乙醇水分離篩板式精餾塔化工原理課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　《化工原理課程設(shè)計(jì)》說(shuō)明書(shū)</p><p>　院（系）名稱化學(xué)與化工學(xué)院</p><p>　專業(yè)名稱化學(xué)工程與工藝</p><p>　年 級(jí) 班 級(jí)</p><p>　學(xué)生姓名</p><p>　學(xué) 號(hào)</p><p>　指導(dǎo)教師姓名</p><p

2、><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)1</b></p><p><b>　　1.1設(shè)計(jì)題目1</b></p><p><b>　　1.2工藝條件1</b></p><p><b>　　1.3塔板類型

3、1</b></p><p><b>　　1.4生產(chǎn)制度1</b></p><p><b>　　1.5設(shè)計(jì)內(nèi)容1</b></p><p><b>　　2 設(shè)計(jì)方案2</b></p><p>　　2.1 設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介2</p><p>　

4、　2.2 設(shè)計(jì)方案的確定及工藝流程的說(shuō)明2</p><p><b>　　3 工藝計(jì)算3</b></p><p>　　3.1 塔板的工藝計(jì)算3</p><p>　　3.1.1 物料衡算3</p><p>　　3.1.2 q線方程4</p><p>　　3.1.3 R的確定5<

5、/p><p>　　3.1.4 總物料恒算6</p><p>　　3.1.5 回收率7</p><p>　　3.1.6 操作線方程7</p><p>　　3.1.7 圖解法求理論板層數(shù)7</p><p>　　3.1.8實(shí)際板層數(shù)的求取8</p><p>　　3.2精餾塔工藝條件及計(jì)算9&l

6、t;/p><p>　　3.2.1操作壓力9</p><p>　　3.2.2操作溫度9</p><p>　　3.2.3平均摩爾質(zhì)量9</p><p>　　3.2.4液體的平均密度10</p><p>　　3.2.5液體表面張力計(jì)算11</p><p>　　3.3 精餾塔的塔體工藝尺寸計(jì)算1

7、2</p><p>　　3.3.1塔徑的計(jì)算12</p><p>　　3.3.2精餾塔有效高度計(jì)算14</p><p>　　3.4塔板主要工藝尺寸計(jì)算14</p><p>　　3.4.1溢流裝置計(jì)算14</p><p>　　3.4.2塔板布置16</p><p>　　3.5 篩板的流體

8、力學(xué)驗(yàn)算17</p><p>　　3.5.1精餾段校核17</p><p>　　3.5.2　提餾段校核19</p><p>　　3.6塔板負(fù)荷性能圖21</p><p>　　3.6.1精餾段21</p><p>　　3.6.2 提餾段24</p><p>　　4 板式塔的塔體總高度的

9、計(jì)算26</p><p>　　4.1 塔頂空間 HD26</p><p>　　4.2 塔底空間HB26</p><p><b>　　4.3 人孔27</b></p><p><b>　　4.4 裙座27</b></p><p>　　4.5 筒體與封頭27</

10、p><p>　　4.5.1 筒體27</p><p>　　4.5.2 封頭28</p><p>　　4.6塔體總高度28</p><p>　　5 精餾塔附屬設(shè)備的選型及相關(guān)計(jì)算28</p><p>　　5.1 換熱器的選型與核算28</p><p>　　5.1.1 估算傳熱面積，初選換熱器

11、型號(hào)28</p><p>　　5.1.2確定物性數(shù)據(jù)29</p><p>　　5.1.3估算傳熱面積29</p><p>　　5.1.4換熱器核算31</p><p><b>　　5.2接管34</b></p><p>　　5.2.1進(jìn)料管34</p><p>

12、　　5.2.2回流管34</p><p>　　5.2.3塔底出料管34</p><p>　　5.2.4塔頂蒸汽出料管35</p><p>　　5.2.5塔底蒸汽進(jìn)料管35</p><p>　　5.4 泵的計(jì)算與選型36</p><p>　　6 計(jì)算結(jié)果一覽表38</p><p>　

13、　7設(shè)計(jì)感想 評(píng)價(jià)及有關(guān)問(wèn)題的分析討論39</p><p><b>　　8 參考文獻(xiàn)39</b></p><p>　　9繪制塔頂全凝器設(shè)備圖39</p><p><b>　　1 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)</b></p><p><b>　　1.1設(shè)計(jì)題目：</b></p>

14、<p>　　乙醇-水常壓分離過(guò)程篩板式精餾塔工藝設(shè)計(jì)</p><p><b>　　1.2工藝條件：</b></p><p>　　生產(chǎn)能力：乙醇-水混合液處理量5.0萬(wàn)噸/年</p><p><b>　　進(jìn)料狀況：冷液進(jìn)料</b></p><p>　　原料組成：乙醇的含量20（wt%）&l

15、t;/p><p>　　塔頂組成：乙醇的含量91（wt%）</p><p>　　塔底組成：乙醇的含量0.3（wt%）</p><p><b>　　進(jìn)料溫度：</b></p><p>　　適宜回流比R：R=1.3Rmin</p><p><b>　　塔頂壓力：</b></p&g

16、t;<p><b>　　單板壓降：</b></p><p><b>　　加熱蒸汽壓力: </b></p><p>　　加熱方式：塔底直接加熱</p><p>　　1.3塔板類型：篩板式精餾塔</p><p>　　1.4生產(chǎn)制度：年開(kāi)工300天，每天24小時(shí)連續(xù)生產(chǎn)</p>

17、<p><b>　　1.5設(shè)計(jì)內(nèi)容：</b></p><p>　　1） 精餾塔的物料衡算；</p><p>　　2） 塔板數(shù)的確定；</p><p>　　3) 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算；</p><p>　　4) 精餾塔的塔體工藝尺寸計(jì)算；</p><p>　　5)

18、塔板主要工藝尺寸的計(jì)算；</p><p>　　6) 塔板的流體力學(xué)驗(yàn)算；</p><p>　　7) 塔板負(fù)荷性能圖；</p><p>　　8） 塔體總高度的計(jì)算；</p><p>　　9） 精餾塔附屬設(shè)備的選型及相關(guān)計(jì)算；</p><p>　　10) 計(jì)算結(jié)果一覽表</p><p>　　11

19、) 對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程的評(píng)述和有關(guān)問(wèn)題的討論；</p><p><b>　　12）參考文獻(xiàn)；</b></p><p>　　13）繪制精餾塔及換熱器的設(shè)備圖</p><p><b>　　2 設(shè)計(jì)方案</b></p><p>　　2.1 設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介</p><p>　　精餾的基本原理是

20、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(lái)實(shí)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(yīng)用于物系的分離、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(jì)是篩板塔。</p><p>　　精餾過(guò)程與其他蒸餾過(guò)程最大的區(qū)別，是在塔兩端同時(shí)提供純度較高的液相和氣相回流，

21、為精餾過(guò)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(shí)現(xiàn)高純度的分離時(shí)，始終能保證一定的傳質(zhì)推動(dòng)力。所以，只要理論板足夠多，回流足夠大時(shí)，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(yīng)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(jì)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(diǎn)：</

22、p><p>　　(1) 篩板塔的操作彈性小，對(duì)物料的流量要求非常平穩(wěn)精確，不利于實(shí)際生產(chǎn)中使用</p><p>　　(2) 篩板塔盤(pán)較浮閥塔盤(pán)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單抗堵，壓降較小，造價(jià)便宜。</p><p>　　(3) 篩板塔盤(pán)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(pán)也有溢流堰和降液管。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，壓降較小

23、，造價(jià)便宜，抗堵性強(qiáng)。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)針對(duì)二元物系的精餾問(wèn)題進(jìn)行分析、計(jì)算、核算、繪圖，是較完整的精餾設(shè)計(jì)過(guò)程。精餾設(shè)計(jì)包括設(shè)計(jì)方案的選取，主要設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算——物料衡算、工藝參數(shù)的選定、設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)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(guò)對(duì)精餾塔的運(yùn)算，可以得出精餾塔的各種設(shè)計(jì)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

24、過(guò)程的順利進(jìn)行并使效率盡可能的提高。</p><p>　　2.2 設(shè)計(jì)方案的確定及工藝流程的說(shuō)明</p><p>　　本設(shè)計(jì)任務(wù)為分離乙醇-水混合物。對(duì)于該二元混合物的分離，應(yīng)采用常壓下的連續(xù)精餾過(guò)程。本設(shè)計(jì)為23℃進(jìn)料即冷液進(jìn)料，塔頂上升蒸汽采用全凝器冷凝，冷凝液在泡點(diǎn)下一部分回流至塔內(nèi)，其余部分經(jīng)產(chǎn)品冷卻器冷卻后送至儲(chǔ)罐。該物系屬不易分離物系，塔釜采用直接蒸汽加熱，塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送至

25、儲(chǔ)罐。</p><p><b>　　3 工藝計(jì)算</b></p><p>　　3.1 塔板的工藝計(jì)算</p><p>　　3.1.1 物料衡算</p><p>　　原料液及塔頂、底產(chǎn)品含乙醇的摩爾分?jǐn)?shù)</p><p>　　乙醇和水的相對(duì)摩爾質(zhì)量分別為MA=46 kg/kmol和MB=18kg/

26、kmol，原料含乙醇的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為20%，塔頂乙醇含量91%，塔底乙醇含量0.3%，則：</p><p>　　原料液含乙醇的摩爾分率： </p><p>　　塔頂含乙醇的摩爾分率：</p><p>　　塔底含乙醇的摩爾分率：</p><p>　　原料液的平均摩爾質(zhì)量： </p><p>　　原料液摩爾流量，依題給條件：

27、一年以300天，一天以24小時(shí)計(jì)，得：</p><p>　　3.1.2 q線方程</p><p>　　由方程 求得出q值 </p><p>　　乙醇—水系統(tǒng)t—x—y數(shù)據(jù)</p><p>　　由在t-x-y圖中查得泡點(diǎn)溫度</p><p>　　乙醇—水溶液的比熱容表查得：</p><p>　

28、　乙醇—水混合物的汽化熱表查得：</p><p>　　所以 </p><p><b>　　q線方程 </b></p><p>　　3.1.3 R的確定</p><p>　　乙醇—水體系為非理想體系，其平衡線有下凹部分，當(dāng)操作線與q線的交點(diǎn)尚未落在平衡線上之前，操作線已與平衡線相切，故Rmin可由（，）

29、向平衡線作切線的斜率求得</p><p>　　由上圖可見(jiàn)，該切線的斜率為</p><p><b>　　得</b></p><p>　　由得 </p><p>　　3.1.4 總物料恒算 </p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)</b></p>

30、<p><b>　　求得 　　　　</b></p><p><b>　　精餾塔的氣液相負(fù)荷</b></p><p><b>　　3.1.5 回收率</b></p><p><b>　　乙醇的回收率：</b></p><p><b>　　

31、水的回收率： </b></p><p>　　3.1.6 操作線方程</p><p><b>　　精餾段：</b></p><p><b>　　提餾段：</b></p><p>　　3.1.7 圖解法求理論板層數(shù)</p><p><b>　　如圖，求解

32、結(jié)果為</b></p><p>　　總理論板層數(shù) (不包括再沸器)</p><p><b>　　精餾段理論板層數(shù) </b></p><p>　　提餾段理論板層數(shù) （包括進(jìn)料板）</p><p>　　進(jìn)料板位置 </p><p>　　3.1.8實(shí)際板層數(shù)的求取</p

33、><p><b>　　操作溫度計(jì)算</b></p><p>　　由t-x-y圖，用內(nèi)差法計(jì)算得</p><p><b>　　塔頂溫度：</b></p><p><b>　　塔底溫度：</b></p><p><b>　　塔頂塔底的平均溫度</

34、b></p><p><b>　　黏度計(jì)算</b></p><p><b>　　由查表得 </b></p><p><b>　　所以</b></p><p><b>　　相對(duì)揮發(fā)度</b></p><p>　　根據(jù)安托

35、尼方程可計(jì)算得</p><p><b>　　塔頂：</b></p><p><b>　　塔底：</b></p><p><b>　　塔頂塔底的平均：</b></p><p><b>　　全塔效率</b></p><p><b&

36、gt;　　所以</b></p><p><b>　　實(shí)際板數(shù)的確定</b></p><p><b>　　精餾段實(shí)際板層數(shù) </b></p><p>　　提餾段實(shí)際板層數(shù) （包括進(jìn)料板）</p><p>　　總實(shí)際板層數(shù) (不包括再沸器)</p><p>　

37、　3.2精餾塔工藝條件及計(jì)算</p><p><b>　　3.2.1操作壓力</b></p><p>　　塔頂壓強(qiáng)： </p><p>　　取每層塔板的壓降為0.5kPa</p><p>　　進(jìn)料板： </p><p>　　塔底壓強(qiáng)： &

38、lt;/p><p>　　精餾段平均壓強(qiáng)： </p><p>　　提餾段平均壓強(qiáng)： </p><p><b>　　3.2.2操作溫度</b></p><p>　　依據(jù)操作壓力，讀t-x-y圖</p><p><b>　　塔頂溫度: </b></p>

39、<p><b>　　進(jìn)料板溫度：</b></p><p><b>　　塔底溫度： </b></p><p><b>　　精餾段平均溫度：</b></p><p><b>　　提餾段平均溫度：</b></p><p>　　3.2.3平均摩爾質(zhì)量

40、</p><p>　　塔頂氣液的平均摩爾質(zhì)量: 由 查平衡曲線得</p><p>　　進(jìn)料板氣液的平均摩爾質(zhì)量: 由圖解法查得 </p><p>　　塔底氣液的平均摩爾質(zhì)量: 由圖解法查得 </p><p>　　精餾段混合平均摩爾質(zhì)量：</p><p>　　提餾段混合平均摩爾質(zhì)量：</p>&

41、lt;p>　　3.2.4液體的平均密度</p><p><b>　　氣相平均密度</b></p><p><b>　?、倬s段</b></p><p><b>　?、谔狃s段</b></p><p><b>　　液相平均密度</b></p>

42、<p>　　液相平均密度依下式計(jì)算：</p><p><b>　　①塔頂液相平均密度</b></p><p>　　由，查手冊(cè)得 </p><p>　?、谶M(jìn)料板液相平均密度</p><p>　　由tF=97.6725°C，查手冊(cè)得 </p><p>　　進(jìn)料板液相的

43、質(zhì)量分?jǐn)?shù)</p><p><b>　　所以 </b></p><p>　?、劬s段液相平均密度</p><p><b>　?、芩滓合嗥骄芏?lt;/b></p><p><b>　　由查手冊(cè)得 </b></p><p>　?、萏狃s段液相平均密

44、度</p><p>　　3.2.5液體表面張力計(jì)算</p><p>　　塔頂液相平均表面張力計(jì)算 乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為91%，查圖可得 乙醇臨界溫度為243℃，水臨界溫度為374.2℃，則混合液體的臨界溫度為</p><p>　　將混合液體的臨界溫度代入</p><p><b>　　所以 </b></p>

45、;<p>　　進(jìn)料液相平均表面張力計(jì)算 乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%，查圖可得 乙醇臨界溫度為243℃，水臨界溫度為374.2℃，則混合液體的臨界溫度為</p><p>　　將混合液體的臨界溫度代入</p><p><b>　　所以 </b></p><p>　　塔底液相平均表面張力計(jì)算 乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%，查圖可

46、得 乙醇臨界溫度為243℃，水臨界溫度為374.2℃，則混合液體的臨界溫度為</p><p>　　將混合液體的臨界溫度代入</p><p><b>　　所以 </b></p><p>　　精餾段液相平均表面張力：</p><p>　　提餾段液相平均表面張力：</p><p>　　3.3 精餾塔

47、的塔體工藝尺寸計(jì)算</p><p>　　3.3.1塔徑的計(jì)算</p><p>　　(1)最大空塔氣速和空塔氣速</p><p>　　最大空塔氣速計(jì)算公式：</p><p>　　精餾段的氣液相體積流率為</p><p>　　取板間距，板上液層高度hL=0.05m,則HT-hL=0.35-0.05=0.3</p>

48、;<p><b>　　查圖得，</b></p><p>　　取安全系數(shù)為0.6，則空塔氣速為</p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后為D=1.0m</p><p><b>　　塔截面積為</b></p><p><b>　　實(shí)際空塔氣速</b></p>

49、<p>　　提餾段的氣液相體積流率為</p><p>　　取板間距HT=0.35，板上液層高度hL=0.05m,則HT-hL=0.35-0.05=0.3</p><p><b>　　查圖得，</b></p><p>　　取安全系數(shù)為0.6，則空塔氣速為</p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后為D=1.0m</

50、p><p><b>　　塔截面積為</b></p><p><b>　　實(shí)際空塔氣速</b></p><p>　　3.3.2精餾塔有效高度計(jì)算</p><p>　　精餾段有效高度為 </p><p>　　提餾段有效高度為 </p><p>　　在進(jìn)料板

51、上方開(kāi)一個(gè)人孔，在精餾段設(shè)三個(gè)人孔，其高度均為0.7m。 故精餾塔的有效高度為 </p><p>　　3.4塔板主要工藝尺寸計(jì)算</p><p>　　3.4.1溢流裝置計(jì)算</p><p>　　因塔徑D=1.0m，可選用單溢流弓形降液管、凹形受液盤(pán)。</p><p>　　（1）溢流堰長(zhǎng)　　　　取</p>&

52、lt;p>　?。?）堰寬及降液管截面積　　由，查圖3-5得, 得</p><p><b>　?。?）停留時(shí)間</b></p><p>　　精餾段：可以滿足要求。</p><p>　　提餾段：　可以滿足要求。</p><p><b>　?。?）溢流堰高</b></p><p&

53、gt;<b>　　對(duì)平直堰 ，</b></p><p>　　由，查化工原理課程設(shè)計(jì)圖5-5得，于是：</p><p><b>　　精餾段</b></p><p><b>　　滿足要求。</b></p><p>　　取板上清液層高度hL=0.06m</p><

54、p><b>　　提餾段</b></p><p><b>　　滿足要求。</b></p><p>　　取板上清液層高度hL=0.06m</p><p>　?。?）降液管的底隙高度</p><p>　　液體通過(guò)降液管底隙的流速一般為0.07~0.25m/s，</p><p>

55、;　　精餾段：取液體通過(guò)降液管底隙的流速，則有：</p><p><b>　　故設(shè)計(jì)合理</b></p><p>　　提餾段：取液體通過(guò)降液管底隙的流速，則有：</p><p><b>　　故設(shè)計(jì)合理</b></p><p><b>　　3.4.2塔板布置</b></p&

56、gt;<p>　?。?）邊緣區(qū)寬度的確定</p><p><b>　　取</b></p><p><b>　　（2）開(kāi)孔區(qū)面積</b></p><p>　?。?）篩孔計(jì)算及其排列</p><p>　　精餾段　　由于處理的物系無(wú)腐蝕性，可先用碳鋼板，取篩孔直徑。</p>&

57、lt;p>　　篩孔按正三角形排列，取孔中心距t為</p><p><b>　　開(kāi)孔率：</b></p><p><b>　　篩板總面積　</b></p><p>　　每層塔板的開(kāi)孔數(shù)為：</p><p>　　提餾段　　　由于處理的物系無(wú)腐蝕性，可先用碳鋼板，取篩孔直

58、徑。</p><p>　　篩孔按正三角形排列，取孔中心距t為</p><p><b>　　開(kāi)孔率：</b></p><p><b>　　篩板總面積　</b></p><p>　　每層塔板的開(kāi)孔數(shù)為：</p><p>　　氣體通過(guò)篩孔的孔速：<

59、/p><p><b>　　精餾段：</b></p><p><b>　　提餾段：</b></p><p>　　3.5 篩板的流體力學(xué)驗(yàn)算</p><p>　　3.5.1精餾段校核</p><p>　?。?）壓降校核　　　　　查圖可得　</p><p>　　

60、ａ．干板阻力h0的計(jì)算</p><p>　　由公式計(jì)算，即　　　　　　　</p><p><b>　　故：</b></p><p>　?。猓畾怏w通過(guò)液層的阻力計(jì)算</p><p>　　氣體通過(guò)每層塔板的液柱高度為</p><p>　　氣體通過(guò)每層塔板的壓降為：</p><p&g

61、t;<b>　　滿足工藝要求。</b></p><p><b>　　(2)霧沫夾帶校核</b></p><p><b>　　操作氣速</b></p><p>　　液泛時(shí)的空塔氣速即泛點(diǎn)氣速：</p><p><b>　　所以泛點(diǎn)率=</b></p&g

62、t;<p><b>　　霧沫夾帶量</b></p><p><b>　?。?）溢流液泛校核</b></p><p>　　為防止降液管發(fā)生液泛，應(yīng)使降液管中的清液層高度</p><p><b>　　其中 　</b></p><p>　　故成立，故不會(huì)產(chǎn)生液泛。&l

63、t;/p><p><b>　　（4）漏液校核</b></p><p><b>　　表面張力壓頭　</b></p><p><b>　　即　</b></p><p>　　對(duì)篩板塔漏液點(diǎn)的氣速可由下式計(jì)算：即</p><p>　　篩板的穩(wěn)定性系數(shù):

64、 </p><p>　　故合格，不會(huì)產(chǎn)生過(guò)量液漏。</p><p>　　3.5.2　提餾段校核</p><p>　?。?）壓降校核　　　　　查圖可得　</p><p>　?。幔砂遄枇0的計(jì)算</p><p>　　由公式計(jì)算，即　　　　　　　</p><p&

65、gt;<b>　　故：</b></p><p>　?。猓畾怏w通過(guò)液層的阻力計(jì)算</p><p>　　氣體通過(guò)每層塔板的液柱高度為</p><p>　　氣體通過(guò)每層塔板的壓降為：</p><p><b>　　滿足工藝要求。</b></p><p><b>　　（2）霧

66、沫夾帶校核</b></p><p><b>　　操作氣速</b></p><p>　　液泛時(shí)的空塔氣速即泛點(diǎn)氣速：</p><p><b>　　所以泛點(diǎn)率=</b></p><p><b>　　霧沫夾帶量</b></p><p><b&

67、gt;　?。?）溢流液泛校核</b></p><p>　　為防止降液管發(fā)生液泛，應(yīng)使降液管中的清液層高度</p><p><b>　　其中 　</b></p><p>　　故成立，故不會(huì)產(chǎn)生液泛。</p><p><b>　?。?）漏液校核</b></p><p&g

68、t;<b>　　表面張力壓頭　</b></p><p><b>　　即　</b></p><p>　　對(duì)篩板塔漏液點(diǎn)的氣速可由下式計(jì)算：即</p><p>　　篩板的穩(wěn)定性系數(shù): </p><p>　　故合格，不會(huì)產(chǎn)生過(guò)量液漏。</p>

69、;<p>　　3.6塔板負(fù)荷性能圖</p><p><b>　　3.6.1精餾段</b></p><p><b>　　（1）漏液線</b></p><p><b>　　干板壓降</b></p><p><b>　　又故　　　　</b><

70、/p><p>　　在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)值，依上式算出對(duì)應(yīng)的值列于下表：</p><p><b>　　漏液線數(shù)據(jù)</b></p><p>　　（2）液體流量下限線</p><p>　　規(guī)定時(shí)，液體流量達(dá)到下限</p><p><b>　　即 </b></p>&l

71、t;p><b>　　故 </b></p><p><b>　　液體流量上限線</b></p><p>　　設(shè)停留時(shí)間3s為液體流量上限</p><p><b>　　代入 ，即</b></p><p><b>　　所以</b></p>

72、;<p><b>　　液泛線</b></p><p><b>　　取作液泛線</b></p><p><b>　　則</b></p><p><b>　　又</b></p><p><b>　　所以 </b></p

73、><p><b>　　液泛線數(shù)據(jù)</b></p><p><b>　　霧沫夾帶線</b></p><p>　　另可容許的霧沫夾帶最大量為0.1kg/kg氣</p><p><b>　　可得</b></p><p><b>　　霧沫夾帶線數(shù)據(jù)<

74、/b></p><p><b>　　由上圖可得 </b></p><p><b>　　3.6.2 提餾段</b></p><p><b>　?。?）漏液線</b></p><p><b>　　干板壓降</b></p><p&g

75、t;<b>　　又故　　　　</b></p><p>　　在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)值，依上式算出對(duì)應(yīng)的值列于下表：</p><p><b>　　漏液線數(shù)據(jù)</b></p><p>　?。?）液體流量下限線</p><p>　　規(guī)定時(shí)，液體流量達(dá)到下限</p><p><b

76、>　　即 </b></p><p><b>　　故 </b></p><p><b>　　液體流量上限線</b></p><p>　　設(shè)停留時(shí)間3s為液體流量上限</p><p>　　代入 ，即 所以</p><p><b>　?。?）液

77、泛線</b></p><p><b>　　取作液泛線</b></p><p><b>　　則</b></p><p><b>　　所以 </b></p><p><b>　　液泛線數(shù)據(jù)</b></p><p><b

78、>　　霧沫夾帶線</b></p><p>　　另可容許的霧沫夾帶最大量為0.1kg/kg氣</p><p><b>　　可得</b></p><p><b>　　霧沫夾帶線數(shù)據(jù)</b></p><p><b>　　由上圖可得 </b></p>

79、<p>　　4 板式塔的塔體總高度的計(jì)算</p><p>　　4.1 塔頂空間 HD</p><p>　　一般HD=（1.5~2.0）HT 取</p><p>　　4.2 塔底空間HB</p><p>　　一般取釜液上方氣液分離空間為1.0m 釜液停留時(shí)間為5min</p><p><b>　

80、　液柱高度 </b></p><p><b>　　所以 </b></p><p><b>　　4.3 人孔</b></p><p>　　一般8~10塊板開(kāi)一個(gè)人孔，精餾段有28塊板需開(kāi)三個(gè)人孔，提餾段有11塊板需開(kāi)一個(gè)人孔，并且開(kāi)人孔處的板間距取700mm,孔徑為450mm</p><p

81、><b>　　4.4 裙座</b></p><p>　　本塔為常壓塔操作，即裙座高度取2.0m</p><p><b>　　4.5 筒體與封頭</b></p><p><b>　　4.5.1 筒體</b></p><p>　　1) 由D=1.0m 選鋼板材料為： &

82、lt;/p><p>　　查表 時(shí)，雙面焊100% 探傷，</p><p>　　設(shè)， 取 </p><p>　　圓整取3mm, 腐蝕裕量 </p><p><b>　　2)水壓試驗(yàn)校核</b></p><p><b>　　查 </b></p>&

83、lt;p>　　滿足條件 ,故壁厚為4mm</p><p><b>　　4.5.2 封頭</b></p><p>　　1)本設(shè)計(jì)采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭 </p><p>　　取 圓整為3mm</p><p><b>　　取 </b></p><p>　　直

84、邊高度 曲邊高度</p><p><b>　　2)水壓試驗(yàn)校核</b></p><p><b>　　查 </b></p><p>　　滿足條件 ,故壁厚為4mm </p><p><b>　　4.6塔體總高度</b></p><p>　　5 精

85、餾塔附屬設(shè)備的選型及相關(guān)計(jì)算</p><p>　　5.1 換熱器的選型與核算</p><p>　　5.1.1 估算傳熱面積，初選換熱器型號(hào) </p><p>　?。?）估算換熱器的類型，兩流體的溫度變化情況</p><p>　　熱流體進(jìn)口溫度，出口溫度</p><p>　　冷流體進(jìn)口

86、溫度，出口溫度 </p><p><b>　　管程安排</b></p><p>　　從兩物質(zhì)的性質(zhì)看，應(yīng)使熱流體走殼程，循環(huán)冷卻水走管程</p><p>　　5.1.2確定物性數(shù)據(jù)</p><p>　　定性溫度:殼程熱流體的定性溫度: </p><p>　　管程冷卻水的定性溫度：

87、 </p><p>　　查得下熱流體的有關(guān)物性數(shù)據(jù)：，</p><p><b>　　所以</b></p><p><b>　　所以</b></p><p><b>　　塔頂溫度，所以</b></p><p><b>　　,</b>

88、;</p><p><b>　　所以</b></p><p><b>　　,</b></p><p>　　水的定性溫度：，該定性溫度下物性數(shù)據(jù)：</p><p><b>　　，, </b></p><p>　　5.1.3估算傳熱面積</p>

89、<p><b>　?。?）熱負(fù)荷計(jì)算</b></p><p>　?。?）冷卻水用量（忽略熱損失）</p><p>　　（3）計(jì)算平均傳熱溫差</p><p>　　故選用帶有膨脹節(jié)的固定管板式換熱器</p><p>　?。?）計(jì)算R 、P，選取殼程</p><p>　　由于R=0，故

90、 故選用單殼程</p><p><b>　?。?）計(jì)算傳熱面積</b></p><p><b>　　取</b></p><p><b>　　所以</b></p><p><b>　　（6）初選型號(hào)</b></p><p><

91、b>　　選用固定管板式</b></p><p>　　由固定管板式換熱器的系列標(biāo)準(zhǔn)，初選型號(hào)為G500Ⅱ-1.6-37.3</p><p>　　主要參數(shù)如下：外殼半徑 公稱壓力工稱面積</p><p>　　管中心距 管程數(shù) 管子數(shù)164 管長(zhǎng)</p><p>　　管子尺寸 管子排列方式：正三角形<

92、;/p><p><b>　　實(shí)際換熱面積</b></p><p>　　采用此換熱器的換熱面積，要求總傳熱系數(shù)K為</p><p>　　5.1.4換熱器核算</p><p>　　（1）換熱器內(nèi)壓降的核算</p><p><b>　　管程壓力降</b></p><

93、p><b>　　管程流速</b></p><p><b>　　所以 </b></p><p><b>　　所以此壓降合理。</b></p><p><b>　　殼程阻力</b></p><p>　　管子為正三角形排列 </p><

94、;p><b>　　取 </b></p><p>　　折流擋板間距Z </p><p><b>　　取則 折流擋板數(shù)</b></p><p><b>　　殼程流通面積</b></p><p><b>　　殼程流速</b></p>

95、<p><b>　　所以此壓降合理。</b></p><p>　?。?）總傳熱系數(shù)和面積校核</p><p><b>　　①管程對(duì)流傳熱系數(shù)</b></p><p><b>　　普朗特?cái)?shù)：</b></p><p><b>　　②殼程對(duì)流傳熱系數(shù)</

96、b></p><p>　　殼程流體有相變化時(shí)水平管外膜冷凝時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)：</p><p><b>　　由 查得</b></p><p>　　設(shè)管壁的平均溫度為28°C，</p><p><b>　　查表得 ，,</b></p><p><b>

97、;　　,</b></p><p><b>　?、畚酃笩嶙?lt;/b></p><p><b>　　管外側(cè)污垢熱阻</b></p><p><b>　　管內(nèi)側(cè)污垢熱阻</b></p><p>　　已知管壁厚度b=0.002m，其導(dǎo)熱系數(shù)為（碳鋼）</p>&

98、lt;p><b>　?、芸倐鳠嵯禂?shù)</b></p><p><b>　　總傳熱系數(shù)k為</b></p><p>　　故所選擇的換熱器合適，其安全系數(shù)</p><p><b>　　⑤傳熱面積校核</b></p><p>　　傳熱面積計(jì)算值s’ </p>&l

99、t;p>　　換熱器的實(shí)際傳熱面積</p><p><b>　　換熱器的面積裕度為</b></p><p>　　設(shè)計(jì)結(jié)果：傳熱面積裕度合適，該換熱器能夠完成生產(chǎn)任務(wù)</p><p>　　選用固定管板式換熱器 型號(hào)為G500Ⅱ-1.6-37.3</p><p><b>　　5.2接管</b>&l

100、t;/p><p><b>　　5.2.1進(jìn)料管</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)采用直管進(jìn)料管。用泵時(shí)</p><p>　　管徑計(jì)算如下 , ，</p><p><b>　　，</b></p><p>　　查標(biāo)準(zhǔn)系列選取 GB8163-87</p><

101、p><b>　　5.2.2回流管</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)采用直管回流管。 </p><p><b>　　取 </b></p><p><b>　　，</b></p><p>　　查標(biāo)準(zhǔn)系列選取 GB8163-87</p><p>

102、;　　5.2.3塔底出料管</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用直管出料管。 </p><p><b>　　取 </b></p><p><b>　　，</b></p><p>　　查標(biāo)準(zhǔn)系列選取 GB8163-87</p><p>　　5.2.4塔頂蒸汽出料管</p

103、><p>　　查標(biāo)準(zhǔn)系列選取 GB8163-87</p><p>　　5.2.5塔底蒸汽進(jìn)料管</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用直管出料管。 飽和水蒸汽壓小于295KPa（表壓）</p><p><b>　　取 </b></p><p>　　查標(biāo)準(zhǔn)系列選取 GB8163-87</p&

104、gt;<p><b>　　5.3法蘭</b></p><p>　　5.4 泵的計(jì)算與選型</p><p>　　進(jìn)料溫度 查得 </p><p>　　又 所以需輸送的料液的流量：</p><p>　　取管內(nèi)流速 則管徑</p><p><b>　　故可選的離心泵

105、</b></p><p>　　則內(nèi)徑 所以u(píng)=</p><p><b>　　由公式，代入得</b></p><p><b>　　又有進(jìn)料位置高度</b></p><p><b>　　所需揚(yáng)程:</b></p><p>　　所以選離心泵的型

106、號(hào)為： 在轉(zhuǎn)速下泵的有關(guān)性能參數(shù)為: </p><p>　　運(yùn)行條件下實(shí)際所需的軸功率為：</p><p><b>　　所以所選泵合適</b></p><p>　　6 計(jì)算結(jié)果一覽表</p><p>　　7設(shè)計(jì)感想 評(píng)價(jià)及有關(guān)問(wèn)題的分析討論</p><p>　　本設(shè)計(jì)是對(duì)精餾過(guò)程的設(shè)

107、計(jì)，其中還包括對(duì)精餾塔的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)過(guò)程中嚴(yán)格按照課程設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過(guò)反復(fù)的運(yùn)算，且必須保證設(shè)計(jì)的參數(shù)和數(shù)據(jù)與實(shí)際的相符，以達(dá)到最終的分離任務(wù)。</p><p>　　課程設(shè)計(jì)需要我們把平時(shí)所學(xué)的理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中去，使我們對(duì)書(shū)本上所學(xué)的理論知識(shí)有了進(jìn)一步的理解，更讓我們體會(huì)到了理論知識(shí)對(duì)實(shí)踐工作的重要的指導(dǎo)意義。課程設(shè)計(jì)要求我們完全依靠自己的能力去學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)，而不是像以往的課程那樣一切都是由教材和老師安排。因此，

108、課程設(shè)計(jì)給我們更大的發(fā)揮空間，讓我們發(fā)揮主觀能動(dòng)性獨(dú)立的去通過(guò)書(shū)籍、網(wǎng)絡(luò)等各種途徑查閱資料、查找數(shù)據(jù)，確定設(shè)計(jì)方案。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)我在資料、網(wǎng)絡(luò)上搜索資料，在真正動(dòng)手之前先將原理及有關(guān)的理論學(xué)明白弄清楚，使我對(duì)化工原理的一些知識(shí)掌握的更加牢固。提高了我的認(rèn)識(shí)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。在這個(gè)過(guò)程中，我一直都認(rèn)真堅(jiān)持下來(lái)。我收獲的不僅僅是知識(shí)還有更多在學(xué)習(xí)過(guò)程中體會(huì)到的經(jīng)驗(yàn)、方法和心態(tài)。這以后無(wú)疑會(huì)對(duì)自己的工作和生活產(chǎn)生影響。<

109、;/p><p><b>　　8 參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]柴誠(chéng)敬主編.化工原理第二版（上冊(cè)）[M].北京.高等教育出版社，2010.6[2]柴誠(chéng)敬主編.化工原理第二版（下冊(cè)）[M].北京.高等教育出版社，2010.6</p><p>　　[3]陳國(guó)恒.化工機(jī)械基礎(chǔ)[M].北京.化學(xué)工業(yè)出版社，2005</p>&l