毕业设计（论文）-甲醇水筛板精馏塔设计

[20]，丝网除沫器大概可以分成二种，一种是固定在机器设备上的固定不动丝网除沫器，还有一种是抽屉式丝网除沫器，网块可以清洁和拆换。除此之外，固定不动丝网除沫器的结构形式分成上装式和下装式，设计方案选用上装式如图4-7所示。图4-7除沫器u=k'×ρ∴除沫器直径：D=选择DN600上装式丝网除沫器：类型：标准型规格：40～100材料：不锈钢丝网(1Cr18Ni9)丝网尺寸：金属丝0.2mm。其他参数：公称直径DN主要外形尺寸重量HH1D丝网格栅及定距杆支承件600mm100mm210mm600mm3.99kg3.47kg0.19kg5塔的强度和稳定性计算5.1塔的载荷计算5.1.1塔的质量筒体m0：筒体Q235-C，厚度为4mm,1m的筒体质量在249kg，塔高H=Z1+Z2+HD+裙座m1：裙座Q235-C，厚度为4mm，高度为2m，直径为600，则m1=300kg封头m2:封头选用Q235-C，厚度为4mm的椭圆形封头质量为13.68kg，则m2=2×13.68=27.36kg.塔内件m02：筛板塔盘单元为65kg/m2,则m02=405.813kg保温层m03：保温层厚度为60mm，密度为50kg/m3，则m03=61.954kg塔附件ma为0.25m01=161.396kg塔操作时物料m05=594.638kg塔设备内充液mw=3206.29kg根据以上计算数据，可得出m0=mmax=mmmin=各符号说明：m0：塔的操作质量，kgmmax：塔的最大质量mmin：塔的最小质量m01：塔壳体与裙座的质量m02：塔内件的质量m03：保温材料质量m04：平台、扶梯质量m05：塔设备正常工作塔内物料总质量ma：塔设备附件质量me：偏心质量mw：塔设备内充液质量5.1.2塔的自振周期塔的高径比H/Di<15，因此只需考虑第一振型自振周期的计算。T1=90.33Hm0各符号说明：T1:塔的自振周期（s）m0:塔的操作质量(kg)H:塔的实际高度，（mm）E:塔材料的弹性模量（N/mm）5.1.3塔的地震载荷计算基本设计条件：场地的类型场地的粗糙类别地震设防烈度设计地震分组基本风压阻尼比ⅡB7级第二组400N/m20.015-1高度质量表裙座基地0-0截面裙座人孔处1-1截面裙座与塔体焊缝2-2截面h/mm010002000m/kg01520.591313.53水平地震力计算值为：（5-2）各符号含义：：结构综合影响系数：对应的地震影响系数值：振型参与系数

：水平地震力计算可得：F0-0=7.65N;F1-1=8.47N;F2-2=23.45N0-0处截面地震弯矩：（5-3）=1.8661-1处截面地震弯矩：（5-4）=1.7432-2处截面地震弯矩：（5-5）=1.475.1.4塔的风载荷计算塔的有效直径为：(5-6)各符号含义为：：塔体的外径（mm）：塔体的保温层厚度（mm）：扶梯的当量迎风宽度（mm）：操作平台的当量迎风宽度（mm）各塔段水平风力为：P=K1K各符号含义为：lifiDei：塔设备的每个计算段的有效直径q0K1：塔设备K2i：塔的第i计算段风振5-2各塔段水平风力计算结果塔段号1234li1000100046005600Dei664664664664K0.7K1.041.041.781.92q0/N/400f1.0Pi/N532.121261.233241.574631.49风弯矩计算为：0-0处截面风弯矩：MW0-0=3.925×101-1处截面风弯矩：MW1-1=3.55×102-2处截面风弯矩：MW2-2=2.779×105.1.5塔的轴向应力计算压力引起的轴向力拉应力σ1(5-8)其中为实际设计压力（MPa），解得σ1=4.05MPa重量引起的轴向压应力σ2根据计算可知m00-0=5118.44kg，m01-1所以根据公式可得σ20σ21σ22最大弯矩引起的轴向应力σ3根据公式，计算所得结果取较大值。计算结果如下截面0-01-12-2/N*mm4.923×1074.458×1073.836×107根据公式计算各危险截面的轴向应力得：σ30-0=34.71MPaσ35.2塔强度和稳定性校核5.2.1强度和稳定性校核筒体强度校核：最大组合轴向拉应力为：(5-9)

=4.05-2.91+24.57=25.71Q235-C许用应力为123Mpa，所以满足强度条件。筒体稳定性校核：Q235-C的许用压应力，塔体截面2-2处的最大组合压应力为：(5-10)=142.97Mpa=27.47Mpa=36.89Mpa因为σmax组压裙座稳定性校核：Q235-C的许用压应力σcr=114Mpa，塔体截面0-0及塔体截面1-1的最大压应力根据公式=可知=-37.97Mpa=-36.9Mpa可知，，所以裙座满足条件。5.2.2水压试验应力校核筒体由实验压力引起的环向拉应力：根据公式：(5-11)得pT=0.135MpaσT=26.23Mpa可知，所以满足要求。最大组合轴向拉应力：得：因为，所以满足要求。裙座水压试验下引起的组合轴向压应力为：=-11.26Mpa(5-12)因为所以裙座的校核满足要求。5.3基础环设计5.3.1基础环尺寸根据公式可得计算得基础环的内径大小：基础环的外径大小：5.3.2基础环应力校核根据公式：（取较大者）(5-13)：基础环面积（）：基础环截面系数（）解得：Zb=6.25×107Ab=3.77×105δbmax=0.72Mpaδ取=0.72Mpa小于材料许用应力，所以满足要求。5.3.3基础环厚度根据公式：(5-14)各符号含义：：基础环伸出宽度（mm）：裙座外径（mm）：基础环材料的许用应力（Mpa）得：b=120mmδb=7.62mm5.4地脚螺栓计算5.4.1地脚螺栓承受的最大拉力根据公式：(5-15)解得：σB=0.168MPa0.253MPa5.4.2地脚螺栓直径因为大于0，所以必须安装地脚螺栓。设地脚螺栓个数为n=16由公式

(5-16)可得d1=26.3mm，所以使用16个M36的地脚螺栓，满足强度要求。6设计结果6.1物料衡算计算结果表6-1物料衡算计算结果序号项目符号单位数值1塔顶摩尔分数xD10.99112塔顶液相平均摩尔质量MDkg/kmol31.463塔顶流量Dkmol/h32.17764进料摩尔分数xF10.77555进料液平均摩尔质量MFkg/kmol28.516进料流量Fkmol/h41.34047塔底摩尔分数xW10.0028188塔底液相平均摩尔质量MWkmol/h18.049塔底产品流量Wkmol/h59.61326.2精馏塔工艺条件及有关物性数据计算结果表6-2精馏塔工艺条件及有关物性数据计算结果序号项目符号单位精馏段提馏段1每层塔板压降△pPa695.65677.262平均压力PmkPa103.775111.1253平均温度tm℃66.6784.124平均黏度μmmPa·s0.3360.3125液相平均摩尔质量MLmkg/kmol29.9823.276气相平均摩尔质量MVmkg/kmol31.5224.617液相平均密度ρLmkg/m3780.15877.968气相平均密度ρVmkg/m31.1570.9219平均表面张力σLmmN/m23.6543.716.3精馏塔工艺设计结果表6-3精馏塔工艺设计结果项目代号单位精馏段提馏段备注各段平均压强PmkPa103.775111.125各段平均温度tm℃66.6784.12气相平均流量Vsm3/s0.38170.3746液相平均流量Lsm3/s0.0001950.000439实际塔板数N块714板间距HTmm400350有效高度Zmm24004550塔径Dm0.600.60空塔气速Um/s1.34981.3249降液管弓形降液管弓形降液管溢流管单溢流型单溢流型堰长lwm0.36000.3600堰高hwmm33.842.1溢流堰的宽度Wdmm6060管底部与受液盘的间距h0mm815板上清液层高度hLmm4050安定区的宽度WSmm6060边缘区宽度WCmm4444孔径dOmm55孔间距Tmm1515孔数N个862862开孔面积Aam20.16770.1677开孔率φ10.08%10.08%筛孔空塔气速u0m/s22.577222.1603每层塔板压强hPPa695.65677.26液相停留时间τs30.1711.73稳定系数2.8072.358液相负荷上限0.001470.00129液相负荷下限0.0002940.000291液沫夹带量evkg液/kg气0.03520.0450气相负荷上限Vs,maxm3/s0.5170.474气相负荷下限Vs,minm3/s0.1330.154操作弹性3.8823.0706.4接管尺寸计算结果表6-4接管尺寸计算结果表公称直径/mm外径/mm壁厚/mm内孔截面积/cm2进料管202532.84回流管202532.84塔底出料管202532.84塔顶蒸汽出料管2002196336.54塔底进气管2002196336.54自我评价结构方面：本次所设计的精馏塔在化工机械中属于分离设备，在整个精馏塔的设计中，里面包含了很多的结构设计，塔径取整遵循JB1553-71标准，各种接管和法兰设计遵循HG20593-2009标准。在设计过程中，考虑到整个精馏塔不仅要满足生产需求，更应该整体呈现出结构上的美感，精馏塔因外部呈现圆柱型，所以而其内部结构才是主要的结构体现，在内部结构设计及其零部件分部设计过程中，需要充分利用其有限空间，在筛板的结构设计时，也考虑到制造的有效进行，设计两段的塔径一致，根据塔径的大小，设计更合理的溢流堰和受液盘，使塔板在使用过程中，能够保证精馏的效率和精馏产品纯度。社会方面：在现代数字化发展的时代，化工生产在当今社会扮演者举足轻重的一个角色，推动着社会的快速进步，精馏塔作为一个重要的化工机械设备，它在很多的化工生产过程中都被应用，用于混合物的组分分离，以及提纯各种混合物，它实现了对各种混合物大规模蒸发分离，从而获得所需物质的目的。随着社会的不断进步，人们对精馏塔的需求也越来越大，而板式塔塔板结构的不断改进，在很大程度上也提高了精馏塔的效率，拓展了人们的研究学习方向，致使人们对精馏塔的研究也将不断进行下去，不断对其进行改进和创新，相信经过时间的积累，人们对精馏塔的认知必将进入一个新的层次，如此以来必将继续推动着时代的不断的进步，社会的进步重来都不是因为某一个或某一代的努力换来的，而是人们世世代代不断向前进步积累下来的。文化方面：精馏塔作为塔设备的一类，在一定程度上也属于建筑物，而在中国的建筑审美中，建筑物应在满足基本实际价值之外，也应满足一定的审美要求，符合现代大众审美，所以在塔设计过程中，整座塔大致呈圆柱型，塔的开孔方向不仅考虑实际生产需求，满足工业建筑要求，也符合中国传统意义上的对称美学，在视觉上给人一种焕然一新的感觉，这既是对中国建筑美学的传承，也是对其的创新和延续，在人类文明的发展中，精馏塔的纯在有着它客观的现实意义，其作业之一是分离化学工业生产中，产生的一系列附属产品，让这些化学物质得到了重复有效的利用，减少化学物质向大自然的排放，让我们的生活变得越来越美好，有质量，在文化上，让人们可以拥有更好的精神状况去感受现有生活的魅力文化。环境方面：精馏塔本身产生的初衷不仅是化工生产的需要，也是因为人们对地球环境的保护意识越来越强，从而让精馏塔得以设计和出现在我们所生活的环境之中，因为所设计的精馏塔既可以让化工生产中产生的一些化工产物被再次利用起来，也减少了生产过程中的化学废物和化工产物向我们赖以生存的生活环境的排放，这不仅是对能源的有效利用，也是对环境的保护，化学废物对地球环境的危害极大，精馏塔的出现很好的解决了这一系列的化工产物的后续处理问题。而板式塔因其造价低费用少，后期维护简单，这是对其经济性设计，以便把经济着重于塔的内部改造，提高精馏塔的整体效率。另外，在设计过程中，还根据具体的生产目标，根据现有的生产制造条件对它的各个部件尺寸进行最合理的设计，以尽可能的减少材料的浪费，这也是迎合了时代绿色发展的趋势和人类文明现有的生活环境趋势向好的要求。也是我们现在最需要的东西，它的出现和存在可以让我们的生活环境变得越来越好，空气质量也可以越来越好，给人们的生活带来了非常大的帮助！是一个很不错的设计。结论本次设计的精馏塔是以实现甲醇和水分离为目的的，设计的塔型为精馏塔中的筛板板式塔，最终确定塔径为0.6m，塔立体高度为12.6m。该塔通过进料泵将已经经过原料预热器的原料从塔的中间部分加入塔内，由于甲醇和水的沸点不同，在塔内经过加热后沸点较低的甲醇发生汽化上升进入塔的顶部，而沸点较高的水在加热之后依旧是液态，所以会沿着塔板滴落至塔的底部，水中还参杂有的少量甲醇在底部又经过直接蒸汽加热后上升至塔顶，而上升到塔顶的甲醇中夹杂的少量水汽，经过冷凝器后则回流至塔中，如此循环往复实现了甲醇和水的分离。通过工艺计算、物性估算保证了塔设备设计的可靠性，而塔的附属设备如冷凝器、预热器、除沫器则是通过计算根据国家标准进行选型，计算的各项数值都在标准范围内，可以保证该塔具有可行性和实际性。致谢在这毕业临别之际，终于完成了毕业论文设计，在这一小半年里面感触良多，里面有在写论文初期的迷茫和彷徨，有在遇到问题时的不知所措，也有在面对难题时的棘手，在整个毕业设计的过程中让我体会到了艰辛和困难，但好在有老师的帮助，面对难题一点点的突破，让我终于完成了整个毕业论文，每个环节都倾注了老师对我的关心和爱护，老师对于我的协助不但在毕业设计论文中，也在四年的大学中给予了我很多帮助，老师做为我的长辈，在学上面协助我学习培训，常常教育我们要拥有严格的学习态度，开拓进取的逻辑思维，学好塑造自主自学的习惯性，老师也常常关注我们的生活，常常说有什么问题都可以找到他，没有什么事也可以找到他，在面对一些困难不懂得问题，不管是学习上得还是生活上得的，只要有艰难，都可以找到他。朱老师深厚的基础知识和坚持不懈的研究精神，深深地鼓励了我，而他的教育方式也让我对我综合能力的提升有较大的协助。与此同时，我也非常感谢试验室的学长学姐，还有平日里一起学习相处的同学们，在专业问题上，遇到困难之后，可以和同学们商量，他们清楚的了解我碰到的艰难，所以在完成毕业设计的这个过程中，师兄们在许许多多的方面给与我建议和专业性的指导，大到选题过程中应该注意的问题，小到一些公式符号的编写和运用等等，都有师兄们的帮助在里面。因为我的选题是精馏塔的设计，而我对这方面又是比较陌生，在查找文献资料的过程中总会出现不知道选哪个作为参考，这时师兄就会给我讲解各个资料的异同以及我该选用哪本资料作为论文参考，并给我总结了在设计这个精馏塔的过程中会用到的资料，为我查找文献参考节省了不少时间。除此之外，在这儿，我也想感激一起生活和学习的同学，在做毕业设计的历程中，我们在试验室互相监管，互相激励，一起学习，探讨，是你们找到了我的设计问题，帮我许多指导性的提议，要我及时处理问题，使得设计方案成功，没有你的作用我的毕业设计不可以那么成功，这使得枯燥无味的生活增添了一丝生机和活力，使我一直充满了不断迎难而上的动力。大学四年所获得的不只是丰厚的知识，更为主要意义的则是我从长期读书、实践过程中积累所逐渐养成起来的一种思考的方法,扩大了自身开阔的思想眼界,增加丰富了自身丰富的人生经验,使自身也在悠长坎坷的漫漫人生之路上也留有了承前启后的一笔,十分的幸运在这里大学四年多来我荣幸结交到了身旁这么多志趣相投的同学们,他们不论是在我课堂方面或者在生活中,他们全是给予到了我不求回报的协助、支持、鼓励与真诚热情的人文关怀,使得我能够在这样一种很温暖和谐的学习环境氛围中顺利渡过了我非常充实、快乐的大学四年大学生活。最后，也是我最想感谢的是我的父母，是你们养育了我，是你们教会了我要不断地学习，是你们给我指明了前进的方向，让我体会到了人生的美好，让我明白了生命的意义不仅仅是活着，我们不仅要活着而且要活好，要在我们每一段人生阶段活出自己想要的样子，在每个阶段都要不停的学习，通过学习来充实自己，提高自己的学识和修养，提升自己在各方面的能力，学习在这个知识代表实力的时代至关重要。每当我遇到困难感到无助与绝望时，你们不断地鼓励我，给予我信心和希望，让我在一个个困难之中走过来，我一直在你们的保护之下成长着，而你们却渐渐老去，在这毕业之际，我深知以后我将步入社会，开启另一段成长之路，感激之于心已难以再用任何言语言表,谨想以一句最简单朴素的话来表达我最真切诚挚的问候,感谢有你们！参考文献刘生全.车用甲醇燃料应用技术[M].北京:人民交通出版社,2013:45.白秀军.甲醇汽车的应用技术及发展趋势分析[J].汽车实用技术,2021(13):19-21.乔敬玲.甲醇精馏塔的设计[J].太原科技,1995(4):16-17.郭建荣.板式塔技术进展[J].煤化工，2003(5):48-50.裘俊红.筛板流体力学性能研究新进展[J].石油化工设备.2001(30):15-20.杜佩衡.我国板式塔技术发展及展望[J].河北工学院学报,1985(1):109-115.赵洪康.板式塔的性能研究与导向筛板塔在离子液体吸收过程中的应用[D].北京:北京化工大学,2019:8-9.姜元涛.筛板精馏塔传质性能的研究[D].上海:华东理工大学,2011:15-17.陈秀宇,余美琼,陈国奋,杨金杯,陈文韬.筛板精馏塔实验操作条件的改进[J].福建师大福清分校学报，2011(2):28-29.陈义明,孙腾民,李斌,王永超.精馏塔的工艺控制方案设计分析[J].中国石油和化工标准与质量,2019(4):217-218.倪献智,于明,牟宗刚,鲍猛.通过连续精馏热量平衡剖析进料热状态的合理选择[J].化工高等教育,2011(6):52-57.倪献智,牟宗刚,耿兵,李春生.精馏塔底水蒸汽直接加热特殊性的剖析[J].潍坊工程职业学院学报,2013(1)80-82.李梦启.精馏塔的节能优化[J].河北化工,2011(1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PSOSALES.

Product

modularization

for

life

cycle

engineering.Robotics

and

ComputerIntegrated

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