化工原理課程設(shè)計——甲醇與乙醇的精餾

1、<p>　　《化工原理》課程設(shè)計報告</p><p>　　題 目：甲醇-乙醇常壓精餾塔的設(shè)計</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　第一章 化工原理課程設(shè)計任務(wù)書4</p><p>　　1.1設(shè)計題目：甲醇—乙醇常壓精餾塔的設(shè)計4</p><p><b&

2、gt;　　1.2設(shè)計成果5</b></p><p>　　第二章 精餾過程的生產(chǎn)流程及特點5</p><p><b>　　2.1 概述5</b></p><p>　　2.2藝流程示意圖6</p><p>　　第三章 精餾塔的工藝設(shè)計計算7</p><p><b>　

3、　3.1引言7</b></p><p><b>　　3.2物料衡算8</b></p><p>　　3.2.1原始數(shù)據(jù)8</p><p>　　3.2.2查閱文獻，整理有關(guān)物性數(shù)據(jù)8</p><p>　　3.2.3物料衡算9</p><p>　　3.2.4塔溫確定9</p

4、><p>　　3.2.5 q值的計算10</p><p>　　3.3 塔板數(shù)的確定10</p><p>　　3.3.1理論塔板數(shù) 的求取10</p><p>　　3.3.2用奧康奈爾法對全塔效率進行估算11</p><p>　　第四章 精餾塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計12</p><p>　　4.1 塔的

5、結(jié)構(gòu)設(shè)計12</p><p>　　4.1.1精餾塔塔徑的計算12</p><p>　　4.1.2精餾塔有效高度的計算18</p><p>　　4.2 塔板主要工藝尺寸的計算19</p><p>　　4.2.1溢流裝置計算19</p><p>　　4.2.2降液管20</p><p>

6、　　4.2.3塔板布置22</p><p>　　4.3 流體力學驗算24</p><p>　　4.3.1氣體通過浮閥塔板的壓力降（單板壓降）24</p><p>　　4.3.2漏液驗算24</p><p>　　4.3.3液泛驗算25</p><p>　　4.3.4霧沫夾帶驗算25</p>&

7、lt;p>　　4.3.5液體在降液管內(nèi)的停留時間26</p><p>　　4.4 操作性能負荷圖26</p><p>　　4.4.1氣相負荷下限線26</p><p>　　4.4.2過量霧沫夾帶線26</p><p>　　4.4.3液相負荷下限線27</p><p>　　4.4.4液泛負荷上限線27&

8、lt;/p><p>　　4.4.5液泛線27</p><p>　　4.4.6操作性能負荷圖28</p><p>　　第五章 各接管的設(shè)計29</p><p><b>　　5.1進料管29</b></p><p>　　5.2釜殘液出料管29</p><p>　　5.3

9、回流液管30</p><p>　　5.4塔頂上升蒸汽管30</p><p>　　第六章 輔助設(shè)備的計算及選型30</p><p><b>　　6.1裙座30</b></p><p><b>　　6.2吊柱31</b></p><p>　　6.3冷凝器的選擇31&

10、lt;/p><p>　　6.4再沸器的選擇31</p><p>　　6.5進料處加熱器的選擇32</p><p><b>　　附錄34</b></p><p>　　附錄一：設(shè)計結(jié)果一覽表34</p><p>　　附錄二：參考文獻35</p><p><b>

11、　　附圖36</b></p><p><b>　　附圖一36</b></p><p><b>　　附圖二37</b></p><p><b>　　附圖三38</b></p><p><b>　　附圖四39</b></p>

12、<p><b>　　摘要:</b></p><p>　　精餾是化工分離中經(jīng)常遇到的環(huán)節(jié)。本設(shè)計是采用浮閥塔對組成結(jié)構(gòu)和性質(zhì)相似的甲醇和乙醇進行精餾分離。本文詳細的介紹了甲醇和乙醇浮閥塔精餾分離的設(shè)計過程，畫出了塔盤的布量圖，工藝條件圖以及操作性能負荷圖形象直觀的展現(xiàn)了設(shè)計的結(jié)果。</p><p>　　關(guān)鍵詞：精餾 浮閥塔 塔盤的布量圖 工藝條件圖 操作性

13、能負荷圖 Abstract: Distillation is often encountered in chemical separation areas. The tower design is the use of float valve similar to the composition and properties of methanol and ethan

14、oldistillation separation. This paper describes in detail methanol and ethanol distillation separation of the float valve tower design process, draw a tray cloth volume chart, the process maps and operating performance o

15、f the load diagram visually show</p><p>　　Keywords:float valve distillation tower, tray cloth volume chart, the process diagram, the operating performance of load diagram</p><p>　　第一章 化工原理課程設(shè)計任

16、務(wù)書</p><p>　　1.1設(shè)計題目：甲醇—乙醇常壓精餾塔的設(shè)計</p><p><b>　　1、工藝條件及數(shù)據(jù)</b></p><p>　?。?）原料液量kg/h,含甲醇（質(zhì)量分數(shù)，下同）</p><p>　　（2）餾出液含甲醇%,殘液含乙醇%。</p><p><b>　　（3）

17、泡點進料；</b></p><p>　?。?）料液可視理想液；</p><p><b>　　2、操作條件</b></p><p><b>　?。?）常壓操作；</b></p><p>　　（2）回流液溫度為塔頂蒸汽的露點；</p><p>　　（3）間接蒸汽加熱、

18、加熱蒸汽壓力為5 kgf/ ；</p><p>　　（4）冷卻水進口溫度25°C；</p><p>　　（5）設(shè)備熱損失為加熱蒸汽供熱量的5%。</p><p><b>　　1.2設(shè)計成果</b></p><p>　　1、設(shè)計說明書一份；</p><p>　　2、設(shè)計圖紙包括負荷性能圖

19、、塔盤布量圖、浮閥塔（或篩板塔）工藝條件圖。</p><p>　　第二章 精餾過程的生產(chǎn)流程及特點</p><p><b>　　2.1 概述</b></p><p>　　甲醇(俗稱“工業(yè)酒精”)是基礎(chǔ)的有機化工原料和優(yōu)質(zhì)燃料。主要應(yīng)用于精細化工，塑料等領(lǐng)域，甲醇常用于制造甲醛、醋酸、氯甲烷等有機產(chǎn)品，但同時也是農(nóng)藥、醫(yī)藥的重要原料之一。甲醇在

20、深加工后可作為一種新型清潔燃料，也加入汽油摻燒。甲醇和氨反應(yīng)可以制造一甲胺。</p><p>　　不同的用途，對甲醇的純度有不同的要求。在工業(yè)合成上，對甲醇的純度要求較高（常常要求達到99.9%以上），然而要獲得高純度的甲醇又有不同的方法，比如多級精餾、吸附、亞沸蒸餾等等。而本設(shè)計主要簡述甲醇-乙醇混合物精餾分離。</p><p>　　精餾是利用混合物中各組分揮發(fā)性不同這一性質(zhì)，將混合物中

21、各組分進行分離的單元操作。雖然甲醇和乙醇在氣味，外觀以及其他許多物性上有很多相似之處，但由于二者的揮發(fā)度有一定的差異，因此我們可以選擇用精餾的方法分離甲醇-乙醇混合液。相對于乙醇，甲醇的揮發(fā)度較小，故在精餾中甲醇為輕組分從塔頂采出，乙醇為重組分從塔底得到?；S中的精餾操作是在直立圓形的精餾塔內(nèi)進行的，塔內(nèi)裝有若干層塔板或充填一定高度的填料。為實現(xiàn)精餾分離操作，除精餾塔外，還必須從塔底引入上升蒸汽流和從塔頂引入下降液。因此，單有精餾塔還

22、不能完成精餾操作。所以為實現(xiàn)整個操作還必須有塔底再沸器和塔頂冷凝器，有時甚至還要配原料液預(yù)熱器、回流液泵等附屬設(shè)備。</p><p>　　浮閥塔由于兼有泡罩塔和篩板塔的優(yōu)點，現(xiàn)在已成為國內(nèi)應(yīng)用廣泛的精餾塔塔型之一，并且在石油、化學工業(yè)中使用最為普遍。因此本設(shè)計也采用浮閥塔設(shè)計。浮閥有很多種形式，但最常用的形式是F1型和V-4型。F1型浮閥的結(jié)果簡單、制造方便、節(jié)省材料、性能良好，廣泛應(yīng)用在化工及煉油生產(chǎn)中，現(xiàn)已列

23、入部頒標準（JB168-68）內(nèi)，F(xiàn)1型浮閥又分輕閥和重閥兩種，但一般情況下都采用重閥，只有處理量大且要求壓強降很低的系統(tǒng)中，才用輕閥。浮閥塔具有下列優(yōu)點：1、生產(chǎn)能力大。2、操作彈性大。3、塔板效率高。4、氣體壓強降及液面落差較小。5、塔的造價低。浮閥塔不宜處理易結(jié)焦或黏度大的系統(tǒng)，但對于黏度稍大及有一般聚合現(xiàn)象的系統(tǒng)，浮閥塔也能正常操作。</p><p><b>　　2.2藝流程示意圖</b&

24、gt;</p><p>　　上圖是一個典型的板式連續(xù)精餾塔。塔內(nèi)有若干層塔板，每一層就是一個接觸級，它為氣液兩相提供傳質(zhì)場所。為向接觸級提供兩相接觸所需的氣流和液流，塔頂設(shè)有冷凝器將頂部的蒸氣冷凝成液體并部分往下流，塔底設(shè)有再沸器降低將塔底部的液體部分氣化向上流。操作時原料液自塔的中部某適當位置連續(xù)地加入，塔頂冷凝液的一部分作為塔頂產(chǎn)品－稱為流出液連續(xù)產(chǎn)出，其余回流進入塔頂；塔釜出來的液體經(jīng)再沸器部分氣化后，液體

25、作為塔底產(chǎn)品－稱為釜液連續(xù)排出，氣體則返回進入塔底。在加料位置之上部分，上升蒸氣與頂部下來的液體逐級逆流接觸，進行多次接觸級蒸餾，因此自下而上氣相易揮發(fā)組分濃度逐級增加；在加料位置之下部分，下降液體與底部上升的蒸氣逐級逆流接觸，也進行多次接觸級蒸餾，因此自上而下也像難揮發(fā)組分濃度逐級增加。總體來看，全塔自塔底向上氣相中易揮發(fā)組分濃度逐級增加；自塔頂向下液相中難揮發(fā)組分濃度逐級增加。因此只要有足夠多的塔板數(shù)，就能在塔頂?shù)玫礁呒兌鹊囊讚]發(fā)組

26、分Ａ，塔底得到高純度的難揮發(fā)組分Ｂ。</p><p>　　精餾過程的熱力學基礎(chǔ)仍然是組分之間揮發(fā)度的差異（ ），而多次的接觸級蒸餾是其實現(xiàn)的手段。在一個精餾塔內(nèi)自上而下溫度逐級升高，塔頂溫度最低，塔釜溫度最高。引入料液的塔板叫做加料板，其上的部分成為精餾段；加料板以及其下的部分稱為提餾段。為在一個塔內(nèi)同時獲得高純度的Ａ和Ｂ，需要一個具有精餾段和提餾段的完整精餾塔。但是根據(jù)生產(chǎn)中的不同要求，可以采用只有精餾段或只有

27、提餾段的精餾塔，也可以使用一些特殊的精餾過程。曹作坊和一是連續(xù)地，也可以是間歇的。提供氣液兩相接觸的場所可以是塔板（板式塔），也可以是填料的表面（填料塔）。</p><p>　　第三章 精餾塔的工藝設(shè)計計算</p><p><b>　　3.1引言</b></p><p>　　精餾所進行的是氣、液兩相之間的傳質(zhì)，而作為氣、液兩相傳質(zhì)用的塔設(shè)備首先

28、必須要能使氣、液兩相得到充分接觸，以達到較高的傳質(zhì)效率。塔設(shè)備設(shè)計要具備下列各種基本要求：</p><p>　　氣、液處理量大，即當生產(chǎn)能力大時，仍不致發(fā)生大量的霧沫夾帶，攔液或液泛等破壞操作的現(xiàn)象。</p><p>　　操作穩(wěn)定，彈性大，即當塔設(shè)備的氣、液負荷有較大范圍的變動，仍能在較高的傳質(zhì)效率下進行穩(wěn)定操作，并應(yīng)保證長期連續(xù)操作所必須具有的可靠性。</p><p&

29、gt;　　流體流動的阻力少，可降低操作費用。</p><p>　　結(jié)構(gòu)簡單，材料耗用量小，制造和安裝容易。</p><p>　　耐腐蝕和不易堵塞，方便操作，調(diào)節(jié)和檢修。</p><p><b>　　塔內(nèi)的滯留量要小。</b></p><p><b>　　3.2物料衡算</b></p>

30、<p><b>　　3.2.1原始數(shù)據(jù)</b></p><p>　　表3—1原始液：乙醇和水的混合物</p><p>　　3.2.2查閱文獻，整理有關(guān)物性數(shù)據(jù)</p><p>　　表3—2 甲醇和乙醇的物理性質(zhì)</p><p>　　料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分數(shù)</p><p>　　

31、原料組成： = = 0.8118</p><p>　　餾出液組成： = = 0.9647</p><p>　　釜出液組成 = = 0.0704</p><p><b>　　3.2.3物料衡算</b></p><p>　　已知D= = =133.2762 kmol/h</p><p>　　總

32、物料衡算 F=D+W=133.2762+W</p><p>　　易揮發(fā)組分物料衡算 0.9647133.2762+0.0704W= 0.8118 F</p><p><b>　　聯(lián)立以上二式得：</b></p><p>　　F=160.7619kmol/h W=27.4857kmol/h</p><p&

33、gt;　　表3—3 物料衡算數(shù)據(jù)記錄</p><p>　　3.2.4塔溫確定 </p><p>　　由于各操作階段的甲醇和乙醇的質(zhì)量百分含量已確定，所以根據(jù)甲醇和乙醇的質(zhì)量百分含量，利用表中數(shù)據(jù)用內(nèi)插值法求得各組分的溫度。</p><p><b>　

34、　表3—4塔溫</b></p><p>　　3.2.5 q值的計算 </p><p>　　假設(shè)為泡點進料，則q = 1。</p><p>　　3.3 塔板數(shù)的確定</p><p>　　3.3.1理論塔板數(shù) 的求取</p><p>　　平衡線方程：y = </p><p><b

35、>　　精餾段： </b></p><p><b>　　提餾段： </b></p><p>　　平衡線方程可寫為：x = </p><p>　　= = 0.96470 = 0.94086</p><p>　　= 0.94841 =

36、 0.91454 </p><p>　　= 0.93039 = 0.88611</p><p>　　= 0.91092 = 0.85617</p><p>　　= 0.89042 = 0.82548</p><p

37、>　　= 0.86941 = 0.79489 < 0.8118 = </p><p>　　改用提餾段操作線方程：</p><p>　　= 0.84190 = 0.75620</p><p>　　= 0.80078 = 0.7005

38、8</p><p>　　= 0.74154 = 0.62548</p><p>　　= 0.66156 = 0.53224</p><p>　　= 0.56226 = 0.42782</p><p>　　= 0.45105

39、 = 0.32354</p><p>　　= 0.33999 = 0.23069</p><p>　　= 0.24111 = 0.65608</p><p>　　= 0.16165 = 0.10091<

40、/p><p>　　= 0.10289 = 0.062584 < 0.0704 = </p><p>　　所以，理論塔板數(shù)為 = 16塊（含再沸器）。其中6塊精餾段理論板，16塊提餾段理論板，第6塊板為進料板。</p><p>　　3.3.2用奧康奈爾法對全塔效率進行估算</p><p>　　因為

41、 = = 0.96470 = 0.94086（塔頂?shù)谝粔K板）</p><p>　　= 0.86941 = 0.79489 (加料板)</p><p>　　= 0.10289 = 0.062584（塔釜）</p><p>　　根據(jù)公式 = ，得</p>

42、;<p>　　= 0.330289 = 0.42364</p><p>　　塔頂和塔釜的算術(shù)平均值： = = 0.3732</p><p><b>　　由奧康奈爾關(guān)聯(lián)式：</b></p><p>　　= 0.49 = 0.49 = 54.504%</p><p>　　求解

43、實際塔板數(shù) N = = = 27.5 28</p><p>　　第四章 精餾塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　4.1 塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　4.1.1精餾塔塔徑的計算</p><p>　　1.查得有關(guān)甲醇與乙醇的安托因方程：</p><p>　　甲醇：lg( ) = A 得:

44、 = </p><p>　　乙醇： lg( ) = A 得: = </p><p>　　將 ， 代入 + = P進行試差,求塔頂、進料板、及塔釜的壓力和溫度：</p><p>　　1)塔頂： = 101.3 + 0.7 = 102kPa, = = 0.9647, 試差得 = 65.6 </p><p&g

45、t;<b>　　2)進料板位置：6</b></p><p>　　精餾段實際板層數(shù)： = 5 / 54.504% = 9.17 9</p><p>　　每層塔板壓降： = 0.7kPa </p><p>　　進料板壓力： = 101.3+0.7 9=107.6kPa， = =0.79489, 試差得 = 68.7 </p>

46、<p>　　3）提餾段實際板層數(shù)： = (11-4) / 54.504% = 18.35 19 </p><p>　　塔釜壓力： = 101.3+0.7 29 = 121.6kPa </p><p>　　塔釜： = = 0.062584， = 121.6kPa， 試差得 = 82.7 </p><p>　　求得精餾段及提餾段的平均壓力及溫度：&

47、lt;/p><p>　　精餾段： = = = 67.15 </p><p>　　= = = 104.8kPa</p><p>　　提餾段： = = = 75.71 </p><p>　　= = = 114.6kPa</p><p>　　2.平均摩爾質(zhì)量的計算： </p>

48、<p>　　塔頂： = 0.9634 34+(1 0.96347) 46.07=34.4261kg/kmol</p><p>　　= 0.9867 34+(1 0.9867) 46.07=34.1608 kg/kmol</p><p>　　進料板： = 0.86941 34+(1 0.86941) 46.07=35.5762 kg/kmol</p><p>

49、;　　=0.7949 34+(1 0.7949) 46.07=36.4756 kg/kmol</p><p>　　塔釜： = 0.04222 34+(1 0.04222) 46.07=45.5106 kg/kmol</p><p>　　= 0.0704 34+(1 0.0704) 46.07=45.2203 kg/kmol</p><p>　　精餾段平均摩爾質(zhì)量:

50、= = = 34.8685 kg/kmol</p><p>　　= = = 35.4509kg/kmol</p><p>　　提餾段平均摩爾質(zhì)量： = = = 40.5434 kg/kmol </p><p>　　= = =40.84795 kg/kmol</p><p>　　表4—1 平均摩爾質(zhì)量的計算</p><

51、;p>　　3.平均密度的計算：</p><p>　　1)汽相平均密度計算： </p><p>　　精餾段汽相平均密度： = = 1.2916kg/ </p><p>　　提餾段汽相平均密度： = = = 1.6019 kg/ </p><p>　　2)液相平均密度計算： = </p><p>　　塔頂：

52、 = 749.25 kg/ ， = 750.11 kg/ </p><p>　　= = = 0.9528</p><p>　　得 ： = = = 749.3750.11 kg/ </p><p>　　進料板： = 746.4kg/ ， = 747.4 kg/ </p><p>　　= = = 0.74094&

53、lt;/p><p>　　得： = = = 746.7 kg/ </p><p>　　塔釜： = 733.5kg/ ， = 735.04 kg/ </p><p>　　= = = 0.05293</p><p>　　得： = = = 734.95 kg/ </p><p>　　精餾段液相平均密度：

54、 = = 746 kg/ </p><p>　　提餾段液相平均密度： = = 740.825 kg/ </p><p>　　表4—2 液相平均密度的計算</p><p>　　4.液體平均表面張力計算</p><p>　　液體平均表面張力按下式計算：</p><p>　　塔頂： = 65.6 ，由《化工原理》（

55、第三版，化學工業(yè)出版社，陳敏恒）附錄</p><p>　　= 18.35mN/m， = 18.40mN/m</p><p>　　得： = +(1- ) =0.94086 18.35+(1-0.94086) = 18.353</p><p>　　進料板： = 68.7 ，查手冊： = 17.86mN/m， = 18.00mN/m<

56、/p><p>　　得： = +(1- ) =0.8118 17.86+(1-0.8118) = 17.8887 mN/m</p><p>　　塔釜： = ，查附錄： =16.80 mN/m， = 17.18mN/m</p><p>　　得： = +(1- ) =0.0704 16.80+(1-0.0704) = 17.1532 mN/m</p>&l

57、t;p>　　精餾段液體表面平均張力： = = = 18.12085 mN/m</p><p>　　提餾段液體表面平均張力： = = =17.52246 mN/m</p><p>　　表4—3 液體平均表面張力計算</p><p>　　5.液體平均黏度計算：</p><p>　　液體平均黏度按下式計算： = </p&g

58、t;<p>　　塔頂： = 65.50℃</p><p>　　查由《化工原理》（第三版，化學工業(yè)出版社，陳敏恒）附錄</p><p>　　= 0.315 mPa ， = 0.520 mPa </p><p>　　得： = = 0.32448mPa </p><p>　　進料板： = 68.70℃，查附錄：

59、 = 0.305 mPa , = 0.485 mPa </p><p>　　得： = = 0.33544mPa </p><p>　　塔釜： = 82.7℃，查附錄： = 0.256 mPa , = 0.394 mPa </p><p>　　得： = = 0.3835mPa </p><p>　　精餾段液體平均黏度： = = 0.

60、35399 mPa </p><p>　　提餾段液體平均黏度： = = 0.35948 mPa </p><p>　　表4—4 液體平均黏度計算</p><p>　　6.氣液相體積流率計算</p><p>　　精餾段汽相體積流率： = = = 3.319 /s</p><p>　　液相體積流率： =

61、 = = 0.00382 /s</p><p>　　提餾段汽相體積流率： = = = 2.97185 /s</p><p>　　液相體積流率： = = = 0.008936 /s</p><p>　　表4—5 氣液相體積流率計算</p><p><b>　　7.塔徑的確定</b></p&

62、gt;<p>　　塔徑的確定，需求 = C ，C由下式計算：</p><p>　　由Smith圖查取。</p><p>　　取板間距，板上液層高度，則</p><p><b>　　精餾段塔徑的確定</b></p><p>　　圖的橫坐標為 = = 0.02767，查smith圖：</p>

63、<p><b>　　Smith圖</b></p><p>　　得 = 0.086 ,C = 0.0843</p><p>　　= 0.0843 = 2.024m/s</p><p>　　取安全系數(shù)為0.7，則空塔氣速為：u = 0.7 2.024 = 1.4168m/s</p><p>　　則精餾塔塔徑D

64、 = = = 1.7275m</p><p>　?。?）提餾段塔徑的確定：</p><p>　　圖的橫坐標為： = = 0.06466，查smith圖，得 = 0.082， = 0.082 = 0.079860</p><p>　　= 0.07986 = 1.71553m/s</p><p>　　取安全系數(shù)為0.7，則空塔

65、氣速為 = 0.7 1.71553 = 1.200871m/s</p><p>　　則精餾塔塔徑 = = = 1.75911m</p><p>　?。?）按標準塔徑圓整后，D = 1.8m</p><p>　　塔截面積： = = 4 = 2.5434 </p><p>　　精餾段實際空塔氣速為：u = = = 1.3

66、049m/s</p><p>　　提餾段實際空塔氣速為： = = = 1.1685m/s</p><p>　　4.1.2精餾塔有效高度的計算</p><p>　　精餾段有效高度的計算： = ( ) = ( ) =3.15m</p><p>　　提餾段有效高度的計算： = ( ) = ( ) = 8.1m</p>

67、<p>　　每隔5層塔板開一人孔，人孔高度為0.5m人孔直徑為0.5m</p><p>　　人孔數(shù)： = (28/5)-1 = 4.6 </p><p>　　塔頂空間高度：取 =1m , </p><p>　　塔底空間高度： =2m，進料板處板間距：</p><p>　　塔高：H=（N- - -1） +

68、 Hp + + + </p><p>　　=（28-5-1-1）×0.45+5×0.5+1+2+1×0.4</p><p><b>　　= 15.35m</b></p><p>　　4.2 塔板主要工藝尺寸的計算</p><p>　　4.2.1溢流裝置計算</p>&l

69、t;p>　　因塔徑D = 1.8m，可選用單溢流弓形降液管</p><p><b>　　1. 堰長 </b></p><p>　　單溢流： ，取 = 0.6×1.8 = 1.08m</p><p><b>　　2.溢流堰高度 </b></p><p>&

70、lt;b>　　因為</b></p><p>　　選用平直堰，堰上液層高度how可用Francis計算，</p><p><b>　　即</b></p><p>　　精餾段： = 0.00382 3600 = 13.752 /h</p><p><b>　　液體收縮系數(shù)計算圖</b>

71、;</p><p>　　= = 11.345, = = 0.6</p><p>　　查上圖得E=1.025, 則 =(2.84/1000) 1.025 = 0.0158526m</p><p>　　取板上清夜層高度 ，故 = 0.05-0.0158526 = 0.034147m</p><p>　　

72、提餾段： = 0.008936 3600 = 32.1696 /h</p><p>　　查得E = 1.042，則 (2.84/1000) 1.042 = 0.02844m</p><p>　　取板上清夜層高度 , 故 = 0.05-0.02844 = 0.02156m</p><p><b>　　4.2.2降液管 </b>

73、</p><p>　　1.降液管高度和截面積</p><p>　　因為 ，查下圖（弓形降液管參數(shù)圖）得： , </p><p>　　所以 = 0.055 = 0.139887 ， = 0.115 1.8 = 0.207m</p><p><b>　　弓形降液管參數(shù)圖</b><

74、/p><p>　　依下式驗算液體在降液管中的停留時間：</p><p>　　精餾段： = = 12.83s 5s</p><p><b>　　提餾段： </b></p><p><b>　　故降液管設(shè)計合理。</b></p><p><b>　　2.降液管底隙

75、高度</b></p><p>　　降液管底隙高度依下式計算： </p><p>　　取 =0.41m/s</p><p>　　則 精餾段： = = 8.9mm <0 .034147mm = </p><p>　　提餾段： = = 20.2mm < 0.02156mm = <

76、;/p><p>　　故降液管底隙高度設(shè)計合理。</p><p><b>　　精餾段</b></p><p><b>　　提餾段</b></p><p><b>　　4.2.3塔板布置</b></p><p><b>　　1．塔板的分塊</b&

77、gt;</p><p>　　因為D=1800mm,故塔板采用分塊式，查表得，塔板分為5塊。</p><p>　　表4—6 塔板分塊數(shù)</p><p><b>　　2．邊緣區(qū)寬度確定</b></p><p>　　溢流堰前的安定區(qū)寬度：WS=0.07m</p><p>　　邊緣區(qū)寬度：WC=0.03

78、5m</p><p><b>　　3．開孔區(qū)面積計算</b></p><p>　　開孔區(qū)面積按下式計算： </p><p><b>　　其中 </b></p><p><b>　　故 </b></p><p

79、>　　4．浮閥塔計算及其排列</p><p>　　采用F1型重閥，重量為33g，孔徑為39mm</p><p><b>　　1)浮法數(shù)目</b></p><p>　　浮法數(shù)目按下式計算： </p><p>　　氣體通過閥孔的速度： </p><p&g

80、t;　　取動能因數(shù)F=11 則</p><p><b>　　精段： </b></p><p><b>　　個 取288個</b></p><p><b>　　提餾段 </b></p><p><b>　　個取287個</b></p><

81、p><b>　　2)排列</b></p><p>　　由于采用分塊式塔板，故采用等邊三角形叉排。設(shè)相近的閥孔中心距t=88mm，畫出閥孔排列圖（如下圖）：通道板上可排閥孔60個.弓形板可排閥孔56個，所以總閥孔數(shù)目為N=56×2+60×3=292個.</p><p><b>　　3)校核</b></p>&

82、lt;p><b>　　a)精餾段</b></p><p>　　氣體通過閥孔的實際速度： </p><p>　　實際動能因素： =9.515 </p><p><b>　　b)提餾段：</b></p><p>　　氣體通過閥孔的實際速度： </p><p>　　實際動能因

83、素： =8.52 </p><p><b>　　開孔率：</b></p><p>　　開孔率在10%~14%之間，且實際動能因數(shù)F0在9~12間，滿足要求。</p><p>　　4.3 流體力學驗算</p><p>　　4.3.1氣體通過浮閥塔板的壓力降（單板壓降）</p><p><b&

84、gt;　　單板壓降： = </b></p><p>　　閥片全開前： =19.9=19.9=0.0389</p><p>　　=19.9=19.9=0.039</p><p>　　閥片全開后: =5.34=5.34=0.0425</p><p>　　=5.34=5.34=0.0427</p><p>　

85、　取板上液層充氣因數(shù) ，那么 = = =0.5 0.05= 0.025m</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>　　(1) 精餾段： = =0.03896+0.025=0.0639</p><p>　　(

86、2) 提餾段： =0.064</p><p><b>　　4.3.2漏液驗算</b></p><p><b>　　1．精餾段：</b></p><p>　　氣體通過閥孔時的速度： </p><p><b>　　2．提餾段</b></p><p>　　氣體

87、通過閥孔時的速度：</p><p><b>　　4.3.3液泛驗算</b></p><p>　　降液管內(nèi)泡沫液層高度可按下式計算：</p><p>　　Hd=hp+hw+how+Δ+hd=hp+hL +hd≤φ（HT+hw）</p><p>　　浮法塔的頁面落差一般不大，?？珊雎圆挥?lt;/p><p&g

88、t;　　1． 精餾段 hp =0.064m , hL =0.05m</p><p>　　塔板上不設(shè)進口堰時： </p><p>　　Hd=0.062+0.05+0.00005=0.11205m</p><p>　　取φ=0.5 ，φ（HT+）=0.45×（0.35+0.034147）=0.24207m，Hd<φ（HT+hw</p>

89、<p>　　2． 提餾段 ′, </p><p>　　塔板上不設(shè)進口堰時：</p><p>　　取φ=0.5 ，φ（HT+）=0.5×（0.45+0.01591）=0.11475m，H′d<φ（HT+ h′W）</p><p>　　4.3.4霧沫夾帶驗算</p><p>　　泛點百分率可取下列兩式計算，取計算結(jié)果

90、中較大的數(shù)值：</p><p><b>　　, </b></p><p>　　ZL=D-2Wd ， Ab=AT-2Af</p><p><b>　　1． 精餾段：</b></p><p><b>　　2．提餾段：</b></p><p>　　4.3.5液

91、體在降液管內(nèi)的停留時間</p><p><b>　　1． 精餾段： </b></p><p><b>　　2．提餾段： </b></p><p>　　4.4 操作性能負荷圖</p><p>　　4.4.1氣相負荷下限線</p><p><b>　　1．精餾段： &

92、lt;/b></p><p><b>　　2．提餾段： </b></p><p>　　4.4.2過量霧沫夾帶線</p><p><b>　　1．精餾段： </b></p><p><b>　　0.1= </b></p><p><b>　

93、　得： </b></p><p>　　2．提餾段：0.1= </p><p><b>　　得： </b></p><p>　　4.4.3液相負荷下限線</p><p>　　1． 0.006m，并設(shè)修正系數(shù)為E=1.02，則</p><p><b>　　得： </b

94、></p><p>　　2．同理得，提餾段： </p><p>　　4.4.4液泛負荷上限線</p><p><b>　　4.4.5液泛線</b></p><p><b>　　泛液線方程：</b></p><p><b>　　1．精餾段：</b>&

95、lt;/p><p><b>　　2．提餾段：</b></p><p>　　4.4.6操作性能負荷圖</p><p>　　由圖可知，該塔的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>　　(Ls)max=16.3m3/h , (LS)min=6.5m3/h</p><p>

96、　　所以，塔的操作彈性為 </p><p>　　由圖可知，該塔的操作上限為液泛控制，下限為漏液控制。由圖可讀得：</p><p>　　(Ls)max=39.3m3/h , (LS)min=14.8m3/h</p><p>　　所以，塔的操作彈性為 </p><p>　　第五章 各接管的設(shè)計</p><p>&l

97、t;b>　　5.1進料管</b></p><p>　　查得66.9℃時，ρA=747.9 Kg/m3 ，ρB=748.9 Kg/m3 ，</p><p><b>　　故 Kg/m3</b></p><p>　　進料體積流量; = m3/s</p><p>　　取適宜的輸送速度uf=2.0m/s

98、, 故 =0.0416 m</p><p>　　經(jīng)圓整選取熱軋無縫鋼管(GB/T17395-1988)，規(guī)格：φ45×1.5mm</p><p>　　實際管內(nèi)流速： =1.96255 m/s </p><p><b>　　5.2釜殘液出料管</b></p><p>　　釜殘液的體積流量： m3/s<

99、;/p><p>　　取適宜的輸送速度：uf=1.5m/s, 則 m</p><p>　　經(jīng)圓整選取熱軋無縫鋼管，規(guī)格：φ27×3mm</p><p>　　實際管內(nèi)流速： </p><p><b>　　5.3回流液管</b></p><p>　　回流液體積流量： m3/s</p

100、><p>　　利用液體的重力進行回流，取適宜的回流速度uL=0.5m/s</p><p>　　那么 =0.09660 m</p><p>　　經(jīng)圓整選取熱軋無縫鋼管，規(guī)格：φ102×2mm</p><p><b>　　實際管內(nèi)流速： </b></p><p>　　5.4塔頂上升蒸汽管<

101、;/p><p>　　塔頂上升蒸汽的體積V流量：</p><p><b>　　= m3/s</b></p><p>　　取適宜速度uV=20m/s，那么 =0.4464 m</p><p>　　經(jīng)圓整選取拉制黃銅管，規(guī)格：φ480×10mm</p><p><b>　　實際管內(nèi)流速

102、： </b></p><p>　　第六章 輔助設(shè)備的計算及選型</p><p><b>　　6.1裙座</b></p><p>　　塔底采用裙座支撐，裙座的結(jié)構(gòu)性能好，連接處產(chǎn)生的局部阻力小，所以它是塔設(shè)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(nèi)徑>800mm，故裙座壁厚取16mm。</p>

103、<p><b>　　基礎(chǔ)環(huán)內(nèi)徑： </b></p><p><b>　　基礎(chǔ)環(huán)外徑： </b></p><p>　　圓整：，基礎(chǔ)環(huán)厚度，考慮到腐蝕余量取18mm，考慮到再沸器，裙座高度取3m。地角螺栓直徑取M30。</p><p><b>　　6.2吊柱</b></p><

104、;p>　　對于較高的室內(nèi)無框架的整體塔，在塔頂設(shè)置吊柱，對于補充和更換填料、安裝和拆卸內(nèi)件，即經(jīng)濟又方便的一項設(shè)施，一般取15m以上的塔物設(shè)吊柱，本設(shè)計中塔高度大，因此設(shè)吊柱。因設(shè)計塔徑D=2000mm，可選用吊柱500kg S=1000m ,L=3400mm,H=1000mm材料為A3。</p><p><b>　　6.3冷凝器的選擇</b></p><p>

105、　　有機物蒸氣冷凝器設(shè)計選用的總體傳熱系數(shù)一般范圍為：500～1500kcal/( )</p><p><b>　　本設(shè)計取</b></p><p>　　出料液溫度：65.3℃（飽和氣）65.3℃（飽和液）</p><p>　　冷卻水溫度：25℃40℃</p><p>　　逆流操作： = 40.3℃, = 25.3

106、℃</p><p>　　= = = 32.22℃</p><p>　　查表知： = 1101kJ/kg = 35232kJ/kmol</p><p>　　= 846kJ/kg = 38916kJ/kmol</p><p>　　則 r = 35232 0.9647+38916 0.0353 = 35362kJ/kmol</p&g

107、t;<p>　　則 Q = 35362 133.2762 = 4712912.984kJ/h</p><p>　　傳熱面積為：A = = = 13.89 </p><p>　　故所選換熱器為: JB/T 4717—92 </p><p>　　DN=325mm, N=2, L=1.4519m, A=15.8 </p>

108、<p><b>　　6.4再沸器的選擇</b></p><p>　　T = 151.13℃. 取</p><p>　　查表知： = 1160kJ/kg = 37120kJ/kmol</p><p>　　= 960kJ/kg = 44160kJ/kmol</p><p>　　則 = 37120 + 4

109、4160 (1-0.062584) = 43719.4 kJ/kmol</p><p>　　則 Q = (R+1)D = 43719.4 3.1717 133.2762 1.05 = 20294755.46 kJ/h</p><p>　　又 = 2113.2 kJ/kg , = 68.3℃</p><p>　　m = Q/ = 9603.8 kJ/

110、h</p><p>　　A = = = 23.866 </p><p>　　故所選換熱器為: JB/T 4714—92 </p><p>　　DN=500mm, N=2, L=3.025m, A=28.3 </p><p>　　6.5進料處加熱器的選擇</p><p>　　原料液溫度：25℃（原料

111、液溫度）66.9℃（目標溫度）</p><p>　　查表知： = 2.63kJ/kg = 84.16kJ/mol </p><p>　　= 3.18 kJ/kg = 146.28 kJ/mol </p><p>　　= 2113.2 kJ/kg</p><p>　　則 Q = [84.16 0.8118+146.28 (1-0.811

112、8)] 160.7619 = 645644.9062 kJ/h</p><p>　　則 m = Q/ = 318.65 kJ/h</p><p>　　又 = 126.13℃, = 82.43℃</p><p>　　= = = 102.74℃</p><p>　　A = = = 0.345 </p>&l

113、t;p>　　故所選換熱器為: JB/T 4715—92 </p><p>　　DN=159mm, N=2, L=1.5m, A=1.2 </p><p><b>　　個人感受</b></p><p>　　通過本次課程設(shè)計，使我對《化工原理》、《分離過程》等課程有了更深入的理解。這些課程都是實踐性較強的課程，為了學好這些課程，

114、必須在掌握理論知識的同時，加強實踐。一個人的力量是有限的，要想把課程設(shè)計做的更好，就要學會參考一定的資料，吸取別人的經(jīng)驗，讓自己和別人的思想有機的結(jié)合起來，得出屬于自己的靈感。</p><p>　　課程的設(shè)計需要有耐心，有些事情看起來很復(fù)雜，但問題需要一點一點去解決，分析問題，把問題一個一個劃分，劃分成小塊以后就逐個去解決。再總體解決大的問題。這樣做起來不僅有條理也使問題得到了輕松的解決。</p>

115、<p>　　在這個過程中，我們也曾經(jīng)因為實踐經(jīng)驗的缺乏失落過，也曾經(jīng)仿佛成功而熱情高漲。生活就是這樣，汗水預(yù)示著結(jié)果也見證著收獲。勞動是人類生存生活永恒不變的話題。雖然這只是一次的極簡單的課程制作，可是平心而論，也耗費了我們不少的心血，這就讓我們不得不佩服開發(fā)技術(shù)的前輩，才意識到老一輩對我們社會的付出，為了人們的生活更美好，他們?yōu)槲覀兩鐣冻龆嗌傩难。?lt;/p><p>　　對我而言，知識上的收獲重要

116、，精神上的豐收更加可喜。讓我知道了學無止境的道理。我們每一個人永遠不能滿足于現(xiàn)有的成就，人生就像在爬山，一座山峰的后面還有更高的山峰在等著你。挫折是一份財富，經(jīng)歷是一份擁有。這次課程設(shè)計必將成為我人生旅途上一個非常美好的回憶！</p><p>　　通過這次的課程設(shè)計我對于專業(yè)課的學習有了更加深刻的認識，以為現(xiàn)在學的知識用不上就加以怠慢，等到想用的時候卻發(fā)現(xiàn)自己的學習原來是那么的不扎實。以后努力學好每門專業(yè)課，讓自

117、己擁有更多的知識，才能解決更多的問題！</p><p><b>　　附錄</b></p><p>　　附錄一：設(shè)計結(jié)果一覽表</p><p><b>　　浮閥塔工藝設(shè)計結(jié)果</b></p><p><b>　　附錄二：參考文獻</b></p><p>　

118、　【1】馬沛生編,化工數(shù)據(jù)。中國石化出版社，2003</p><p>　　【2】陳敏恒編，化工原理 （上、下冊），第三版。化學工業(yè)出版社。</p><p>　　【3】國家醫(yī)藥管理局上海醫(yī)藥設(shè)計院編，化工工藝設(shè)計手冊，第二版?；瘜W工業(yè)出版社</p><p>　　【4】吳宗澤編，機械設(shè)計手冊，第二版?；瘜W工業(yè)出版社</p><p>　　【5】褚林

119、、劉瑾等編，化工原理。石油工業(yè)出版社</p><p>　　【6】中國石化集團上海工程有限公司組織編寫，董其伍等編，石油化工設(shè)備設(shè)計選用手冊—換熱器?；瘜W工業(yè)出版社</p><p>　　【7】Carl L.Yaws,Chemical Properties Handbook。Mc Graw-Hill Book</p><p><b>　　附圖</b>

120、;</p><p><b>　　附圖一</b></p><p><b>　　附圖二</b></p><p><b>　　塔盤布置</b></p><p><b>　　板面開孔</b></p><p><b>　　附圖三&l