乙醇-水溶液精餾課程設(shè)計

1、<p>　　課題名稱： 乙醇-水溶液連續(xù)精餾設(shè)計 </p><p>　　系 別： 生物與化學工程系 </p><p>　　專 業(yè)： 化工082班 </p><p>　　學 號： </p><p>　　姓 名： </p><p>　

2、　指導教師： </p><p>　　時 間： 2011年6月13-25日 </p><p>　　設(shè)計題目: 篩板精餾塔</p><p>　　附: 篩板精餾塔設(shè)計任務(wù)書</p><p>　　設(shè)計名稱：乙醇-水溶液連續(xù)精餾塔設(shè)計</p><p><b>　　設(shè)計條件

3、</b></p><p>　　進精餾塔的料液含乙醇25%（質(zhì)量），其余為水；</p><p>　　產(chǎn)品乙醇含量不得低于94%（質(zhì)量）；</p><p>　　殘液中乙醇含量不得高于0.1%（質(zhì)量）；</p><p>　　生產(chǎn)能力為日產(chǎn)94%（質(zhì)量）乙醇產(chǎn)品425噸/天； </p><p>　　操作條件

4、（1）塔頂操作壓力4kPa（表壓）；</p><p>　?。?）進料熱狀況（自選）；</p><p>　?。?）回流比（自選）；</p><p>　?。?）加熱蒸氣為低壓蒸汽；</p><p>　?。?）全塔效率60% 。</p><p>　?。?）單板壓力降 ≤ 0.7 kPa</p><p>

5、;　　6．工作日：每年330天，每天24小時連續(xù)運行。</p><p><b>　　設(shè)計要求：</b></p><p>　　設(shè)計方案的確定及流程說明；</p><p>　　塔的工藝計算： （1）物料衡算；（2）計算塔頂 、塔底及加料板溫度；（3）計算平衡數(shù)據(jù)；</p><p>　?。?）計算塔板數(shù)：作X-Y圖；求最

6、小回流比及適宜回流比；求理論塔板數(shù)和實際塔板數(shù)。 </p><p>　　塔 和塔板的主要工藝尺寸計算 ：</p><p>　　塔體和塔板主要尺寸的確定 ：塔徑；溢流裝置（溢流堰長 、出口堰高 、降液管的寬度及面積 、降液管下端與塔板間距離）；塔板設(shè)計（塔板布置：包括開孔區(qū) 、溢 流區(qū) 、安定區(qū) 、無效區(qū)；篩孔數(shù)或浮閥數(shù)：包括孔徑 、塔板厚度 、開孔面積 、開孔率 、孔數(shù)或浮閥數(shù) 、浮閥的選

7、型；排列方式及孔心距）。</p><p>　　塔板的液體力學驗算：塔板壓力降；霧沫夾帶；漏液點氣速；液泛（即淹塔）。</p><p><b>　　塔板負荷性能圖。</b></p><p><b>　　設(shè)計結(jié)果一覽表</b></p><p><b>　　板式塔的結(jié)構(gòu)：</b>&l

8、t;/p><p>　　塔體結(jié)構(gòu)：塔頂空間；塔底空間；人孔；視鏡；支座；塔高；封頭及容器法蘭。</p><p>　　塔板結(jié)構(gòu)及安裝方式。</p><p>　　附屬設(shè)備的計算及選型</p><p>　　再沸器（即蒸餾釜）；</p><p><b>　　塔頂回流冷凝器；</b></p><

9、;p><b>　　料液預熱器；</b></p><p>　　塔頂 、塔底產(chǎn)品冷凝器； </p><p>　　主要接管尺寸及法蘭：包括塔頂蒸氣出口 管、回流液管 、料液排出管、加料管 、飽和水蒸氣管的管徑 及各接管的法蘭。</p><p><b>　　蒸氣噴出器。</b></p><p&g

10、t;　　繪圖：生產(chǎn)工藝流程圖 、精餾塔的工藝圖 、塔板構(gòu)造圖。</p><p>　　對本設(shè)計的評述和有關(guān)問題的分析討論。</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　第一章 設(shè)計方案簡介…………………………………………………...........1</p><p>　　第二章 工藝流程草圖及說明

11、……………………………………………….2</p><p>　　第三章 塔板的工藝計算……………………………………………………3</p><p>　　3.1精餾塔全塔物料衡算……………………………………………………3</p><p>　　3.2乙醇和水的物性參數(shù)計算……………………………………………….3</p><p>　　3.2.1

12、溫度………………………………………………………………….3</p><p>　　3.2.2密度………………………………………………………………….4</p><p>　　3.2.3混合液體表面張力…………………………………………………….6</p><p>　　3.2.4相對揮發(fā)度…………………………………………………………….7</p><

13、p>　　3.2.5混合物黏度…………………………………………………………….8</p><p>　　3.3理論板數(shù)和實際板數(shù)的計算…………………………………………...8</p><p>　　第四章 塔體的主要工藝尺寸計算…………………………………………………11</p><p>　　4.1塔體的主要工藝尺寸計算…………………………………………......

14、........11</p><p>　　4.1.1塔體主要尺寸確定……………………………………………………….11</p><p>　　4.1.2溢流裝置計算……………………………………………………………13</p><p>　　4.1.3塔板設(shè)計………………………………………………………………………………14</p><p>　　4.

15、2篩板的流體力學驗算………………………………………………………………………16</p><p>　　4.2.1氣相通過浮閥塔板的壓降……………………………………………………………16</p><p>　　4.2.2淹塔……………………………………………………………………………………18</p><p>　　4.2.3物沫夾帶………………………………………………………

16、………………………19</p><p>　　4.2.4漏液點氣速……………………………………………………………………………19</p><p>　　4.3塔板負荷性能曲線…………………………………………………………………………20</p><p>　　4.3.1物沫夾帶線……………………………………………………………………………20</p><p

17、>　　4.3.2液泛線…………………………………………………………………………………21</p><p>　　4.3.3液相負荷上限…………………………………………………………………………22</p><p>　　4.3.4漏液線…………………………………………………………………………………22</p><p>　　4.3.5液相負荷下限……………………………

18、……………………………………………22</p><p>　　第五章 板式塔的結(jié)構(gòu)25</p><p>　　5.1塔高的計算……………………………………………………………….........................21</p><p>　　5.1.1塔的頂部空間高度……………………………………………………………………25</p><p&

19、gt;　　5.1.2塔的底部空間高度……………………………………………………………………25</p><p>　　5.1.3人孔……………………………………………………………………………………25</p><p>　　5.1.4裙座……………………………………………………………………………………25</p><p>　　5.1.5筒體與封頭…………………………………

20、…………………………………………26</p><p>　　5.2接管………………………………………………………………………….22</p><p>　　5.2.1進料管…………………………………………………………………………………26</p><p>　　5.2.2回流管…………………………………………………………………………………27</p>&l

21、t;p>　　5.2.3塔底出料管……………………………………………………………………………27</p><p>　　5.2.4塔頂蒸汽出料管………………………………………………………………………28</p><p>　　5.2.5塔底進氣管……………………………………………………………………………28</p><p>　　5.3法蘭…………………………………

22、……………………………………….29</p><p>　　第六章 附屬設(shè)備的計算……………………………………………………………30</p><p>　　6.1熱量衡算………………………………………………………………………30</p><p>　　6.2附屬設(shè)備的選型...................................................

23、.............................................32</p><p>　　6.2.1再沸器…………………………………………………………………………………32</p><p>　　6.2.2塔頂回流冷凝器………………………………………………………………………32</p><p>　　6.2.3塔頂產(chǎn)品冷凝器…………………………

24、……………………………………………33</p><p>　　6.2.4塔底產(chǎn)品冷凝器………………………………………………………………………33</p><p>　　6.2.5原料預熱器……………………………………………………………………………33</p><p>　　6.2.6蒸汽噴出器……………………………………………………………………………34</p>

25、;<p>　　第七章 設(shè)計評述........................................................................................................35</p><p>　　浮閥塔工藝設(shè)計計算結(jié)果列表……………………………………………………..36</p><p>　　主要符號說明………

26、………………………………………………………………..38</p><p>　　參考文獻……………………………………………………………………………..40</p><p>　　第一章 設(shè)計方案簡介</p><p>　　精餾的基本原理是根據(jù)各液體在混合液中的揮發(fā)度不同，采用多次部分汽化和多次部分冷凝的原理來實現(xiàn)連續(xù)的高純度分離。在現(xiàn)代的工業(yè)生產(chǎn)中已經(jīng)廣泛地應用于物系的

27、分離、提純、制備等領(lǐng)域，并取得了良好的效益。其中主要包括板式塔和填料塔，而板式塔的塔板類型主要有泡罩塔板、浮閥塔板、篩板塔板、舌形塔板、網(wǎng)孔塔板、垂直塔板等等,本次課程設(shè)計是浮閥塔。</p><p>　　精餾過程與其他蒸餾過程最大的區(qū)別，是在塔兩端同時提供純度較高的液相和氣相回流，為精餾過程提供了傳質(zhì)的必要條件。提供高純度的回流，使在相同理論板的條件下，為精餾實現(xiàn)高純度的分離時，始終能保證一定的傳質(zhì)推動力。所以，

28、只要理論板足夠多，回流足夠大時，在塔頂可能得到高純度的輕組分產(chǎn)品，而在塔底獲得高純度的重組分產(chǎn)品。精餾廣泛應用于石油,化工,輕工等工業(yè)生產(chǎn)中,是液體混合物分離中首選分離方法</p><p>　　本次課程設(shè)計是分離乙醇——水二元物系。在此我選用連續(xù)精餾篩板塔。具有以下特點：</p><p>　　(1) 篩板塔的操作彈性小，對物料的流量要求非常平穩(wěn)精確，不利于實際生產(chǎn)中使用</p>

29、<p>　　(2) 篩板塔盤較浮閥塔盤的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單抗堵，壓降較小，造價便宜。</p><p>　　(3) 篩板塔盤現(xiàn)在很少用了，比浮閥塔的效率低，操作彈性小。</p><p>　　(4) 篩板塔盤也有溢流堰和降液管。優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，壓降較小，造價便宜，抗堵性強。</p><p>　　本次設(shè)計針對二元物系的精餾問題進行分析、計算、核算、繪圖，是較完整

30、的精餾設(shè)計過程。精餾設(shè)計包括設(shè)計方案的選取，主要設(shè)備的工藝設(shè)計計算——物料衡算、工藝參數(shù)的選定、設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計和工藝尺寸的設(shè)計計算、輔助設(shè)備的選型、工藝流程圖的制作、主要設(shè)備的工藝條件圖等內(nèi)容。通過對精餾塔的運算，可以得出精餾塔的各種設(shè)計如塔的工藝流程、生產(chǎn)操作條件、物性參數(shù)及接管尺寸是合理的，以保證精餾過程的順利進行并使效率盡可能的提高。</p><p>　　工科大學生應具有較高的綜合能力，解決實際生產(chǎn)問題的能

31、力，課程設(shè)計是一次讓我們接觸實際生產(chǎn)的良好機會，我們應充分利用這樣的時機認真去對待每一項任務(wù)，為將來打下一個穩(wěn)固的基礎(chǔ)。而先進的設(shè)計思想、科學的設(shè)計方法和優(yōu)秀的設(shè)計作品是我們所應堅持的設(shè)計方向和追求的目標。</p><p>　　第二章工藝流程草圖及說明</p><p>　　首先，乙醇和水的原料混合物進入原料罐，在里面停留一定的時間之后，通過泵進入原料預熱器，在原料預熱器中加熱到泡點溫度，然

32、后，原料從進料口進入到精餾塔中。因為被加熱到泡點，混合物中既有氣相混合物，又有液相混合物，這時候原料混合物就分開了，氣相混合物在精餾塔中上升，而液相混合物在精餾塔中下降。氣相混合物上升到塔頂上方的冷凝器中，這些氣相混合物被降溫到泡點，其中的液態(tài)部分進入到塔頂產(chǎn)品冷卻器中，停留一定的時間然后進入乙醇的儲罐，而其中的氣態(tài)部分重新回到精餾塔中，這個過程就叫做回流。液相混合物就從塔底一部分進入到塔底產(chǎn)品冷卻器中，一部分進入再沸器，在再沸器中被加

33、熱到泡點溫度重新回到精餾塔。塔里的混合物不斷重復前面所說的過程，而進料口不斷有新鮮原料的加入。最終，完成乙醇與水的分離。（工藝流程圖附后）</p><p>　　冷凝器→塔頂產(chǎn)品冷卻器→乙醇儲罐→乙醇    ↑回流↓</p><p>　　原料→原料罐→原料預熱器→精餾塔    

34、 ↑回流↓     再沸器← → 塔底產(chǎn)品冷卻器→水的儲罐→水</p><p>　　第三章 塔板的工藝計算</p><p>　　3.1 精餾塔全塔物料衡算</p><p>　　F:進料量(Kmol/s) XF:原料組成</p><p>　　

35、D:塔頂產(chǎn)品流量(Kmol/s)XD:塔頂組成</p><p>　　W:塔底殘液流量(Kmol/s)XW:塔底組成</p><p>　　原料乙醇組成: XF= =11.5%</p><p>　　塔頂組成: XD==86.0%</p><p>　　塔底組成: XW==0.04%</p><p>　　餾出液量D==0.

36、1169 Kmol/s</p><p>　　物料衡算式:F=D+W</p><p>　　F XF=D XD+W XW</p><p>　　聯(lián)立代入求解:F=0.8679 Kmol/s W=0.7510 Kmol/s</p><p>　　3.2 乙醇和水的物性參數(shù)計算</p><p><b>　　3.2.1溫

37、度</b></p><p>　　常壓下乙醇—水氣液平衡組成與溫度的關(guān)系</p><p>　　利用表中數(shù)據(jù)由內(nèi)差可求得tF tD tW</p><p>　　① tF := tF=84.97℃</p><p>　?、?tD: := tD =78.21℃</p><p>　　

38、③ tW := tW =99.91℃ </p><p>　?、?精餾段平均溫度:===81.59℃</p><p>　?、?提留段平均溫度:===92.44℃</p><p><b>　　3.2.2密度</b></p><p><b>　　已知:混合液密度:</b>&l

39、t;/p><p><b>　　混合氣密度:</b></p><p>　　塔頂溫度: tD=78.21℃</p><p>　　氣相組成yD: yD=86.83%</p><p>　　進料溫度: tF=84.97℃</p><p>　　氣相組成yF: yF=47.39%</p&g

40、t;<p>　　塔底組成: tW=99.91℃</p><p>　　氣相組成yw: yw=0.34%</p><p><b>　　(1)精餾段</b></p><p><b>　　液相組成x1:</b></p><p><b>　　氣相組成y1:</

41、b></p><p><b>　　所以</b></p><p><b>　　(2)提留段</b></p><p><b>　　液相組成x2:</b></p><p><b>　　氣相組成y2:</b></p><p><

42、b>　　所以</b></p><p>　　由不同溫度下乙醇和水的密度,內(nèi)差法求tF tD tW下的乙醇和水的密度</p><p>　　tF=84.97℃ </p><p>　　tD=78.21℃ </p><p>　　tW=99.91℃ </p><p><b&g

43、t;　　所以</b></p><p>　　3.2.3混合液體表面張力</p><p>　　由內(nèi)差法求得在tF tD tW下的乙醇和水的表面張力</p><p><b>　　乙醇表面張力：</b></p><p><b>　　水表面張力</b></p><p>

44、　　乙醇表面張力 σCF=16.68mN/m σCD=17.30mN/m σCW=15.21mN/m</p><p>　　水表面張力 σwF=61.74mN/m σwD=64.77mN/m σwW=60.81mN/m</p><p>　　塔頂表面張力 σD=21.37mN/m</p><p>　　原料表面張力 σF=53.94mN

45、/m</p><p>　　塔底表面張力 σw=60.59mN/m</p><p>　　(1)精餾段的平均表面張力 σ1=(22.37+53.94)/2=38.16mN/m</p><p>　　(2)提餾段的平均表面張力：σ2=（60.59+53.94）/2=57.27mN/m</p><p>　　3.2.4相對揮發(fā)度</p>

46、;<p>　　由 xF=11.5% yF=47.39% 得</p><p>　　由 xD=86.0% yD=86.83% 得</p><p>　　由 xW=0.04% yw=0.34% 得</p><p>　　(1)精餾段的平均相對揮發(fā)度</p><p>　　提餾段的平均相對揮發(fā)度</p><

47、;p>　　3.2.5混合物的粘度</p><p>　　=81.59℃ 查表，得μ水=0.0.349mpa·s, μ醇=0.452mpa·s</p><p>　　=92.44℃ 查表，得μ水=0.309mpa·s, μ醇=0.387mpa·s</p><p><b>　　(1)精餾段粘度：</b&

48、gt;</p><p>　　μ1=μ醇x1+μ水(1-x1)=0.452*0.4875+0.349*(1-0.4875)=0.399 mpa·s</p><p><b>　　提留段粘度: </b></p><p>　　μ2=μ醇x2+μ水(1-x2)=0.397*0.0577+0.309*(1-0.0577)=0.314 mpa

49、83;s</p><p>　　3.3理論塔板和實際塔板數(shù)的計算</p><p>　　繪出乙醇—水的氣液平衡組成，即X-Y曲線圖，作進料線</p><p>　　與平衡線的交點坐標為xq=0.115 yq=0.46</p><p><b>　　最小回流比為</b></p><p>　　取操作回流比R

50、=1.7Rmin=1.971</p><p>　　精餾段 L=RD=1.971*0.1169=0.2304kmol/s</p><p>　　V=(R+1)D=2.971*0.1169=0.3473kmol/s</p><p>　　提留段 因本設(shè)計為飽和液體進料，所以q=1</p><p>　　則精餾段操作線方程為y==0.66X+0.29

51、</p><p><b>　　提餾段操作線方程為</b></p><p><b>　　精餾段相平衡方程：</b></p><p>　　由精餾段操作線方程和精餾段相平衡方程得：</p><p>　　由精餾段操作線方程和提餾段相平衡方程得</p><p>　　由逐板法得理論板數(shù)N

52、T=16-1=15,加料板為第8塊理論板</p><p>　　全塔所需實際塔板數(shù)：塊</p><p><b>　　精餾段實際板數(shù)：</b></p><p><b>　　提餾段實際板數(shù)：</b></p><p>　　第四章 塔體的主要工藝尺寸計算</p><p>　　4.1塔體

53、主要尺寸確定</p><p>　　4.1.1塔徑的初步計算</p><p>　　4.1.1.1氣液相體積流量計算</p><p>　?。?）精餾段 質(zhì)量流量：</p><p><b>　　體積流量：</b></p><p>　?。?）提留段 質(zhì)量流量：</p><p>

54、;<b>　　體積流量：</b></p><p>　　4.1.1.2精餾段塔徑計算</p><p>　　由u=(安全系數(shù))*Umax,安全系數(shù)=0.6—0.8，Umax=</p><p><b>　　橫坐標數(shù)值：</b></p><p>　　取板間距：Ht=0.60m , hL=0.06m .則Ht

55、- hL=0.54m</p><p>　　查圖可知C20=0.11 ,</p><p>　　取安全系數(shù)為0.7 ，則空塔氣速</p><p>　　按標準塔徑圓整后為=2.6m</p><p><b>　　塔截面積為</b></p><p><b>　　實際空塔氣速為</b>&

56、lt;/p><p>　　4.1.1.3提留段塔徑計算</p><p><b>　　橫坐標數(shù)值： </b></p><p>　　取板間距：Ht=0.60m , hL=0.06m .則Ht- hL=0.54m</p><p>　　查圖可知C20=0.12 , </p><p>　　取安全系數(shù)為0.7 ，則

57、空塔氣速</p><p>　　按標準塔徑圓整后為=2.6m</p><p><b>　　塔截面積為</b></p><p><b>　　實際空塔氣速為</b></p><p>　　綜上：塔徑D=2.6m，選擇雙流型塔板，截面積</p><p><b>　　精餾段有效

58、高度</b></p><p><b>　　提餾段有效高度</b></p><p>　　全塔的有效高度Z=7.8+6=13.4m</p><p>　　4.1.2溢流裝置計算</p><p>　　4.1.2.1堰長 對雙流型，一般 取=0.65D=1.625m</p><p>　　4.

59、1.2.2溢流堰高度（出口堰高） 選擇平直堰</p><p><b>　　堰上層高度</b></p><p>　　又查圖得E=1.03</p><p>　　塔板上清液層高度 在此取</p><p><b>　　精餾段 </b></p><p><b&

60、gt;　　提留段</b></p><p>　　4.1.2.3弓形降液管寬度和截面積</p><p><b>　　由查得， </b></p><p><b>　　溢流中間降液管寬度</b></p><p><b>　　則</b></p><p>

61、;　　驗算降液管內(nèi)停留時間</p><p><b>　　精餾段：</b></p><p><b>　　提留段：</b></p><p>　　停留時間>5s，故降液管可使用</p><p>　　4.1.2.4降液管底隙高度</p><p><b>　?。?）精餾

62、段</b></p><p>　　取降液管底隙的流速=0.15m/s </p><p><b>　　則=</b></p><p><b>　　（2）提留段</b></p><p>　　取′=0.15m/s 則=</p><p>　　降液管底隙高度在30~40mm

63、之間，故降液管設(shè)計合理</p><p>　　受液盤凹形和平形兩種，對于塔徑為以上的塔，常采用凹形受液盤，這種結(jié)構(gòu)在低流量時仍能造成正液封，且有改變液體流向的緩沖作用。凹形受液盤的的深度一般在50mm以上。</p><p>　　選用凹形受液盤：深度</p><p>　　4.1.2.4溢流堰寬度 </p><p><b>　　4.1.3

64、塔板設(shè)計</b></p><p>　　4.1.3.1塔板分布</p><p>　　本設(shè)計塔徑D=2.6m 采用分塊式塔板</p><p>　　4.1.3.2 浮閥的選型：F1Q-3B型閥片厚度1.5mm，閥重24.3g，塔板厚3mm.</p><p>　　4.1.3.3浮閥數(shù)目與排列</p><p>

65、<b>　　(1)精餾段</b></p><p>　　取閥孔動能因子F0=12. 則孔速</p><p>　　每層塔板上浮閥數(shù)目為</p><p>　　邊緣區(qū)寬度 (mm)，一般為 50～75， 取邊緣區(qū)寬度（即無效區(qū)） 破沫區(qū)寬度（即安定區(qū)），雙溢流中間降液管寬度Wd=0.15m，</p><p>　　計算塔板上的鼓

66、泡區(qū)面積，即</p><p><b>　　其中</b></p><p>　　所以 浮閥排列方式采用順排方式，t/d0應盡可能在3～4的范圍內(nèi)，在此取同一個橫排的孔心距t=0.120m（）</p><p><b>　　則排間距：</b></p><p>　　按t=120mm , 以順排方式作圖，排得閥

67、數(shù)919個</p><p>　　按N=919 開孔面積：</p><p>　　重新核算孔速及閥孔動能因子</p><p>　　閥孔動能因子變化不大，仍在9—13范圍內(nèi)</p><p><b>　　塔板開孔率</b></p><p><b>　　(2)提留段</b></

68、p><p>　　取閥孔動能因子F0=12. 則孔速</p><p>　　每層塔板上浮閥數(shù)目為</p><p>　　按t=120mm ,估算排間距</p><p>　　取t=120mm , 以順排方式作圖，排得閥數(shù)817個</p><p>　　按N=817 開孔面積：</p><p>　　重新核算

69、孔速及閥孔動能因子</p><p>　　閥孔動能因子變化不大，仍在9—13范圍內(nèi)</p><p><b>　　塔板開孔率</b></p><p>　　4.2 篩板的流體力學驗算</p><p>　　4.2.1氣相通過浮閥塔板的壓降</p><p>　　氣體通過塔板時，需克服塔板本身的干板阻力、板上

70、充氣液層的阻力及液體表面張力造成的阻力，這些阻力即形成了塔板的壓降。氣體通過塔板的壓降△Pp可由 和計算</p><p>　　式中 hc——與氣體通過塔板的干板壓降相當?shù)囊褐叨?，m液柱； hl——與氣體通過板上液層的壓降相當?shù)囊褐叨?，m液柱； hσ——與克服液體表面張力的壓降相當?shù)囊褐叨?，m液柱。 </p><p><b>　　精餾段</b></p

71、><p><b>　　(1)干板阻力 </b></p><p>　　因u01>u0c1 故</p><p>　　(2)板上充氣液層阻力</p><p><b>　　取 則</b></p><p>　　(3)液體表面張力所造成的阻力</p>&l

72、t;p>　　=0.050+0.025+0.0005=0.0755m</p><p><b>　　單板的壓力降：</b></p><p><b>　　精餾段平均壓強：</b></p><p><b>　　提留段</b></p><p><b>　?。?）干板阻力

73、 </b></p><p>　　因u02>u0c2 故</p><p>　?。?）板上充氣液層阻力</p><p><b>　　取 則</b></p><p>　　（3）液體表面張力所造成的阻力</p><p>　　=0.044+0.025+0.00067=0.069

74、7m</p><p><b>　　單板的壓力降</b></p><p><b>　　提餾段平均壓強：</b></p><p><b>　　4.2.2淹塔</b></p><p>　　為了防止淹塔現(xiàn)象的發(fā)生，要求控制降液管中清液高度</p><p><

75、;b>　　精餾段</b></p><p>　　(1)單層氣體通過塔板壓降所相當?shù)囊褐叨?lt;/p><p>　　(2)液體通過液體降液管的壓頭損失 </p><p><b>　　(3) 則</b></p><p><b>　　取，已選定 </b></p>&l

76、t;p><b>　　則</b></p><p>　　可見所以符合防止淹塔的要求。 </p><p><b>　　提留段</b></p><p>　　(1)單層氣體通過塔板壓降所相當?shù)囊褐叨?2)液體通過液體降液管的壓頭損失 ⑶板上液層高度 </p><p><b>　　則

77、</b></p><p><b>　　取，已選定 </b></p><p><b>　　則</b></p><p>　　可見所以符合防止淹塔的要求?？梢娝苑戏乐寡退囊?。</p><p><b>　　4.2.3物沫夾帶</b></p><

78、p><b>　　精餾段</b></p><p><b>　　板上液體流經(jīng)長度：</b></p><p><b>　　板上液流面積：</b></p><p>　　取物性系數(shù)，泛點負荷系數(shù)圖</p><p><b>　　泛點率</b></p>

79、<p>　　為了避免過量物沫夾帶，一般的大塔應控制泛點率在，由以上計算可知，物沫夾帶能夠滿足的要求。 </p><p><b>　　提留段</b></p><p>　　取物性系數(shù)，泛點負荷系數(shù)圖</p><p><b>　　泛點率</b></p><p>　　為了避免過量物沫夾帶，一般

80、的大塔應控制泛點率在，由以上計算可知，物沫夾帶能夠滿足的要求。 </p><p>　　4.2.4漏液點氣速</p><p>　　當氣相負荷減小或踏板上開孔率增大，通過篩孔或閥孔的氣速不足以克服液層阻力時，部分液體會從篩孔或閥孔中直接落下，該現(xiàn)象稱為漏液。漏液導致辦效率下降，嚴重時將使塔板上不能積液而無法操作。漏液氣速指的是漏夜現(xiàn)象明顯影響辦效率時的氣速。</p><p&

81、gt;　　精餾段：查圖C0=0.85（化工原理課程設(shè)計P90)</p><p><b>　　提餾段： </b></p><p>　　查圖C0=0.85（化工原理課程設(shè)計P90)</p><p>　　4.3塔板負荷性能曲線</p><p>　　4.3.1物沫夾帶線 </p><p>　　據(jù)此可作出負

82、荷性能圖中的物沫夾帶線，按泛點率80%計算：</p><p>　　⑴精餾段 0.8=</p><p><b>　　整理得： </b></p><p><b>　　即</b></p><p>　　由上式知物沫夾帶線為直線，則在操作范圍內(nèi)任取兩個值算出</p><p><

83、b>　　⑵提留段</b></p><p><b>　　0.8=</b></p><p><b>　　整理得： </b></p><p><b>　　即</b></p><p>　　在操作范圍內(nèi)任取兩個值算出

84、 </p><p><b>　　4.3.2液泛線 </b></p><p>　　而⑴精餾段 整理得： </p><p><b>　　⑵提留段</b></p><p><b>　　整理得：</b></p><p>　　在操作范圍

85、內(nèi)任取若干個值，算出相應得值： </p><p>　　4.3.3液相負荷上限 </p><p>　　液體的最大流量應保證降液管中停留時間不低于3~5s 液體降液管內(nèi)停留時間 以作為液體在降液管內(nèi)停留時間的下限，則</p><p>　　4.3.4漏液線 對于F1型重閥，依作為規(guī)定氣體最小負荷的標準，則</p><p>　　(1) 精餾

86、段 </p><p><b>　　(2)提留段</b></p><p>　　4.3.5液相負荷下限 </p><p>　　取堰上液層高度作為液相負荷下限條件作出液相負荷下限線，該線為與氣相流量無關(guān)的豎直線。 </p><p>　　取E=1.0 3 則</p><p>　　由以上1~

87、5作出塔板負荷性能圖</p><p><b>　　由上圖可知：</b></p><p>　　精餾段：氣相最大負荷</p><p><b>　　氣相最小負荷</b></p><p>　　提餾段：氣相最大負荷</p><p><b>　　氣相最小負荷</b>

88、</p><p><b>　　精餾段操作彈性=</b></p><p><b>　　提餾段操作彈性=</b></p><p>　　第五章 板式塔的結(jié)構(gòu)</p><p><b>　　5.1塔總高的計算</b></p><p>　　5.1.1塔的頂部空間高度

89、</p><p>　　塔的頂部空間高度是指塔頂?shù)谝粚铀P到塔頂封頭的直線距離，塔頂部空間高度為1200mm。 </p><p>　　5.1.2塔的底部空間高度 </p><p>　　塔的底部空間高度是指塔底最末一層塔盤到塔底下封頭切線的距離，釜液停留時間取20min。釜液上方的氣液分離空間高度取1.5m。</p><p><b>　

90、　5.1.3人孔</b></p><p>　　人孔是安裝或檢修人員進出塔的唯一通道，人孔的設(shè)置應便于進入任何一層塔板，由于設(shè)置人孔處塔間距離大，且人孔設(shè)備過多會使制造時塔體的彎曲度難于達到要求，一般每隔6~8塊塔板才設(shè)一個人孔，，需經(jīng)常清洗時每隔3~4塊塔板才設(shè)一個人孔.本塔中共25塊板，需設(shè)置4個人孔，每個孔直徑為450mm，人孔伸入塔內(nèi)部應與塔內(nèi)壁修平，其邊緣需倒棱和磨圓，人孔法蘭的密封面形及墊片

91、用材，一般與塔的接管法蘭相同，本設(shè)計也是如此，取人孔所在板增至800mm</p><p><b>　　5.1.4 裙座</b></p><p>　　裙座高度應考慮的問題包括：1.　底部接管的高度和出入孔的位置2.　塔底抽出泵的灌泵液位3.　塔底再沸器熱虹吸循環(huán)或強制循環(huán)的要求4.　檢修方便5.　減壓塔底液封要求6. 　支撐應力要求設(shè)計時一般取裙座高度為1

92、.5-2m，本塔為常壓操作，取裙座2m.</p><p>　　進料所在板的板間距由600mm增至700mm，</p><p>　　5.1.5筒體與封頭</p><p>　　5.1.5.1筒體 </p><p>　　由D=2.6m 選鋼板材料為：GB 3274 則，100%探傷，</p><p><b>

93、;　　取壁厚為4mm</b></p><p><b>　　5.1.5.2封頭</b></p><p>　　封頭分為橢圓形封頭、碟形封頭等幾種，本設(shè)計采用標準橢圓形封頭，由公稱直徑D=2600mm</p><p><b>　　，取壁厚為4mm</b></p><p>　　得曲面高度，直邊高

94、度。選用封頭N2600×4,JB1154-73</p><p><b>　　塔總高：</b></p><p><b>　　5.2接管</b></p><p>　　5.2.1進料管進料管的結(jié)構(gòu)類型很多，有直管進料管、彎管進料管、T型進料管。本設(shè)計采用直管進料管。管徑計算如下： 取 </p>&

95、lt;p><b>　　查標準系列選取</b></p><p><b>　　5.2.2回流管</b></p><p>　　采用直流回流管 取 </p><p><b>　　查標準系列選取</b></p><p>　　5.2.3塔底出料管</p><p

96、><b>　　取 直管出料</b></p><p><b>　　查標準系列選取</b></p><p>　　5.2.4塔頂蒸汽出料管</p><p>　　直管出氣 取出口氣速</p><p><b>　　查標準系列選取</b></p><p&

97、gt;　　5.2.5塔底進氣管</p><p>　　采用直管 取氣速 </p><p><b>　　查標準系列選取</b></p><p><b>　　5.3法蘭</b></p><p>　　由于常壓操作，所以法蘭均采用標準管法蘭、平焊法蘭，由不同的公稱直徑，選用相應法蘭。</p&g

98、t;<p>　　進料管接管法蘭、回流管接管法蘭、塔底出料管法蘭、塔釜蒸汽進氣法蘭都采用HGT/20607-2009鋼制管法蘭用聚四氟乙烯包覆墊片</p><p><b>　　5.3視鏡</b></p><p>　　公稱直徑：50mm 尺寸標準：Pg2.5Pg50JB93-14-1 連接面形式：平面</p><p>　　第六章

99、 附屬設(shè)備的計算</p><p>　　6.1 熱量衡算 </p><p>　　0℃的塔頂氣體上升的焓Hv</p><p>　　tD溫度下，即 78.21 ℃</p><p><b>　　=30℃溫度下</b></p><p>　　tw溫度下，即 99.91 ℃ </p>

100、;<p>　　tD溫度下，即 78.21 ℃ </p><p>　　0℃的塔頂氣體上升的焓Qv</p><p>　　塔頂以0℃為基準溫度由78.21℃到30℃的熱量變化</p><p>　　溫度由99.91℃到30℃的熱量變化</p><p><b>　　回流液的焓HR</b></p>&l

101、t;p>　　注：此為泡點回流，據(jù)t-x-y圖差得此時組成下的泡點tD，用內(nèi)差法求得回流液組成下的，查得=78.15</p><p><b>　　此溫度下： </b></p><p>　　注：回流液組成與塔頂組成相同</p><p><b>　　塔頂餾出液的焓HD</b></p><p>　

102、　因餾出口與回流液口組成一樣，所以</p><p>　　冷凝器消耗的熱量QC</p><p><b>　　進料口的熱量QF</b></p><p>　　t溫度下，即 84.97℃ </p><p><b>　　=25℃溫度下</b></p><p><b>　　塔

103、釜殘液的焓QW</b></p><p>　　6.2附屬設(shè)備的選型</p><p><b>　　6.2.1再沸器</b></p><p>　　塔釜熱損失為10%, 則</p><p>　　設(shè)再沸器損失能量Q損=0.1QB</p><p><b>　　加熱器實際熱負荷</b

104、></p><p>　　再沸器的選型：選用飽和水蒸氣加熱，傳熱系數(shù)取K=2926J/(m2.h.oC) </p><p>　　料液溫度： 水蒸氣：</p><p>　　加熱水蒸氣的汽化熱：r=2259.5 kJ/kmol水蒸氣的用量m水= QB/ r=</p><p>　　查表得水蒸氣溫度為t=120℃取k=650（w/m2&#

105、215;k）則再沸器的傳熱面為:由 其中Cp=4.187Kj/(kg.h)得A=147 m2</p><p>　　選取型號為：G.CH800-6-70</p><p>　　6.2.2塔頂回流冷凝器</p><p>　　有機物蒸汽冷凝器設(shè)計選用的總體傳熱系數(shù)一般范圍為500—1500℃)</p><p>　　本設(shè)計取K=700℃)=2926℃

106、)</p><p><b>　　出料液溫度：</b></p><p><b>　　冷卻水溫度： </b></p><p>　　逆流操作：△t1=58.21 ℃ △t2=43.21℃</p><p>　　選用設(shè)備型號：G500I-16-40</p><p>　　6.2.3

107、、塔頂產(chǎn)品冷凝器</p><p><b>　　出料液溫度：</b></p><p><b>　　冷卻水溫度： </b></p><p>　　逆流操作：△t1=43.21 ℃ △t2=10℃</p><p><b>　　選用列管式換熱器。</b></p>&l

108、t;p>　　6.2.4、塔底產(chǎn)品冷凝器</p><p><b>　　出料液溫度：</b></p><p><b>　　冷卻水溫度： </b></p><p>　　逆流操作：△t1=64.91 ℃ △t2=10℃</p><p><b>　　選用列管式換熱器。</b>

109、</p><p>　　6.2.5、原料預熱器</p><p>　　原料液由25℃加熱到84.97℃，假設(shè)加熱蒸汽進口溫度為130℃，出口溫度為60℃，逆流冷凝，取傳熱系數(shù)取K=700℃)=2926℃)</p><p><b>　　加熱蒸汽溫度： </b></p><p><b>　　原料液溫度：</b&g

110、t;</p><p>　　逆流操作：△t1=35 ℃ △t2=45.03℃</p><p><b>　　選用U型管換熱器。</b></p><p>　　6.2.6、蒸汽噴出器</p><p>　　蒸汽噴出器可用蒸汽噴射式泵。</p><p><b>　　設(shè)計評述</b>

111、</p><p>　　化工原理課程設(shè)計是一個綜合性和實踐性很強的學習環(huán)節(jié)，是理論聯(lián)系實際的橋梁，同時也是我們在學習化工設(shè)計基礎(chǔ)只是過程的初次嘗試。本次課程設(shè)計要求我們綜合運用基礎(chǔ)知識，獨立思考。要做好課程設(shè)計，不僅要了解工程設(shè)計的基本內(nèi)容，掌握設(shè)計的程序和方法，還要求有縫隙和解決工程實際問題的能力。</p><p>　　此次設(shè)計學到的真的很多。對于我們設(shè)計的乙醇-水溶液連續(xù)精餾，讓自己對于

112、浮閥塔的連續(xù)精餾有了一定的認識，至少對于浮閥塔精餾設(shè)備有了基礎(chǔ)的了解，對于溶液連續(xù)精餾的工藝流程有了一定認識。在此次設(shè)計過程中，知道了查取數(shù)據(jù)及取合適數(shù)據(jù)的重要性，在選取設(shè)備時都是需要不斷地核算，核算是否符合生產(chǎn)要求及其安全要求，才能選出適合的設(shè)備。在計算過程中需及其的認真，某個地方錯了可能就得全部重來算一遍。當然在進行設(shè)計時分析、思考是很關(guān)鍵的，如何計算，選用何種計算公式都得通過認真思考。</p><p>　　

113、本次設(shè)計心得有以下幾點：</p><p>　　數(shù)據(jù)的查?。罕M可能保證數(shù)據(jù)的來源具有一定的可靠性；</p><p>　　數(shù)據(jù)的單位：各公式計算時單位的要求及加和時單位的一致性；</p><p>　　耐心和細心：需計算數(shù)據(jù)多、計算的繁瑣都需要有一定的耐心和細心；</p><p>　　4、 清晰的思路：計算的公式特別多，各符號代表的意義及對應的數(shù)據(jù)

114、一定得很清楚。</p><p>　　精餾塔工藝設(shè)計計算結(jié)果總表</p><p><b>　　主要符號說明</b></p><p><b>　　下標的說明</b></p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 譚天恩，竇梅，周明

115、華. 《化工原理》(上、下冊). 北京：化學工業(yè)出版社，2008</p><p>　　[2]匡國柱，史啟才.《化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計》.北京：化學工業(yè)出版社，2005</p><p>　　[3]柴誠敬，劉國維，李阿娜. 《化工原理課程設(shè)計》. 天津：天津科學技術(shù)出版社，1995</p><p>　　[5]刁玉瑋，王立業(yè)，喻健良.《化工設(shè)備機械基礎(chǔ)》. 大連：大連

116、理工大學出版社，2006</p><p>　　[6]石油化學工業(yè)規(guī)劃設(shè)計院. 塔的工藝計算. 北京：石油化學工業(yè)出版社，1997</p><p>　　[7]化工設(shè)備技術(shù)全書編輯委員會. 化工設(shè)備全書—塔設(shè)備設(shè)計. 上海：上?？茖W技術(shù)出版社，1988</p><p>　　[8]化學工程手冊編輯委會. 化學工程手冊，第1篇化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；第13篇氣液傳質(zhì)設(shè)備. 北京：化學

117、工業(yè)出版社，1986</p><p>　　[9]上?；すI(yè)設(shè)計院石油設(shè)備設(shè)計建議組. 化工設(shè)備圖冊—塔設(shè)備（4）. 1976</p><p>　　[10]上海醫(yī)藥設(shè)計院. 化工工藝設(shè)計手冊(上、下). 北京：化學工業(yè)出版社，1986</p><p>　　[11]大連理工大學化工原理教研室. 化工原理課程設(shè)計. 大連：大連理工大學出版社，1994</p>

118、<p>　　[12]柴誠敬，劉國維，李阿娜. 化工原理課程設(shè)計. 天津：天津科學技術(shù)出版社，1995</p><p>　　[13]陳敏恒，叢德茲，方圖南，齊鳴齋. 化工原理(上、下冊)(第二版). 北京：化學工業(yè)出版社，2000</p><p>　　[14]天津大學化工原理教研室 《 化工原理 》</p><p>　　[15]大連工學院化工原理教研室

119、 《 化工原理 》</p><p>　　[16]《 化工設(shè)備設(shè)計手冊全書 》編輯委員會 《 塔設(shè)備設(shè)計 》 《 換熱器設(shè)計 》 </p><p>　　[17]《 化學工程手冊 》編委會 《 傳熱設(shè)備及工業(yè)生產(chǎn) 》（8篇） 《 氣液傳質(zhì)設(shè)備 》（13）</p><p>　　[18]王靜康 黃璐 《 化工設(shè)計 》</p><