定的流量和流速。
通过重力加料,可以节省一笔动力费用。
但由于多了高位槽,建设费用增加;采用泵加料,受泵的影响,流量不太稳定,流速也忽大忽小,从而影响了传质效率,但结构简单、安装方便;如采自动控制泵来控制泵的流量和流速,其控制原理较复杂,且设备操作费用高。
本次实验采用高位槽进料。
2进料状况
进料状况一般有冷液进料、泡点进料。
对于冷液进料,当组成一定时,流量一定,对分离有利,节省加热费用。
但冷液进料受环境影响较大,对于沈阳地区来说,存在较大温差,且增加塔底蒸汽上升量,增大建设费用。
采用泡点进料,不仅对稳定塔操作较为方便,且不受季节温度影响。
综合考虑,设计采用泡点进料。
泡点进料时,基于恒摩尔流假定精馏段和提馏段塔径基本相等,制造上较为方便。
3塔顶冷凝方式
塔顶冷凝采用全凝器,用水冷凝。
甲醇和水不反应。
且容易冷凝,故使用全凝器。
塔顶出来的气体温度不高,冷凝后回流液和产品温度不高无需进一步冷却。
此次分离也是想得到液体甲醇,选用全凝器符合要求。
4回流方式
回流方式可分为重力回流和强制回流。
对于小型塔,回流冷凝器一般安装在塔顶。
其优点是回流冷凝器无需支撑结构,其缺点是回流冷凝器回流控制较难。
如果需要较高的塔处理量或塔板数较多时,回流冷凝器不适合于塔顶安装。
且塔顶冷凝器不易安装、检修和清理。
在这种情况下,可采用强制回流,塔顶上升蒸汽采用冷凝冷却器以冷回流流入塔中。
由于本次设计为小型塔,故采用重力回流。
5加热方式
加热方式分为直接蒸汽和间接蒸汽加热。
直接蒸汽加热是用蒸汽直接由塔底进入塔内。
由于重组分是水,故省略加热装置。
但在一定的回流比条件下塔底蒸汽对回流液有稀释作用,但理论塔板数增加,费用增加。
间接蒸汽加热是通过加热器使釜液部分汽化。
上升蒸汽与回流下来的冷液进行传质,其优点是使釜液部分汽化,维持原来的浓度,以减少理论板数,缺点是增加加热装置。
本次实验采用间接蒸汽加热。
6加热器
采用U型管蒸汽间接加热器,用水蒸汽作加热剂。
因为塔小,可将加热器放在塔内,即再沸器,这样釜液部分汽化,维持了原有浓度,减少了理论板数。
生产条件确定和说明(略)
4.3.4精馏塔设计计算
1操作条件与基础数据
(1)操作压力
精馏操作按操作压力分为常压、加压和减压操作。
精馏操作中压力影响非常大。
当压力增大时,混合液的相对挥发度将减小,对分离不利;当压力减小时,相对挥发度将增大,对分离有利。
但当压力不太低时,对设备的要求较高,设备费用增加。
因此在设计时一般采用常压蒸馏。
当常压下无法完成操作时,则采用加压或减压蒸馏。
对于甲醇-水系统在常压下相对挥发度相差较大,较易分离,故本设计采用常压精馏。
(2)气液平衡关系及平衡数据
表1甲醇-水平衡时的t、x、y数据(摘于化工工艺手册)
平衡温度t
100
92.9
90.3
88.9
85.0
81.6
78.0
液相甲醇x
0
5.31
7.67
9.26
13.15
20.83
28.18
气相甲醇y
0
28.34
40.01
43.53
54.55
62.73
67.75
平衡温度t
73.8
72.7
71.3
70.0
68.0
66.9
64.7
液相甲醇x
46.20
52.92
59.37
68.49
85.62
87.41
100
气相甲醇y
77.56
79.71
81.83
84.92
89.62
91.94
100
根据以上数据绘出x-y平衡图(略)
(3)物料平衡计算
①物料衡算
已知:
摩尔分率:
进料平均相对分子质量
②根据气液平衡表(x-y-t表)利用内插法求塔顶温度tLD,tVD,塔釜温度tW,进料温度tF
a.塔顶温度tLD,tVD
b.塔釜温度tW
c.进料温度tF
③回流比确定
由表1的数据绘制x-y图(略)
由图(图略)可知进料平衡曲线为不正常平衡曲线,为减小误差,用作图法求最小回流比Rmin
由点a(xD,xD)向平衡线作切线,交轴于b(0,31.8),即精馏段操作线截距,所以。
操作回流比可取为最小回流比的1.1~2.0倍,所以取
所以回流比确定为
④相对挥发度
t=92.9℃时,
t=66.9℃时,
2精馏塔工艺计算
(1)物料衡算
①物流示意图(略)
②物料衡算
a.已知:
,年开工300天,
进料摩尔流量:
总物料F=D+W
易挥发组分FxF=DxD+WxW
解得:
D=9.334kmol—小孔数;
H—推动力液柱高度H=60mm;
D—小孔直径取3mm;Q—小孔输液能力。
喷洒球面中心到填料表面距离计算
式中r—喷射圆周半径;α—喷射角。
(2)进料液分布器
由前知
取
取
莲蓬头直径40mm,喷射角约为40°,莲蓬头高度为72mm。
5填料及支承板的选择
本设计采用波纹板网支承板,板网支撑的结构简单,重量轻,自由截面大,但强度较低。
本设计填料高度较低,所以选用支撑板。
主要设计参数
塔径mm
板外径mm
板高mm
近似重量N
400
394
25
45
主图尺寸(采用不锈钢)
塔径mm
D1mm
D2mm
重量N
400
397
337
109
6塔釜设计
料液在釜内停留15min,装填系数取0.5
塔釜高h塔径d=2:
1
塔釜液量
塔釜体积
精馏塔各部分高度列表(mm)
塔釜
鞍式裙支座
塔釜法兰高
填料高度
喷淋高度
1310
300
200
3430
72
喷头高
喷头弯曲半径
喷头上方空隙
塔顶空隙
42
90
72
300
7除沫器
为了确保气体的纯度,减少液体的夹带损失,选用除沫器。
常用除沫装置有折流板式除沫器、丝网除沫器以及旋流板除沫器。
本设计塔径小,且气液分离,故采用小型丝网除沫器,装入设备上盖。
4.3.6精馏塔主要设计参数汇总表
塔顶
塔釜
进料
精馏段
提馏段
气相摩尔质量(kmolh)
37.80
37.80
液相摩尔质量(kmolh)
9.334
6.656
15.99
28.47
44.46
气相质量质量(kmolh)
1151.39
895.48
液相质量质量(kmolh)
294.488
119.81
416.67
819.80
997.67
摩尔分率
x
0.965
0.011
0.568
y
质量分率
0.98
0.02
0.70
气相平均相对分子质量
31.55
18.00
29.8
30.68
23.9
液相平均相对分子质量
31.55
18.00
25.98
28.79
21.99
气相平均密度(kg·m-3)
1.135
0.591
1.05
1.093
0.82
液相平均密度(kg·m-3)
739.38
958
789.204
764.29
873.60
温度℃
65.31
98.52
71.68
平均粘度(mPa·s)
0.336
0.256
0.345
0.341
0.30
精馏塔主要设计参数
精馏段填料高
提馏段填料高
填料层高度
裙座
塔釜直径
塔釜法兰高
2500
1070
3570
300
640
200
喷淋高度
喷头高
喷头弯曲半径
喷头上方空隙
塔顶空隙
塔高
72
42
90
200
300
7890
不同设计条件下设计结果比较
F(万吨)
R
q
xD
xF
xW
NT
塔径m
塔高m
R不同
40
1.944
1
96%
25%
3%
8
2.4
16
40
1.750
1
96%
25%
3%
9
2.4
17
40
1.555
1
96%
25%
3%
9
2.4
17
40
1.458
1
96%
25%
3%
9
2.4
19
40
1.361
1
96%
25%
3%
11
2.4
19
xF不同
50
2.4
1
96%
15%
3%
9
2.0
11.04
50
1.7
1
96%
20%
3%
9
2.2
11.14
50
1.6
1
96%
25%
3%
11
2.4
12.69
50
1.3
1
96%
30%
3%
11
2.4
12.69
50
1.1
1
96%
35%
3%
11
2.6
12.69
xD不同
50
1.52
1
95%
25%
3%
8
2.0
11.30
50
1.58
1
96%
25%
3%
8
2.0
11.38
50
1.41
1
96.5%
25%
3%
8
2.0
11.40
50
1.51
1
97%
25%
3%
8
2.0
11.58
50
1.74
98%
25%
3%
9
2.0
12.80
50
1.50
1
99%
25%
3%
10
2.0
12.80
q不同
50
18.05
-1
96%
25%
3%
6
4.3
8.95
50
9.35
0
96%
25%
3%
6
3.2
13.60
50
3.96
0.5
96%
25%
3%
7
2.4
14.55
50
1.6
1
96%
25%
3%
8
2.6
15.00
50
0.7789
2
96%
25%
3%
15
2.7
32.30
毕业论文通用格式分类号:
无锡职业技术学院
毕业设计(论文)
题目(团队课题要注明“团队”二字)
英文并列题目
所在团队
答辩委员会主任主答辩人
二零15年3月
毕业设计(论文)开题报告
毕业设计(论文)任务书
年月日
设计类建议格式一:
封面
开题报告
任务书
摘要、关键词(含中英文)
第一章序言
1.1XXX
1.2XXX
……
第二章XXX工艺设计
2.1XXX
2.2XXX
……
第三章XXX参数确定及计算
3.1XXX
3.2XXX
……
第四章XXX夹具设计
4.1XXX
4.2XXX
……
第N-1章XXX
N-1.1XXX
N-1.2XXX
……
第N章结论
小结与致谢
参考文献
毕业设计附录目录:
1.机械加工工艺流程图
2.机械加工工艺过程卡
3.机械加工工艺工艺卡
4.机械加工工艺工序卡
5.被加工零件图
6.夹具装配图
7.夹具零件图
8.其他系统图
9.其他原理图
10.零件三维造型图
11.夹具三维造型图
12.设计(作品)实物图
13.设计(作品)实物
14.开题报告
15.专业翻译材料
16.企业证明
17.与企业合作开发的技术服务合同
18.四技服务项目验收表
19.毕业设计(论文)指导记录表
20.毕业答辩评审表
表2毕业设计(论文)评阅教师评价表
表3毕业设计(论文)答辩记录表
表4毕业设计(论文)答辩评价表
表4毕业设计(论文)综合评价表
设计类建议格式二:
封面
开题报告
任务书
摘要、关键词(含中英文)
第一章绪论
1.1XXX课题的背景及意义
1.2XXX国内外研究现状
1.3XXX技术特点
1.4XXX课题研究的内容
……
第二章XXX系统的总体设计
2.1XXX系统整体方案设计思路
2.2XXX
……
第三章XXX系统的硬件设计
3.1XXX系统硬件设计思路
3.2XXX
……
第四章XXX系统的电路设计
4.1XXX系统电路设计思路
4.2XXX
……
第五章XXX系统的软件设计
5.1XXX系统软件设计思路
5.2XXX
……
第六章XXX系统的监控中心设计
6.1XXX系统监控中心设计思路
6.2XXX
……
第N-1章XXX
N-1.1XXX
N-1.2XXX
……
第N章总结与展望
小结并致谢
参考文献
毕业设计附录目录:
1.XXX系统的总体设计图
2.XXX系统的硬件设计图
3.XXX系统的电路设计图
4.XXX系统的软件设计方框图
5.软件光盘
6.其他系统图
7.其他原理图
8.设计(作品)实物图
9.设计(作品)实物
10.开题报告
11.专业翻译材料
12.企业证明
13.与企业合作开发的技术服务合同
14.四技服务项目验收表
15.毕业设计(论文)指导记录表
16.毕业答辩评审表
表2毕业设计(论文)评阅教师评价表
表3毕业设计(论文)答辩记录表
表4毕业设计(论文)答辩评价表
表4毕业设计(论文)综合评价表
论文版面格式:
无锡市机电五金行业市场调查
(三号、宋体、加粗、居中、1.5倍行距)
摘要:
(小五号,黑体)无锡位于长三角地区,近年来机电五金行业发展迅猛。
通过对无锡机电五金市场的调查,从调查目的、调查对象、调查范围、调查方式、调查内容等方面,大致了解了无锡机电五金行业的市场经营的现状、从业人员的现状以及电子商务应用的情况。
(小五号、楷体、单倍行距)
关键词:
(小五号,黑体)机电五金行业;市场调查;无锡市(小五号、楷体、单倍行距、分号相隔)
MarketresearchonWuxielectromechanical”体)
Abstract:
(加粗)Havenotintolocatetogrowtriangleregion,themachinegivesorgetsanelectricshockadevelopmentinrecentyearsfastfierce.Passtheinquisitionthattherightnessmachineelectricitymachineelectricityofthemarketconductofpresentconditionandtheappliedcircumstanceoftheelectroniccommerceofpresentcondition,employee.(小五号、TimesNewRoman、单倍行距)
Keywords:
(加粗)Themachineelectricity,Marketresearch,WuxiCity(小五号、TimesNewRoman、单倍行距、英文分号相隔)
一、绪论
(标题1:
无缩进、三号、黑体、1.5倍行距;日语为“明朝体”,英语等外语用“TimesNewRoman”体)
(一)调查目的
(标题2:
首行缩进2字符、小四号、黑体、1.5倍行距;日语为“明朝体”,英语等外语用“TimesNewRoman”体)
受无锡市机电五金行业协会委托,无锡职业技术学院经济管理系于2007年对五金市场经营环境进行了调查。
通过这次调查主要是为了更好的了解该地区的机电五金的市场格局,主要销售的产品,市场的经营状况及产品的需求状况。
目的则是为了能够建立相互关联、相互影响、相互景气的一个机电市场大市场,能够形成一个采购生产、销售配送、物流服务一条龙的一个全国区域性的大市场。
(正文:
首行缩进2字符、小四号、宋体、1.5倍行距;日语为“明朝体”,英语等外语用“TimesNewRoman”体)
(二)调查范围
调查的是嘉泰地区及周边、锡沪西路以北、康桥丽景花园以及东绛地区。
一共我们调查了240户商铺,有效问卷是200份。
(见表1)
表1:
调查范围及问卷情况
(表标题:
居于表格上方、居中、小五号、楷体)
地区
走访的数量
被调查者数量
有效问卷
嘉泰市场及周边地区
200户
95户
85份
(表格居中;表内文字:
五号、宋体、居中、1.5倍行距)
二、机电五金市场现状的描述
(一)市场经营现状
在调查的400家企业当中,愿意接受调查的企业共有200家,包括53家制造企业和147家流通企业。
(见图1
图1:
企业的属性划分表
(图标题:
居于图下方、居中、小五号、楷体)
以下是制造企业和流通企业的基本情况。
(正文:
首行缩进2字符、小四号、宋体、1.5倍行距;日语为“明朝体”,英语等外语用“TimesNewRoman”体)
1、流通业企业(标题3:
首行缩进2字符、小四号、楷体、加粗、1.5倍行距;日语为“明朝体”,英语等外语用“TimesNewRoman”体)
(1)民营企业居多(标题4:
首行缩进2字符、小四号、楷体、1.5倍行距;日语为“明朝体”,英语等外语用“TimesNewRoman”体)
三、结论
四、参考文献
页面设置及装订要求:
1、页边距:
上2.5cm,下2.5cm,左3cm,右2cm;
2、装订要求:
左侧装订
参考文献格式
参考文献
(四号、黑体、无缩进)
参考文献部分字体采用宋体小5号,其著录格式下面分别示例说明:
(专著标注示例)[1]陈浩元.科技书刊标准化18讲[M].北京:
北京师范大学出版社,2000.
(期刊文献标注示例)[2]许强,强力,吴宏亮,等.砂田水热及减尘效应研究[J].宁夏大学学报:
自然科学版,2009,30
(2):
.
(学位论文标注示例)[3]张永虎.Bα空间上算子逼近[D].银川:
宁夏大学,1997.
(英文期刊标注示例)[4]BANGS.Activeearthpressurebehindretainingwalls[J].JournalofGeotechnicalEngineering,1985,111(3):
.
(会议论文标注示例)[5]HELDM,KLOSOWSKIJTJT,MITCHELLJSB.Evaluationofcollisiondetectionmethodsforvirtualrealityflythroughs[C]ProceedingsoftheSenenthCanadianConferenceonComputationalGeometry,Quebec:
Spring,1995:
.
(专利标注示例)[6]于广云,李宏波.塌陷区抗变形公路路面结构:
中国,ZL.3[P]..
(电子文献标注示例)[7]中国科学院水利部水不保持研究所.黄河流域水文泥沙数据库[DBOL].[].hyduserindex.jsp.
参考文献必须是学生本人真正阅读过,以近期发表的杂志类文献为主,且要与论文工作直接有关,未公开发表的资料请勿引用,参考文献写作格式为:
[序号]作者.题名或书(刊)名[文献类型].出版地:
出版单位,出版年份(月份或期数)
注:
1、文献类型有:
M-专著,C-论文集,N-报纸文章,J-期刊文章,D-学位论文,R-报告,S-标准,P-专利。
对于专著、论文集中的析出文献用单字母“A”标识,对于其他未说明的文献类型,采用单字母“Z”标识。
2、参考文献若为引用网络资源,则写作格式为:
页眉、页脚:
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无锡职业技术学院
毕业设计(论文)说明书
页脚显示:
第9页共24页
毕业设计(论文)装订规范
毕业设计(论文)文本按下列次序装订成册:
封面;
毕业设计(论文)开题报告;
毕业设计(论文)任务书;
毕业设计摘要(含中英文、关键词)(毕业论文在其文中已有,不须单独列出)
毕业设计(论文)目录;
正文;
参考文献;
附录;
一、 编写要求
毕业设计(论文)文稿必须用A4(210mm*297mm)白纸打印。
打印时,要求纸的四周留足空白边缘,以便装订、复印。
每一页上方(天头)和左侧(订口)分别留25mm,下方(地脚)和右侧(切口)分别留20mm。
毕业设计(论文)一律左侧装订。
(一)前置部分
1.封面:
封面包括设计(论文)题目、学院名称、专业班级、学生姓名、指导教师姓名及职称等几项内容。
(1)题目:
设计(论文)题目应该用简短、明确的文字写成,通过标题把毕业设计(论文)的内容、专业特点概括出来。
题目字数要适当,一般不超过30个字。
如果有些细节必须放进标题,为避免冗长,可以设副标题,把细节放在副标题里。
(2)学院名称、专业班级、学生姓名、指导教师姓名及职称等几项内容如实填写。
2.目录:
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