課程設(shè)計(jì)---乙醇—丙醇二元物系篩板精餾塔的設(shè)計(jì)

1、<p>　　化工原理 課 程 設(shè) 計(jì)</p><p>　　題目 乙醇—丙醇二元物系篩板精餾塔的設(shè)計(jì) </p><p>　　教 學(xué) 院 化工與材料工程學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級 </p><p>　　學(xué)生姓名 </p><p>　　學(xué)生學(xué)號

2、 </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　2011年12月15日</p><p><b>　　設(shè)計(jì)任務(wù)書 </b></p><p>　　設(shè)計(jì)條件：常壓 P=1atm (絕壓)；</p><p>　　處理量：100kmol/h;<

3、;/p><p>　　進(jìn)料組成=0.468、流出液組成=0.938、釜底組成=0.038（以上均為摩爾分?jǐn)?shù)）</p><p>　　單板壓降≦0.7kpa.</p><p><b>　　設(shè)計(jì)任務(wù)：</b></p><p>　?、蓖瓿稍摼s塔的工藝設(shè)計(jì)，包括物料衡算、熱量衡算、篩板塔的設(shè)計(jì)計(jì)算；</p><p&

4、gt;　　⒉畫出帶控制點(diǎn)的工藝流程圖（2號圖紙），精餾塔工藝條件圖（2號圖紙）；</p><p>　?、硨懗鲈摼s塔的設(shè)計(jì)說明書，包括設(shè)計(jì)結(jié)果匯總和設(shè)計(jì)評價(jià)。</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要- 1 -</b></p><p>　　第一章 前言- 2 -

5、</p><p>　　第二章 精餾塔物料衡算- 3 -</p><p>　　2.1 物料衡算- 3 -</p><p>　　2.2摩爾衡算- 3 -</p><p>　　第三章 塔體主要工藝尺寸- 4 -</p><p>　　3.1 塔板數(shù)的確定- 4 -</p><p>　　3.1.

6、1 塔板溫度計(jì)算- 4 -</p><p>　　3.1.2 物料相對揮發(fā)度計(jì)算- 6 -</p><p>　　3.1.3 回流比計(jì)算- 6 -</p><p>　　3.1.4 塔板物料衡算- 7 -</p><p>　　3.1.5 實(shí)際塔板數(shù)的計(jì)算- 9 -</p><p>　　3.1.5.1 黏度- 9

7、-</p><p>　　3.1.5.2總塔板效率- 9 -</p><p>　　3.1.6 實(shí)際塔板數(shù)計(jì)算- 10 -</p><p>　　3.2 塔徑計(jì)算- 10 -</p><p>　　3.2.1 平均分子質(zhì)量計(jì)算- 10 -</p><p>　　3.2.2 平均密度計(jì)算- 10 -</p>

8、<p>　　3.2.3 液相表面張力計(jì)算- 12 -</p><p>　　3.2.4 塔徑計(jì)算- 13 -</p><p>　　3.3 塔截面積- 15 -</p><p>　　3.4 精餾塔有效高度計(jì)算- 15 -</p><p>　　3.5 精餾塔熱量衡算- 16 -</p><p>　　3.

9、5.1 塔頂冷凝器的熱量衡算- 16 -</p><p>　　3.5.1.1 比熱容及汽化熱的計(jì)算- 16 -</p><p>　　3.5.1.2 基準(zhǔn)態(tài)的選擇- 17 -</p><p>　　3.5.1.3 各股物料熱量計(jì)算- 18 -</p><p>　　第四章 板主要工藝尺寸計(jì)算- 19 -</p><p&

10、gt;　　4.1 溢流裝置計(jì)算- 19 -</p><p>　　4.1.1 堰長- 19 -</p><p>　　4.1.2 溢流堰高度- 19 -</p><p>　　4.1.3降液管寬度Wd和截面積Af- 19 -</p><p>　　4.1.4 降液管底隙高度h0- 20 -</p><p>　　4.2

11、 塔板布置- 20 -</p><p>　　4.2.1 塔板的分塊- 20 -</p><p>　　4.2.2 邊緣寬度的確定- 20 -</p><p>　　4.2.3 開孔區(qū)面積的計(jì)算- 20 -</p><p>　　4.2.4 篩孔板n與開孔率ψ- 21 -</p><p>　　4.3流體力學(xué)驗(yàn)算-

12、21 -</p><p>　　4.3.1 塔板壓降- 21 -</p><p>　　4.3.1.1干板壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨? 21 -</p><p>　　4.3.1.2 氣流穿過板上液層壓降相當(dāng)液柱高度- 22 -</p><p>　　4.3.1.3 克服液面表面張力壓降相當(dāng)液柱- 22 -</p><p>　

13、　4.3.2 液泛- 23 -</p><p>　　4.3.3 液沫夾帶的驗(yàn)算- 24 -</p><p>　　4.3.4 漏液- 24 -</p><p>　　4.3.5 塔板負(fù)荷性能圖- 25 -</p><p>　　4.3.5.1 漏液線方程- 25 -</p><p>　　4.3.5.2 液沫夾帶線

14、- 26 -</p><p>　　4.3.5.3 液相負(fù)荷下限線- 27 -</p><p>　　4.3.5.4 液相負(fù)荷上限線- 27 -</p><p>　　4.3.5.5 液泛線- 28 -</p><p>　　4.3.5.6 負(fù)荷性能圖- 30 -</p><p>　　第五章 管徑設(shè)計(jì)- 32 -&l

15、t;/p><p>　　第六章 塔的附屬設(shè)備設(shè)計(jì)- 34 -</p><p>　　6.1冷凝器的選擇- 34 -</p><p>　　6.2再沸器的選擇- 34 -</p><p>　　第七章 設(shè)計(jì)篩板的主要結(jié)果匯總表- 35 -</p><p>　　結(jié)束語- 38 -</p><p>

16、;　　參考文獻(xiàn)- 39 -</p><p>　　化工原理課程設(shè)計(jì)教師評分表- 40 -</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　在本設(shè)計(jì)中我們使用篩板塔，篩板塔的突出優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單,造價(jià)低。合理的設(shè)計(jì)和適當(dāng)?shù)牟僮骱Y板塔能滿足要求的操作彈性，而且效率高。采用篩板可解決堵塞問題，適當(dāng)控制漏液。</p><

17、;p>　　本設(shè)計(jì)從課程設(shè)計(jì)的一般原理、要求、內(nèi)容和步驟，選擇典型的單元操作，主要關(guān)于篩板精餾塔的設(shè)計(jì)內(nèi)容：</p><p>　　從物料守恒，熱量守恒方面進(jìn)行計(jì)算；了解并掌握塔的基本構(gòu)造，及其關(guān)于塔的主要計(jì)算，設(shè)計(jì)出符合條件的塔；</p><p>　　連接塔的各種管道大小不一，需要根據(jù)數(shù)據(jù)算出各個管道，并通過查標(biāo)準(zhǔn)管道表選出符合條件的管道；</p><p>　　

18、在設(shè)計(jì)過程中，涉及很多物理量參數(shù)，通過查資料得出各個相關(guān)的數(shù)，利用插值法算出要求的。</p><p>　　通過本設(shè)計(jì)，主要是增強(qiáng)學(xué)生對塔的熟練程度，提高學(xué)生的綜合能力，以便適應(yīng)實(shí)際生產(chǎn)能力。</p><p>　　關(guān)鍵詞：篩板塔；操作彈性；物料守恒；熱量守恒</p><p><b>　　前言</b></p><p>　　蒸

19、餾塔有板式塔與填料塔兩種主要類型。根據(jù)操作方式又可分為連續(xù)精餾塔與間歇精餾塔。 　　蒸氣由塔底進(jìn)入。蒸發(fā)出的氣相與下降液進(jìn)行逆流接觸，兩相接觸中，下降液中的易揮發(fā)(低沸點(diǎn))組分不斷地向氣相中轉(zhuǎn)移，氣相中的難揮發(fā)(高沸點(diǎn))組分不斷地向下降液中轉(zhuǎn)移，氣相愈接近塔頂，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，從而達(dá)到組分分離的目的。</p><p>　　蒸餾裝置包括精餾塔、原料預(yù)熱器、蒸餾釜（再沸

20、器）、冷凝器、釜液冷卻器和產(chǎn)品冷卻器等設(shè)備。蒸餾過程按操作方式的不同，分為連續(xù)蒸餾和間歇蒸餾兩種流程。連續(xù)蒸餾具有生產(chǎn)能力大，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　蒸餾過程根據(jù)操作壓力的不同，可分為常壓、減壓和加壓蒸餾。本設(shè)計(jì)中，由于物料乙醇、正丙醇都是易揮發(fā)有機(jī)物，所以常壓操作，塔頂蒸汽壓力為大氣壓，全塔的壓力降很小。</p><p>　　由任務(wù)書給定，進(jìn)料熱狀況為泡點(diǎn)進(jìn)料，加熱方式

21、采用間接蒸氣加熱，設(shè)置再沸器。塔底設(shè)冷凝回流裝置。</p><p>　　通過物料守恒、熱量守恒，計(jì)算設(shè)計(jì)要求的主要數(shù)據(jù)，以便選擇符合要求的管道、板塊以及塔的各種設(shè)備。</p><p><b>　　精餾塔物料衡算</b></p><p><b>　　2.1 物料衡算</b></p><p>　　已知數(shù)

22、據(jù)：乙醇的摩爾質(zhì)量MA=46kg/kmol,</p><p>　　正丙醇摩爾質(zhì)量MB=60kg/kmol</p><p>　　Xf=0.25 XD=0.98 XW=0.05</p><p>　　原料處理量 kmol/h=0.028 kmol/s</p><p><b>　　總物料流量衡算</b></p&g

23、t;<p>　　塔底物料流量衡算：易揮發(fā)組分物料衡算：F×XF=D×XD+WXW </p><p>　　解得：D=47.778 kmol/</p><p>　　W=52.222 kmol/</p><p><b>　　2.2摩爾衡算

24、</b></p><p>　　原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的流量和平均摩爾質(zhì)量</p><p>　　=53.45 kg/kmol</p><p>　　=46.87 kg/kmol</p><p>　　=59.47 kg/kmol</p><p>　　第三章 塔體主要工藝尺寸</p><p>

25、;　　3.1 塔板數(shù)的確定</p><p>　　3.1.1 塔板溫度計(jì)算</p><p>　　表-1：乙醇—丙醇平衡數(shù)據(jù)</p><p>　　利用插值法：設(shè)進(jìn)料溫度為,塔頂溫度為,塔釜溫度</p><p><b>　　: ℃</b></p><p><b>　　: ℃</b&g

26、t;</p><p><b>　　: ℃</b></p><p>　　精餾段的平均溫度：℃</p><p>　　提留段的平均溫度：℃</p><p><b>　　汽相組成：</b></p><p><b>　　塔頂?shù)钠嘟M成： </b></p&g

27、t;<p><b>　　℃ : </b></p><p>　　塔釜的汽相組成： </p><p><b>　　℃ : </b></p><p><b>　　進(jìn)料的汽相組成：</b></p><p>　　精餾段平均液相組成：</p><p

28、><b>　　平均汽相組成： </b></p><p>　　液相平均分子質(zhì)量：kg/kmol</p><p>　　汽相平均分子質(zhì)量: kg/kmol</p><p>　　提餾段平均液相組成: </p><p><b>　　平均汽相組成: </b></p><p>

29、;　　液相平均分子質(zhì)量： kg/kmol</p><p>　　汽相平均分子質(zhì)量 kg/kmol </p><p>　　溫度-飽和蒸汽壓關(guān)系式（安托因方程）：</p><p><b>　　(1)</b></p><p>　　表-2：由化工手冊查的A、B、C:</p><p><b&g

30、t;　　乙醇：</b></p><p><b>　　丙醇：</b></p><p><b>　　結(jié)果如下：</b></p><p>　　塔頂：℃ kPa kPa</p><p>　　塔底：℃ kPa kPa </p><p&g

31、t;　　進(jìn)料板(數(shù)據(jù)取自后文塔板物料衡算結(jié)果)：</p><p>　　℃ kPa kPa</p><p>　　3.1.2 物料相對揮發(fā)度計(jì)算</p><p><b>　　(2)</b></p><p>　　根據(jù)上文求出的數(shù)據(jù)可得：</p><p><b>　　塔頂：

32、2.13 </b></p><p>　　塔底：= 2.02 </p><p><b>　　進(jìn)料板：=2.07</b></p><p>　　平均相對揮發(fā)度： =2</p><p>　　3.1.3 回流比計(jì)算</p><p>　　最小回流比

33、 (3) </p><p>　　q線方程：采用飽和液體進(jìn)料時q=0.96,故q線方程為：</p><p><b>　　(4) </b></p><p><b>　　相平衡方程：</b></p><p><b>　　(5)</b></p><p>

34、;　?。?），（5）聯(lián)立得：=0.514 =0.67</p><p>　　代入式（5）可以求得： </p><p>　　最小理論板數(shù)=8.595 （6）</p><p><b>　　作圖求R:</b></p><p><b>　　作圖得：</b></p>

35、<p>　　由圖可知：拐點(diǎn)靠近1.5，所以R=1.5=2.32最合適。</p><p>　　3.1.4 塔板物料衡算</p><p><b>　　精餾段操作線方程：</b></p><p><b>　　，代入數(shù)據(jù)得：</b></p><p><b>　　提餾段操作線方程：&l

36、t;/b></p><p>　　，（）， （7）</p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)得：</b></p><p>　　相平衡方程: （8）</p><p

37、><b>　　逐板法：</b></p><p><b>　　物料衡算過程模式:</b></p><p>　　Yn-1 xn-1</p><p>　　yn xn</p>

38、<p>　　yn+1 xn+1</p><p><b>　　第一塊板下降液體：</b></p><p><b>　　第二塊板上升汽體：</b></p><p><b>　　第二塊板下降液體：</b></p>

39、<p><b>　　同理可得：</b></p><p>　　、、、、、、、、、、、、、、、、</p><p>　　所以第10塊板上升的汽體用提留段操作方程計(jì)算得，</p><p>　　、、、、、、、、、、、、、<</p><p>　　所需總理論板數(shù)為17塊（包快再沸器），第10塊為進(jìn)料板，精餾段需9塊。

40、</p><p>　　3.1.5 實(shí)際塔板數(shù)的計(jì)算</p><p>　　3.1.5.1 黏度</p><p><b>　　表-3：</b></p><p>　　查表可得：利用插值法：</p><p><b>　　℃</b></p><p><b&

41、gt;　　乙醇：</b></p><p><b>　　丙醇：</b></p><p><b>　　℃</b></p><p><b>　　乙醇：</b></p><p><b>　　丙醇：</b></p><p><

42、;b>　　精餾段的黏度：</b></p><p><b>　　提餾段的黏度：</b></p><p>　　3.1.5.2總塔板效率</p><p>　　普特拉—博伊德公式： （9）</p><p><b>　　代入相關(guān)數(shù)據(jù)得：&l

43、t;/b></p><p><b>　　精餾段：</b></p><p><b>　　提餾段: </b></p><p>　　3.1.6 實(shí)際塔板數(shù)計(jì)算</p><p><b>　　精餾段板數(shù)</b></p><p>　　提餾段板數(shù)（不包括釜底再沸

44、器）</p><p>　　總板數(shù) (包括塔釜再沸器)</p><p><b>　　3.2 塔徑計(jì)算</b></p><p><b>　?。?0）</b></p><p>　　3.2.1 平均分子質(zhì)量計(jì)算</p><p><b>　　精餾段:</b><

45、;/p><p>　　液相平均分子質(zhì)量：kg/kmol</p><p>　　汽相平均分子質(zhì)量: kg/kmol</p><p><b>　　提餾段：</b></p><p>　　液相平均分子質(zhì)量： kg/kmol</p><p>　　汽相平均分子質(zhì)量 kg/kmol</p><p&g

46、t;　　3.2.2 平均密度計(jì)算</p><p><b>　　表-4：</b></p><p><b>　　進(jìn)料板：</b></p><p><b>　　℃， </b></p><p>　　塔頂： </p><p><b>　　℃

47、, </b></p><p><b>　　塔釜：</b></p><p><b>　　℃, </b></p><p><b>　　質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算：</b></p><p><b>　　(均為質(zhì)量分?jǐn)?shù))</b></p><p&

48、gt;　　利用公式：(a為質(zhì)量分?jǐn)?shù))， （11）</p><p>　　(為平均相對分質(zhì)量)得： （12）</p><p><b>　　液相平均密度</b></p><p><b>　

49、　汽相平均密度：</b></p><p>　　常壓操作，即塔頂氣相絕對壓力p=1atm (絕壓)</p><p>　　塔板壓力降： kPa</p><p><b>　　理論塔板數(shù)：17</b></p><p><b>　　進(jìn)料板位置：</b></p><p>&l

50、t;b>　　塔底壓力：kPa</b></p><p>　　進(jìn)料板壓力： kPa</p><p>　　精餾段平均壓力： kPa</p><p>　　提留段平均壓力：=113.575 kPa</p><p>　　3.2.3 液相表面張力計(jì)算</p><p><b>　　表-5：</b&g

51、t;</p><p><b>　　利用插值法：</b></p><p><b>　　乙醇的表面張力：</b></p><p><b>　　℃，</b></p><p><b>　　℃, </b></p><p><b>　

52、　℃, </b></p><p><b>　　丙醇的表面張力：</b></p><p><b>　　℃，</b></p><p><b>　　℃, </b></p><p><b>　　℃, </b></p><p>　

53、　塔頂： </p><p><b>　　進(jìn)料板：</b></p><p><b>　　塔釜： </b></p><p>　　精餾段平均表面張力：</p><p>　　提餾段平均表面張力：</p><p>　　3.2.4 塔徑計(jì)算</p>&

54、lt;p><b>　　Kmol/h</b></p><p><b>　　Kmol/h</b></p><p>　　精餾段氣液體積流率為</p><p><b>　　取板間距</b></p><p>　　查史密斯關(guān)聯(lián)圖有： </p><p>　

55、　提餾段氣液體積流率為</p><p><b>　　取板間距</b></p><p>　　查史密斯關(guān)聯(lián)圖有： </p><p><b>　　3.3 塔截面積</b></p><p>　　3.4 精餾塔有效高度計(jì)算</p><p>　　塔體總高度利用下式計(jì)算:</p

56、><p><b>　?。?3）</b></p><p><b>　?、彼敺忸^</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)采用橢圓形封頭，由公稱直徑1400㎜，查化工原理課程設(shè)計(jì)附錄Ⅱ得曲面高度=350㎜，直邊高度=40㎜，內(nèi)表面積A=2.3005，容積V=0.4202 ，封頭高度㎜。</p><p><

57、b>　　⒉塔頂空間</b></p><p>　　設(shè)計(jì)中取塔頂間距，需要安裝除沫器，所以選塔頂間距1.2m。</p><p><b>　?、乘卓臻g</b></p><p>　　塔頂空間高度是指從塔底最下一層塔板到塔底封頭的底邊處的距離，取釜液停留時間為5min，取塔底釜液面至最下一層塔板之間距離為1.5m，則</p>

58、;<p>　?、穿L的板式塔，為安裝檢驗(yàn)的需要，一般每隔6~8塊塔板設(shè)一人孔，本塔中共有35塊，需設(shè)置4個人孔，每個直徑為450㎜，再設(shè)計(jì)人孔處板間距。</p><p><b>　?、颠M(jìn)料處板間距</b></p><p>　　考慮在進(jìn)口處安裝防沖設(shè)施，取進(jìn)料板處板間距。</p><p><b>　?、度棺?lt;/b>

59、;</p><p>　　塔底常用裙座支撐，本設(shè)計(jì)采用圓筒形裙座。由于裙座內(nèi)徑>800mm,故裙座壁厚取16mm。</p><p><b>　　基礎(chǔ)環(huán)內(nèi)徑：</b></p><p><b>　　基礎(chǔ)環(huán)外徑：</b></p><p><b>　　圓整后：</b></p&

60、gt;<p>　　考慮到再沸器，取裙座高：</p><p><b>　　塔體總高度：</b></p><p>　　=（35-1-4-1）×0.4+1×0.8+4×0.6+1.2+1.67+0.39+2.4</p><p><b>　　=20.46m</b></p>

61、<p>　　3.5 精餾塔熱量衡算</p><p>　　3.5.1 塔頂冷凝器的熱量衡算</p><p>　　3.5.1.1 比熱容及汽化熱的計(jì)算</p><p><b>　　表—6： </b></p><p>　　塔頂溫度下的比熱容：</p><p><b>　　℃<

62、/b></p><p>　　⑵.進(jìn)料溫度下的比熱容：</p><p><b>　　℃</b></p><p>　?、?塔底溫度下的比熱容：</p><p><b>　　℃</b></p><p>　?、?他低溫度下的汽化潛熱</p><p>　　

63、3.5.1.2 基準(zhǔn)態(tài)的選擇</p><p>　　上文中已經(jīng)求出塔頂蒸汽溫度℃，該溫度也為回流液和餾出液的溫度。同時，操作壓力為101.325kPa。</p><p>　　以塔頂操作狀態(tài)為熱量衡算基準(zhǔn)態(tài)，則</p><p><b>　　= QD=0</b></p><p>　　3.5.1.3 各股物料熱量計(jì)算</

64、p><p>　?、?℃時塔頂上升的熱量，塔頂以0℃為基準(zhǔn)</p><p><b>　　②回流液的熱量</b></p><p><b>　　℃ </b></p><p><b>　?、鬯旔s出液的熱量</b></p><p><b>　?、苓M(jìn)料的熱

65、量</b></p><p><b>　?、菟讱堃旱臒崃?lt;/b></p><p><b>　　⑥冷凝器消耗的能量</b></p><p>　?、咴俜衅魈峁┑哪芰?塔釜熱損失為10％</p><p>　　再沸器的實(shí)際熱負(fù)荷：</p><p>　　得：=56693

66、77 </p><p>　　第四章 板主要工藝尺寸計(jì)算</p><p>　　4.1 溢流裝置計(jì)算</p><p>　　因塔徑D=1.4m,可選單溢流的弓形降也管，采用凹形受液盤</p><p><b>　　4.1.1 堰長</b></p><p>　　取=0.66D=0.924m</p>

67、;<p>　　4.1.2 溢流堰高度</p><p><b>　　堰上液層高度</b></p><p><b>　　精餾段：</b></p><p><b>　　提餾段：</b></p><p>　　4.1.3降液管寬度Wd和截面積Af</p>&l

68、t;p>　　由lW/D=0.66</p><p><b>　　查資料，得</b></p><p>　　Af/AT=0.0722， Wd/D=0.12,4</p><p>　　故Af=0.0722AT=0.0722×1.54=0.111 m2 </p><p>　　Wd=0.124D=0.124×

69、;1.4=0.1736 m </p><p>　　依下式驗(yàn)算液體在降液管中停留時間，即</p><p><b>　　精餾段：</b></p><p><b>　　s</b></p><p><b>　　提餾段：</b></p><p><b>

70、;　　故降液管的設(shè)計(jì)合理</b></p><p>　　4.1.4 降液管底隙高度h0</p><p>　　取液體通過降液管底隙的流速m/s，依式：</p><p><b>　　精餾段：</b></p><p><b>　　提餾段：</b></p><p><

71、b>　　4.2 塔板布置</b></p><p>　　4.2.1 塔板的分塊</p><p>　　因D>800mm，故采用分塊式。</p><p>　　4.2.2 邊緣寬度的確定</p><p><b>　　取</b></p><p>　　4.2.3 開孔區(qū)面積的計(jì)算<

72、;/p><p>　　開孔區(qū)面積Aa按下式計(jì)算</p><p>　　其中： </p><p>　　4.2.4 篩孔板n與開孔率ψ</p><p>　　本流程所處理的物系無腐蝕性，可選用δ=3mm碳鋼板，取孔徑=5㎜，取；</p><p><b>　　孔中心距㎜</b></p>

73、;<p><b>　　個</b></p><p><b>　?。?lt;/b></p><p>　　每層塔板上開孔面積為： </p><p>　　精餾段氣體通過篩孔的氣速：</p><p>　　提餾段氣體通過篩孔的氣速： </p><p><b>　　4.3

74、流體力學(xué)驗(yàn)算</b></p><p>　　4.3.1 塔板壓降</p><p>　　4.3.1.1干板壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨?lt;/p><p><b>　　依查圖得：</b></p><p><b>　　精餾段：</b></p><p><b>　　提餾段：&

75、lt;/b></p><p>　　式中hc——干板壓降，m 液柱；u0——篩孔氣速，m/s；</p><p>　　4.3.1.2 氣流穿過板上液層壓降相當(dāng)液柱高度</p><p><b>　　精餾段：</b></p><p><b>　　由圖查的：</b></p><p&g

76、t;　　hw——外堰高，m；</p><p>　　how——堰上液流高度，m；</p><p><b>　　提餾段：</b></p><p><b>　　由圖查的：</b></p><p>　　hw——外堰高，m；</p><p>　　how——堰上液流高度，m；</p

77、><p>　　4.3.1.3 克服液面表面張力壓降相當(dāng)液柱</p><p><b>　　精餾段： </b></p><p><b>　　單板壓降</b></p><p><b>　　提餾段： </b></p><p><b>　　單板壓降</

78、b></p><p><b>　　4.3.2 液泛</b></p><p><b>　　精餾段：</b></p><p>　　為防止降液管液泛的發(fā)生，應(yīng)使降液管中清液層高度</p><p>　　液體通過降液管的壓強(qiáng)降</p><p>　　指降液管中清夜層高度</p

79、><p>　　為板上清夜層高度，取值為</p><p><b>　　為塔板總壓降</b></p><p>　　指與液體流過降液管的壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨?，主要有降液管底隙處的局部阻力造成。由于塔板上未設(shè)置進(jìn)口堰，可按下式計(jì)算：</p><p>　　取全開后的壓降為設(shè)計(jì)壓降，即</p><p>　　乙醇與正

80、丙醇屬于不易發(fā)泡物質(zhì)，其泡沫層的相對密度取0.5</p><p>　　為防止液泛，應(yīng)保證降液管中泡沫液體的高度不能超過上層塔板的出口堰，即</p><p>　　可見，目前的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)符號要求。</p><p><b>　　提餾段：</b></p><p>　　為防止降液管液泛的發(fā)生，應(yīng)使降液管中清液層高度</p>

81、;<p>　　液體通過降液管的壓強(qiáng)降</p><p>　　指降液管中清夜層高度</p><p>　　為板上清夜層高度，取值為</p><p><b>　　為塔板總壓降</b></p><p>　　指與液體流過降液管的壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨龋饕薪狄汗艿紫短幍木植孔枇υ斐?。由于塔板上未設(shè)置進(jìn)口堰，可按下式計(jì)算：

82、</p><p>　　取全開后的壓降為設(shè)計(jì)壓降，即</p><p>　　乙醇與正丙醇屬于不易發(fā)泡物質(zhì)，其泡沫層的相對密度取0.5</p><p>　　為防止液泛，應(yīng)保證降液管中泡沫液體的高度不能超過上層塔板的出口堰，即</p><p>　　可見，目前的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)符號要求。</p><p>　　4.3.3 液沫夾帶的驗(yàn)算&

83、lt;/p><p><b>　　精餾段：</b></p><p><b>　　提餾段：</b></p><p><b>　　4.3.4 漏液</b></p><p><b>　　精餾段：</b></p><p><b>　　穩(wěn)

84、定系數(shù)</b></p><p>　　符合K> 1.5 ~ 2.0，故在本系統(tǒng)中無明顯漏液現(xiàn)象。</p><p><b>　　提餾段：</b></p><p><b>　　穩(wěn)定系數(shù)</b></p><p>　　符合K> 1.5 ~ 2.0，故在本系統(tǒng)中無明顯漏液現(xiàn)象</p

85、><p>　　4.3.5 塔板負(fù)荷性能圖</p><p>　　4.3.5.1 漏液線方程</p><p><b>　　精餾段：</b></p><p>　　由代入漏液點(diǎn)氣速式：</p><p><b>　　提餾段：</b></p><p><b>

86、;　　所以，</b></p><p>　　在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，任取幾個Ls值，依上式計(jì)算出Vs值，計(jì)算結(jié)果列于表11-1。</p><p>　　(m3/s) 0.0006 0.0015 0.0030 0.0045 </p><p>　　(m3/s) 0.594 0.618 0.6411 0.6600<

87、;/p><p>　　由代入漏液點(diǎn)氣速式：</p><p><b>　　所以，</b></p><p>　　在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，任取幾個Ls值，依上式計(jì)算出Vs值，計(jì)算結(jié)果列于表11-1。</p><p>　　(m3/s) 0.0006 0.0015 0.0030 0.0045 </p>

88、<p>　　(m3/s) 0.509 0.544 0.567 0.585 </p><p>　　4.3.5.2 液沫夾帶線</p><p><b>　　精餾段：</b></p><p><b>　　由 整理得到</b></p><p><b>

89、　　液沫夾帶線方程: </b></p><p>　　取部分?jǐn)?shù)據(jù)作出、關(guān)聯(lián)表：</p><p>　　(m3/s) 0.0006 0.0015 0.0030 0.0045 </p><p>　　(m3/s) 4.62 2.64 2.45 2.33 2.22 </p><p><

90、;b>　　提餾段：</b></p><p><b>　　由 整理得到</b></p><p><b>　　液沫夾帶線方程: </b></p><p>　　取部分?jǐn)?shù)據(jù)作出、關(guān)聯(lián)表：</p><p>　　(m3/s) 0.0006 0.0015 0.0030 0.

91、0045 </p><p>　　(m3/s) 4.62 2.99 2.81 2.67 </p><p>　　4.3.5.3 液相負(fù)荷下限線</p><p><b>　　精餾段與提餾段：</b></p><p>　　對于平直堰，堰上液層高度為0.006m作為最小液體負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)<

92、/p><p>　　取E 為1,可得液相負(fù)荷下限線：</p><p>　　4.3.5.4 液相負(fù)荷上限線</p><p><b>　　精餾段與提餾段：</b></p><p>　　以作為液體在降液管中停留時間的下限</p><p>　　則通過式： 可得液相負(fù)荷上限線為:</p><p

93、>　　4.3.5.5 液泛線</p><p><b>　　精餾段：</b></p><p><b>　　令</b></p><p><b>　　由</b></p><p>　　聯(lián)立，忽略與，與，與的關(guān)系式代入，整理得</p><p><b&g

94、t;　　式中</b></p><p>　　將有關(guān)數(shù)據(jù)代入求得：</p><p>　　在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，取部分，求出相應(yīng)的,列表如下：</p><p>　　(m3/s) 0.0006 0.0015 0.0030 0.0045 </p><p>　　(m3/s) 1.57 1.50

95、 1.45 1.4</p><p><b>　　提餾段：</b></p><p><b>　　令</b></p><p><b>　　由</b></p><p>　　聯(lián)立，忽略與，與，與的關(guān)系式代入，整理得</p><p><b>　　

96、式中</b></p><p>　　將有關(guān)數(shù)據(jù)代入求得：</p><p>　　在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，取部分，求出相應(yīng)的,列表如下：</p><p>　　(m3/s) 0.0006 0.0015 0.0030 0.0045 </p><p>　　(m3/s) 1.43 1.35 1.

97、31 1.26</p><p>　　4.3.5.6 負(fù)荷性能圖</p><p>　　根據(jù)以上各線方程，可作出篩板塔的負(fù)荷性能圖:</p><p><b>　　由圖可知：</b></p><p><b>　　由圖可知：</b></p><p><b>　　第五章

98、 管徑設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　回流管的直徑DR</b></p><p>　　利用直管回流，本設(shè)計(jì)取</p><p><b>　　所以有</b></p><p>　　選型如表12-2所示：</p><p>　　表12-2 回流管規(guī)格</p&g

99、t;<p>　　名稱 接管公稱直徑Dg（mm） 接管外徑×厚度</p><p>　　規(guī)格 32 </p><p><b>　　進(jìn)料管的直徑DF</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)采用泵輸送料液，料液速度可取，本設(shè)計(jì)取</p><

100、;p>　　選型如表12-3所示：</p><p>　　名稱 接管公稱直徑Dg（mm） 接管外徑×厚度</p><p>　　規(guī)格 40 </p><p><b>　　</b></p><p>　　塔底出料管的直徑DW&l

101、t;/p><p><b>　　采用直管出氣，取</b></p><p>　　選型如表12-4所示：</p><p>　　名稱 接管公稱直徑（mm） 接管外徑×厚度</p><p>　　規(guī)格 40 </p><p>

102、<b>　　塔頂蒸汽出料管</b></p><p><b>　　采用直管出氣 ，取</b></p><p><b>　　所以有</b></p><p>　　選型如表12-2所示：</p><p>　　表12-2 回流管規(guī)格</p><p>　　名稱

103、 接管公稱直徑（mm） 接管外徑×厚度</p><p>　　規(guī)格 250 </p><p><b>　　塔底蒸汽出料管</b></p><p><b>　　采用直管出氣 ，取</b></p><p><b>　　

104、所以有</b></p><p>　　選型如表12-2所示：</p><p>　　表12-2 回流管規(guī)格</p><p>　　名稱 接管公稱直徑（mm） 接管外徑×厚度</p><p>　　規(guī)格 250 </p><p>

105、　　第六章 塔的附屬設(shè)備設(shè)計(jì)</p><p><b>　　6.1冷凝器的選擇</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)取K=700kmol/( ℃)=2926kJ/( ℃)</p><p>　　出料溫度78.66℃（飽和氣）78.66℃（飽和液）</p><p>　　冷卻水 20℃35℃ </p><

106、p><b>　　逆流操作℃，℃</b></p><p><b>　　℃</b></p><p>　　根據(jù)全塔熱量衡算得: =5356879 KJ/h</p><p>　　傳熱面積 A==36.4㎡</p><p>　　取安全系數(shù)1.04，則</p><p>　　選擇：B

107、ES 400-1.6-38.-6/19 6Ⅱ浮頭式換熱器。</p><p><b>　　6.2再沸器的選擇</b></p><p>　　選用120℃飽和水蒸汽，總傳熱系數(shù)取</p><p>　　K=2926kJ/( ℃)</p><p>　　料液 95.85℃100℃</p><p&

108、gt;　　水蒸汽溫度 120℃120℃</p><p>　　逆流操作℃，℃ 則：</p><p>　　根據(jù)全塔熱量衡算得：KJ/h ;傳熱面積：A= =92.69㎡</p><p>　　取安全系數(shù)1.04，則A= </p><p>　　選擇：BES 600-1.6-108-6/19 4Ⅱ浮頭式換熱器。</p><

109、p>　　第七章 設(shè)計(jì)篩板的主要結(jié)果匯總表 </p><p><b>　　結(jié)束語</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)符合化工條件的各項(xiàng)要求。</p><p>　　通過設(shè)計(jì)篩板精餾塔，深刻的了解了塔的內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)，板塊的設(shè)計(jì)，管道的計(jì)算和選取，再沸器和冷凝器的選擇。</p><p>　　在設(shè)計(jì)過程中，了解了與設(shè)計(jì)

110、相關(guān)的各個物理參數(shù)，并掌握了其計(jì)算方法。物料衡算、熱量衡算的熟練掌握。其中的各個物理量的精度要求、規(guī)格的選取，也是一門知識。</p><p>　　在此，我感謝學(xué)校的培養(yǎng)，感謝老師的細(xì)心教導(dǎo)，感謝同學(xué)的幫助。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　?。?）涂偉萍，陳佩珍，陳達(dá)芳，《化工過程及設(shè)備設(shè)計(jì)》，北京，化學(xué)工業(yè)出版

111、社，1999年</p><p>　?。?）化工設(shè)備設(shè)計(jì)手冊編寫組,《材料與零部件》（上）上海：上海人民出版社，1973</p><p>　　（3）劉光啟，馬連湘，劉杰，《化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊（有機(jī)卷）》，北京，化學(xué)工業(yè)出版社，2000（4）《化工手冊》，濟(jì)南，山東科學(xué)技術(shù)出版社，1984</p><p>　?。?） 化工設(shè)備設(shè)計(jì)全書編輯委員會路秀林、王者相等編，《塔

112、設(shè)備》，北京，化學(xué)工業(yè)出版社.2004</p><p>　?。?）崔鴻斌，《AtuoCAD2007中文版使用教程》，北京，人民郵電出版社，2006年</p><p>　　（7）陳常貴，柴誠敬，姚玉英，《化工原理》（下冊），天津，天津大學(xué)出版社，2002年</p><p>　　（8）唐倫成，《化工原理課程設(shè)計(jì)簡明教程》，哈爾濱，哈爾濱工程大學(xué)出版社，2005年<