化工原理課程設計---乙醇精餾塔設計

1、<p><b>　　化工原理課程設計</b></p><p>　　題 目： 乙醇精餾塔 </p><p>　　專 業(yè)： 應 用 化 學 </p><p>　　學生姓名： </p><p>　　

2、學生學號： </p><p>　　院 級 班： 化學與化工學院08級3班 </p><p>　　指導教師： </p><p><b>　　前言</b></p><p>　　精餾塔是進行精餾的一種塔式汽液接觸裝置，又稱為蒸餾塔。有板式塔與填料塔兩種主要類型。根據操作

3、方式又可分為連續(xù)精餾塔與間歇精餾塔。</p><p>　　蒸氣由塔底進入，與下降液進行逆流接觸，兩相接觸中，下降液中的易揮發(fā)(低沸點)組分不斷地向蒸氣中轉移，蒸氣中的難揮發(fā)(高沸點)組分不斷地向下降液中轉移，蒸氣愈接近塔頂，其易揮發(fā)組分濃度愈高，而下降液愈接近塔底，其難揮發(fā)組分則愈富集，達到組分分離的目的。由塔頂上升的蒸氣進入冷凝器，冷凝的液體的一部分作為回流液返回塔頂進入精餾塔中，其余的部分則作為餾出液取出。塔

4、底流出的液體，其中的一部分送入再沸器，熱蒸發(fā)后，蒸氣返回塔中，另一部分液體作為釜殘液取出。</p><p>　　精餾塔的工作原理是根據各混合氣體的汽化點（或沸點）的不同，控制塔各節(jié)的不同溫度，達到分離提純的目的。</p><p>　　化工生產常需進行液體混合物的分離以達到提純或回收有用組分的目的，精餾操作在化工、石油化工、輕工等工業(yè)生產中中占有重要的地位。為此，掌握氣液相平衡關系，熟悉各種

5、塔型的操作特性，對選擇、設計和分析分離過程中的各種參數是非常重要的。</p><p>　　要想把低純度的乙醇水溶液提升到高純度，要用連續(xù)精餾的方法，因為乙醇和水的揮發(fā)度相差不大。精餾是多數分離過程，即同時進行多次部分汽化和部分冷凝的過程，因此可使混合液得到幾乎完全的分離?；S中精餾操作是在直立圓形的精餾塔內進行的，塔內裝有若干層塔板或充填一定高度的填料。為實現精餾分離操作，除精餾塔外，還必須從塔底引入上升蒸汽流

6、和從塔頂引入下降液?？芍瑔斡芯s塔還不能完成精餾操作，還必須有塔底再沸器和塔頂冷凝器，有時還要配原料液預熱器、回流液泵等附屬設備，才能實現整個操作。</p><p>　　本次設計的篩板塔是化工生產中主要的氣液傳質設備。此設計針對二元物系的精餾問題進行分析、選取、計算、核算、繪圖等，是較完整的精餾設計過程。</p><p>　　本設計包括設計方案的選取，主要設備的工藝設計計算——物料衡算、

7、熱量衡算、工藝參數的選定、設備的結構設計和工藝尺寸的設計計算，輔助設備的選型，工藝流程圖，主要設備的工藝條件圖等內容。通過對精餾塔的運算，調試出塔的工藝流程、生產操作條件及物性參數，以保證精餾過程的順利進行并使效率盡可能的提高。</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第一章 緒論5</b></p>

8、;<p>　　§1.1 設計內容5</p><p><b>　　1、設計題目5</b></p><p>　　2、設計任務及條件5</p><p><b>　　3、設計內容5</b></p><p><b>　　4、設計成果5</b></

9、p><p>　　§1.2 設計方案5</p><p>　　§1.3 設計依據6</p><p><b>　　1、操作壓力6</b></p><p><b>　　2、進料狀況6</b></p><p><b>　　3、加熱方式6</

10、b></p><p><b>　　4、熱能的利用6</b></p><p>　　第二章 塔板的工藝設計7</p><p>　　§2.1 精餾塔全塔物料衡算7</p><p>　　§2.2 理論及實際塔板數的確定7</p><p>　　§2.3 常

11、壓下乙醇-水氣液平衡組成與溫度9</p><p><b>　　1、溫度和壓力9</b></p><p>　　2、平均摩爾計算10</p><p><b>　　3、平均密度10</b></p><p>　　4、混合液體表面張力11</p><p>　　5、混合物的黏度

12、12</p><p>　　§2.4 塔徑的初步設計12</p><p>　　1、汽液相體積流率12</p><p>　　2、塔徑的計算12</p><p>　　§2.5 溢流裝置13</p><p><b>　　1、堰長13</b></p><

13、;p><b>　　2、堰高14</b></p><p>　　3、弓降液管的寬度和橫截面積14</p><p>　　4、降液管底隙高度14</p><p>　　§2.6 塔板的分布、浮閥數目及排列15</p><p>　　1、塔板的分塊15</p><p>　　2、區(qū)寬度

14、的確定15</p><p>　　3、區(qū)面積計算15</p><p>　　4、塔計算及其排列15</p><p>　　第三章 塔板的流體力學驗算17</p><p>　　§3.1 氣體通過浮閥塔板的壓力降（單板壓降）17</p><p>　　§3.2 液泛驗算17</p>

15、<p>　　§3.3 霧沫夾帶驗算18</p><p>　　§3.4 操作性能負荷圖18</p><p>　　1、氣相負荷下限圖（漏液線）18</p><p>　　2、過量液沫夾帶線18</p><p>　　3、液相負荷下限線19</p><p>　　4、液相負荷上限線1

16、9</p><p><b>　　5、液泛線19</b></p><p>　　第四章 附屬設備設計21</p><p>　　§4.1 冷凝器的選擇21</p><p>　　§4.2 再沸器的選擇22</p><p>　　第五章 精餾塔設備設計22</p&g

17、t;<p>　　§5.1 接管22</p><p><b>　　1、進料管22</b></p><p>　　2、釜殘液出料管23</p><p><b>　　3、回流管23</b></p><p>　　4. 塔頂上升蒸汽管23</p><p&g

18、t;<b>　　5、進氣管23</b></p><p>　　§5.2 精餾塔塔體24</p><p>　　1、餾塔塔體材料的選擇24</p><p>　　2、精餾塔的內徑：24</p><p>　　3、壁厚的計算：24</p><p><b>　　4、校核24&l

19、t;/b></p><p>　　§5.3 封頭25</p><p>　　1、封頭的選型：標準的橢圓封頭25</p><p><b>　　2、材料25</b></p><p><b>　　3、封頭的高25</b></p><p>　　4、封頭的壁厚2

20、5</p><p>　　§5.4 精餾塔的塔板類型選擇26</p><p>　　§5.5 塔板結構及與塔體的連接形式26</p><p>　　§5.6 降液管的形式26</p><p>　　§5.7 受液盤的設計26</p><p>　　§5.8 塔節(jié)

21、的設計26</p><p>　　§5.9 塔體高度設計27</p><p>　　§5.10 塔體手孔及人孔的設計27</p><p>　　§5.11 除沫器的設計27</p><p>　　第六章 塔體各開孔補強設計27</p><p>　　§6.1 開孔補強設計

22、方法27</p><p>　　1、等面積補強法27</p><p>　　2、殼體開孔所需補強面積28</p><p>　　§6.2 開孔補強結構設計28</p><p><b>　　1、補強形式28</b></p><p><b>　　2、補強結構28</b

23、></p><p>　　第七章 支座設計28</p><p>　　§7.1 精餾塔塔體質量28</p><p>　　§7.2 封頭質量29</p><p>　　§7.3 塔內物料質量估算29</p><p>　　§7.4 附件質量29</p>

24、<p>　　§7.5 設備總質量29</p><p>　　參 考 文 獻29</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　§1.1 設計內容</p><p><b>　　1、設計題目</b></p><p&

25、gt;<b>　　乙醇精餾塔</b></p><p><b>　　2、設計任務及條件</b></p><p>　　（1）、進料含乙醇38.2﹪，其余為水（均為質量分數，下同）</p><p>　?。?）、生產乙醇含量不低于93.1﹪；</p><p>　?。?）、釜殘液中乙醇含量不高于0.01﹪；&

26、lt;/p><p>　?。?）、生產能力50000T/Y乙醇產品，年開工7200小時</p><p><b>　?。?）、操作條件：</b></p><p>　　a、間接蒸汽加熱；b、塔頂壓力：1.03atm（絕對壓強）c、進料熱狀態(tài)：泡點進料；d、回流比：R=5 e、單板壓降:75mm液注</p><p><b>

27、;　　3、設計內容</b></p><p>　?。?）、流程的設計與說明；</p><p>　　（2）、塔板和塔徑的計算；</p><p>　?。?）、塔盤結構的設計：</p><p>　　a、浮閥塔盤工藝尺寸及布置簡圖； b、流體力學驗算； c、塔板負荷性能圖。</p><p>　?。?）、其它：a、加熱

28、蒸汽消耗量； b、冷凝器的傳熱面積及冷卻水的消耗量</p><p><b>　　4、設計成果 </b></p><p>　?。?）、設計說明書一份</p><p>　?。?）、A4設計圖紙包括：流程圖、精餾塔工藝條件圖。</p><p>　　§1.2 設計方案</p><p>　　本

29、設計任務為分離乙醇-水混合物。對于二元混合物的分離，應采用連續(xù)精餾流程。設計中采用泡點進料，將原料液通過預熱器加熱至泡點后送入精餾塔內。塔頂上升蒸氣采用全凝器冷凝，冷凝液在泡點下一部分回流至塔內，其余部分經產品冷凝器冷卻后送至儲罐。塔釜采用間接蒸汽加熱，塔底產品經冷卻后送至儲罐。</p><p><b>　　圖2-1 流程圖</b></p><p>　　§1

30、.3 設計依據</p><p>　　課程設計方案選定所涉及的主要內容有：操作壓力、進料狀況、加熱方式及其熱能的利用。</p><p><b>　　1、操作壓力</b></p><p>　　精餾常在常壓，加壓或減壓下進行，確定操作壓力主要是根據處理物料的性質，技術上的可行性和經濟上的合理性來考慮的。一般來說，常壓精餾最為簡單經濟，若無聊無特殊要

31、求，應盡量在常壓下操作。加壓操作可提高平衡溫度，有利于塔頂蒸汽冷凝熱的利用，或可以使用較便宜的冷卻劑，減少冷凝，冷卻費用。在相同的塔徑下，適當提操作壓力還可以提高塔德處理能力。所以我們采用塔頂壓力為1.03atm進行操作。</p><p><b>　　2、進料狀況</b></p><p>　　進料狀態(tài)有多種，但一般都是將料液預熱到泡點或接近泡點才送入塔中，這樣，進料溫

32、度不受季節(jié)，氣溫變化和前道工序波動的影響，塔的操作也比較好控制。此外，泡點進料時，精餾段和提餾的塔徑相同，設計制造比較方便。</p><p><b>　　3、加熱方式</b></p><p>　　精餾塔通常設置再沸器，采用間接蒸汽加熱，以提供足夠的能量，若待分離的物系為某種輕組分和水的混合物，往往可采用直接蒸汽加熱方式，但在塔頂輕組分回收率一定時，由于蒸汽冷凝水的稀釋

33、作用，使殘液輕組分濃度降低，所需塔板數略有增加。</p><p><b>　　4、熱能的利用</b></p><p>　　精餾過程的原理是多次進行部分汽化和冷凝，因此熱效率很低，通常進入再沸器的能量僅有5%左右被利用。塔頂蒸汽冷凝放出的熱量是大量的。但其位能較低，不可能直接用來做塔釜的熱源，但可用作低溫熱源，供別處使用?；蚩刹捎脽岜眉夹g，提高溫度后在用于加熱釜液。&l

34、t;/p><p>　　第二章 塔板的工藝設計</p><p>　　§2.1 精餾塔全塔物料衡算</p><p>　　WF=38.2﹪ WD=93.1﹪ WW=0.01﹪ M乙醇=46g/mol M水=18g/mol</p><p>　　XF==0.1948</p><p>　　XD==0.8408&l

35、t;/p><p>　　XW==0.0000396</p><p>　　Qn,D=+=16.717kmol/h ①</p><p>　　Qn,F=Qn,D+Qn,W ②</p><p>　　Qn,FXF=Qn,DXD+Qn,WXW ③</p><p><b>　　由①②③式可知<

36、;/b></p><p>　　Qn,F=72.1804 kmol/h</p><p>　　Qn,W=55.4634 kmol/h</p><p>　　表1 物料衡算數據記錄</p><p>　　§2.2 理論及實際塔板數的確定</p><p>　　（1）由相平衡方程式y=，可得a=</p>

37、;<p>　　根據乙醇-水體系的相平衡數據可以查得：</p><p>　　Y1=XD=0.8408 X1=0.805 aD=1.2793</p><p>　　YF=0.515 XF=0.1948 aF=4.3891</p><p>　　YW=0.00035 XW=0.0000396 aw=8.8411&

38、lt;/p><p>　　平均相對揮發(fā)度的求?。?lt;/p><p>　　精餾段的平均相對揮發(fā)度的求?。?lt;/p><p><b>　　泡點進料：</b></p><p>　　所以理論塔板數為N=11塊</p><p>　　確定適宜的進料板位置：</p><p>　　由上式知 N1=3

39、.84</p><p>　　即第4層理論數為進料板</p><p>　?。?）根據乙醇-水體系的相平衡衡數據可以查得：</p><p>　　塔頂： tD=78.27℃</p><p><b>　　塔底： ℃</b></p><p>　　塔頂和塔釜的算術平均溫度：℃</p>&l

40、t;p><b>　　查手冊得：</b></p><p>　　在89.085℃下，</p><p><b>　　根據公式得</b></p><p><b>　　由奧康奈爾關聯式：</b></p><p>　　球的實際塔板數 取N=21</p><p&g

41、t;　　§2.3 常壓下乙醇-水氣液平衡組成與溫度</p><p><b>　　1、溫度和壓力</b></p><p><b>　　乙醇:</b></p><p><b>　　水：</b></p><p>　　進行試差，求的塔頂、進料板、及塔釜的壓力和溫度：<

42、/p><p><b>　?。?）塔頂： ，℃</b></p><p>　　（2）進料板位置：NF=4</p><p><b>　　精餾段實際板層數：</b></p><p><b>　　每層塔板壓降：</b></p><p><b>　　進料板壓力

43、：</b></p><p><b>　　進料板：℃</b></p><p><b>　　提餾段實際板層數：</b></p><p><b>　　塔釜壓力：</b></p><p><b>　　塔釜：℃</b></p><p&

44、gt;　　求得精餾段和提餾段的平均壓力和溫度：</p><p><b>　　精餾段： </b></p><p><b>　　提餾段：℃</b></p><p><b>　　2、平均摩爾計算</b></p><p><b>　　塔頂：</b></p&g

45、t;<p><b>　　進料板：</b></p><p><b>　　塔釜：</b></p><p>　　精餾段平均摩爾質量：</p><p>　　提餾段的平均摩爾質量：</p><p><b>　　3、平均密度</b></p><p>　

46、?。?）氣相平均密度的計算：</p><p>　　精餾段平均密度計算： </p><p>　　提餾段平均密度計算：</p><p>　?。?）液相平均密度計算： </p><p><b>　　塔頂：</b></p><p><b>　　進料板：</b></p>

47、<p><b>　　塔釜：</b></p><p>　　精餾段液相平均密度：</p><p>　　提餾段液相平均密度：</p><p>　　4、混合液體表面張力</p><p>　　液體平均表面張力按下式計算：</p><p><b>　　塔頂：,查手冊得：</b>

48、</p><p><b>　　進料板： </b></p><p><b>　　塔釜：℃,查附錄：</b></p><p><b>　　得：</b></p><p>　　精餾段液體表面平均張力：</p><p>　　提餾段液體表面平均張力：</p&g

49、t;<p><b>　　5、混合物的黏度</b></p><p>　　液體平均黏度的計算按下式計算：</p><p>　　塔頂：℃,查手冊得：，</p><p><b>　　得：</b></p><p>　　進料板：℃，查附錄：，</p><p><b&g

50、t;　　得：</b></p><p>　　精餾段液體平均黏度：</p><p>　　提餾段液體平均黏度：</p><p>　　§2.4 塔徑的初步設計 </p><p><b>　　1、汽液相體積流率</b></p><p><b>　　精餾段</b>

51、</p><p><b>　　氣相體積流率：</b></p><p><b>　　液相體積流率：</b></p><p><b>　　提餾段</b></p><p><b>　　氣相體積流率：</b></p><p><b&g

52、t;　　液相體積流率：</b></p><p><b>　　2、塔徑的計算</b></p><p>　　由，C由下式計算：,由smith圖查取。</p><p>　　取板間距，板上液層高度，則</p><p>　?。?）精餾段塔徑的確定：圖的橫坐標為</p><p>　　查smith圖

53、得：=0.08 </p><p>　　取安全系數為0.7，則空塔氣數為： </p><p><b>　　則精餾塔塔徑</b></p><p>　?。?）提餾段塔徑的確定：</p><p><b>　　橫的坐標為：</b></p><p>　　查smith圖得：=0.08

54、2 </p><p>　　取安全系數為0.7，則空塔氣速為</p><p><b>　　則精餾塔塔徑</b></p><p>　　（3）按標準塔徑圓整后， </p><p><b>　　塔截面積： </b></p><p>　　精餾段實際空塔氣速為： </p>

55、<p>　　提餾段實際空塔氣速為： </p><p>　　§2.5 溢流裝置</p><p><b>　　1、堰長</b></p><p><b>　　單溢流：，取</b></p><p><b>　　2、堰高</b></p><p&g

56、t;　　因為，選用平直堰，堰上液層高度可用Francis計算，即</p><p><b>　?。?）精餾段：</b></p><p><b>　　，，7</b></p><p>　　查得，則，取板上清夜層高度，故</p><p><b>　?。?）提餾段：</b></p&

57、gt;<p><b>　　，查得，則</b></p><p>　　，取板上清液層高度，故</p><p>　　3、弓降液管的寬度和橫截面積</p><p>　　因為，查（弓形降液管參數圖）得：，，所以，依下式驗算液體在降液管中停留的時間：</p><p><b>　　精餾段：</b>&

58、lt;/p><p><b>　　提餾段：</b></p><p><b>　　故降液管設計合理</b></p><p><b>　　4、降液管底隙高度</b></p><p>　　降液管底隙高度依下式計算：，取則</p><p><b>　　精餾段

59、：，即</b></p><p><b>　　提餾段：，即</b></p><p>　　故降液管底隙高度設計合理。</p><p>　　§2.6 塔板的分布、浮閥數目及排列</p><p><b>　　1、塔板的分塊</b></p><p>　　因為，故

60、塔板采用分塊式，查表得，塔板分為3塊。</p><p><b>　　表 塔板分塊數</b></p><p><b>　　2、區(qū)寬度的確定</b></p><p>　　溢流堰前的安定區(qū)寬度：，邊緣區(qū)寬度：</p><p><b>　　3、區(qū)面積計算</b></p>

61、<p>　　開孔區(qū)面積按下式計算：，其中0.4-0.1035-0.07=0.2265m，0.4-0.035=0.365m</p><p><b>　　故</b></p><p><b>　　4、塔計算及其排列</b></p><p>　　采用型重閥，重量為33，孔徑為39mm</p><p&

62、gt;<b>　　浮閥數目</b></p><p>　　浮閥數目按下式計算：,氣體通過閥孔的速度：，取動能因數則精餾段：，個</p><p><b>　　提餾段：，個</b></p><p><b>　　排列</b></p><p>　　由于采用分塊式塔板，故采用等邊三角形叉排

63、。設相近的閥孔中心距，畫出閥孔排列圖（如下圖）：通道板上可排閥孔26個。弓形板可排閥孔24個，所以總閥孔數目為個。</p><p><b>　　C.校核</b></p><p><b>　　1）精餾段：</b></p><p>　　氣體通過閥空的實際速度：</p><p><b>　　實際

64、動能因素：</b></p><p><b>　　2）提餾段</b></p><p>　　氣體通過閥孔的實際速度：</p><p><b>　　實際動能因素：</b></p><p><b>　　3）開孔率</b></p><p>　　，開孔率

65、在之間，且實際動能因素在之間，滿足要求。</p><p>　　第三章 塔板的流體力學驗算</p><p>　　§3.1 氣體通過浮閥塔板的壓力降（單板壓降）</p><p><b>　　單板壓降：</b></p><p><b>　　閥片全開前：</b></p><p

66、><b>　　,</b></p><p>　　閥片全開后：，，取兩者中較大者，則取板上液層充氣因數，那么</p><p>　　氣體克服液體表面張力所造成的阻力可由下式計算：</p><p>　　但由于氣體克服液體表面張力所造成的阻力通常很小，可忽略不計。</p><p><b>　?。?）精餾段：<

67、/b></p><p><b>　?。?）提餾段：</b></p><p>　　§3.2 液泛驗算</p><p>　　降液管內泡沫液層高度可按下式計算：</p><p>　　浮閥塔德液面落差不大，?？珊雎圆挥?lt;/p><p>　　（1）精餾段 塔板上不設進口堰時：</

68、p><p>　　取0.5(0.45+0.03995)=0.245，</p><p><b>　?。?）提餾段 </b></p><p>　　塔板上不設進口堰時：</p><p><b>　　取，</b></p><p>　　§3.3 霧沫夾帶驗算</p>

69、;<p>　　泛點百分率可取下列兩式計算，取計算結果中較大的數值：</p><p><b>　　,</b></p><p><b>　　精餾段：</b></p><p><b>　　（2）提餾段：</b></p><p>　　§3.4 操作性能負荷圖

70、</p><p>　　1、氣相負荷下限圖（漏液線）</p><p><b>　　(1)精餾段：</b></p><p><b>　　(2)提餾段：</b></p><p><b>　　2、過量液沫夾帶線</b></p><p><b>　　取&

71、lt;/b></p><p><b>　　精餾段： </b></p><p><b>　　得</b></p><p><b>　　提餾段：</b></p><p><b>　　得</b></p><p><b>　　

72、3、液相負荷下限線</b></p><p><b>　　(1)精餾段：</b></p><p><b>　　得：</b></p><p><b>　　(2)提餾段：</b></p><p><b>　　得：</b></p><

73、;p><b>　　4、液相負荷上限線</b></p><p><b>　　5、液泛線</b></p><p><b>　　液泛線方程：</b></p><p><b>　　精餾段：</b></p><p><b>　　提餾段：</b&

74、gt;</p><p><b>　　操作性能負荷圖</b></p><p><b>　　(1) 精餾段 ：</b></p><p>　　由圖可知，該塔的操作上限為過量液沫夾帶控制，下限為漏液控制。由圖可讀得：</p><p><b>　　，</b></p><

75、;p>　　所以，塔的操作彈性為</p><p><b>　　(2)提餾段：</b></p><p>　　由圖可知，該塔德操作上限為霧沫夾帶控制，下限為漏液控制。由圖可讀得：</p><p><b>　　，</b></p><p>　　所以，塔德操作彈性為 </p><p&g

76、t;　　第四章 附屬設備設計</p><p>　　§4.1 冷凝器的選擇</p><p>　　按泡點回流設計，采用25的水作為冷卻劑，逆流操作，水出口溫度為40，塔頂溫度81.63下，而</p><p><b>　　乙醇的氣化潛熱：</b></p><p><b>　　水的氣化潛熱：</b&

77、gt;</p><p><b>　　故，又由于</b></p><p><b>　　則因為</b></p><p><b>　　所以</b></p><p><b>　　冷卻水的消耗量，</b></p><p><b>　

78、　所以</b></p><p>　　§4.2 再沸器的選擇</p><p>　　采用飽和水蒸汽間接加熱，逆流操作，則</p><p>　　查的塔釜溫度104.55下，</p><p><b>　　乙醇氣化潛熱：</b></p><p><b>　　水氣化潛熱：&l

79、t;/b></p><p><b>　　故</b></p><p>　　因為設備蒸汽熱損失為加熱蒸汽供熱量的5%，所以所需蒸汽的質量流量為:</p><p><b>　?。?lt;/b></p><p>　　_加熱蒸汽的冷凝潛熱，</p><p>　　第五章 精餾塔設備設計

80、</p><p><b>　　§5.1 接管</b></p><p><b>　　1、進料管</b></p><p>　　進料管的結構類型很多，有直管進料管，彎管進料管，T型進料管。</p><p>　　本設計采用直管進料管，管徑計算如下：</p><p><

81、;b>　　，</b></p><p><b>　　故</b></p><p>　　進料體積流量： 取適宜的輸送速度，故 經圓整選取熱軋無縫鋼管，規(guī)格：，實際管內流速：</p><p><b>　　2、釜殘液出料管</b></p><p>　　釜殘液的體積流量： 取適宜的輸送速度：

82、，則經圓整選取熱軋無縫鋼管，規(guī)格： 實際管內流速： </p><p><b>　　3、回流管</b></p><p>　　回流液體積流量：，取適宜的回流速度那么經圓整選取熱軋無縫鋼管，規(guī)格： 實際管內流速：</p><p>　　4. 塔頂上升蒸汽管</p><p>　　塔頂上升蒸汽的體積流量：取適宜的速度，那么經圓整選

83、取拉制黃銅管，規(guī)格：，實際管內流速：</p><p><b>　　5、進氣管</b></p><p>　　采用直管進氣，取出口氣速為：u=15 m/s則：</p><p>　　，經圓整選取，實際管內流速：</p><p>　　§5.2 精餾塔塔體</p><p>　　1、餾塔塔體材料的

84、選擇</p><p><b>　　精餾塔塔體材料：</b></p><p>　　依據：我們的操作壓力是1.03，最大的操作溫度為104.55℃，并且所要分離的物質是乙醇和水，對材料的腐蝕性不大，在滿足條件的材料中的價格相對便宜，所以選擇。</p><p><b>　　2、精餾塔的內徑：</b></p><

85、;p><b>　　3、壁厚的計算：</b></p><p>　　當在6~16mm的范圍內時，操作壓力，設計壓力為：， 選取雙面焊無損檢測的比例為全部，所以</p><p>　　計算壁厚： ，圓整后取取=0.6 ，=1</p><p>　　所以 圓整后取（因為選用材料的設備最小的壁厚為6mm，即</p><p>&

86、lt;b>　　4、校核</b></p><p>　　求水壓試驗時的應力。得屈服極限，所以</p><p>　　為，中較大者，計算比較得：</p><p><b>　　代入得：</b></p><p>　　，水壓試驗滿足要求。</p><p><b>　　§5.

87、3 封頭</b></p><p>　　1、封頭的選型：標準的橢圓封頭</p><p>　　選型依據：從工藝操作 考慮，對封頭形狀無特殊要求。球冠形封頭、平板封頭都存在較大的邊緣應力，且采用平板封頭厚度較大，故不宜采用。理論上應對各種凸形封頭進行計算、比較后，再確定封頭形狀。但由定性分析可知：半球形封頭受力最好，壁厚最薄，但深度大，制造較難，中、低壓小設備不宜采用；碟形封頭的深

88、度可通過過渡半徑r加以調節(jié)，但由于碟形封頭母線曲率不連續(xù)，存在局部應力，故受力不如橢圓形封頭；標準橢圓形封頭制造比較容易，受力狀況比碟形封頭好，故可采用標準橢圓形封頭。</p><p><b>　　2、材料</b></p><p><b>　　3、封頭的高</b></p><p><b>　　因為所以 </

89、b></p><p>　　其中——精餾塔的內徑</p><p><b>　　——封頭的高</b></p><p><b>　　直邊高度為：</b></p><p><b>　　4、封頭的壁厚</b></p><p>　　計算壁厚：對于標準橢圓封頭，

90、K=1取封頭是由整塊鋼板沖壓而成，所以，圓整后取</p><p><b>　　強度校核</b></p><p>　　校核筒體與封頭水壓試驗強度，根據式式中</p><p><b>　　，，滿足條件。且</b></p><p><b>　　，</b></p><

91、;p><b>　　所以>滿足條件。</b></p><p>　　§5.4 精餾塔的塔板類型選擇</p><p><b>　　塔板類型：浮閥塔</b></p><p>　　依據：泡罩塔結構復雜，造價高，氣體通過每層塔板的壓降大。篩板塔沒有升氣管和泡罩，篩板塔操作時液體橫過塔板，氣體則自板上小孔（篩孔）

92、鼓泡進入板上液層。當氣速過低時篩孔會漏液；若氣速過高，氣體會通過篩孔后排開板上液體徑自向上方沖出，造成過量液沫夾帶即嚴重軸向混合。與之相比浮閥塔的生產能力比泡罩塔約大20%~40%，操作彈性可達7~9，板效率比泡罩塔約高15%，制造費用為泡罩塔的60%~80%。所以采用浮閥塔。</p><p>　　§5.5 塔板結構及與塔體的連接形式</p><p>　　塔板設計要求：應滿足具

93、有良好的拐度并且方便拆裝</p><p>　　塔板形式：自身梁式塔板</p><p>　　塔板結構：矩形板。它是將矩形板沿其長邊向下彎曲而成，從而形成梁和塔板的統一整體。自身梁式矩形板僅有一邊彎曲成梁，在梁板過渡處有一凹平面，以便與另一塔板實現搭接安裝并與之保持在同一水平面。</p><p>　　連接形式：根據人孔位置及檢修要求，分塊式塔盤板間的連接分為上可拆連接和

94、上下均可拆連接兩種。常用的緊固件式螺栓和橢圓墊片。塔盤板安放于焊在塔壁上的支持圈上。</p><p>　　§5.6 降液管的形式</p><p><b>　　采用弓形降液管</b></p><p>　　依據：因為弓形降液管具有較大的降液面積 ，氣液分離效果好，降液能力大。</p><p>　　§5.

95、7 受液盤的設計</p><p><b>　　采用凹形受液盤</b></p><p>　　依據：因為它可保證液體采出側線滿液，即使在高蒸汽流速和低液體流量下仍能保證液封，對流出降液管的液體有緩沖作用，減少對塔盤入口區(qū)的沖擊力。</p><p>　　§5.8 塔節(jié)的設計</p><p>　　因為塔的直徑為80

96、0mm,如果再采用整塊式塔盤，則由于剛度的要求，勢必要增加塔盤板的厚度，而且在制造、安裝和檢修等方面很不方便。為了便于安裝所以采用分塊式塔盤。查表得，塔板分為3塊。此時，塔盤無需分成塔節(jié)。</p><p><b>　　表 塔板分塊數</b></p><p>　　§5.9 塔體高度設計 </p><p>　　每隔7層塔板開一人孔，

97、人孔數：</p><p>　　塔頂空間：，塔底空間：，進料板處板間距：</p><p><b>　　人孔處板間距：</b></p><p><b>　　塔高：</b></p><p>　　§5.10 塔體手孔及人孔的設計 </p><p>　　人孔主要由筒節(jié)、法

98、蘭、蓋板和手柄組成。根據精餾塔是在常溫最高工作壓力為0.131的條件下工作，人孔標準應按公稱壓力為常壓的等級選取。從人孔類型系列標準可知，該人孔標記為：HG21515-95 人孔FSⅡⅢ（A.G）450-常壓 </p><p>　　公稱直徑DN=450mm</p><p>　　人孔數：每隔7層塔板開一人孔，人孔高度為0.45m，人孔數：</p><p>　　&

99、#167;5.11 除沫器的設計 </p><p><b>　　采用絲網除沫器</b></p><p>　　依據：絲網除沫器具有比表面積大，重量輕，空隙率大以及使用方便等優(yōu)點。特別是它具有除沫效率高，壓力降小的特點，因而是應用最廣泛的除沫裝置。合理的氣速食除沫器取的較高的除沫效率的重要因素。實際使用中常用的設計氣速取1~3m/s。絲網層的厚度按工藝條件由試驗確定。

100、當金屬絲直徑為0.076~0.4mm，網層重度為480~5300，在上述適宜氣速下，絲網層的畜液厚度為25~50mm，此時取絲網厚度為100~150mm，可獲得較好的沫效果。</p><p>　　第六章 塔體各開孔補強設計 </p><p>　　§6.1 開孔補強設計方法</p><p><b>　　1、等面積補強法</b><

101、;/p><p>　　(1)適用的開孔范圍</p><p>　　圓筒當內徑時，開孔最大直徑且。凸形封頭的開孔最大直徑</p><p>　　(2)內壓容器開孔所需補強的面積</p><p>　　2、殼體開孔所需補強面積</p><p>　　內壓容器的圓筒、橢圓形封頭開孔夠所需的補強面積為 </p><p&g

102、t;　　式中——開孔直徑，圓形孔取接管內直徑加兩倍壁厚附加量，mm</p><p>　　——殼體開孔處的計算厚度，</p><p><b>　　——接管有效厚度</b></p><p>　　——強度削弱系數，等于設計溫度下接管材料與殼體材料許用應力之比值，當該比值大于1.0時，取</p><p>　　殼體開孔處的計算壁厚

103、按以下公式計算</p><p><b>　?。╝）圓筒：</b></p><p><b>　?。╞）橢圓形封頭：</b></p><p>　　所以圓筒所需的補強面積為：</p><p>　　§6.2 開孔補強結構設計</p><p><b>　　1、補強

104、形式</b></p><p><b>　　外加強接管</b></p><p>　　依據：外加強接管結構簡單，加工方便，又能滿足補強要求，特別適用于中低壓容器的開孔補強。</p><p><b>　　2、補強結構</b></p><p><b>　　采用整段件補強</b&g

105、t;</p><p>　　依據：這種結構是將接管與殼體連同加強部分作成整體鍛件，然后與殼體焊在一起。其優(yōu)點是補強金屬集中于開孔應力最大部分，應力集中現象得到大大緩和。</p><p><b>　　第七章 支座設計</b></p><p><b>　　選型：圓筒型裙座</b></p><p>　　&#

106、167;7.1 精餾塔塔體質量</p><p>　　精餾塔內徑，，塔高H=11.95m查《化工設備設計基礎》附表四，6mm厚的16MnR的每米質量所以： </p><p>　　§7.2 封頭質量</p><p>　　封頭內徑，，查得6mm厚的16MnR材質封頭的質量</p><p>　　§7.3 塔內物料質量估算&l

107、t;/p><p><b>　　精餾塔體積： </b></p><p><b>　　物料密度： </b></p><p><b>　　塔內物料質量： </b></p><p>　　§7.4 附件質量</p><p>　　人孔約重200kg，其他接管

108、的總和按300kg計算</p><p><b>　　則附件質量： </b></p><p>　　§7.5 設備總質量</p><p>　　塔底采用裙座支撐，裙座的結構性能好，連接處產生的局部阻力小，所以它是塔設備的主要支座形式，為了制作方便，一般采用圓筒形。由于裙座內徑>800mm，故裙座壁厚取16mm。</p>

109、<p><b>　　基礎環(huán)內徑：</b></p><p><b>　　基礎環(huán)外徑：</b></p><p>　　圓整：，基礎環(huán)厚度，考慮到腐蝕余量取18mm，考慮到再沸器，裙座高度取2m。地角螺栓直徑取M30。</p><p>　　參 考 文 獻</p><p>　　1 涂偉萍，陳

110、佩珍等．化工過程及設備設計．北京：化工工業(yè)出版社，2004</p><p>　　2 譚蔚等．化工設備設計基礎．天津：天津大學出版社，2007</p><p>　　3 匡國柱，史啟才等．化工單元過程及設備課程設計．北京：化工工業(yè)出版社，2007</p><p>　　4 柴誠敬等． 化工原理．北京： 高等教育出版社，2006</p><p>