篩板精餾塔設計

1、化工原理課程設計篩板精餾塔設計常壓分離環(huán)己醇常壓分離環(huán)己醇苯酚連續(xù)操作苯酚連續(xù)操作篩板精餾塔工藝設計任務書篩板精餾塔工藝設計任務書 基礎設計數(shù)據(jù)：基礎設計數(shù)據(jù)：1. 處理能力：50000 t/a（年工作按8000小時計）2. 進料組成：環(huán)己醇30%，苯酚70%（mol%，下同）3. 進料狀態(tài)：泡點進料4. 產(chǎn)品要求：塔頂餾出液組成：環(huán)己醇98%，苯酚2% 塔釜釜殘液組成：環(huán)己醇1%，苯酚99%5. 塔頂壓強：101kPa（絕壓）6. 公用工程：循環(huán)冷卻水：進口溫度32，出口溫度38 導熱油：進口溫度260，出口溫度250 總體要求：總體要求： 繪制帶控制點工藝流程圖，完成精餾塔工藝設計以及有關

2、附屬設備的計算與選型。繪制塔板結構簡圖，編制設計說明書。1. 精餾塔工藝設計內容：全塔物料恒算、確定回流比；確定塔徑、實際板數(shù)及加料板位置。2. 精餾塔塔板工藝設計內容：塔板結構設計、流體力學計算、負荷性能圖、工藝尺寸裝配圖。3. 換熱器設計：確定冷熱流體流動方式，根據(jù)換熱面積初選換熱器；核算總傳熱系數(shù)；計算實際傳熱面積；選定換熱器型號，計算管程、殼程壓降。說明：說明：1. 寫出詳細計算步驟，并注明選用數(shù)據(jù)的來源。2. 每項設計結束后，列出計算結果明細表。3. 設計說明書要求字跡工整，按規(guī)范裝訂成冊。 v帶控制點工藝流程圖帶控制點工藝流程圖, ,用用3 3號圖紙畫號圖紙畫v塔設備條件圖（帶管口

3、）塔設備條件圖（帶管口）, ,用用3 3號圖紙畫號圖紙畫v其余工藝設計圖其余工藝設計圖, ,用坐標紙用坐標紙課程設計的要求課程設計的要求注意事項注意事項: : 寫出詳細計算步驟寫出詳細計算步驟, ,并注明選用數(shù)據(jù)的來源并注明選用數(shù)據(jù)的來源 每項設計結束后每項設計結束后, ,列出計算結果明細表列出計算結果明細表 設計說明書要求字跡工整設計說明書要求字跡工整, ,裝訂成冊上交裝訂成冊上交學號學號1-10號號單號單號雙號雙號處理量處理量環(huán)己醇組成環(huán)己醇組成 苯酚組成苯酚組成 45000 t/a55000 t/a35%65%72%28%學號學號11-21號號單號單號雙號雙號處理量處理量環(huán)己醇組成環(huán)己醇

4、組成 苯酚組成苯酚組成 55000 t/a45000 t/a32%68%72%28%學號學號22以后以后單號單號雙號雙號處理量處理量環(huán)己醇組成環(huán)己醇組成 苯酚組成苯酚組成 50000 t/a45000 t/a26%74%77%23%計算說明書目錄計算說明書目錄 設計任務書設計任務書 帶控制點工藝流程圖與工藝說明帶控制點工藝流程圖與工藝說明 精餾塔工藝計算精餾塔工藝計算 塔板結構設計塔板結構設計 換熱器選型換熱器選型 精餾塔工藝條件圖精餾塔工藝條件圖 塔板結構設計結果匯總塔板結構設計結果匯總 符號說明符號說明 結束語結束語常壓分離環(huán)己醇常壓分離環(huán)己醇苯酚連續(xù)操作苯酚連續(xù)操作篩板塔設計計算示例篩板

5、塔設計計算示例 1. 設計任務書設計任務書 按要求填入處理量和進料組成按要求填入處理量和進料組成2. 帶控制點工藝流程圖與工藝說明帶控制點工藝流程圖與工藝說明 （1）帶控制點工藝流程圖）帶控制點工藝流程圖 （2）操作壓力的選擇）操作壓力的選擇 （3）工藝流程敘述）工藝流程敘述3. 精餾塔工藝計算精餾塔工藝計算3.1 平均相對揮發(fā)度的計算平均相對揮發(fā)度的計算 181.90.0000.000 179.10.0250.0994.28176.40.0500.1864.34173.80.0750.2634.40171.30.1000.3334.49t xy i 說明：平均相對揮發(fā)度為 5.62 iiii

6、iyxxy11im391 3.2 繪制繪制t-x-y圖及圖及x-y圖圖 在坐標紙上繪圖，上大小要求t-x-y圖為1010cm， x-y圖為 2020cm 項 目 數(shù) 值進料流量F，kmol/h塔頂產(chǎn)品流量D，kmol/h塔釜殘液流量W，kmol/h進料組成，xF(摩爾分數(shù)）塔頂產(chǎn)品組成，xD(摩爾分數(shù)）塔釜殘液組成，xW(摩爾分數(shù)）表1 物料衡算表3.3 全塔物料衡算全塔物料衡算 料液平均分子量：Mm = 0.3100 + 0.794 = 95.8進料流量：F = 50000103 /800095.8 = 65.24 kmol/hF = D + W D=19.5 kmol/hFxf = DxD

7、 + Wxw W=45.74 kmol/h 3.4 實際板數(shù)及進料位置的確定實際板數(shù)及進料位置的確定 1. 確定最小回流比Rmin 76. 030. 0687. 0687. 098. 0minqqqDxyyxR 2. 確定操作回流比R 由Fenske方程計算最小理論板數(shù)Nmin )(9 . 31lg11lgmin不包括塔釜mwwDDxxxxN利用吉利蘭關聯(lián)圖，計算NT R如下：0.86314.70.98811.81.14010.71.2929.91.4449.3RNT1.5209.0繪制NT R關系圖，找出最佳回流比。 說明：R取(1.0、1.2、1.4、1.6、 1.8、2.0)Rmin 6

8、 個點 圖解法求得NT =5.5（不包括塔釜） 加料板位置nT = 3.0 3. 圖解法求理論板數(shù)及加料板位置圖解法求理論板數(shù)及加料板位置 4.4.實際板數(shù)及加料板位置的確定實際板數(shù)及加料板位置的確定 全塔效率由Oconnell關聯(lián)式計算： ExTm LLfiLi049049532 0304402450245. 回流比回流比理論板數(shù)理論板數(shù)板效率板效率實際板數(shù)實際板數(shù)理論加料位置理論加料位置實際加料位置實際加料位置表表2 2 塔板計算結果塔板計算結果 包括板間距的初估，塔徑的計算，塔板溢流包括板間距的初估，塔徑的計算，塔板溢流形式的確定，板上清液高度、堰長、堰高的初形式的確定，板上清液高度、堰

9、長、堰高的初估與計算，降液管的選型及系列參數(shù)的計算，估與計算，降液管的選型及系列參數(shù)的計算，塔板布置和篩孔塔板布置和篩孔/ /閥孔的布置等，最后是水力閥孔的布置等，最后是水力學校核和負荷性能圖。學校核和負荷性能圖。4. 塔板結構設計塔板結構設計4.1 常用塔板的類型常用塔板的類型（1）泡罩塔）泡罩塔優(yōu)點優(yōu)點：塔板操作彈性大，塔效率也比較高，不易堵。缺點：缺點：結構復雜，制造成本高，塔板阻力大但生產(chǎn)能力不大。 塔板是氣液兩相接觸傳質的場所，為提高塔板性能，采用各種形式塔板。 組成：組成：升氣管和泡罩圓形泡罩條形泡罩泡罩塔（2）篩板塔板）篩板塔板優(yōu)點優(yōu)點：結構簡單、造價低、塔板阻力小。 目前，廣泛

10、應用的一種塔型。塔板上開圓孔，孔徑d0：3 - 8 mm; 大孔徑篩板d0 ：12 - 25 mm。lwWD（3）浮閥塔板）浮閥塔板圓形浮閥條形浮閥浮閥塔盤方形浮閥優(yōu)點：優(yōu)點：浮閥根據(jù)氣體流量，自動調節(jié)開度，提高了塔板的操作彈性、降低塔板的壓降，同時具有較高塔板效率，在生產(chǎn)中得到廣泛的應用。缺點：缺點：浮閥易脫落或損壞。方形浮閥F1型浮閥（4）噴射型塔板）噴射型塔板 氣流方向氣流方向：垂直 小角度傾斜， 改善液沫夾帶、液面落差 。 氣液接觸狀態(tài)：氣液接觸狀態(tài)：噴射狀態(tài)連續(xù)相連續(xù)相：氣相；分散相分散相：液相 促進兩相傳質。形式：形式：舌形塔板、浮舌塔板、斜孔塔板、垂直篩板等。缺點缺點：氣泡夾帶現(xiàn)

11、象比較嚴重。20=R2550三面切口舌片; 拱形舌片;5050mm定向舌片的尺寸和傾角舌形塔板：溢流堰降液管安定區(qū)塔板連接區(qū)受液區(qū)液體分布區(qū)導向孔1015208111520液流方向3035.74.7(a) 斜孔結構之一(b)塔板布置斜孔塔板（5）斜孔塔板）斜孔塔板AA降液管進口堰壓延金屬板A-A 剖視圖網(wǎng)孔塔板（6）網(wǎng)孔塔板）網(wǎng)孔塔板垂直篩板液相塔板泡罩氣相（6）垂直篩板）垂直篩板（7）多降液管（）多降液管（MD）塔板）塔板 優(yōu)點：優(yōu)點：提高允許液體流量（8）林德篩板（導向篩板）林德篩板（導向篩板） 應用應用：用于減壓塔的低阻力、高效率塔板。 斜臺斜臺：抵消液面落差的影響。 導向孔導向孔：使氣

12、、液流向一致，減小液面落差。液流(a)斜臺裝置液流液流(b)導向孔 林德篩板（9）無溢流塔板）無溢流塔板 有溢流塔板：有溢流塔板：有降液管的塔板； 無溢流塔板無溢流塔板：無降液管的塔板； 形式：形式：無溢流柵板和無溢流篩板； 特點特點：生產(chǎn)能力大，結構簡單，塔板阻力??； 但操作彈性小，塔板效率低。沖制柵板由金屬條組成的柵板無溢流篩板設計參數(shù)如下（以塔頂?shù)谝粔K塔板數(shù)據(jù)為設計依據(jù)）：設計參數(shù)如下（以塔頂?shù)谝粔K塔板數(shù)據(jù)為設計依據(jù)）： 液相密度液相密度 L = 950 kg / m3 汽相密度汽相密度 V = PM/ RT = 2.92 kg / m3 液相表面張力液相表面張力 = 32 dyn /c

13、m 汽相流量汽相流量VS = (R+1) DM /3600 V=0.408 m3/s 液相流量液相流量LS = RDM / 3600 L =0.000684 m3/s 4.2 初估塔徑初估塔徑 取板間距HT = 350 mm，板上液層厚度hL= 0.07 m，則HT -hL= 0.28m。03.092.2950408.0000684.05 .05 .0VLSSVL塔板間距和塔徑的經(jīng)驗關系塔板間距和塔徑的經(jīng)驗關系塔塔徑徑D，m0.3-0.50.5-0.80.8-1.61.6-2.02.0-2.42.4塔塔板板間間距距HT，m0.2-0.30.3-0.350.35-0.450.45-0.60.5-

14、0.80.6說明：說明：工業(yè)塔中，板間距范圍200900 mm兩相流動參數(shù)FLV=則液泛氣速：smCuVVLf/19.1205 .02 .020對于篩板塔、浮閥、泡罩塔，可查圖 ，C20=(HT 、FLV) C20 ：=20 dyn/cm 時的氣體負荷因子0.2HT=0.60.450.30.150.40.30.21.00.70.10.040.030.020.070.010.040.030.020.070.010.10.090.060.05vlVVVLLVssqqFVLVf20uC塔板泛點關聯(lián)圖取操作氣速u =（0.6-0.8）uf=0.75uf =0.893 m/s則氣體流通面積 An= VS

15、 / u =0.457 m2 選取單溢流塔盤，取lw / D =0.7，查圖得A f /AT = 0.088 則塔截面積：AAAAmTnfT10 5012. 塔徑 D = ，圓整為0.8m 4079AmT/.說明：計算得到的塔徑需圓整，系列化標準： 300, 350, 400, 450, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1100, 1200m 等由此重新計算：由此重新計算： A T =0.785D2 =0.5024 m2 A f = 0.088AT =0.0442 m2 A n= AT - Af =0.4582 m2 u = VS /An =0.89 m/s實際泛

16、點百分率：實際泛點百分率： u /u f =0.75 注意：注意： 1）必須用圓整后的）必須用圓整后的D重新計算確定實際的氣體流通截重新計算確定實際的氣體流通截 面積、實際氣速及泛點率。面積、實際氣速及泛點率。 2）校核）校核HT與與D的范圍。的范圍。D-塔徑hw-堰高how-堰上液層高度HT-板間距ho-降液管底隙高度Hd-降液管內清液層高度hL-板上液層高度 h hL L=h=hww+h+howow溢流裝置溢流裝置（1020cm）4.3 塔板結構設計塔板結構設計 4.3.1 溢流裝置溢流裝置 溢流型式的選擇溢流型式的選擇 依據(jù)：依據(jù)：塔徑 、流量； 型式型式：單流型、U 形流型、雙流型、階

17、梯流型等。 降液管形式和底隙降液管形式和底隙 降液管：弓形、圓形。 降液管截面積：由Af /AT 確定； 底隙高度 h0：通常在 40 60 mm。 溢流堰（出口堰）溢流堰（出口堰） 作用：維持塔板上一定液層，使液體均勻橫向流過。 型式：平直堰、溢流輔堰、三角形齒堰及柵欄堰。0采用弓形降液管，平堰及平型受液盤，l w =0.7D=0.56 m堰上液層高度 堰高 h w =h L - h o w =0.06238 m液管底隙高度 h o =h w -0.006=0.05638 m hELlmowhw2 8410000 0076223.要求：要求：mmhOW6本設計采用本設計采用:一般取安定區(qū)寬度

18、 WS =（50-100）mm一般取邊緣區(qū)寬度 WC =（30-50）mm 4.3.2 塔盤布置塔盤布置WCWDWSlWrx塔盤布置圖（1020cm） 1. 受液區(qū)和降液區(qū)受液區(qū)和降液區(qū) 一般兩區(qū)面積相等。一般兩區(qū)面積相等。 2. 入口安定區(qū)和出口入口安定區(qū)和出口 安定區(qū)。安定區(qū)。 取篩孔直徑d o =（38）mm，孔徑比取 t/d0 = 3.0-3.5由l w /D = 0.7，查圖得 Wd /D=0.15則 Wd = 0.15D=0.12 m x = D/2 - (Wd + Ws )= 0.21 m r = D/2 - Wc =0.36 m 鼓泡區(qū)面積：Ax rxr Sinxrma 218

19、0028422212. 開孔率 = A0 /A a = 0.907 /(t/d0)2 = 0.074 篩孔面積 A 0 = Aa = 0.021 m2 篩孔氣速 u 0 =VS / A 0 =19.43 m/s 篩孔數(shù)目 n = 4 A 0 / d02 =1672個 以Aa為面積計算的氣速 ua=VS/Aa3. 篩板塔有效傳質區(qū)布置篩板塔有效傳質區(qū)布置 d0t正三角排列4.4 塔板塔板流體力學校核流體力學校核 4.4.1 塔板阻力塔板阻力液柱mgphLff 塔板阻力 hf包括 以下幾部分: （a）干板阻力 hd 氣體通過板上孔的阻力（無液體時）； （b）液層阻力 hl 氣體通過液層阻力； （c

20、）克服液體表面張力阻力 h孔口處表面張力。可用清液柱高度表示：（a）干板阻力）干板阻力hd200,21CuggphLVLdfdd0/C0塔板孔流系數(shù)查得 孔流系數(shù)C0=0.75，則：取板厚 = 3 mm，液柱mCuggphLVLdfd11. 021200,OWWlhhh（b）液層阻力）液層阻力 hl查圖得充氣系數(shù)=0.58VuFaa液柱mhhhOWWl0406. 0于是：于是：說明說明：（：（1）若塔板阻力過大，可增加開孔率或若塔板阻力過大，可增加開孔率或 降低降低 堰高。堰高。 （2）對于常壓和加壓塔，塔板阻力一般沒有）對于常壓和加壓塔，塔板阻力一般沒有 什么特別要求。什么特別要求。 （3）

21、對于減壓塔，塔板阻力有一定的要求。）對于減壓塔，塔板阻力有一定的要求。03104dghL（c）克服液體表面張力阻力克服液體表面張力阻力（一般可不計） 故塔板阻力：液柱mhhhhldf15. 0 4.4.2 液沫夾帶量校核液沫夾帶量校核 單位質量（或摩爾）氣體所夾帶的液體質量（或摩爾）ev ： kg 液體 / kg氣體，或 kmol液體 / kmol氣體。指標為ev 0.1。 液沫夾帶分率：夾帶的液體流量占橫過塔板液體流量的分數(shù)。故有： VSLSVVLe1方法1：利用Fair關聯(lián)圖，由和實際泛點百分率0.75，查得=0.08，進而求出ev=0.0470.1。ev的計算方法的計算方法：03.0/V

22、LSSLVVLF(1) 篩板塔液沫夾帶量校核篩板塔液沫夾帶量校核2 . 36107 . 5fTvHHue方法2：用亨特（Hunt）經(jīng)驗公式計算ev：說明：超過允許值，可調整塔板間距或塔徑。說明：超過允許值，可調整塔板間距或塔徑。 )(5 . 2OWWfhhH式中Hf 為板上泡沫層高度：要求要求： ev 0.1 kg 液體液體 / kg氣體氣體4.4.3 降液管溢流液泛校核降液管溢流液泛校核(1) 篩板塔降液管溢流液泛校核篩板塔降液管溢流液泛校核dLOWWdhgpphhH12ffOWWhhhh降液管中清液柱高度降液管中清液柱高度 (m)：（a）液面落差）液面落差一般較小，可不計。當一般較小，可不

23、計。當不可忽略時：不可忽略時：)()()4(0476.032vLfsLfbHLZHb一般要求：一般要求：0.5h0mhlLguhWsdf000072. 0153. 02202主要為底隙阻力，而進口堰阻力一般為0（當無進口堰時）：（b b）液體通過降液管阻力液體通過降液管阻力 hf ddHHWTdhHH降液管中泡沫層高度：要求：要求：說明：若泡沫高度過大，可減小塔板阻力或增大塔板間距。說明：若泡沫高度過大，可減小塔板阻力或增大塔板間距。對不易起泡物系：8 . 05 . 04 . 03 . 0易起泡物系：而 H d / = 0.34 (HT +hw) = 0.41 4.4.4 液體在降液管中停留時

24、間校核液體在降液管中停留時間校核 目的：目的：避免嚴重的氣泡夾帶降低板效率。 )53(2 .14SdfLHA停留時間：停留時間：要求：要求：s ) 53( 說明：停留時間過小，可增加降液管面積或增大塔板間距。說明：停留時間過小，可增加降液管面積或增大塔板間距。（a）計算嚴重漏液時干板阻力 hdOWWdhhh13.00056.0（b）計算漏液點氣速 uow dVLowhgCu20說明：如果穩(wěn)定系數(shù)說明：如果穩(wěn)定系數(shù)k過小，可減小開孔率或降低堰高。過小，可減小開孔率或降低堰高。（5）嚴重漏液校核）嚴重漏液校核 漏液點氣速漏液點氣速 uow：發(fā)生嚴重漏液時篩孔氣速。 穩(wěn)定系數(shù)：穩(wěn)定系數(shù)：owouuk

25、/要求：要求：25 . 1k（c）計算穩(wěn)定系數(shù) 0 . 3/owouuk4.5 塔板負荷性能圖塔板負荷性能圖 在確定了塔板的工藝尺寸，又按前述各款進在確定了塔板的工藝尺寸，又按前述各款進行了流體力學驗算之后，便可確認所設計的塔行了流體力學驗算之后，便可確認所設計的塔板能在任務規(guī)定的氣液負荷下正常操作。此時，板能在任務規(guī)定的氣液負荷下正常操作。此時，有必要進一步揭示該塔板的操作性能，即求出有必要進一步揭示該塔板的操作性能，即求出維持該塔板正常操作所允許的氣、液負荷波動維持該塔板正常操作所允許的氣、液負荷波動范圍。這個范圍通常以塔板負荷性能圖的形式范圍。這個范圍通常以塔板負荷性能圖的形式表示。表示

26、。操作彈性操作彈性=Vmax / Vmin（1）漏液線）漏液線 第一點：L h = L S （ 0.000684）3600 = 2.46 m3/h V h = A0 u ow3600 = 491.4 m3/h第二點：取L h = 10 m3/h，同樣可以計算得到： u ow = 7.5 m/s， 則V h = A0 u ow3600 = 567 m3/h 在圖中作平行與橫坐標的直線即可。漏液量增大，導致塔板上難以維持正常操作所需的液面，無法操作。此漏液為嚴重漏液，稱相應的孔流氣速為漏液點氣速漏液點氣速。（2）過量液沫夾帶線（氣相負荷上限線）過量液沫夾帶線（氣相負荷上限線） 規(guī)定：ev = 0.

27、1（ kg 液體 / kg氣體）為限制條件。2 .36107 .5fTvHHue)(3600fThAAVu)(5 .2wowfhhH32100084. 2whowlLEhowLwhhh把u、Hf、how和hw的計算公式代入ev計算公式，得到Vh和Lh的關系式，作圖。原因：原因： 氣相在液層中鼓泡，氣泡破裂，將霧沫彈濺至上一層塔板； 氣相運動是噴射狀，將液體分散并可攜帶一部分液沫流動。（3）液相負荷下限線）液相負荷下限線對于平直堰，一般取堰上液層高度對于平直堰，一般取堰上液層高度0.006OWhm 作為液相負荷下限條件，低于此限便不能保作為液相負荷下限條件，低于此限便不能保證板上液流均勻分布，降

28、低氣液接觸效果。證板上液流均勻分布，降低氣液接觸效果。 依此式可求得液相負荷下限，據(jù)此作出液依此式可求得液相負荷下限，據(jù)此作出液相負荷下限線相負荷下限線(3)。塔板的適宜操作區(qū)應在豎直。塔板的適宜操作區(qū)應在豎直線線(3)的右方。的右方。 hmlELwh/72. 111. 2323min,（4）液相負荷上限線）液相負荷上限線 此線反映對于液體在降液管內停留時間的起碼要此線反映對于液體在降液管內停留時間的起碼要求。對于尺寸已經(jīng)確定的降液管，若液體流量超過求。對于尺寸已經(jīng)確定的降液管，若液體流量超過某一限度，使液體在降液管中的停留時間過短，則某一限度，使液體在降液管中的停留時間過短，則其中氣泡來不及

29、放出就進入下層塔板，造成氣相返其中氣泡來不及放出就進入下層塔板，造成氣相返混，降低塔板效率。混，降低塔板效率。 依此式可求得液相負荷上限，據(jù)此作出液依此式可求得液相負荷上限，據(jù)此作出液相負荷上限線相負荷上限線(4)。塔板的適宜操作區(qū)應在豎直。塔板的適宜操作區(qū)應在豎直線線(4)的左方。的左方。 LAHmhhfT,max/ ./30 3600 18563（5）液泛線）液泛線 液泛線表示降液管內泡沫層高度超過最大允許值時，液泛線表示降液管內泡沫層高度超過最大允許值時，破壞塔的正常操作。破壞塔的正常操作。 由以下公式得到Vh和Lh的關系式：203600153.0hlLhWhf20021CughLVdO

30、WWlhhh)(WTdhHH)3600/(0AVuholdfOWWdhhhhhH液泛現(xiàn)象5. 換熱器選型換熱器選型5.1 換熱器的初步選型換熱器的初步選型（1）塔頂冷凝器）塔頂冷凝器 熱負荷QC = (R+1)D(IVD - ILD)= (R+1)DMDrD = 4.63105 kcal/h。 取冷卻水的進口溫度為32，出口溫度為38，則換熱平均溫 差tm =87.3，取換熱系數(shù)K = 350 w/m2，則所需換熱面積： S = 4.631051034.18 / (360035087.3) = 17.7 m2 選擇型號：標準系列JB1145-73 Fg18（雙程）（2）塔底再沸器）塔底再沸器

31、熱負荷QB = (R+1)DMBrB = 2.08106 kJ/h。 取導熱油進口溫度為260，出口溫度為250， 則換熱平均溫差tm =57.5，取換熱系數(shù)K = 500 w /m2；則所需換熱面積：S = 2.08106103 / (360050057.5) = 20.0 m2 選擇型號：標準系列JB1145-73 Fg20（單程）5.2 塔頂冷凝器設計塔頂冷凝器設計設計步驟：設計步驟：（1）根據(jù)工藝要求，確定換熱器類型；）根據(jù)工藝要求，確定換熱器類型；（2）根據(jù)物料情況，確定流體流徑（管程、殼程的安排）；）根據(jù)物料情況，確定流體流徑（管程、殼程的安排）；（3）確定定性溫度下冷熱流體的物性

32、數(shù)據(jù)；）確定定性溫度下冷熱流體的物性數(shù)據(jù)；（4）計算熱負荷、冷卻水量以及傳熱溫差；）計算熱負荷、冷卻水量以及傳熱溫差；（5）根據(jù)經(jīng)驗，初步估計）根據(jù)經(jīng)驗，初步估計K值；值；高溫流體高溫流體低溫流體低溫流體K值推薦值推薦/kcal/m2.h. 有機蒸汽有機蒸汽水水350-650高沸點碳氫化合物蒸汽高沸點碳氫化合物蒸汽水水450-850有機蒸汽與水蒸汽混合物有機蒸汽與水蒸汽混合物水水400-750油汽蒸汽油汽蒸汽水水350-450水蒸汽水蒸汽水水1500-2500甲醇蒸汽甲醇蒸汽水水450-550（6）由傳熱方程）由傳熱方程 Q=KAtmtm 計算換熱面積?？紤]計算換熱面積。考慮10%-15%的裕

33、度，確定面積；的裕度，確定面積；（7）根據(jù)換熱器類型和面積，選定換熱器型號）根據(jù)換熱器類型和面積，選定換熱器型號, 列出該換熱器的參數(shù)；列出該換熱器的參數(shù)；換熱器參數(shù)表換熱器參數(shù)表外殼直徑外殼直徑D/mm公稱壓力公稱壓力P/Mpa公稱面積公稱面積A/m2管程數(shù)管程數(shù)Np管子排列方式管子排列方式管子尺寸管子尺寸/mm管長管長l/m管數(shù)管數(shù)NT/根根管心距管心距t/mm5001.6572正方形正方形25252.52.53 324832（8）計算管程給熱系數(shù)）計算管程給熱系數(shù)ai利用以下公式計算：利用以下公式計算：3 .08 .0PrRe023.0iid其中管程流動面積：其中管程流動面積：PTiiN

34、NdA24管程流體流速：管程流體流速：iimiiAqu雷諾準數(shù)：雷諾準數(shù)：iiiiiudRe（9）計算總傳熱系數(shù)）計算總傳熱系數(shù)K1)1(oiiRRK（10）計算傳熱面積）計算傳熱面積溫度校正系數(shù)：溫度校正系數(shù)：),(PRf1221ttTTR2111ttPTt根據(jù)根據(jù)R和和P查溫度校正系數(shù)查溫度校正系數(shù)實際傳熱溫差為實際傳熱溫差為mmtt計算傳熱面積為計算傳熱面積為mtKQA計實際傳熱面積為實際傳熱面積為ldNAoT實若若0 . 1/計實AA則所選換熱器合適，否則重新選擇則所選換熱器合適，否則重新選擇（11）計算管程壓力降）計算管程壓力降223iiptiuNfdlP）（管（12）計算殼程壓力降

35、）計算殼程壓力降ft 為管程結垢校正系數(shù)為管程結垢校正系數(shù),對三角形排列的取對三角形排列的取1.5 對正方形排列的取對正方形排列的取1.42021(3.5)2oSoBPFffuDTCBB殼N（N）+N0.50.511.11.19(307)BTCTTCTlNBNNNNPgB0折流板數(shù)目正三角形排列正方形排列校正系數(shù)F,正三角形F取0.5,正三角形F取0.3f 查圖 見華東理工大學為折流板間距,取0.2m換熱器設計計算結果匯總換熱器設計計算結果匯總塔頂冷凝器設計計算結果匯總表塔頂冷凝器設計計算結果匯總表項目項目數(shù)值數(shù)值備注備注換熱器類型換熱器類型固定管板式固定管板式換熱器面積換熱器面積57m2管程

36、流體管程流體冷卻水冷卻水殼程流體殼程流體塔頂汽相塔頂汽相外殼直徑外殼直徑500mm管程流速管程流速2.5m/s殼程流速殼程流速12.5m/s管程數(shù)管程數(shù)雙程雙程管子長度管子長度3.0m管子尺寸管子尺寸25252.52.5正方形排列正方形排列管程壓降管程壓降殼程壓降殼程壓降3.7kpa5.3kpa折流板型式折流板型式弓形折流板弓形折流板折流板間距折流板間距200mmv塔頂空間塔頂空間HD 塔頂空間HD的作用是供安裝塔板和開人孔的需要，也使氣體中的液滴自由沉降，一般取11.5m。v塔底空間塔底空間HB 塔底空間HB具有中間貯槽的作用，塔釜料液最好能在塔底有1015分鐘的儲量，以保證塔釜料液不致迅速排完，一般取2.02.5m。6.1 塔體總高塔體總高6. 精餾塔工藝條件圖精餾塔工藝條件圖v人孔人孔 一般每隔一般每隔68層塔板設一人孔（供安裝、檢修層塔板設一人孔（供安裝、檢修用），人孔處板間距用），人孔處板間距650mm，人孔直徑一般為，人孔直徑一般為450550m