年产1400吨糠醛精馏塔设计.doc

1、年产1400吨糠醛精馏塔设计摘 要：塔设备是化工生产中非常重要的操作单元，精馏塔根据混合物中各组分的挥发度不同对混合物进行分离。本文根据精馏塔常规的设计方法，并结合GB150对任务为年产量为1400吨糠醛的精馏塔进行设计，目的在于为从事生产设计糠醛精馏及控制系统提供一定的理论基础的同时，为生产提供有用的数据。关键词：糠醛；精馏；精馏塔1、设计任务 （1）、设计压力:常压 （2）、原料液浓度(饱和液体进料)：5.5%（质量分率） （3）、塔顶流出液浓度：35%（质量分率） （4）、塔底流出液浓度：0.2%（质量分率）2、装置设计表2-1糠醛-水气液相摩尔浓度平衡关系表液相X气相Y沸点液相X气相Y

2、沸点0.00037560.002847299.900.016040.0717898.190.001890360.013916599.600.016760.0730798.130.003811940.026552499.250.018230.0760398.070.00576550.03723698.990.020410.0800697.950.00775190.04606098.530.027250.0877397.910.00977200.05475098.430.034480.0909797.900.011830.061205198.310.040560.0917097.900.01391

3、650.0670298.210.091700.0917097.902.1数据转换已知原料液中糠醛浓度质量百分比为5.5%，塔顶馏出液质量浓度为35%。塔底残液质量百分比为0.2%，进行换算成摩尔浓度。原料液摩尔浓度：*指导教师：高艳（1979-）女，满族，吉林人，讲师，硕士，现在吉林化工学院机电工程学院工作。联系方式：15944299864塔顶馏出液摩尔浓度： 塔底残液摩尔浓度： 2.2确定回流比水的H2O相对分子量：18.8424kg/kmol ， 糠醛C5H4O2相对分子量：96kg/kmol 饱和液体进料，即 ， 即q为一条直线取摩尔分率，则：利用气液平衡数据做平衡线，以作垂直的q线，与

4、平衡线交于e点，依作土知 x y0.977 5.47 1.16 1.18 6.12 故 得：最小回流比： 根据经验，一般取： 取R=1，则：2.3塔釡物料衡算：塔釜相当于一级精馏塔，其上的汽-液一定达到相平衡，当液相（残液）的质量分率为0.2%时，又糠醛和水的汽液相的质量分率1.5%摩尔分率0.28%从而以摩尔流量和摩尔分率作物料衡算，设进塔釜的摩尔分率为y:提溜段：L=L+qF=30.7620+1251.0728=281.8348 kmol/hV = L-W= 281.8348-220.3255=61.5093 kmol/h由物料平衡有：解得：y=0.092%设对应的质量分率为x,则：得，x

5、=0.4887%全塔物料数据如下：表2-2 全塔物料数据物料质量流量kg/h质量分率%摩尔流量kmol/h摩尔分率%出泵4210.11485.5223.43841.08进预热器4746.48125.87251.07281.16进分离罐773.74543530.76209.17产品237.37994.23.094175.28残液3972.7340.2220.32550.04分离罐回流536.36648.827.64331.78全凝器回流773.74543530.76209.17出全凝器1547.49083561.52419.17进塔釜5081.81960.49281.83480.092塔釜回流1

6、109.08651.561.50930.282.4图解法确定理论板数图1由图中的阶梯级数目已知，全塔的理论板数取一位小数，约为8.4层，减去塔釜一层，约为7.4层，其中精馏段约需2.4层，第3块板进料，提馏段需5层。3、塔的尺寸设计3.1估计精馏段塔径： Flv=（）（）=（）=（）=0.0185C汽相负荷因子 ，C表面张力为20mN/m的C值，查得C=0.066液汽速度： u= C（） =0.066（） =1.7853 m/s气体体积流量：V=m/s取液汽分率为0.6，得出塔的有效截面为：A=0.3008取：=0.1， 则塔的总截面为： A =0.3342塔径为：D=0.3525m，圆整为：

7、D=0.7m3.2估计提溜段塔径：Flv=（）（）=（）= （）=0.1409汽液负荷参数：，则修正值C=C20（）0.2液汽速度气体体积流量：VG =0.3390m3/s取液泛分率为0.6，得出塔的有效截面积为：An=0.2794m2取：Ad/A=0.1,则塔的总面积:A=0.2794/(1-0.1)=0.3104 m2塔径：D=，将塔径圆整为：D=0.7m3.3塔板尺寸参考：筛板塔规格数据推荐范围，估计规格为：降液管道截面积：塔净截面积： 塔板工作面积： 孔总面积： 孔径：板厚：（合金钢）堰高： 3.4主要规格：板型： 单流型 塔径：0.7m溢流堰长：0.504m 堰宽：0.1043m堰高

8、：25mm 板距：300mm 孔径：4mm 孔总面积：0.0231m2降液管截面积：0.03847m2 板厚（合金钢）：3mm降液管下沿与塔板距离：20mm 溢流堰类型：齿形堰3.5实际塔板数又由于总板（理论）N=7.4，故：实际板数：现取20块板，所以有：精馏段2块，提溜段18块，第3块板进料。3.6板面设计塔板板面根据所起的作用分为四个区域：传质鼓泡区、溢流区、安定区（经验值内堰侧安定区：。外堰侧安定区：。）边缘区（一般为4060mm。）3.7塔体设计塔的顶部空间高度是指第一层塔板到塔顶封头切线的距离，为了减少塔顶出口气体中夹带的液体量，顶部空间一般采取1.2m1.5m，取上限1.5，当塔

9、径为500800mm时，人可勉强进入塔节内进行安装，塔节长度一般不超过20002500mm，参考表4-1，塔盘间距300mm，塔节长度1500mm，每节5块塔板，4节，每节长1500mm，第一块距密封面100mm，第四块距密封面200mm，每节应装有视镜，以便观察液面及工作情况。塔主体长度：20300=6000=15004mm塔体主体应有保温层,选用标准封头,椭圆封头JB1154-73。塔板结构及尺寸：（1）塔径D=0.7m（2）塔板，由塔板圆和降液管组成，利用单面角焊接结构，材料用不锈钢。塔盘圈高度：塔盘圈外缘与塔体内壁间隙1012mm，取10mm。塔盘厚s=4mm，塔盘内径=668mm，塔

10、盘直径=696mm，=690mm密封（塔盘）：为了便于在塔节内装卸整块式塔盘，以防止气体由此通过，在塔盘与塔壁见防置2-3圈绳线径为10-12mm的石棉绳作为密封填料，其上安装压圈和压板，螺栓焊在塔盘圈的内壁，拧紧螺母以使石棉线变形而堵塞间隙，从而达到密封的目的，压圈尺寸和每个压圈上焊两个吊耳，以便拆装压圈厚。直径D=682，数量4个/塔盘板，布置均匀，开降液管。4塔附件4.1接管：上出气口：219x6 L=265mm 回流管：32x3.5 L=150mm 进料管：38x3.5 下进气口：219x6 L=450mm 引出管：57x6 L=888mm材料均采用10号钢4.2法兰：塔节连接法兰：D

11、N=700mm M=16 n=24 上出气口法兰： DN=200mm M=20 n=8 回流管法兰： DN=25mm M=12 n=4 进料管法兰： DN=50mm M=16 n=4 DN=65mm M=16 n=4 下进气口法兰：DN=200mm M=20 n=8 引出管法兰： DN=50mm M=16 n=4材料均采用16MnR4.3 视镜：、 5、塔校核自振周期： ，选，取第一振型，由式1-36风载荷：a.载荷：（吉林地区）由式1-63，表1-7 有，则：由式1-64，取，查表1-8，表1-9得：、故：=1.35765b.弯距：式1-65，圆形检查孔处：焊缝处：地震矩：查表1-10，按图

12、1-48，II类场地， 因： 由于故考虑到高振型影响。由式1-81-83，中下部11-1 裙座底 满足要求6、结论糠醛是由农副产品制得的，吉林省作为农业大省，对于糠醛的生产有着得天独厚的地理条件，而精馏作为生产中非常重要的过程，所以糠醛精馏塔的设计有着很一定的现实意义。参考文献:1 王志奎.化工原理（第三版）M，化学工业出版社，20092 陆秀林.王者相塔设备M，化学工业出版社，20043 GB 150-1998.钢制压力容器. S北京：中国标准出版社.4 GB 151-1999.塔设备设计. S北京：中国标准出版社.5 JB/T 4737-95.椭圆形封头. S北京：中国标准出版社.6 JB

13、/T 47004702-92.压力容器法兰. S北京：气象出版社.7 JB/T 4736-95.补强圈. S北京： 机械工业出版社.8化工容器及设备余国综主编，天津大学出版社.The Design of Annual Output of 1400 Tons of Furfural Rectification TowerWang Gang,Gao Yan*(Dept. of Machinery and Electricity Engineering, Process Equip and Control specialty 0704classAbstract: Tower equipments a

14、re very important unit operations in chemical production, Distillation according to the different volatility of the mixture to separate the components. This text based on the design methods of conventional distillation,and combined GB150 to f urfural rectification tower,its annual is 1400 tons. The aim at providing theoretical basis for engaging in the production of furfural distillation design and control system, while provide useful datas for the production.Keyword:Furfural:rectification: distillation图2 设备的结构简图10