化工原理課程設(shè)計(jì)-二硫化碳-四氯化碳浮閥精餾塔的設(shè)計(jì)

1、化工原理課程設(shè)計(jì)題 目二硫化碳-四氯化碳浮閥精餾塔的設(shè)計(jì) 系 院 化學(xué)與化工系 專 業(yè) 應(yīng)用化學(xué) 班 級(jí) 2021級(jí)2班 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 職 稱 2012年 6月6日化工原理下課程設(shè)計(jì)題目：處理量為48000噸/年二氯化碳和四氯化碳體系精餾別離板式塔設(shè)計(jì)板式精餾塔設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)題目：二硫化碳-四氯化碳別離精餾別離板式塔設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)任務(wù)及操作條件1、設(shè)計(jì)任務(wù)：生產(chǎn)能力進(jìn)料量48000噸年操作周期 7200 小時(shí)年進(jìn)料組成 32%的二硫化碳和68%的四氯化碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同塔頂產(chǎn)品組成餾出液96%的二硫化碳，塔底產(chǎn)品組成釜液2.4%的二硫化碳2、操作條件操作壓力塔頂壓強(qiáng)為常壓表壓進(jìn)料熱狀

2、態(tài)泡點(diǎn)進(jìn)料3、設(shè)備型式4、廠址新鄉(xiāng)地區(qū)三、設(shè)計(jì)內(nèi)容：1、設(shè)計(jì)方案的選擇及流程說(shuō)明2、工藝計(jì)算3、主要設(shè)備工藝尺寸設(shè)計(jì)1塔徑及蒸餾段塔板結(jié)構(gòu)尺寸確實(shí)定2塔板的流體力學(xué)校核3塔板的負(fù)荷性能圖4總塔高、總壓降及接管尺寸確實(shí)定4、輔助設(shè)備選型與計(jì)算5、設(shè)計(jì)結(jié)果匯總6、工藝流程圖及精餾塔工藝條件圖7、設(shè)計(jì)評(píng)述目錄 TOC o 1-1 h z t 標(biāo)題 2,2,標(biāo)題 3,3,樣式 標(biāo)題 2 + 宋體 小四,4 HYPERLINK l _Toc327458635 摘 要 PAGEREF _Toc327458635 h 1 HYPERLINK l _Toc327458636 緒 論 PAGEREF _Toc3

3、27458636 h 3 HYPERLINK l _Toc327458637 流程的設(shè)計(jì)及說(shuō)明 PAGEREF _Toc327458637 h 3 HYPERLINK l _Toc327458638 第一章 塔的工藝設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc327458638 h 5 HYPERLINK l _Toc327458639 1精餾塔的物料衡算 PAGEREF _Toc327458639 h 5 HYPERLINK l _Toc327458640 原料液、塔頂和塔底的摩爾分率 PAGEREF _Toc327458640 h 5 HYPERLINK l _Toc327458641 原料液平均摩爾質(zhì)

4、量 PAGEREF _Toc327458641 h 5 HYPERLINK l _Toc327458642 物料衡算 PAGEREF _Toc327458642 h 5 HYPERLINK l _Toc327458643 進(jìn)料熱狀況確實(shí)定 PAGEREF _Toc327458643 h 5 HYPERLINK l _Toc327458644 2塔板數(shù)確實(shí)定 PAGEREF _Toc327458644 h 5 HYPERLINK l _Toc327458645 理論板層數(shù)Nt PAGEREF _Toc327458645 h 5 HYPERLINK l _Toc327458646 相對(duì)揮發(fā)度的求取

5、 PAGEREF _Toc327458646 h 5 HYPERLINK l _Toc327458647 最小回流比及操作回流比確實(shí)定 PAGEREF _Toc327458647 h 6 HYPERLINK l _Toc327458648 精餾塔的氣液相負(fù)荷 PAGEREF _Toc327458648 h 6 HYPERLINK l _Toc327458649 操作線方程 PAGEREF _Toc327458649 h 7 HYPERLINK l _Toc327458650 逐板計(jì)算法確定理論塔板數(shù) PAGEREF _Toc327458650 h 7 HYPERLINK l _Toc32745

6、8651 實(shí)際板層數(shù)確實(shí)定 PAGEREF _Toc327458651 h 8 HYPERLINK l _Toc327458652 液相的平均黏度 PAGEREF _Toc327458652 h 8 HYPERLINK l _Toc327458653 塔頂、塔底溫度的求取 PAGEREF _Toc327458653 h 8 HYPERLINK l _Toc327458654 液相的平均黏度 PAGEREF _Toc327458654 h 8 HYPERLINK l _Toc327458655 精餾段和提餾段相對(duì)揮發(fā)度 PAGEREF _Toc327458655 h 8 HYPERLINK l

7、_Toc327458656 全塔效率ET和實(shí)際塔板數(shù) PAGEREF _Toc327458656 h 9 HYPERLINK l _Toc327458657 3精餾塔的工藝條件和有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算 PAGEREF _Toc327458657 h 9 HYPERLINK l _Toc327458658 3.操作壓力的計(jì)算 PAGEREF _Toc327458658 h 9 HYPERLINK l _Toc327458659 平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 PAGEREF _Toc327458659 h 9 HYPERLINK l _Toc327458660 平均密度的計(jì)算 PAGEREF _Toc327458

8、660 h 10 HYPERLINK l _Toc327458661 氣相平均密度 PAGEREF _Toc327458661 h 10 HYPERLINK l _Toc327458662 液相平均密度局部數(shù)據(jù)見表2 PAGEREF _Toc327458662 h 10 HYPERLINK l _Toc327458663 液體外表張力的計(jì)算局部數(shù)據(jù)見表3 PAGEREF _Toc327458663 h 11 HYPERLINK l _Toc327458664 4精餾塔的塔體工藝尺寸計(jì)算 PAGEREF _Toc327458664 h 11 HYPERLINK l _Toc327458665 塔

9、徑的計(jì)算 PAGEREF _Toc327458665 h 11 HYPERLINK l _Toc327458666 5塔板的主要工藝尺寸的計(jì)算 PAGEREF _Toc327458666 h 12 HYPERLINK l _Toc327458667 溢流裝置的計(jì)算 PAGEREF _Toc327458667 h 12 HYPERLINK l _Toc327458668 溢流堰長(zhǎng) PAGEREF _Toc327458668 h 12 HYPERLINK l _Toc327458669 溢流堰高h(yuǎn)w PAGEREF _Toc327458669 h 12 HYPERLINK l _Toc327458

10、670 降液管寬度與降液管面積 PAGEREF _Toc327458670 h 12 HYPERLINK l _Toc327458671 降液管底隙高度h PAGEREF _Toc327458671 h 12 HYPERLINK l _Toc327458672 塔板布置 PAGEREF _Toc327458672 h 13 HYPERLINK l _Toc327458673 邊緣區(qū)寬和安定區(qū)寬 PAGEREF _Toc327458673 h 13 HYPERLINK l _Toc327458674 開孔區(qū)面積 PAGEREF _Toc327458674 h 13 HYPERLINK l _To

11、c327458675 浮閥數(shù)n與開孔率 PAGEREF _Toc327458675 h 13 HYPERLINK l _Toc327458676 6塔板的流體力學(xué)的驗(yàn)算 PAGEREF _Toc327458676 h 14 HYPERLINK l _Toc327458677 塔板壓降 PAGEREF _Toc327458677 h 14 HYPERLINK l _Toc327458678 干板阻力 PAGEREF _Toc327458678 h 14 HYPERLINK l _Toc327458679 6.淹塔 PAGEREF _Toc327458679 h 14 HYPERLINK l _T

12、oc327458680 泛點(diǎn)率 PAGEREF _Toc327458680 h 14 HYPERLINK l _Toc327458681 7.塔板負(fù)荷性能圖 PAGEREF _Toc327458681 h 14 HYPERLINK l _Toc327458682 霧沫夾帶線 PAGEREF _Toc327458682 h 14 HYPERLINK l _Toc327458683 液泛線 PAGEREF _Toc327458683 h 15 HYPERLINK l _Toc327458684 液相負(fù)荷上限線 PAGEREF _Toc327458684 h 16 HYPERLINK l _Toc3

13、27458685 漏液線 PAGEREF _Toc327458685 h 16 HYPERLINK l _Toc327458686 液相負(fù)荷下限線 PAGEREF _Toc327458686 h 16 HYPERLINK l _Toc327458687 負(fù)荷性能圖 PAGEREF _Toc327458687 h 16 HYPERLINK l _Toc327458688 現(xiàn)將計(jì)算結(jié)果匯總與下表 PAGEREF _Toc327458688 h 17 HYPERLINK l _Toc327458689 第二章 熱量衡算 PAGEREF _Toc327458689 h 18 HYPERLINK l _

14、Toc327458690 相關(guān)介質(zhì)的選擇 PAGEREF _Toc327458690 h 18 HYPERLINK l _Toc327458691 蒸發(fā)潛熱衡算 PAGEREF _Toc327458691 h 18 HYPERLINK l _Toc327458692 2.2.2 塔底熱量 PAGEREF _Toc327458692 h 19 HYPERLINK l _Toc327458693 焓值衡算 PAGEREF _Toc327458693 h 20 HYPERLINK l _Toc327458694 第三章 輔助設(shè)備 PAGEREF _Toc327458694 h 23 HYPERLIN

15、K l _Toc327458695 冷凝器的選型 PAGEREF _Toc327458695 h 23 HYPERLINK l _Toc327458696 計(jì)算冷卻水流量 PAGEREF _Toc327458696 h 23 HYPERLINK l _Toc327458697 冷凝器的計(jì)算與選型 PAGEREF _Toc327458697 h 23 HYPERLINK l _Toc327458698 冷凝器的核算 PAGEREF _Toc327458698 h 24 HYPERLINK l _Toc327458699 3管程對(duì)流傳熱系數(shù) PAGEREF _Toc327458699 h 24 H

16、YPERLINK l _Toc327458700 殼程流體對(duì)流傳熱系數(shù) PAGEREF _Toc327458700 h 25 HYPERLINK l _Toc327458701 污垢熱阻 PAGEREF _Toc327458701 h 26 HYPERLINK l _Toc327458702 核算傳熱面積 PAGEREF _Toc327458702 h 26 HYPERLINK l _Toc327458703 核算壓力降 PAGEREF _Toc327458703 h 26 HYPERLINK l _Toc327458704 泵的選型與計(jì)算 PAGEREF _Toc327458704 h 28

17、 HYPERLINK l _Toc327458705 3.4 再沸器的選型與計(jì)算 PAGEREF _Toc327458705 h 29 HYPERLINK l _Toc327458706 3.4.1 加熱介質(zhì)的流量 PAGEREF _Toc327458706 h 29 HYPERLINK l _Toc327458707 3.4.2 再沸器的計(jì)算與選型 PAGEREF _Toc327458707 h 29 HYPERLINK l _Toc327458708 第四章 塔附件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc327458708 h 30 HYPERLINK l _Toc327458709 接管 PAGE

18、REF _Toc327458709 h 30 HYPERLINK l _Toc327458710 進(jìn)料 PAGEREF _Toc327458710 h 30 HYPERLINK l _Toc327458711 回流管 PAGEREF _Toc327458711 h 30 HYPERLINK l _Toc327458712 4塔底出料管 PAGEREF _Toc327458712 h 30 HYPERLINK l _Toc327458713 塔頂蒸氣出料管 PAGEREF _Toc327458713 h 30 HYPERLINK l _Toc327458714 筒體與封頭 PAGEREF _To

19、c327458714 h 31 HYPERLINK l _Toc327458715 筒體 PAGEREF _Toc327458715 h 31 HYPERLINK l _Toc327458716 封頭 PAGEREF _Toc327458716 h 31 HYPERLINK l _Toc327458717 除沫器 PAGEREF _Toc327458717 h 31 HYPERLINK l _Toc327458718 裙座 PAGEREF _Toc327458718 h 31 HYPERLINK l _Toc327458719 人孔 PAGEREF _Toc327458719 h 32 HYP

20、ERLINK l _Toc327458720 塔總體高度的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc327458720 h 32 HYPERLINK l _Toc327458721 塔立體高度 PAGEREF _Toc327458721 h 32 HYPERLINK l _Toc327458722 符號(hào)一覽表 PAGEREF _Toc327458722 h 33 HYPERLINK l _Toc327458723 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc327458723 h 35 HYPERLINK l _Toc327458724 結(jié)束語(yǔ) PAGEREF _Toc327458724 h 35摘 要化工生產(chǎn)常需

21、進(jìn)行二元液相混合物的別離以到達(dá)提純或回收有用組分的目的，精餾是利用液體混合物中各組分揮發(fā)度的不同，并借助于屢次局部汽化和屢次局部冷凝到達(dá)輕重組分別離目的的方法。精餾操作在化工、石油化工、輕工等工業(yè)生產(chǎn)中占有重要的地位。為此，掌握氣液相平衡關(guān)系，熟悉各種塔型的操作特性，對(duì)選擇、設(shè)計(jì)和分析別離過(guò)程中的各種參數(shù)是非常重要的。塔設(shè)備是化工、煉油生產(chǎn)中最重要的設(shè)備類型之一。本次設(shè)計(jì)的浮閥塔是化工生產(chǎn)中主要的氣液傳質(zhì)設(shè)備。此設(shè)計(jì)針對(duì)二元物系的精餾問(wèn)題進(jìn)行分析、選取、計(jì)算、核算、繪圖等，是較完整的精餾設(shè)計(jì)過(guò)程，該設(shè)計(jì)方法被工程技術(shù)人員廣泛的采用。本設(shè)計(jì)書對(duì)二硫化碳和四氯化碳的別離設(shè)備浮閥精餾塔做了較詳細(xì)的表

22、達(dá)，主要包括：工藝計(jì)算，輔助設(shè)備計(jì)算,塔設(shè)備等的附圖。浮閥塔因具有優(yōu)異的綜合性能，在設(shè)計(jì)和選用塔型時(shí)常被首選的板式塔。優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)能力大，比泡罩塔提高20%40%；操作彈性大，在較寬的氣相負(fù)荷范圍內(nèi)，塔板效率變化較小，其操作彈性較篩板塔有較大的改善；塔板效率較高，因?yàn)樗臍庖航佑|狀態(tài)較好，且氣體沿水平方向吹入液層，霧沫夾帶較小；塔板結(jié)構(gòu)及安裝較泡罩塔簡(jiǎn)單，重量較輕，制造費(fèi)用低，僅為泡罩塔的60%80%左右。其缺點(diǎn)：在氣速較低時(shí)，仍有塔板漏液，故低氣速時(shí)板效率有所下降；浮閥閥片有卡死吹脫的可能，這會(huì)導(dǎo)致操作運(yùn)轉(zhuǎn)及檢修的困難；塔板壓力降較大，阻礙了它在高氣相負(fù)荷及真空塔中的應(yīng)用。根據(jù)任務(wù)設(shè)計(jì)書，精餾

23、設(shè)計(jì)的主要設(shè)備的工藝計(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，工藝流程圖，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，按逐板計(jì)算理論板數(shù)為24，其中精餾段有13塊，提餾段11塊，塔徑為 m塔，回流比為。塔頂使用全凝器，局部回流。操作彈性為2.7,通過(guò)板壓降、漏液、液泛、霧沫夾帶的流體力學(xué)驗(yàn)算，均在平安操作范圍內(nèi)。塔的附屬設(shè)備中，所有管線均采用無(wú)縫鋼管。再沸器采用臥式浮頭式換熱器。用160飽和蒸汽加熱，用16循水作冷凝劑。飽和蒸汽走管程，釜液走殼程。緒 論化工生產(chǎn)中常需進(jìn)行液體混合物的別離以到達(dá)提純或回收有用組分的目的?；ト芤后w混合物的別離有多種方法，蒸餾及精餾是其中

24、最常用的一種。蒸餾是別離均相混合物的單元操作之一，精餾是最常用的蒸餾方式，是組成化工生產(chǎn)過(guò)程的主要單元操作。為實(shí)現(xiàn)高純度的別離已成為蒸餾方法能否廣泛應(yīng)用的核心問(wèn)題，為此而提出了精餾過(guò)程。精餾的核心是回流，精餾操作的實(shí)質(zhì)是塔底供熱產(chǎn)生蒸汽回流，塔頂冷凝造成液體回流。我們工科大學(xué)生應(yīng)具有較高的綜合能力、解決實(shí)際生產(chǎn)問(wèn)題的能力和創(chuàng)新的能力。課程設(shè)計(jì)是一次讓我們接觸并了解實(shí)際生產(chǎn)的大好時(shí)機(jī)，我們應(yīng)充分利用這樣的時(shí)機(jī)去認(rèn)真去對(duì)待。而新穎的設(shè)計(jì)思想、科學(xué)的設(shè)計(jì)方法和優(yōu)秀的設(shè)計(jì)作品是我們所應(yīng)堅(jiān)持努力的方向和追求的目標(biāo)。流程的設(shè)計(jì)及說(shuō)明圖1 板式精餾塔的工藝流程簡(jiǎn)圖工藝流程：如圖1所示。原料液由高位槽經(jīng)過(guò)預(yù)熱

25、器預(yù)熱后進(jìn)入精餾塔內(nèi)。操作時(shí)連續(xù)的從再沸器中取出局部液體作為塔底產(chǎn)品釜?dú)堃涸俜衅髦性弦壕植科?，產(chǎn)生上升蒸汽，依次通過(guò)各層塔板。塔頂蒸汽進(jìn)入冷凝器中全部冷凝或局部冷凝，然后進(jìn)入貯槽再經(jīng)過(guò)冷卻器冷卻。并將冷凝液借助重力作用送回塔頂作為回流液體，其余局部經(jīng)過(guò)冷凝器后被送出作為塔頂產(chǎn)品。為了使精餾塔連續(xù)的穩(wěn)定的進(jìn)行，流程中還要考慮設(shè)置原料槽。產(chǎn)品槽和相應(yīng)的泵,有時(shí)還要設(shè)置高位槽。為了便于了解操作中的情況及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和采取相應(yīng)的措施，常在流程中的適當(dāng)位置設(shè)置必要的儀表。如流量計(jì)、溫度計(jì)和壓表等，以測(cè)量物流的各項(xiàng)參數(shù)。第一章 塔的工藝設(shè)計(jì)1精餾塔的物料衡算1.1原料液、塔頂和塔底的摩爾分率二硫化碳的摩

26、爾質(zhì)量：76kg/kmol四氯化碳的摩爾質(zhì)量：154kg/kmolXF=XD=XW=MF=76154=115.94kg/molMD=0.9876 (1-0.98)154=77.56 kg/molMW76(1-0.047)154=150.334 kg/mol原料處理量：F=總物料衡算：DW= kg/mol二硫化碳物料衡算：D+W聯(lián)立得： kg/mol kg/mol進(jìn)料方式為泡點(diǎn)進(jìn)料，q=12塔板數(shù)確實(shí)定理論板層數(shù)Nt相對(duì)揮發(fā)度的求取由，再根據(jù)表1數(shù)據(jù)可得到不同溫度下的揮發(fā)度見表2表1T,Kx1y10.02960.08230.06150.15550.11060.26600.14350.33250.

27、25850.49500.39080.63400.53180.74700.66300.82900.757400.86040.932011表2溫度,K揮發(fā)度溫度,K揮發(fā)度332.45那么最小回流比及操作回流比確實(shí)定泡點(diǎn)進(jìn)料 Xq=XF；由=0.717；即R=精餾塔的氣液相負(fù)荷L=RD=kmol/hV=(1+R)D=(1+)= kmol/hL=L+F=+=kmol/hV=V= kmol/h操作線方程精餾段操作線方程：提餾段操作線方程：逐板計(jì)算法確定理論塔板數(shù)(1)精餾段利用平衡方程和精餾段操作線方程計(jì)算精餾段的塔板數(shù)：y1=xD x1(用平衡關(guān)系) ; y2(用物料衡算，即操作線) x2(用平衡關(guān)系

28、) ; y3=0.926(用操作線) x35(用平衡關(guān)系); y4 (用操作線)x45(用平衡關(guān)系); y5 (用操作線)x5(用平衡關(guān)系); y6(用操作線)x6(用平衡關(guān)系); y7=0.66(用操作線)x7=0.422(用平衡關(guān)系) 所以進(jìn)料位置在第7塊板(2)提餾段 利用相平衡方程和提留段操作線方程計(jì)算提留段塔板數(shù)： x7 y8=0.56(用物料衡算，即操作線) x8=0.324(用平衡關(guān)系) ; y9=0.424(用操作線) x9=0.206(用平衡關(guān)系) ; y10=0.263 (用操作線)x10=0.118(用平衡關(guān)系) ; y11=0.143(用操作線)x11=0.059(用平

29、衡關(guān)系) ; y12=0.063(用操作線)x12=0.025(用平衡關(guān)系) 因此，理論板數(shù)為(12-1)=11層，進(jìn)料位置為第7層板。液相的平均黏度.1塔頂、塔底溫度的求取根據(jù)表1內(nèi)插法求取塔頂溫度tD=46.62塔底溫度tW=73.92精餾段平均溫度tM=(46.62+57.68)/2=52.15.2液相的平均黏度進(jìn)料黏度C：查資料得=0.28mPs；=0.64mPs塔頂物料衡算46.62C：查資料得=0.33 mPs；=0.71 mPs塔底物料衡算C：查資料得=0.25mPs；=0.51mPs精餾段平均黏度提餾段平均黏度.3精餾段和提餾段相對(duì)揮發(fā)度根據(jù)表1用插值法求得氣相組成塔頂處氣相組

30、成：yD=0.99;進(jìn)料處氣相組成：yF塔釜處氣相組成：yW相對(duì)揮發(fā)度 塔頂處相對(duì)揮發(fā)度進(jìn)料處相對(duì)揮發(fā)度塔釜處相對(duì)揮發(fā)度精餾段平均相對(duì)揮發(fā)度提餾段平均相對(duì)揮發(fā)度.4全塔效率ET和實(shí)際塔板數(shù)全塔效率由公式算得精餾段：提餾段：那么精餾段實(shí)際塔板數(shù)：精餾段實(shí)際塔板數(shù)：3精餾塔的工藝條件和有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算塔頂操作壓力：PD=101.325Kpa進(jìn)料板壓力：PF=101.325+0.76=105.525Kpa精餾段平均壓強(qiáng)Pm=(125 Kpa塔頂摩爾質(zhì)量計(jì)算由xD=y1由得x15；進(jìn)料摩爾質(zhì)量的計(jì)算：xF由平衡曲線查的：yF=0.717；精餾段平均摩爾質(zhì)量：；氣相平均密度由理想氣態(tài)方程得液相平均密度

31、局部數(shù)據(jù)見表2塔頂局部依下式：為質(zhì)量分率；其中,；即：；進(jìn)料板處：加料板液相組成由xF88得；提餾段的平均液相密度：表2位置溫度塔頂 46.6212241543進(jìn)料口 512061508塔釜 7117714853.3液體外表張力的計(jì)算局部數(shù)據(jù)見表3液相外表平均張力由式計(jì)算塔頂液相平均外表張力的計(jì)算：；進(jìn)料液相平均外表張力的計(jì)算；表3位置溫度塔頂 46.62進(jìn)料口 5塔釜 72精餾段液相平均外表張力為：4精餾塔的塔體工藝尺寸計(jì)算精餾段的氣、液相體積流率為初選板間距HT5m,取板上液層高度HLm 故：HT-hL=0.356=0.29查圖表2；公式；取平安系數(shù)為0.7，那么：0413m/s 故塔徑采

32、用標(biāo)準(zhǔn)塔徑D=m;那么塔的橫截面積: 空塔氣速為5m適宜5塔板的主要工藝尺寸的計(jì)算因塔徑D=可采用單溢流、弓形降液管、平形溢流堰，不設(shè)進(jìn)流堰。各計(jì)算如下：溢流堰長(zhǎng) 溢流堰長(zhǎng)LW取標(biāo)準(zhǔn)化LW=m溢流堰高h(yuǎn)w由hw=hL-how算得，how由算得，近似取E=1那么m1149m降液管寬度與降液管面積有=0.7查圖得故：5D=；71 =0.785降液管底隙高度h取液體通過(guò)降液管底隙的流速uo=0.1m/s 依式計(jì)算降液管底隙高度，即：hW-ho491633m故降液管底隙高度設(shè)計(jì)合理，采用平形受液盤邊緣區(qū)寬和安定區(qū)寬因D故采用整塊式塔板；邊緣區(qū)寬度5m ,安定區(qū)寬度m開孔區(qū)面積開孔取面積按式其中故: 取

33、閥孔動(dòng)能因子Fo = 10，用下式求孔速uo，uo = Fo / V1/2 = 10 / 3.36 1/2 = 5.46 m/s浮閥排列方式為等邊三角形，孔新距t=0.075m按等邊三角形叉排式繪圖得浮閥數(shù)N=93；重新核算動(dòng)能因數(shù)，F(xiàn)0變化不大，仍在912范圍內(nèi)。開孔率=u/u0= QUOTE 0.7255.04 =14.14%6塔板的流體力學(xué)的驗(yàn)算干板阻力由式hp=hc+hI+h得出因u0?uoc故按式取充氣系數(shù)0I=0hL3m因液體外表張力在浮閥板中造成的阻力很小，可忽略所以，hp=hc+hI+h2043504m那么單板壓強(qiáng)降5041315.29.8=a700Pa淹塔為了防止淹塔現(xiàn)象的發(fā)

34、生，要求控制降液管中清液層高度，HdHT + hW。即液體通過(guò)降液管的壓頭損失：因不設(shè)進(jìn)口堰，故按下式計(jì)算，即hd = 0.153m液注Hd=hP + hL + hd504147=0.112m液注取=0.5；HT + hW549)=0.1995mHd0.1995m符合防止淹塔的要求泛點(diǎn)率 =VSV/LV1/2/0.78K CF AT100%泛點(diǎn)率=0.606 3.36/1315.1/2/0.781 0.1260.785100%=39.75%70%；符合要求霧沫夾帶線以下式做出：泛點(diǎn)率按80%計(jì)算如下ZL=D-2WdAb=AT-2Af整理得：Vs=-18.67Ls由上式知霧沫夾帶線是直線，在操作

35、范圍內(nèi)任取兩個(gè)Ls依上式算出相應(yīng)的VS值列于下表 表Ls.014Vs.51.195由HT + hW= hP + hL + hd= hc+hI+ho+ hL + hd確定液泛線帶入各式得：HT + hW=其中uo=，帶入數(shù)據(jù)得：整理得2在操作范圍內(nèi)取假設(shè)干個(gè)LS值，依上式算出相應(yīng)的值列于下表：表2Ls.Vs.7.3液相負(fù)荷上限線依30.006；取E，那么5根據(jù)此題附表1、2及式345可分別做出塔板液相負(fù)荷性能圖上的五條線由上圖查的max；min0.329所以操作彈性現(xiàn)將計(jì)算結(jié)果匯總與下表工程精餾段數(shù)值及說(shuō)明備注塔徑 D，m板間距HT ，m5塔板形式單溢流弓形降液管整板空塔氣速u，m/s堰長(zhǎng)lW

36、，m0.7堰高h(yuǎn)W，m49板上液層高度hL ，m6降液管底隙高度 ho ，m浮閥數(shù) N ，個(gè)93等邊三角形叉排閥孔氣速u o ，m/s閥孔動(dòng)能因數(shù)Fo10臨界閥孔氣速u ，m/s5.46孔心距 t /m指同一橫排的孔心距單板壓降PP /Pa液體在液降管內(nèi)停留時(shí)間/s15液降管內(nèi)清液層高度Hd /m泛點(diǎn)率%氣相負(fù)荷上限(VS)max/m3/s霧沫夾帶控制氣相負(fù)荷下限(VS)min/m3/s漏液控制操作彈性第二章 熱量衡算1加熱介質(zhì)的選擇選用飽和水蒸氣，溫度160。原因：水蒸氣清潔易得，不易結(jié)垢，不腐蝕管道。飽和水蒸氣冷凝放熱值大，而水蒸氣壓力越高，冷凝溫差越大，管程數(shù)相應(yīng)減少，但水蒸氣壓力不宜太

37、高。2冷凝劑選冷卻水，溫度20，溫升16。原因：冷卻水方便易得，清潔不易結(jié)垢，升溫線越高，用水量越小，但平均溫差小，傳熱面積大，綜合考慮選擇16。二硫化碳四氯化碳的蒸發(fā)潛熱與臨界溫度物質(zhì)沸點(diǎn)0C蒸發(fā)潛熱KJ/Kg臨界溫度TC/K二硫化碳352552四氯化碳1951塔頂熱量其中 0C 二硫化碳: 蒸發(fā)潛熱四氯化碳: 蒸發(fā)潛熱 塔底熱量其中 0C 二硫化碳: 蒸發(fā)潛熱四氯化碳: 蒸發(fā)潛熱 由前面的計(jì)算過(guò)程及結(jié)果可知：塔頂溫度，塔底溫度，進(jìn)料溫度。溫度二硫化碳四氯化碳 下: 下： 下： 下： (1)0時(shí)塔頂氣體上升的焓QV塔頂以0為基準(zhǔn)。(2)回流液的焓 回流液組成與塔頂組成相同。(3)塔頂餾出液的

38、焓(4)冷凝器消耗的焓QC=QV-QR-QD (5)進(jìn)料口的焓下： 所以 (6)塔底殘液的焓(7)再沸器 工程進(jìn)料冷凝器塔頂餾出液塔底殘液再沸器平均比熱熱量 第三章 輔助設(shè)備本設(shè)計(jì)冷凝器管殼式冷凝器原因：因本設(shè)計(jì)冷凝器與被冷凝氣體走管間，對(duì)于蒸餾塔的冷凝器，一般選管殼式冷凝器，螺旋板式換熱器，以便及時(shí)排出冷凝液。冷凝水循環(huán)與氣體之間方向相反，當(dāng)逆流式流入冷凝器時(shí)，起液膜減少，傳熱系數(shù)增大，利于節(jié)省面積，減少材料費(fèi)用。取進(jìn)口冷卻水溫度為t=20(夏季)冷卻水出口溫度一般不超過(guò)40，否那么易結(jié)垢，取出口溫度t2=36。泡點(diǎn)回流溫度被冷凝的氣體的溫度，冷凝水的平均溫度。 各自對(duì)應(yīng)的相關(guān)物性數(shù)據(jù)工程種

39、類Cp(KJ/(kgK)/(kg/m3)/Pas/Wm-1-1混合氣體10-6冷卻后的混合液體10-3冷凝水103 Wm-1-110-3計(jì)算冷卻水流量冷凝器的計(jì)算與選型冷凝器選擇列管式，逆流方式。按單管程計(jì)時(shí)，初步選定換熱器殼徑/mm800管子尺寸25mm公稱壓力/管長(zhǎng)3m管子總數(shù)98管城流通面積/管程數(shù)1管子排列方式正三角形殼程數(shù)1管中心距/mm32實(shí)際換熱面積 采用此換熱面積的換熱器，要求過(guò)程的總傳熱系數(shù)為算管程對(duì)流傳熱系數(shù) 管程流體流通截面積 管程流體流速 雷諾數(shù) 普朗特?cái)?shù) 殼程流體對(duì)流傳熱系數(shù)管子正三角形排列，傳熱當(dāng)量直徑為殼程流通截面積 殼程流體流速、雷諾數(shù)及普朗特?cái)?shù)分別為 取于是殼

40、程流體的對(duì)流傳熱系數(shù)為 污垢熱阻查文獻(xiàn) 故所選換熱器是適宜的核算傳熱面積而該型號(hào)換熱器的實(shí)際傳熱面積為從傳熱面積的核算中也可知，所選的換熱器是可用的。核算壓力降 (1)管程壓力降管程壓力降計(jì)算的通式為式中，殼程數(shù)Ns=1,管程數(shù)=1。可知管程流體呈湍流狀態(tài)。取管壁粗糙=,相對(duì)粗糙度，查-Re關(guān)聯(lián)圖可知摩檫因數(shù)=0.035。所以于 是 (2)殼程壓力降由于殼程流體狀況較復(fù)雜，所以計(jì)算殼程流體壓力降的表達(dá)式很多，計(jì)算結(jié)果都差不多?，F(xiàn)用埃索法來(lái)計(jì)算殼程壓降。即式中流體橫過(guò)管束的壓力降Pa；流體通過(guò)折流擋板缺口的壓力降；殼程壓力降的垢層校正系數(shù)，無(wú)因次，對(duì)于液體取1.15，對(duì)于氣體可取1.0；殼程數(shù)。

41、而 殼程流體的摩檫系數(shù)，橫過(guò)管束中心線的管子數(shù)，對(duì)三角形排列(式中n為換熱器總管數(shù))；折流擋板數(shù)；折流擋板間距，m;取按殼程流通截面積A0計(jì)算的流速，而A0=h(D-nCd0);殼徑，m;換熱管外徑，m。此題中，管子的排列方式對(duì)壓力影響的校正因數(shù)Fs=1.15,殼層數(shù)Ns=1。管子為正三角形排列，管子排列方法對(duì)壓力降的校正系數(shù).橫過(guò)管束中心線的管子數(shù)取折流擋板數(shù)殼程流通截面由于蒸汽冷凝后變成液體，所以這時(shí)涉及到的相關(guān)物性數(shù)據(jù)得帶入液態(tài)時(shí)的數(shù)據(jù)。于是 所以通過(guò)以上壓力降核算可知管程和殼程壓力降都小于所要求的30kPa,所以所選的冷凝器是適宜的。由 所以查文獻(xiàn)油泵的型號(hào)如下：型號(hào)50Y60B流量揚(yáng)

42、程38m轉(zhuǎn)速軸功率電機(jī)功率效率35%氣蝕余量泵殼許應(yīng)力1570/2550Pa結(jié)構(gòu)形式單級(jí)懸臂3.4 再沸器的選型與計(jì)算 加熱介質(zhì)的流量 當(dāng)時(shí)，查的 再沸器的計(jì)算與選型 取 按單管程計(jì)時(shí)，再沸器選型如下：殼徑/mm400管子尺寸25mm公稱壓力/管長(zhǎng)2m管子總數(shù)245管城流通面積2管程數(shù)1管子排列方式正三角形殼程數(shù)1管中心距/mm32第四章 塔附件設(shè)計(jì)進(jìn)料進(jìn)料管的結(jié)構(gòu)類型很多，有直管進(jìn)料管、T型進(jìn)料管、彎管進(jìn)料管。本設(shè)計(jì)采用直管進(jìn)料管，管徑計(jì)算如下： 取，回流管采用直管回流管，取，塔底出料管取，直管出料， 塔頂蒸氣出料管直管出氣，取出口氣速，筒體查文獻(xiàn)可知：封頭封頭分為橢圓形封頭、蝶形封頭等幾種，本樣封設(shè)計(jì)采用橢圓形封頭，由公稱直徑D=1200mm，可查得曲面高,直邊高度，內(nèi)外表積，容積。在空塔氣速較大，塔