化工原理课程设计 崔凯 09121358
加热蒸汽鼓泡管（又叫蒸汽喷出器）若蒸馏塔采用直接蒸汽加热时，在塔釜中要装开孔的蒸汽鼓泡管。使加热蒸汽能均匀分布在釜液中。其结构为一环式蒸汽管，管子上适当的开一些小孔。当小孔直径小时，气泡分布更均匀。但太小不仅增加阻力损失，而且容易堵塞。其直径一般为5-10nm，孔距为孔径的5-10倍。小孔总面积为鼓泡管横截面积的1.2-1.5倍，管内蒸汽速度为20-25m/s。加热蒸汽管距塔釜中液面的高度至少在0.6m以上，以保证蒸汽与溶液能有足够的接触时间。
（五）离心泵的选择
离心泵的选择，一般可按下列方法和步骤进行。 （1）确定输送系统的流量和压头
液体的输送量一般为生产任务所规定，如果流量在一定范围内波动，选离心泵时应按最大流量考虑，根据输送系统管路的安排，用伯努利方程计算在最大流量下管路所需压头。
（2）选择离心泵的类型与型号
首先，应根据输送液体的性质和操作条件确定离心泵的类型。然后按已确定的流量和压头从离心泵的样本或产品目录中选出合适的型号。显然，选出的离心泵所提供的流量和压头不见得与管路要求的流量与压头完全相符，且考虑到操作条件的变化和备有一定的余量，所选离心泵的流量和压头可稍大一点，但在该条件下对应离心泵的效率应比较高，即（流量，压头）坐标位置应靠在离心泵的高效率范围所对应的H-Q曲线下方。另外，离心泵的型号选出后，应列出该离心泵各种性能参数。
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设计结果汇总表
塔板数 23 溢流堰长 1.26 板间距 0.5m 溢流堰型式 平顶溢流堰 塔板直径 1.8m 降液管结构 普通弓型降液管 溢流管面积 0.224m2 受液盘型式 普通平地受液盘 气体流通面积 2.54m2 安定区宽度 0.07m 回流比 1.03 边缘区宽度 0.05m 孔径 6mm 弓形降液盘宽度 0.261m 孔间距 0.018m 弓形受液盘宽度 0.261m 开孔率 0.1006 降液管底部间隙高度 0.04m 溢流堰高 0.045
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Aspen模拟校核
Aspen是一款功能强大的集化工设计、动态模拟、稳态模拟、优化、灵敏度分析和经济评价等计算于一体的大型通用流程模拟软件。它为用户提供了一套完整的单元操作模块，可用于各种操作过程的模拟及从单个操作单元到整个工艺流程的模拟。
由于个人对Aspen的使用还处于入门阶段，很多复杂的优化过程及评价操作尚不能熟练完成，所以针对本次作业仅利用Aspen简捷计算模块对精馏塔进行设计，如有偏差、错误，还望见谅。
DSTWU是多组分精馏的简捷计算模块，基于Winn-Underwood-Gilliland方法，适用于一股进料和两股产品的简单精馏塔，能够确定最小回流比、最小理论板数以及实际回流比、实际理论板数等。本次模拟采用DSTWU模块。
（1） 建立流程图
采用模块库中的Columns|DSTWU|ICON1模块。如图：
（2） 全局设定
进入Global界面，Title框输入Methanol distillation（名称自定义） （3） 输入组分
进入Component界面的Selection页，依次输入甲醇和水。 （4） 选择物性方法
凭借经验，综合考虑溶液的理想性，最终选择使用NRTL模型。 （5） 输入进料条件
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输入进料（FEED）条件，温度处选择气体分率为0，即泡点进料，压力101.325kp，流率：0.217kmol/s，质量组成：甲醇0.5，水0.5。 （6） 输入模块参数
本次设计中，轻关键组分为甲醇，重关键组分为水，塔顶甲醇回收率0.95236，塔顶水回收率0.10586。回流比中输入“-1.3”,表示实际回流比是最小回流比的1.3倍。冷凝器压力设为6kpa，再沸器压力设为14kpa（通常情况下，甲醇-水精馏采用此压力设置）。 （7） 运行模拟
为利用模拟结果作图方便，result中回流比均设置为×0.1，且将板数由下至上标号。计算结果如图所示：
最小回流比为1.107，最小理论板数为3块，实际回流比为1.439，实际理论板数为12块（包括冷凝器），进料位置为从下至上第8块板。
此时物料组成如下图所示，可清楚的看到塔顶、塔釜甲醇和水的组成及摩尔流率。
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（8） 生成回流比随理论板数变化表
选择Theoretical stages 为X-Axis Variable，Reflux ratio为Y-Axis Variable，通过Display Plot可得到回流比与理论板数关系曲线。合理的理论板数应在曲线斜率绝对值较小的区域内选择。
通过此图可对精馏塔进一步优化，得到最优回流比1.32和理论塔板数12块（包括冷凝器）。 （9） 比较与分析
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