化工原理課程設(shè)計(jì)-1208完成版

/《化工原理》課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定欄評(píng)定單元評(píng)審要素評(píng)審內(nèi)容分值成績(jī)?cè)O(shè)計(jì)文檔70%格式規(guī)范設(shè)計(jì)說明書是否符合規(guī)定的格式要求10內(nèi)容完整設(shè)計(jì)說明書是否包含所有規(guī)定的內(nèi)容１０設(shè)計(jì)方案方案是否合理及符合選定題目的要求20工藝計(jì)算過程工藝計(jì)算過程是否正確、完整和規(guī)范３０設(shè)計(jì)圖紙30%圖紙規(guī)范圖紙是否符合規(guī)范５標(biāo)注清晰標(biāo)注是否清晰明了5與設(shè)計(jì)吻合圖紙是否與設(shè)計(jì)計(jì)算的結(jié)果完全一致10圖紙質(zhì)量設(shè)計(jì)圖紙的整體質(zhì)量的全面評(píng)價(jià)10100指導(dǎo)教師(簽名)年月日目錄TOC\o"1—3”＼ｈ\z＼uHYPERＬINK一、設(shè)計(jì)任務(wù)書 PAGEREＦ＿Toｃ37４１３97２6\h1ＨYＰERLIＮＫ＼ｌ＂_Toc374１3972７"二、正文?PAＧEＲEF_Toｃ3741３972７\h3ＨYPERLIＮK\l”_Toc374139728"1設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介 ＰAＧＥREF＿Ｔoc３74１39７2８\h3HYPＥRＬＩNK\l”＿Toc３741３9７29"２工藝設(shè)計(jì)計(jì)算工藝計(jì)算及主體設(shè)備設(shè)計(jì) PＡGERＥF＿Ｔｏc374139729\ｈ4HYPERLINK\ｌ"＿Toｃ37４１39730”2．1精餾塔流程的確定 ＰAGEREF_Toｃ374139730＼h4HＹPERLINK＼ｌ"_Ｔoc3７41３9731＂2.2塔的物料衡算 PAGEＲEF_Toc3741397３１\h4HＹPERLＩNK\ｌ"_Toc３７4139732”2。2.1料液、塔頂及塔底產(chǎn)品含二硫化碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù) PAGＥREF_Ｔoc３7４13９７32\h４HＹPEＲＬＩNK\ｌ＂_Toc３741397３3＂2。２.2原料液、塔頂及塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量 PAＧERＥF_Ｔoｃ３7413９733\h5HYＰＥRＬＩNK\l”_Toc３７４139７34＂２．2．3物料衡算原料處理量?PAGERＥＦ_Tｏc3741３9７３4＼h5HYPERLＩNK\l＂_Ｔｏｃ37４13973５＂2.２。４質(zhì)量恒算 PAGEREＦ＿Tｏｃ374139735\h5HYＰERLINK2．３.1理論板層數(shù)NT的求取?PAＧＥREF_Toc3741３9737\h6ＨYＰEＲLIＮK２.3．2實(shí)際塔板數(shù)NＴ的求取 PAGEREＦ_Toc3741397３８\h９HYPERＬIＮK\ｌ"_Toc３７4１39739＂2.４、塔工藝條件及物性數(shù)據(jù)計(jì)算?PAＧEREF_Toc3７41397３9＼h9HYPＥRLINＫ＼l＂＿Toc３7413974０”2.4。1操作要求的計(jì)算?PAGEＲEF＿Toc3７4１３９７40＼h9ＨＹPERLIＮK\l＂_Tｏc3７４１39741＂２。4．2平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 ＰAGEREF_Tｏc37４１3９７4１\ｈ１0ＨYPEＲLIＮK\l”_Ｔoc37413９７4２”2。4.３平均密度計(jì)算?PＡGERＥF_Tｏｃ37413９７42\h10HYPERLIＮＫ＼l”_Toｃ3７4１39743"２。4.4液體平均表面張力的計(jì)算 PAGＥREF＿Toc37４１3９７43\ｈ12HYＰERＬＩNK\l”＿Toc37413９744”2.4.5液體平均黏度的計(jì)算?PAＧEREＦ_Toc３7４139744\ｈ１3HYPＥＲLINK2.６塔和塔板的主要工藝尺寸的計(jì)算?ＰAGＥＲEF_Toc37４13９７４6\ｈ14ＨYPEＲLINK2。7篩板的流體力學(xué)驗(yàn)算?PAＧＥREF_Toｃ3７4１3９7５0\h20HYＰERLＩNK\l”_Toc３７4139７51"2．７。1氣體通過篩板壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨?PAGＥＲEF_Tｏｃ374１3975１\h2０ＨYPERLINK2.7.2液面落差 PAＧEＲEF_Ｔoc３7４１397５2＼ｈ23HYPERLINK\ｌ”_Toc37４１3９75３”2。７。３霧沫夾帶量的驗(yàn)算?PＡGＥRＥＦ_Toc3741３9753\h23HYＰERLINK\l"＿Tｏc３７4139754"2。７。４漏液的驗(yàn)算?PAGERＥF＿Toｃ３７41３975４\h23HYPERLＩＮK\l”＿Toc3741３９７５5＂2。7.５液泛?PAGEＲEF_Toc３７4１3９755\h２4ＨＹPＥRLINK\l”_Toc37４１３9７５6”2。8塔板負(fù)荷性能圖 PAGEREF＿Toc37４13９75６\ｈ24ＨYPERＬINＫ\l＂_Toc37413９7５7"2。8。1精餾段 PＡGEＲEF＿Toc37４139757\h２4HYPＥRLIＮK\l＂_Toc3741397５８”2。8．2提餾段: PAＧEREF＿Ｔoc3７4139７5８\h27HYＰERＬIＮK\l”_Toｃ3７4１39７５９＂３輔助設(shè)備的計(jì)算及選型?PAGＥREF_Toｃ3741３975９\h3０HYＰERLIＮK3.２.1加熱介質(zhì)的選擇 PAＧＥREF＿Ｔoｃ374139762\h31HYPERＬIＮＫ\l”_Tｏc37４1397６3＂3.2.２冷凝劑的選擇 ７4１39763＼ｈ31HYＰＥＲLＩＮK\l＂＿Tｏc37４１39７64”3．2。3熱量衡算?ＰAGERＥＦ_Tｏc3741３9764\h３1HYPＥRLＩNK\l”_Toc37４139765"３．3換熱器的選擇?PAGＥREF_Toc３74139７６5\h34HＹＰERLIＮK\l＂_Toc3741３976６"3。3.１預(yù)熱器的選擇?ＰAGEREF_Toc374１３9766\h3４ＨYPERLINK３．３．2冷凝器的選擇?ＰAGＥREＦ_Toc３741３97６7\h３6HＹＰERLIＮK\l＂_Ｔoc３741３９768"３．3。3再沸器的選擇 PＡGＥRＥF_Toｃ3741３９768\ｈ39HYPERLINK\l”_Toc37４13９769"3。4泵的選型?40HＹＰERLＩNＫ\l＂_Ｔoc３7４1397７0”3。5貯罐的計(jì)算?４2＿Toc374139７7３"三、參考文獻(xiàn) ＰAGＥREＦ_Toｃ3741３９7７3\h45HＹPERLINK四、后記及致謝?ＰAGEREF＿Toc37４139774\h４6HYＰERLINＫ\ｌ"_Toc374１３977５”五、附錄(圖） 4６一、設(shè)計(jì)任務(wù)書1設(shè)計(jì)題目使用板式精餾塔分離二硫化碳３2%，四氯化碳６8%（摩爾分率，下同)的混合物。生產(chǎn)過程要求年產(chǎn)純度為96%的二硫化碳10000噸,釜液中二硫化碳不得高于2.４%。2操作條件(１）常壓操作；（2)回流液溫度為塔頂蒸汽的露點(diǎn)；（3）間接蒸汽加熱，加熱蒸汽壓力為5ｋgｆ/cｍ２（絕壓)；(4)冷卻水進(jìn)口溫度30℃,出口溫度4５℃；(5)設(shè)備熱損失為加熱蒸汽供熱量的5％.3塔板類型篩板塔。4工作日每年工作日為300天,每天24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行.5廠址廠址為長(zhǎng)沙地區(qū).6設(shè)計(jì)內(nèi)容（1)單元操作流程設(shè)計(jì)①單元操作方案選擇及論證。根據(jù)指定的設(shè)計(jì)任務(wù),查閱相關(guān)的資料，對(duì)可用的生產(chǎn)工藝進(jìn)行比較，篩選出技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠的操作流程。繪制出工藝流程簡(jiǎn)圖，并對(duì)之進(jìn)行詳細(xì)說明.②物料及熱量衡算計(jì)算。要求對(duì)過程中涉及到的物料平衡和能量平衡全部采用手工計(jì)算，不得使用各種模擬軟件（如Aspen等）;③編制物料及熱量平衡計(jì)算書；④繪制物料流程圖（PFＤ)。（２）設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算①過程中所出現(xiàn)的各種設(shè)備（包括管線)均采用手工進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)計(jì)算，不得使用各種模擬軟件(如Aspen等）獲得結(jié)果，并編制詳細(xì)的計(jì)算說明書；②過程中的機(jī)、泵可作為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備出現(xiàn)，但要根據(jù)計(jì)算結(jié)果,進(jìn)行選型說明;③編制設(shè)備一覽表。(3）繪制工程圖樣①工藝流程簡(jiǎn)圖一張；②物料流程圖（ＰFD）一張，要求對(duì)管道進(jìn)行標(biāo)注；③主體設(shè)備裝配圖一張，其他附屬設(shè)備使用條件圖，不繪制3D效果圖。設(shè)計(jì)說明書要求用ＭS—Ｗo(hù)rd編輯，保存為DＯC格式；所有的圖紙均用AｕtoCAD繪制（A４)。二、正文1設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介本設(shè)計(jì)任務(wù)為分離四氯化碳—二硫化碳混合物.對(duì)于二元混合物的分離,應(yīng)采用連續(xù)精餾流程。對(duì)板式精餾塔而言，對(duì)比浮閥塔、泡罩塔、舌型塔等，因篩板塔結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，造價(jià)最低，生產(chǎn)能力大，傳質(zhì)效率高等系列優(yōu)點(diǎn)，本方案選用篩板塔對(duì)四氯化碳—二硫化碳混合物進(jìn)行連續(xù)精餾.一般，除熱敏性物系外,凡通過常壓蒸餾能夠?qū)崿F(xiàn)分離要求，并能用江河水或循環(huán)水將餾出物冷凝下來(lái)的物系，都應(yīng)采用常壓蒸餾。故本方案采用常壓操作。設(shè)計(jì)中采用泡點(diǎn)進(jìn)料，將原料液由儲(chǔ)罐經(jīng)進(jìn)料泵輸送至進(jìn)料口，再經(jīng)過預(yù)熱器，預(yù)熱器選用120℃的飽和水蒸氣作為熱流體,逆流操作,將原料液由常溫加熱至泡點(diǎn)溫度后進(jìn)入精餾塔內(nèi)。塔頂上升蒸汽采用冷凝器冷凝.冷凝器選用３0℃的水作為冷流體,冷卻水出口溫度為45℃，塔頂蒸汽進(jìn)入冷凝器后部分冷凝，然后進(jìn)入儲(chǔ)槽再經(jīng)過冷卻器冷卻，并將冷凝液借助重力作用送回塔頂作為回流液體，其余部分經(jīng)過冷凝器后被送出作為塔頂產(chǎn)品.冷凝器在泡點(diǎn)下一部分回流到塔內(nèi)，其余部分經(jīng)產(chǎn)品冷卻器冷卻后送入儲(chǔ)罐.該物系屬于易分離物系,最小回流比較小，故操作回流比去最小回流比的2倍。蒸餾大多采用間接蒸汽加熱,設(shè)置再沸器。直接蒸汽加熱主要用于輕組分和水的分離,且該操作對(duì)釜內(nèi)溶液起一定稀釋作用.故塔釜采用間接蒸汽加熱，設(shè)置一虹吸式再沸器，部分釜液經(jīng)再沸器加熱成蒸汽返回精餾塔，其余釜液冷卻送到儲(chǔ)罐.為了使精餾塔連續(xù)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。為了便于了解操作中的情況及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題和采取相應(yīng)的措施,常在流程中的適當(dāng)位置設(shè)置必要的儀表.比如流量計(jì)、溫度計(jì)和壓力表等,以測(cè)量物流的格項(xiàng)參數(shù)。2工藝設(shè)計(jì)計(jì)算工藝計(jì)算及主體設(shè)備設(shè)計(jì)2.１精餾塔流程的確定本設(shè)計(jì)任務(wù)書為分離四氯化碳-二硫化碳混合液體。對(duì)于二元混合物的分離，應(yīng)采用連續(xù)精餾流程。設(shè)計(jì)中采用泡點(diǎn)進(jìn)料，將原料液通過預(yù)熱器加熱至泡點(diǎn)后送入精餾塔內(nèi),其余部分經(jīng)產(chǎn)品冷卻器冷卻后送至儲(chǔ)罐。該物系屬易分離物系,最小回流比較小，故操作回流比取最小回流比[1,5]的2倍2.2塔的物料衡算表2－１二硫化碳和四氯化碳的物理性質(zhì)項(xiàng)目分子式分子量沸點(diǎn)（℃)密度（g/)二硫化碳76．1446。５１。22４四氯化碳1５3.8476.81。4４82。2。１料液、塔頂及塔底產(chǎn)品含二硫化碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)2。2．2原料液、塔頂及塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量2。２。3物料衡算原料處理量每小時(shí)處理摩爾量總物料衡算(2-1）易揮發(fā)組分物料衡算（2—２）聯(lián)立(２—1),（２—2）可得:2。2．４質(zhì)量恒算年產(chǎn)量為1００00t/a,按300天生產(chǎn)時(shí)間計(jì)算，則：∵１３8８。9=F-W0．32F＝0.96D+0.０２4W解得F＝３972.9ｋg/ｈW=258４。０kｇ/h表2-２物料衡算表基準(zhǔn)１h輸入輸出項(xiàng)目KmoｌKg項(xiàng)目kmｏlkg進(jìn)料55．433９７2.9餾出液17。53１３８8.9釜?dú)堃?7.9０２584．0總計(jì)５５.433972.955。43397２.92。3塔板數(shù)的確定2.３.1理論板層數(shù)ＮT的求取表２－3常壓下的二硫化碳和四氯化碳的氣液平衡數(shù)據(jù)液相中二硫化碳摩爾分率x氣相中二硫化碳摩爾分率y溫度/℃液相中二硫化碳摩爾分率x氣相中二硫化碳摩爾分率y溫度/℃0０７6．８0.39０80。6３4５9．30.02９60。0823７4。9０。53180.７4７55。30。06150．155５73.１0。６630．8２952。30.１1060.26６70.30．7５740。87９5０.40.14350.3325６8。60。86０40．９3248．50.25８０。４9563。８114６．５圖2－1二硫化碳與四氯化碳的氣液相圖２。３。1.1全塔溫度的求取根據(jù)二硫化碳－四氯化碳?xì)庖浩胶饨M成與溫度的關(guān)系數(shù)據(jù)表，用Orｉgin擬合曲線可求全塔溫度：塔頂溫度進(jìn)料溫度℃塔釜溫度精餾段平均溫度℃提餾段平均溫度℃2。３。1．２氣相組成的求取根據(jù)二硫化碳-四氯化碳?xì)庖浩胶饨M成與溫度的關(guān)系數(shù)據(jù)表，用Oｒｉgｉｎ擬合曲線求氣相組成：(1）塔頂處液相組成?（2)進(jìn)料口處汽相組成(3）塔釜處汽相組成2。３.１.3相對(duì)揮發(fā)度的求解（1)塔頂處相對(duì)揮發(fā)度（2)進(jìn)料處相對(duì)揮發(fā)度（3）塔釜處相對(duì)揮發(fā)度（4)精餾段平均相對(duì)揮發(fā)度℃（5)提餾段平均相對(duì)揮發(fā)度℃（6）平均揮發(fā)度由于兩段的相對(duì)揮發(fā)度差距有點(diǎn)大，所以只能使用平均相對(duì)揮發(fā)度：℃2.3。1。4直線方程的求解（1）平衡線方程(2）q線方程（3)最小回流比及操作回流比Ｒ依公式：Ｒ=2Ｒｍin=3．36４精餾段操作線方程（５）提餾段操作線方程2.3．1.5理論塔板數(shù)根據(jù)操作線方程、q線方程及相平衡方程繪圖如下:(將下表改為圖２-2)理論塔板數(shù)主板計(jì)算表ｘYｘｙ精餾段提餾段0.９0４００。96０．24２９0。44980．81260。９１７０0。175２0。3５１2０.6８400.846５0.1１570．2500０．5373０．74740.０700９0.1611０.40500.６34３0.038６30.092８80。308８0.５32３0.018530。045８5圖２—２精餾塔塔板數(shù)繪圖不同溫度下—的氣液相點(diǎn)精餾塔板數(shù)的相關(guān)坐標(biāo)點(diǎn)xyXyｘy0．96０．960.40500.６34３0．1１57０。16110.90４00．9６０.40５00．532３0.070090．１611０．9０4０0．91７０0．3０880.53230．07０090。09２８80．8１２60．９１70０.30880.４4980。0３８６３0.09288０.81２6０．84650。2４２90．4498０．03８63０。０4５８50．６８４０0。84650.２4２９０。351２0.0１8５3０.０４5850.684００．７４740.1７５20。３5１2第７塊為進(jìn)料板0。５37３0.７4740．１7５2０。25０0塔板總數(shù)１2塊0．５3７30.６3430。11５70.2５00即：總理論板數(shù)為１２,精餾段理論板數(shù)為６，第7板為進(jìn)料板。２。3．2實(shí)際塔板數(shù)ＮT的求取由奧康內(nèi)爾［６，１１］經(jīng)驗(yàn)公式可知:塔頂和塔底的平均溫度為:℃查表[１］可知：二硫化碳的μL1＝0。282ｍPａ·ｓ；四氯化碳的μL2=0.573mPa·s此時(shí)的相對(duì)粘度[２，5]可以近似為進(jìn)料口的溫度下進(jìn)料口的粘度：實(shí)際塔板數(shù)：ＮT＝１２-1=１1,精餾段６塊，提餾段6塊.精餾段:N=6/ＥT=６／0.４72=13（層）提餾段:=6／ET=6／０．４72＝13（層）２．４、塔工藝條件及物性數(shù)據(jù)計(jì)算2．4.1操作要求的計(jì)算塔頂壓力=1０１.33kPa取每層塔板壓降△P=0。７kＰa（一般情況下，板式塔的每一個(gè)理論級(jí)壓降約在0.4~1.1kPa）,則：進(jìn)料板壓力：PF=101.33＋１30.７=110。４3kPａ塔釜壓力：＝111.13+130。7=1１9。53kPa精餾段平均操作壓力：提餾段平均操作壓力：２.4。２平均摩爾質(zhì)量計(jì)算塔頂摩爾質(zhì)量的計(jì)算：由查平衡曲線得：進(jìn)料摩爾質(zhì)量的計(jì)算:由平衡曲線查得:塔釜摩爾質(zhì)量的計(jì)算：由平衡曲線查得：=０。024＝0.06７0精餾段平均摩爾質(zhì)量：提餾段平均摩爾質(zhì)量：2。4.3平均密度計(jì)算2.4。3．1氣相平均密度由PV＝ｎＲT推出：精餾段平均氣相密度：提餾段的平均氣相密度2.4.3.2液相密度表２－5不同溫度下—的密度列表溫度/℃47.6561．77５.２６二硫化碳液體密度ρ(ｋｇ/ｍ）12２３12０011７9四氯化碳液體密度ρ(kg／m）１5４21５14１487注意:ｘ為質(zhì)量分率,A代表二硫化碳，B為四氯化碳塔頂部分其中,即：進(jìn)料板處其中＝0.1８9，＝0。811塔釜處液相組成其中=0．012，=0。988 精餾段平均液相密度提餾段的平均液相密度2．４。4液體平均表面張力的計(jì)算表2－6不同溫度下-的表面張力溫度/℃４7.65６1。775.2６二硫化碳２8。3026.１７2４．22四氯化碳22。5３20.8219．２8液相平均表面張力依下式計(jì)算(１)塔頂液相平均表面張力的計(jì)算（２）進(jìn)料液相平均表面張力的計(jì)算(３）塔釜液相平均表面張力的計(jì)算（3）精餾段液相平均表面張力（４)提餾段液相平均表面張力２。4。５液體平均黏度的計(jì)算表2—7不同溫度下—的黏度溫度／℃47。0７61．775。26二硫化碳液體黏度μ（ｍPａ·s）0。３080。28２0。26２四氯化碳液體黏度μ（ｍPａ·ｓ）0。68４0.570。494液相平均黏度依式計(jì)算，即塔頂液相平均黏度的計(jì)算由=4７。07℃查手冊(cè)［3，4]得：;（２）進(jìn)料板液相平均黏度的計(jì)算由=６1.7℃查手冊(cè)得：;（3）塔釜液相平均黏度的計(jì)算由=75．26℃查手冊(cè)得：；（4）精餾段液相平均黏度（5)提餾段液相平均黏度2.5精餾塔氣液負(fù)荷計(jì)算(1)精餾段（2）提餾段2。6塔和塔板的主要工藝尺寸的計(jì)算2。6.1塔徑的計(jì)算取板間距，取板上液層高度由式中的C［4]由（3-1）2。6.1．1精餾段ＨT—=0．40-０．0６=0。3４ｍ由圖3-1［7,9]得=0.07２依公式（3—1)取安全系數(shù)為0.７，則:故：按化工機(jī)械標(biāo)準(zhǔn),塔徑圓整為0。9ｍ。2。６.１.2提餾段查圖3-1得依公式（3-1）取安全系數(shù)為０．7,則:故:按化工機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)［10]，塔徑圓整為1。0m, 板間距取0。4ｍ合適。為了使得整體的美觀及加工工藝的簡(jiǎn)單易化，在提餾段和精餾段的塔徑相差不大的情況下選擇相同的尺寸，故塔徑取D＝1。0m.２。6。1.3空塔氣速塔的橫截面積:則空塔氣速為：塔的橫截面積：則空塔氣速為：2.6.2精餾塔高度的計(jì)算2．6．2．１精餾塔的有效高度在進(jìn)料板上方開一人孔，人孔直徑為500mm，設(shè)人孔處的板間距HT人等于８００ｍm，根據(jù)化工設(shè)備機(jī)械要求時(shí),每隔６~8層設(shè)一人孔，故此塔人孔設(shè)3個(gè)。精餾段有效高度為提餾段有效高度為故精餾塔的有效高度為2．6。2．2精餾塔總高度（1)筒體壁厚所選材質(zhì)為16MnR,采用單面焊對(duì)接接頭局部無(wú)損檢測(cè)=0．8查得１6MｎＲ在10０℃下的許用應(yīng)力為1７0MPa,Pc=1.1PＷ=1。１0.１195３=0。１３1ＭＰa又對(duì)于碳素鋼和低合金鋼制塔式容器的=３mｍ，故取=3mm＝+＝3+1=4mm由=４mm查得＝0．2mｍ,＋＝4。2mm，經(jīng)圓整取=5mm復(fù)驗(yàn)，故最后取=0．2ｍm，該塔體可用6mm厚的16MnＲ鋼板制作.（2)封頭?選取標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，即Ｋ=1．0所選材質(zhì)為16ＭnR，采用單面焊對(duì)接接頭局部無(wú)損檢測(cè)=0.8又對(duì)于碳素鋼和低合金鋼制塔式容器的=3mｍ，故取=3mm=+=3＋1=4mｍ由=4mm查得=0．2mm,+=4.2mm,經(jīng)圓整取=5mm復(fù)驗(yàn),故最后取＝0。２0ｍm，該塔體可用6mｍ厚的16MnＲ鋼板制作.由公稱直徑1０0０ｍｍ,查得曲面高度ｈl=25０mm,直邊高度ｈ0=25mm，故選用封頭(3)校核水壓試驗(yàn)強(qiáng)度：式中PT=1.２5PC=1．250．1３1=0。16４MPa，=－C=6－1。２0＝4．8０mm,=３４５ＭPa則==0．90．8345=２48.４MPa可見，故水壓試驗(yàn)強(qiáng)度足夠（4)裙座塔底常用裙座支撐,裙座的結(jié)垢性能好，連接處產(chǎn)生的局部阻力小，所以它是設(shè)備的主要支座形式，為了制作方便，一般采用圓筒形。裙座內(nèi)徑為1000ｍm，取裙座壁厚16ｍm，則基礎(chǔ)環(huán)內(nèi)徑：基礎(chǔ)環(huán)外徑: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?。瞞，地角螺栓直徑取.（5)除沫器空塔氣速較大,塔頂帶液嚴(yán)重以及工藝過程中不許出塔氣速夾帶霧滴的情況下,設(shè)置除沫器,以減少液體夾帶損失，確保氣體純度,保證后續(xù)設(shè)備的正常操作。這里選用絲網(wǎng)除沫器,其具有比表面積大，質(zhì)量輕,空隙大及實(shí)用方便等優(yōu)點(diǎn)。設(shè)計(jì)氣速選取:，系數(shù)除沫器直徑:（６）塔的總體高度塔頂部空間高度是指塔內(nèi)最上層板與塔頂?shù)拈g距，塔底部空間高度是指塔內(nèi)最下層板與塔底的間距，根據(jù)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)及相似條件下的精餾塔的相關(guān)參數(shù)的選擇，已知，可選擇塔頂空間,塔底空間。封頭高度因此，塔總體高度2.６．3塔板主要工藝尺寸的計(jì)算２．６.3．1溢流裝置計(jì)算篩板式塔的溢流裝置包括溢流堰，降液管和受液盤等幾部分。其尺寸和結(jié)構(gòu)對(duì)塔的性能有著重要影響.根據(jù)經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合其他影響因素，選用單溢流弓形降液管，不設(shè)進(jìn)口堰，采用凹形受液盤。各項(xiàng)計(jì)算如下：(1）溢流堰長(zhǎng)取堰長(zhǎng)為0．66D即（2)溢流堰高度計(jì)算如下：依式近似取Ｅ=1，則取板上清夜高度（3）弓形降液管寬度和截面積由，查圖３－2知：故液體在降液管中的停留時(shí)間，即(４)降液管底隙高度h0取則選用凹形受液盤，深度。2.6．3。2塔板布置（１)因?yàn)镈8０0mm,故采用分塔式，塔板分為3塊。（2）邊緣區(qū)寬度確定取(3）開孔區(qū)面積計(jì)算開孔面積其中（4）篩孔計(jì)算及其排列由于處理的物系無(wú)腐蝕，可選的碳鋼板，取篩孔直徑。篩孔按正三角形排列,t=（２。5～5）取孔中心距t為開孔率為(在５～1５％范圍內(nèi))篩孔數(shù)目n如圖3，經(jīng)計(jì)算得：圖3篩板塔孔分布圖氣體通過閥孔的氣速為2.7篩板的流體力學(xué)驗(yàn)算２。７.１氣體通過篩板壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨纫朗剑?)干板阻力計(jì)算干板阻力=由,查圖3－3[6］得：故液柱故液柱圖2-4孔流系數(shù)（2）氣體通過液層的阻力由式計(jì)算的，即查圖3—4[７]得故查圖３－4得故圖2－5充氣系數(shù)β（3）液體表面張力的阻力計(jì)算液體表面張力所產(chǎn)生的阻力由式計(jì)算即精餾段：氣體通過每層塔板的液柱高度可按下式計(jì)算,即=０。0４72＋0。036０+０．０0128＝0.0845m液柱氣體通過每層塔板的壓降為提餾段:氣體通過每層塔板的液柱高度可按下式計(jì)算，即=0。056８＋0。03４2+0.000９７4=0。0920m液柱氣體通過每層塔板的壓降為2。7。２液面落差對(duì)于篩板塔，液面落差很小，且此塔徑和液流量均不大，故可忽略液面落差的影響。2.7.3霧沫夾帶量的驗(yàn)算液沫夾帶量由式計(jì)算，即故液/ｋg氣＜0.1kｇ液/kg氣故在本設(shè)計(jì)中液沫夾帶量在允許范圍內(nèi)。故kg液/kg氣〈0.1ｋg液/ｋg氣故在本設(shè)計(jì)中液沫夾帶量在允許范圍內(nèi)。２.7．4漏液的驗(yàn)算對(duì)篩板塔,漏液點(diǎn)氣速可由式(3-2)計(jì)算得（３—2）實(shí)際孔度穩(wěn)定系數(shù)為，精餾段無(wú)明顯液漏。實(shí)際孔度穩(wěn)定系數(shù)為,提餾段無(wú)明顯液漏。2。7。５液泛為防止塔內(nèi)發(fā)生液泛，降液管內(nèi)液層高Hd應(yīng)服從四氯化碳—二硫化碳物系屬于一般物系，取而板上不設(shè)進(jìn)口堰，可由故在本設(shè)計(jì)中不會(huì)發(fā)生液泛現(xiàn)象。2．8塔板負(fù)荷性能圖2．８.1精餾段漏液線，又稱氣相負(fù)荷下限線。氣相負(fù)荷低于此線將發(fā)生嚴(yán)重的漏液現(xiàn)象，氣、液不能充分接觸，使塔板效率下降。2.8.1.1漏液線由得整理得2．８。1。2液體夾帶線以由故整理得2。8.1．３液相負(fù)荷下限線對(duì)于平直堰,取堰上液層高度取Ｅ=1,則據(jù)此可作出與氣體流量無(wú)關(guān)的垂直液相負(fù)荷下限線。2.８。1。４液相負(fù)荷上限線以作為液體在降液管中停留時(shí)間的下限,由式(3-3）得（3-3)故據(jù)此可作出與氣體流量無(wú)關(guān)的垂直液相負(fù)荷上限線。2。８.1。５液泛線令（3-4）由聯(lián)立得忽略（3—5）式（3—５)中(3－６）（3－7)（3—8)(3－９）將有關(guān)的數(shù)據(jù)代入,得 故圖2-6精餾段負(fù)荷性能圖查圖2-４，可知：,故精餾段彈性操作為２.8.2提餾段:2．8.２。1漏液線由得整理得2。8.2。2液體夾帶線以由故整理得2。8.2。3液相負(fù)荷下限線對(duì)于平直堰，取堰上液層高度:取E=1,則:據(jù)此可作出與氣體流量無(wú)關(guān)的垂直液相負(fù)荷下限線.２.8。2.４液相負(fù)荷上限線以作為液體在降液管中停留時(shí)間的下限，由式（3—3)得故據(jù)此可作出與氣體流量無(wú)關(guān)的垂直液相負(fù)荷上限線。2.8.2。5液泛線令（3-1０)由(3—1１）聯(lián)立得（３-1０）、（３-１1）得忽略將有關(guān)的數(shù)據(jù)代入（3-6）、(3-7)、（3－８）、（３—9），得故圖2—７提餾段負(fù)荷性能圖查圖3—６，可知:，故提餾段彈性操作為3輔助設(shè)備的計(jì)算及選型3．１接頭管設(shè)計(jì)接管尺由管內(nèi)蒸氣速度及體積、流量決定。各接管允許的蒸氣速度查表得（1）塔頂蒸氣出口管徑，取u=13m/s根據(jù)工藝標(biāo)準(zhǔn)，選取規(guī)格的熱軋無(wú)縫鋼管。(2）回流管管徑,取u＝1.0ｍ／s根據(jù)工藝標(biāo)準(zhǔn),選取規(guī)格的熱軋無(wú)縫鋼管.（3)塔底進(jìn)氣管,直管進(jìn)氣u=１３m/s根據(jù)工藝標(biāo)準(zhǔn)，選取規(guī)格的熱軋無(wú)縫鋼管。（４）加料管管徑?。?1。0m/s根據(jù)工藝標(biāo)準(zhǔn)，選取規(guī)格的熱軋無(wú)縫鋼管。（5）料液排出管管徑取u＝0。６m／s，根據(jù)工藝標(biāo)準(zhǔn),選取規(guī)格的熱軋無(wú)縫鋼管。表4—1管型選取表管型進(jìn)料管回流管塔底出料管塔頂蒸汽出料管塔底蒸汽進(jìn)氣管規(guī)格3．２熱量衡算３.2．1加熱介質(zhì)的選擇選用飽和水蒸氣，溫度120℃。原因：水蒸氣清潔易得，不易結(jié)垢，不腐蝕管道，飽和水蒸汽冷凝放熱值大,而水蒸汽壓力越高,冷凝溫差越大，管程數(shù)相應(yīng)減小，但蒸汽壓力不宜太高。3。2．２冷凝劑的選擇選冷卻水,溫度３0℃，溫升1５℃。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１5℃.３.2。３熱量衡算如圖所示，對(duì)精餾塔進(jìn)行全塔的熱量衡算.圖3-1精餾塔熱量衡算簡(jiǎn)圖QFQFQW’QDQLQWQV由汽液平衡數(shù)據(jù)℃℃℃則=47．65℃時(shí):由物性表[7]查得=75。26℃時(shí):由物性表[7]查得=６１.7℃時(shí):由物性表查得當(dāng)=４7.65℃時(shí)，由物性表查得塔頂以0℃為基準(zhǔn),則０℃上升熱量塔頂餾出液熱量:回流液熱量：進(jìn)料熱量：塔底殘液熱量：冷凝器消耗的熱量:再沸器提供的熱量（全塔范圍內(nèi)列熱量衡算式［8］)塔釜熱損失為5%，則塔釜熱損失再沸器實(shí)際熱負(fù)荷：計(jì)算得:３.3換熱器的選擇換熱器是化工、石油、動(dòng)力、食品及其他許多工業(yè)部門的通用設(shè)備，在生產(chǎn)中占有重要地位.化工生產(chǎn)中,換熱器可作為加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器和再沸器等。根據(jù)冷熱流體熱量交換的原理和方式，基本可分為三大類,即間壁式、混合式和蓄熱式。間壁式換熱器是目前工業(yè)上應(yīng)用最為廣泛的一類換熱器。而在間壁式換熱器中，列管式因其堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)、耐高溫高壓的性能、成熟的制造工藝、較強(qiáng)的工藝適應(yīng)性及選材范圍廣等優(yōu)點(diǎn),在工程換熱設(shè)備中占據(jù)主導(dǎo)地位.列管式換熱器又分為固定管板式、浮頭式、填料函式和U管式，其優(yōu)缺點(diǎn)及適用條件分別是：固定管板式換熱器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、管板薄、造價(jià)低。但管束和管間清洗困難。適用于殼程不易結(jié)垢,管程需清洗、管殼程溫差不太大(低于70攝氏度）的工作狀態(tài)。浮頭式換熱器完全消除了熱應(yīng)力，且管束易插入或拔出,便于清洗或維修。但其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，造價(jià)亦高。適用于管殼程溫差較大,冷熱流體易結(jié)垢,介質(zhì)腐蝕性較弱的工作狀態(tài)。填料函式就浮頭式的優(yōu)點(diǎn)，又克服了固定式的不足，結(jié)構(gòu)比浮頭式簡(jiǎn)單,制作比浮頭式方便清洗檢修容易,但其密封性較差。適用于介質(zhì)腐蝕性較嚴(yán)重、溫差較大且經(jīng)常要更換管束的冷卻器。Ｕ型管式換熱器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉,但管程不易清洗.只適用于高溫高壓場(chǎng)合下，潔凈而不易結(jié)垢的流體。另外，換熱管直徑小時(shí),換熱器中單位體積的傳熱面積可大些，設(shè)備較緊湊，傳熱系數(shù)也稍高,本設(shè)計(jì)方案中所用介質(zhì)均較清潔且粘度系數(shù)小，故選用小直徑的換熱管.3.3.1預(yù)熱器的選擇（1）初選換熱器的尺寸規(guī)格選用１20℃飽和水蒸氣加熱,料液溫度25℃→61．7℃，水蒸汽溫度１20℃→１２0℃,,料液走殼程，水蒸汽走管程。逆流操作，溫差較大,故選用U型管換熱器。選用的傳熱管(碳鋼).根據(jù)經(jīng)驗(yàn)估計(jì)傳熱系數(shù)。根據(jù)全塔熱量衡算得，傳熱面積：考慮2０%的面積裕度,根據(jù)，在系列標(biāo)準(zhǔn)（JB/Ｔ４714—9２）中選擇換熱管為mm（管心距2５mm）的換熱器，其基本參數(shù)為:公稱直徑３２5ｍｍ，管程數(shù)4,管子根數(shù)68，換熱面積17．9，換熱管長(zhǎng)度4500mｍ。（２)計(jì)算管程的壓降和給熱系數(shù)由管殼式換熱器常用流速范圍，取殼程蒸汽料液流速,管程水蒸氣流速.由上面選型得:管程數(shù),管長(zhǎng)。流體污垢較少,故管板選用正三角形的孔排列形式。水蒸汽在1２0℃下的有關(guān)物性參數(shù)如下：密度、比熱容、導(dǎo)熱系數(shù),粘度。管程壓降:不需要改變管程數(shù)。管程給熱系數(shù):湍流，故無(wú)需改變換熱器型號(hào).（3）計(jì)算傳熱系數(shù)管壁的導(dǎo)熱系數(shù)，殼程傳熱系數(shù),因此,換熱器的總傳熱系數(shù)此時(shí)傳熱面積：考慮20%的面積裕度,此換熱面積與之前的估計(jì)值相差不大，且小于前面選擇型號(hào)的換熱面積，因此預(yù)熱器選擇換熱管為mm（管心距25mm)的U型管換熱器,其基本參數(shù)為：公稱直徑３25ｍｍ，管程數(shù)4，管子根數(shù)6８，換熱面積１７。9，換熱管長(zhǎng)度450０mm.3．３.2冷凝器的選擇(1）初選換熱器的尺寸規(guī)格選用進(jìn)口溫度為30℃的冷卻水作為冷流體，冷卻水溫度30℃→45℃，料液溫度47。65℃（飽和氣)→47。６5℃(飽和液)，,冷卻水走管程,塔頂蒸汽走殼程。逆流操作，溫差小，故選用固定管板式換熱器。選用的傳熱管(碳鋼）。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)估計(jì)傳熱系數(shù)。根據(jù)全塔熱量衡算得,傳熱面積:考慮２０％的面積裕度，根據(jù),在系列標(biāo)準(zhǔn)(JB/T4７1４－9２）中選擇換熱管為ｍm（管心距２5mm）的換熱器,其基本參數(shù)為：公稱直徑500mｍ，管程數(shù)2，管子根數(shù)2５6，換熱面積２９．0，換熱管長(zhǎng)度2０00mm.(2)計(jì)算管程的壓降和給熱系數(shù)由管殼式換熱器常用流速范圍，取殼程蒸汽流速,管程冷卻水流速.由上面選型得:管程數(shù)，管長(zhǎng)。流體污垢較少，故管板選用正三角形的孔排列形式。管程冷卻水的定性溫度為，冷卻水在３7。5℃下的有關(guān)物性參數(shù)如下:密度，比熱容，導(dǎo)熱系數(shù),粘度管程壓降：需要改變管程數(shù)，在系列標(biāo)準(zhǔn)（JB/T47１4—92)中重新選擇換熱管為mｍ（管心距25mm）的換熱器，其基本參數(shù)為：公稱直40０mｍ，管程數(shù)1,管子根數(shù)174，換熱面積30．1，換熱管長(zhǎng)度3０00ｍm。再次算得管程壓降：不需要改變管程數(shù)。管程給熱系數(shù)：湍流，故無(wú)需改變換熱器型號(hào).（3)計(jì)算傳熱系數(shù)管壁的導(dǎo)熱系數(shù),殼程傳熱系數(shù)，因此，換熱器的總傳熱系數(shù):此時(shí)傳熱面積:考慮２0％的面積裕度,此換熱面積與之前的估計(jì)值相差不大,且小于前面選擇型號(hào)的換熱面積，因此預(yù)熱器選擇換熱管為mｍ（管心距25mｍ)的固定管板式換熱器，其基本參數(shù)為:公稱直徑4０0mｍ,管程數(shù)1,管子根數(shù)17４,換熱面積３0。1，換熱管長(zhǎng)度3000ｍm。3。3.3再沸器的選擇（1）初選換熱器的尺寸規(guī)格選用1２0℃飽和水蒸氣加熱，料液溫度６1．7℃→7５.26℃，水蒸汽溫度120℃→1２0℃,，料液走殼程，水蒸汽走管程。逆流操作,溫差較大，故選用U型管換熱器。選用的傳熱管（碳鋼)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)估計(jì)傳熱系數(shù)。根據(jù)全塔熱量衡算得：傳熱面積：考慮2０%的面積裕度，根據(jù)，在系列標(biāo)準(zhǔn)(JＢ/Ｔ4７１４-9２）中選擇換熱管為mｍ（管心距２5ｍm)的換熱器,其基本參數(shù)為：公稱直徑６00mm,管程數(shù)2,管子根數(shù)416，換熱面146。5,換熱管長(zhǎng)度6０00ｍｍ.（2)計(jì)算管程的壓降和給熱系數(shù)由管殼式換熱器常用流速范圍，取殼程蒸汽料液流速，管程水蒸氣流速。由上面選型得：管程數(shù)，管長(zhǎng)。流體污垢較少，故管板選用正三角形的孔排列形式。水蒸汽在１２0℃下的有關(guān)物性參數(shù)如下：密度、比熱容、導(dǎo)熱系數(shù)，粘度。管程壓降：不需要改變管程數(shù)。管程給熱系數(shù)：湍流，故無(wú)需改變換熱器型號(hào)。（3）計(jì)算傳熱系數(shù)管壁的導(dǎo)熱系數(shù),殼程傳熱系數(shù),因此,換熱器的總傳熱系數(shù)：此時(shí)傳熱面積：考慮2０％的面積裕度，此換熱面積與之前的估計(jì)值相差不大，且小于前面選擇型號(hào)的換熱面積，因此在系列標(biāo)準(zhǔn)(JB／T471４-92）中選擇換熱管為mm（管心距2５ｍm）的U型管換熱器，其基本參數(shù)為：公稱直徑600mｍ,管程數(shù)2，管子根數(shù)416，換熱面14６.５，換熱管長(zhǎng)度60０0mm。3。4泵的選型由上面設(shè)計(jì)可知其流速為:設(shè)泵在地面上,忽略其它因素，料液面至加料孔的高度h=0。8+0。4（13－2)+1．2+２=８。４m,９0O標(biāo)準(zhǔn)彎頭兩個(gè)，截止閥兩個(gè)，則有關(guān)管件的局部阻力系數(shù)分別是：9０O標(biāo)準(zhǔn)彎頭ζ＝０。7５，截止閥ζ=6。0，總的局部阻力系數(shù)為：=0.75+6２=１3。5由上面設(shè)計(jì)可知:進(jìn)料液密度為:，黏度為則:(湍流)取管壁絕對(duì)粗糙度,則：查圖可知：則：在兩截面之間列柏努利方程求泵的揚(yáng)程為：流量為:所選泵的額定流量和揚(yáng)程應(yīng)略大于系統(tǒng)所需的，又料液物性和清水相差不大,故可選用清水泵。查泵性能表,根據(jù)JB/T９799。1-19９9，進(jìn)料泵型號(hào)為：ＩB50-32—200表4—4泵性能表型號(hào)IB50—3２—２00流量/h6。３揚(yáng)程ｍ12。５功率Kw機(jī)5．5軸2.3９轉(zhuǎn)速ｒ/min1４５0效率4６％泵殼許用壓力Ｋgf/cm16/26結(jié)構(gòu)單級(jí)因所選壓頭大于管路壓頭，故應(yīng)采用閥門調(diào)節(jié)，閥門調(diào)節(jié)多消耗的壓頭為:故多消耗的軸功率為：３。5貯罐的計(jì)算以回流