化工課程方案-板式精餾塔方案

個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用化工原理課程設(shè)計(jì)–––––板式精餾塔的設(shè)計(jì)******** 學(xué)院緒論4第一節(jié)概述 81.1精餾操作對(duì)塔設(shè)備的要求 81.2板式塔類型81.2.1 篩板塔91.2.2 浮閥塔91.3精餾塔的設(shè)計(jì)步驟9第二節(jié)設(shè)計(jì)方案的確定 102.1操作條件的確定102.1.1 操作壓力 102.1.2 進(jìn)料狀態(tài) 102.1.3 加熱方式 102.1.4 冷卻劑與出口溫度 112.1.5 熱能的利用 112.2確定設(shè)計(jì)方案的原則11第三節(jié)板式精餾塔的工藝計(jì)算 123.1物料衡算與操作線方程 123.1.1 常規(guī)塔123.1.2 直接蒸汽加熱 131/33個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用第四節(jié)板式塔主要尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算 144.1塔的有效高度和板間距的初選 154.1.1 塔的有效高度 154.1.2 板間距的初選 154.2塔徑154.2.1 初步計(jì)算塔徑 164.2.2 塔徑的圓整 164.2.3 塔徑的核算 17第五節(jié)板式塔的結(jié)構(gòu) 175.1塔的總體結(jié)構(gòu)175.2塔體總高度185.2.1 塔頂空間 HD185.2.2 人孔數(shù)目 185.2.3 塔底空間 HB205.3塔板結(jié)構(gòu)205.3.1 整塊式塔板結(jié)構(gòu) 20第六節(jié)精餾裝置的附屬設(shè)備 206.1回流冷凝器206.2管殼式換熱器的設(shè)計(jì)與選型 216.2.1流體流動(dòng)阻力 <壓強(qiáng)降）的計(jì)算 216.2.2 管殼式換熱器的選型和設(shè)計(jì)計(jì)算步驟 226.3再沸器236.4接管直徑246.4加熱蒸氣鼓泡管252/33個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用6.5離心泵的選擇25緒論一、化工原理課程設(shè)計(jì)的目的和要求課程設(shè)計(jì)是《化工原理》課程的一個(gè)總結(jié)性教案環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用本門課程及有關(guān)選修課程的基本知識(shí)去解決某一設(shè)計(jì)任務(wù)的一次訓(xùn)練。在整個(gè)教案計(jì)劃中，它也起著培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作能力的重要作用。 b5E2RGbCAP課程設(shè)計(jì)不同于平時(shí)的作業(yè)，在設(shè)計(jì)中需要學(xué)生自己做出決策，即自己確定方案，選擇流程，查取資料，進(jìn)行過(guò)程和設(shè)備計(jì)算，并要對(duì)自己的選擇做出論證和核算，經(jīng)過(guò)反復(fù)的分析比較，擇優(yōu)選定最理想的方案和合理的設(shè)計(jì)。所以，課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作能力的有益實(shí)踐。 p1EanqFDPw通過(guò)課程設(shè)計(jì) ,學(xué)生應(yīng)該注重以下幾個(gè)能力的訓(xùn)練和培養(yǎng)：1.查閱資料，選用公式和搜集數(shù)據(jù) (包括從已發(fā)表的文獻(xiàn)中和從生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中搜集 >的能力；2.樹(shù)立既考慮技術(shù)上的先進(jìn)性與可行性，又考慮經(jīng)濟(jì)上的合理性，并注意到操作時(shí)的勞動(dòng)條件和環(huán)境保護(hù)的正確設(shè)計(jì)思想，在這種設(shè)計(jì)思想的指導(dǎo)下去分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力；DXDiTa9E3d迅速準(zhǔn)確的進(jìn)行工程計(jì)算的能力；用簡(jiǎn)潔的文字，清晰的圖表來(lái)表達(dá)自己設(shè)計(jì)思想的能力。二、化工原理課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容和步驟<一）課程設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介對(duì)給定或選定的工藝流程，主要的設(shè)備型式進(jìn)行簡(jiǎn)要的論述；2.主要設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算包括工藝參數(shù)的選定、物料衡算、熱量衡算、設(shè)備的工藝尺寸計(jì)算及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；3.3/33個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用典型輔助設(shè)備的選型和計(jì)算包括典型輔助設(shè)備的主要工藝尺寸計(jì)算和設(shè)備型號(hào)規(guī)格的選定；4.帶控制點(diǎn)的工藝流程簡(jiǎn)圖以單線圖的形式繪制，標(biāo)出主體設(shè)備和輔助設(shè)備的物料流向、物流量、能流量和主要化工參數(shù)測(cè)量點(diǎn)； RTCrpUDGiT主體設(shè)備工藝條件圖圖面上應(yīng)包括設(shè)備的主要工藝尺寸，技術(shù)特性表和接管表；完整的課程設(shè)計(jì)由說(shuō)明書和圖紙兩部分組成。說(shuō)明書是設(shè)計(jì)的書面總結(jié)，也是后續(xù)設(shè)計(jì)工作的主要依據(jù)，應(yīng)包括以下主要內(nèi)容： 5PCzVD7HxA<1）封面<課程設(shè)計(jì)題目、班級(jí)、姓名、指導(dǎo)教師、時(shí)間 ）；<2）目錄；<3）設(shè)計(jì)任務(wù)書；<4）設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介；<5）設(shè)計(jì)條件及主要物性參數(shù)表；<6）工藝設(shè)計(jì)計(jì)算；<7）輔助設(shè)備的計(jì)算及選型；<8）設(shè)計(jì)結(jié)果匯總表；<9）設(shè)計(jì)評(píng)述及設(shè)計(jì)者對(duì)本設(shè)計(jì)有關(guān)問(wèn)題的討論；<10）工藝流程圖及設(shè)備工藝條件圖；<11）參考資料。<二）課程設(shè)計(jì)的步驟動(dòng)員和布置任務(wù)；閱讀指導(dǎo)書和查閱資料；現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查；設(shè)計(jì)計(jì)算,繪圖和編寫說(shuō)明書；5.考核和答辯。整個(gè)設(shè)計(jì)是由論述、計(jì)算和繪圖三部分組成。論述應(yīng)該條理清晰，觀點(diǎn)明確；計(jì)算4/33個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用要求方法正確，誤差小于設(shè)計(jì)要求，計(jì)算公式和所用數(shù)據(jù)必須注明出處；圖表應(yīng)能簡(jiǎn)要表達(dá)計(jì)算的結(jié)果。 jLBHrnAILg設(shè)計(jì)后期的答辯，及時(shí)了解學(xué)生設(shè)計(jì)能力的補(bǔ)充過(guò)程，也是提高設(shè)計(jì)水平，交流心得和擴(kuò)大收獲的重要過(guò)程。答辯通常包括個(gè)別答辯和公開(kāi)答辯兩種形式。個(gè)別答辯的目的不僅是對(duì)學(xué)生進(jìn)行全面考核，更主要的是促進(jìn)學(xué)生開(kāi)動(dòng)腦筋 ,提高設(shè)計(jì)水平。所以，在個(gè)別答辯后，應(yīng)允許學(xué)生修改補(bǔ)充自己的圖紙和說(shuō)明書。公開(kāi)答辯是在個(gè)別答辯的基礎(chǔ)上，選出幾個(gè)有代表性的學(xué)生在全班公開(kāi)答辯，實(shí)際上是以他們的中心發(fā)言來(lái)引導(dǎo)全班性的討論，目的是交流心得、探討問(wèn)題和擴(kuò)大收獲。 xHAQX74J0X三、帶控制點(diǎn)的工藝流程圖的繪制帶控制點(diǎn)的工藝流程圖是一種示意性的圖樣,它以形象的圖形、符號(hào)、代號(hào)表示出化工設(shè)備、管路、附件和儀表自控等，借以表達(dá)出一個(gè)生產(chǎn)中物料及能量的變化始末。工藝流程圖繪制范圍如下：LDAYtRyKfE必須反映出全部工藝物料和產(chǎn)品所經(jīng)過(guò)的設(shè)備；應(yīng)全部反映出主要物料管路，并表達(dá)出進(jìn)出裝置界區(qū)的流向；2.冷卻水、冷凍鹽水、工藝用的壓縮空氣、蒸汽 (不包括副產(chǎn)品蒸汽 >及蒸汽冷凝液系統(tǒng)等的整套設(shè)備和管線不在圖內(nèi)表示，僅示意工藝設(shè)備使用點(diǎn)的進(jìn)出位置； Zzz6ZB2Ltk3.標(biāo)出有助于用戶確認(rèn)及上級(jí)或有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)審批用的一些工藝數(shù)據(jù) (例如:溫度、壓力、物流的質(zhì)量流量或體積流量、密度、換熱量等 >；dvzfvkwMI1包括繪制圖例，圖畫上必要的說(shuō)明和標(biāo)注，并按圖簽規(guī)定簽署；5.必須標(biāo)注工藝設(shè)備，工藝物流線上的主要控制點(diǎn)符及調(diào)節(jié)閥等。這里指的控制點(diǎn)符包括被測(cè)變量的儀表功能 (如調(diào)節(jié)、紀(jì)錄、指示、積算、連鎖、報(bào)警、分析、檢測(cè)及集中 ,就地儀表等>。rqyn14ZNXI5/33個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用流程圖的繪制步驟如下：1.用細(xì)實(shí)線(0.3mm>畫出設(shè)備簡(jiǎn)單外形，設(shè)備一般按 1:100或1:50的比例繪制，如某種設(shè)備過(guò)高(如精餾塔>，過(guò)大或過(guò)小，則可適當(dāng)放大或縮??； EmxvxOtOco2. 常用設(shè)備外形可參照?qǐng)D 0-1所示，對(duì)于無(wú)示例的設(shè)備可繪出其象征性的簡(jiǎn)單外形，表明設(shè)備的特征即可；用粗實(shí)線(0.9mm>畫出連接設(shè)備的主要物料管線，并注出流向箭頭；物料平衡數(shù)據(jù)可直接在物料管道上用細(xì)實(shí)線引出并列成表；輔助物料管道(如冷卻水、加熱蒸汽等>，用中粗實(shí)線(0.6mm>表示；6.設(shè)備的布置原則上按流程圖由左至右，圖上一律不標(biāo)示設(shè)備的支腳、支架和平臺(tái)等，一般情況下也不標(biāo)注尺寸。 SixE2yXPq5工藝物料的介質(zhì)代碼自行編制，一般以分子式及其編寫字母表示。輔助物料如公用系統(tǒng)介質(zhì)代號(hào)規(guī)定如表 0-1。表0-1 輔助物料和共用系數(shù)介質(zhì)代號(hào)代號(hào)中文名稱代號(hào)中文名稱W水S蒸汽BW鍋爐給水HS高壓蒸汽BR鹽水LS低壓蒸汽BRR鹽水回水MS中壓蒸汽BRS鹽水補(bǔ)給水C冷凝液CW(循環(huán)>冷卻水PWW生產(chǎn)廢水CWR(循環(huán)>冷卻回水CS化學(xué)污水RW冷卻水RW冷凍回水(用于零度以上>圖上應(yīng)標(biāo)注單元設(shè)備的代號(hào)，單元設(shè)備分類代號(hào)見(jiàn)表 0-2。表0-2單元設(shè)備分類代號(hào)單元設(shè)備 代號(hào) 單元設(shè)備 代號(hào)6/33個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用現(xiàn)場(chǎng)裝置,基礎(chǔ),混凝土構(gòu)件A爐子B轉(zhuǎn)化器,反應(yīng)器,再生器D換熱器C槽、儲(chǔ)罐F塔E泵、壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)J管道M特殊裝置L電氣N儀表Q四、主體設(shè)備工藝條件圖主體設(shè)備是指在每個(gè)單元操作中處于核心地位的關(guān)鍵設(shè)備，如傳熱中的換熱器，蒸發(fā)中的蒸發(fā)器，蒸餾和吸收中的塔設(shè)備 (板式塔和填料塔 >，干燥中的干燥器等。一般，主體設(shè)備在不同單元操作中是不同的，即使同一設(shè)備在不同單元操作中其作用也不相同，如某一設(shè)備在某個(gè)單元操作中為主體設(shè)備，而在另一單元操作中就可變?yōu)檩o助設(shè)備。例如，換熱器在傳熱中為主體設(shè)備，而在精餾或干燥操作中就變?yōu)檩o助設(shè)備。泵、壓縮機(jī)等也有類似情況。 6ewMyirQFL主體設(shè)備工藝條件圖是將設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝尺寸的計(jì)算結(jié)果用一張總圖表示出來(lái)。圖面上應(yīng)包括如下內(nèi)容 :1.設(shè)備圖形 指主要尺寸(外形尺寸、結(jié)構(gòu)尺寸、連接尺寸 >、接管、人孔等；7/33個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用圖0-1 流程圖設(shè)備外形圖例8/33個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用2. 技術(shù)特性指裝置的用途、生產(chǎn)能力、最大允許壓強(qiáng)、最高介質(zhì)溫度、介質(zhì)的毒性和爆炸危險(xiǎn)性；設(shè)備組成一覽表注明組成設(shè)備的各部件的名稱等。應(yīng)予以指出，以上設(shè)計(jì)全過(guò)程統(tǒng)稱為設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)。完整的設(shè)備設(shè)計(jì)，應(yīng)在上述工藝設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上再進(jìn)行機(jī)械強(qiáng)度設(shè)計(jì)，最后提供可供加工制造的施工圖。這一環(huán)節(jié)在高等院校的教案中，屬于化工機(jī)械專業(yè)中的專業(yè)課程，在設(shè)計(jì)部門則屬于機(jī)械設(shè)計(jì)組的職責(zé)。kavU42VRUs第一節(jié) 概述1.1精餾操作對(duì)塔設(shè)備的要求精餾所進(jìn)行的是氣 (汽>、液兩相之間的傳質(zhì)，而作為氣 (汽>、液兩相傳質(zhì)所用的塔設(shè)備，首先必須要能使氣 (汽>、液兩相得到充分的接觸，以達(dá)到較高的傳質(zhì)效率。但是，為了滿足工業(yè)生產(chǎn)和需要，塔設(shè)備還得具備下列各種基本要求： y6v3ALoS89(１>氣(汽>、液處理量大，即生產(chǎn)能力大時(shí)，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。(２>操作穩(wěn)定，彈性大，即當(dāng)塔設(shè)備的氣 (汽>、液負(fù)荷有較大范圍的變動(dòng)時(shí)，仍能在較高的傳質(zhì)效率下進(jìn)行穩(wěn)定的操作并應(yīng)保證長(zhǎng)期連續(xù)操作所必須具有的可靠性。 M2ub6vSTnP(３>流體流動(dòng)的阻力小，即流體流經(jīng)塔設(shè)備的壓力降小，這將大大節(jié)省動(dòng)力消耗，從而降低操作費(fèi)用。對(duì)于減壓精餾操作，過(guò)大的壓力降還將使整個(gè)系統(tǒng)無(wú)法維持必要的真空度，最終破壞物系的操作。 0YujCfmUCw(４>結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，材料耗用量小，制造和安裝容易。(５>耐腐蝕和不易堵塞，方便操作、調(diào)節(jié)和檢修。9/33個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用(６>塔內(nèi)的滯留量要小。實(shí)際上，任何塔設(shè)備都難以滿足上述所有要求，況且上述要求中有些也是互相矛盾的。不同的塔型各有某些獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)物系性質(zhì)和具體要求，抓住主要矛盾，進(jìn)行選型。 eUts8ZQVRd1.2板式塔類型氣－液傳質(zhì)設(shè)備主要分為板式塔和填料塔兩大類。精餾操作既可采用板式塔，也可采用填料塔，填料塔的設(shè)計(jì)將在其他分冊(cè)中作詳細(xì)介紹，故本書將只介紹板式塔。 sQsAEJkW5T板式塔為逐級(jí)接觸型氣－液傳質(zhì)設(shè)備，其種類繁多，根據(jù)塔板上氣－液接觸元件的不同，可分為泡罩塔、浮閥塔、篩板塔、穿流多孔板塔、舌形塔、浮動(dòng)舌形塔和浮動(dòng)噴射塔等多種。GMsIasNXkA板式塔在工業(yè)上最早使用的是泡罩塔(1813年>、篩板塔(1832年>，其后，特別是在本世紀(jì)五十年代以后，隨著石油、化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，相繼出現(xiàn)了大批新型塔板，如S型板、浮閥塔板、多降液管篩板、舌形塔板、穿流式波紋塔板、浮動(dòng)噴射塔板及角鋼塔板等。目前從國(guó)內(nèi)外實(shí)際使用情況看，主要的塔板類型為浮閥塔、篩板塔及泡罩塔，而前兩者使用尤為廣泛，因此，本章只討論浮閥塔與篩板塔的設(shè)計(jì)。TIrRGchYzg1.2.1篩板塔篩板塔也是傳質(zhì)過(guò)程常用的塔設(shè)備，它的主要優(yōu)點(diǎn)有：(１>結(jié)構(gòu)比浮閥塔更簡(jiǎn)單，易于加工，造價(jià)約為泡罩塔的60％，為浮閥塔的80％左右。(２>處理能力大，比同塔徑的泡罩塔可增加10～15％。(３>塔板效率高，比泡罩塔高15％左右。(４>壓降較低，每板壓力比泡罩塔約低30％左右。篩板塔的缺點(diǎn)是：(１>塔板安裝的水平度要求較高，否則氣液接觸不勻。(２>操作彈性較小 (約2～3>。10/33個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用(３>小孔篩板容易堵塞。1.2.2 浮閥塔浮閥塔是在泡罩塔的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，它主要的改進(jìn)是取消了升氣管和泡罩，在塔板開(kāi)孔上設(shè)有浮動(dòng)的浮閥，浮閥可根據(jù)氣體流量上下浮動(dòng)，自行調(diào)節(jié)，使氣縫速度穩(wěn)定在某一數(shù)值。這一改進(jìn)使浮閥塔在操作彈性、塔板效率、壓降、生產(chǎn)能力以及設(shè)備造價(jià)等方面比泡罩塔優(yōu)越。但在處理粘稠度大的物料方面，又不及泡罩塔可靠。浮閥塔廣泛用于精餾、吸收以及脫吸等傳質(zhì)過(guò)程中。塔徑從200mm到6400mm，使用效果均較好。國(guó)外浮閥塔徑，大者可達(dá)10m，塔高可達(dá)80m，板數(shù)有的多達(dá)數(shù)百塊。7EqZcWLZNX浮閥塔之所以這樣廣泛地被采用，是因?yàn)樗哂邢铝刑攸c(diǎn)：(１>處理能力大，比同塔徑的泡罩塔可增加 20～40％，而接近于篩板塔。(２>操作彈性大，一般約為 5～9，比篩板、泡罩、舌形塔板的操作彈性要大得多。(３>塔板效率高，比泡罩塔高 15％左右。2(４>壓強(qiáng)小，在常壓塔中每塊板的壓強(qiáng)降一般為 400～660N/m。(５>液面梯度小。(６>使用周期長(zhǎng)。粘度稍大以及有一般聚合現(xiàn)象的系統(tǒng)也能正常操作。(７>結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝容易，制造費(fèi)為泡罩塔板的 60～80％,為篩板塔的120～130％。本書雖未包括其它塔板的設(shè)計(jì)資料，但其設(shè)計(jì)的基本方法與浮閥塔和篩板塔是相同的。學(xué)生在設(shè)計(jì)時(shí)，可以根據(jù)具體條件進(jìn)行板塔的選型，而不限于選用上述兩種塔板。 lzq7IGf02E1.3精餾塔的設(shè)計(jì)步驟本設(shè)計(jì)按以下幾個(gè)階段進(jìn)行：(１>設(shè)計(jì)方案確定和說(shuō)明。根據(jù)給定任務(wù)，對(duì)精餾裝置的流程、操作條件、主要設(shè)備型式及其材質(zhì)的選取等進(jìn)行論述。 zvpgeqJ1hk２）蒸餾塔的工藝計(jì)算，確定塔高和塔徑。３）塔板設(shè)計(jì)：計(jì)算塔板各主要工藝尺寸，進(jìn)行流體力學(xué)校核計(jì)算。接管尺寸、泵11/33個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用等，并畫出塔的操作性能圖。４）管路及附屬設(shè)備的計(jì)算與選型，如再沸器、冷凝器。(5>抄寫說(shuō)明書。(6>繪制精餾裝置工藝流程圖和精餾塔的設(shè)備圖。第二節(jié) 設(shè)計(jì)方案的確定2.1操作條件的確定確定設(shè)計(jì)方案是指確定整個(gè)精餾裝置的流程、各種設(shè)備的結(jié)構(gòu)型式和某些操作指標(biāo)。例如組分的分離順序、塔設(shè)備的型式、操作壓力、進(jìn)料熱狀態(tài)、塔頂蒸汽的冷凝方式、余熱利用方案以及安全、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和測(cè)量控制儀表的設(shè)置等。下面結(jié)合課程設(shè)計(jì)的需要，對(duì)某些問(wèn)題作些闡述。 NrpoJac3v12.1.1 操作壓力蒸餾操作通?？稍诔骸⒓訅汉蜏p壓下進(jìn)行。確定操作壓力時(shí)，必須根據(jù)所處理物料的性質(zhì)，兼顧技術(shù)上的可行性和經(jīng)濟(jì)上的合理性進(jìn)行考慮。例如，采用減壓操作有利于分離相對(duì)揮發(fā)度較大組分及熱敏性的物料，但壓力降低將導(dǎo)致塔徑增加，同時(shí)還需要使用抽真空的設(shè)備。對(duì)于沸點(diǎn)低、在常壓下為氣態(tài)的物料，則應(yīng)在加壓下進(jìn)行蒸餾。當(dāng)物性無(wú)特殊要求時(shí)，一般是在稍高于大氣壓下操作。但在塔徑相同的情況下，適當(dāng)?shù)靥岣卟僮鲏毫梢蕴岣咚奶幚砟芰ΑＳ袝r(shí)應(yīng)用加壓蒸餾的原因，則在于提高平衡溫度后，便于利用蒸汽冷凝時(shí)的熱量，或可用較低品位的冷卻劑使蒸汽冷凝，從而減少蒸餾的能量消耗。1nowfTG4KI2.1.2 進(jìn)料狀態(tài)進(jìn)料狀態(tài)與塔板數(shù)、塔徑、回流量及塔的熱負(fù)荷都有密切的聯(lián)系。在實(shí)際的生產(chǎn)中進(jìn)料狀態(tài)有多種，但一般都將料液預(yù)熱到泡點(diǎn)或接近泡點(diǎn)才送入塔中，這主要是由于此時(shí)塔12/33個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用的操作比較容易控制，不致受季節(jié)氣溫的影響。此外，在泡點(diǎn)進(jìn)料時(shí)，精餾段與提餾段的塔徑相同，為設(shè)計(jì)和制造上提供了方便。 fjnFLDa5Zo2.1.3 加熱方式蒸餾釜的加熱方式通常采用間接蒸汽加熱，設(shè)置再沸器。有時(shí)也可采用直接蒸汽加熱。若塔底產(chǎn)物近于純水，而且在濃度稀薄時(shí)溶液的相對(duì)揮發(fā)度較大 (如酒精與水的混合液>，便可采用直接蒸汽加熱。直接蒸汽加熱的優(yōu)點(diǎn)是：可以利用壓力較低的蒸汽加熱；在釜內(nèi)只須安裝鼓泡管，不須安置龐大的傳熱面。這樣，可節(jié)省一些操作費(fèi)用和設(shè)備費(fèi)用。然而，直接蒸汽加熱，由于蒸汽的不斷通入，對(duì)塔底溶液起了稀釋作用，在塔底易揮發(fā)物損失量相同的情況下，塔底殘液中易揮發(fā)組分的濃度應(yīng)較低，因而塔板數(shù)稍有增加。但對(duì)有些物系 (如酒精與水的二元混合液 >，當(dāng)殘液的濃度稀薄時(shí)，溶液的相對(duì)揮發(fā)度很大，容易分離，故所增加的塔板數(shù)并不多，此時(shí)采用直接蒸汽加熱是合適的。 tfnNhnE6e5值得提及的是，采用直接蒸汽加熱時(shí)，加熱蒸汽的壓力要高于釜中的壓力，以便克服蒸汽噴出小孔的阻力及釜中液柱靜壓力。對(duì)于酒精水溶液，一般采用 0.4~0.7KPa<表壓）。HbmVN777sL飽和水蒸汽的溫度與壓力互為單值函數(shù)關(guān)系，其溫度可通過(guò)壓力調(diào)節(jié)。同時(shí)，飽和水蒸汽的冷凝潛熱較大，價(jià)格較低廉，因此通常用飽和水蒸汽作為加熱劑。但若要求加熱溫度超過(guò)180℃時(shí)，應(yīng)考慮采用其它的加熱劑，如煙道氣或熱油。 V7l4jRB8Hs當(dāng)采用飽和水蒸汽作為加熱劑時(shí)，選用較高的蒸汽壓力，可以提高傳熱溫度差，從而提高傳熱效率，但蒸汽壓力的提高對(duì)鍋爐提出了更高的要求。同時(shí)對(duì)于釜液的沸騰，溫度差過(guò)大，形成膜狀沸騰，反而對(duì)傳熱不利。 83lcPA59W92.1.4 冷卻劑與出口溫度冷卻劑的選擇由塔頂蒸汽溫度決定。如果塔頂蒸汽溫度低，可選用冷凍鹽水或深井水作冷卻劑。如果能用常溫水作冷卻劑，是最經(jīng)濟(jì)的。水的入口溫度由氣溫決定，出口溫度由設(shè)計(jì)者確定。冷卻水出口溫度取得高些，冷卻劑的消耗可以減少，但同時(shí)溫度差較小，傳熱面積將增加。冷卻水出口溫度的選擇由當(dāng)?shù)厮Y源確定，但一般不宜超過(guò) 5013/33個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用℃，否則溶于水中的無(wú)機(jī)鹽將析出，生成水垢附著在換熱器的表面而影響傳熱。 mZkklkzaaP2.1.5 熱能的利用精餾過(guò)程是組分反復(fù)汽化和反復(fù)冷凝的過(guò)程，耗能較多，如何節(jié)約和合理地利用精餾過(guò)程本身的熱能是十分重要的。 AVktR43bpw選取適宜的回流比，使過(guò)程處于最佳條件下進(jìn)行，可使能耗降至最低。與此同時(shí)，合理利用精餾過(guò)程本身的熱能也是節(jié)約的重要舉措。 ORjBnOwcEd若不計(jì)進(jìn)料、餾出液和釜液間的焓差，塔頂冷凝器所輸出的熱量近似等于塔底再沸器所輸入的熱量，其數(shù)量是相當(dāng)可觀的。然而，在大多數(shù)情況，這部分熱量由冷卻劑帶走而損失掉了。如果采用釜液產(chǎn)品去預(yù)熱原料，塔頂蒸汽的冷凝潛熱去加熱能級(jí)低一些的物料，可以將塔頂蒸汽冷凝潛熱及釜液產(chǎn)品的余熱充分利用。 2MiJTy0dTT此外，通過(guò)蒸餾系統(tǒng)的合理設(shè)置，也可以取得節(jié)能的效果。例如，采用中間再沸器和中間冷凝器的流程 [1]，可以提高精餾塔的熱力學(xué)效率。因?yàn)樵O(shè)置中間再沸器，可以利用溫度比塔底低的熱源，而中間冷凝器則可回收溫度比塔頂高的熱量。 gIiSpiue7A2.2確定設(shè)計(jì)方案的原則確定設(shè)計(jì)方案總的原則是在可能的條件下，盡量采用科學(xué)技術(shù)上的最新成就，使生產(chǎn)達(dá)到技術(shù)上最先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)上最合理的要求，符合優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、安全、低消耗的原則。為此，必須具體考慮如下幾點(diǎn)： uEh0U1Yfmh(1>滿足工藝和操作的要求所設(shè)計(jì)出來(lái)的流程和設(shè)備，首先必須保證產(chǎn)品達(dá)到任務(wù)規(guī)定的要求，而且質(zhì)量要穩(wěn)定，這就要求各流體流量和壓頭穩(wěn)定，入塔料液的溫度和狀態(tài)穩(wěn)定，從而需要采取相應(yīng)的措施。其次所定的設(shè)計(jì)方案需要有一定的操作彈性，各處流量應(yīng)能在一定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，必要時(shí)傳熱量也可進(jìn)行調(diào)整。因此，在必要的位置上要裝置調(diào)節(jié)閥門，在管路中安裝備用支線。計(jì)算傳熱面積和選取操作指標(biāo)時(shí)，也應(yīng)考慮到生產(chǎn)上的可能波動(dòng)。再其次，要考慮必需裝置的儀表 (如溫度計(jì)、壓強(qiáng)計(jì)，流量計(jì)等 >及其裝置的位置，以便能通過(guò)這14/33個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用些儀表來(lái)觀測(cè)生產(chǎn)過(guò)程是否正常，從而幫助找出不正常的原因，以便采取相應(yīng)措施。qLsgBX(2>滿足經(jīng)濟(jì)上的要求要節(jié)省熱能和電能的消耗，減少設(shè)備及基建費(fèi)用。如前所述在蒸餾過(guò)程中如能適當(dāng)?shù)乩盟敗⑺椎膹U熱，就能節(jié)約很多生蒸汽和冷卻水，也能減少電能消耗。又如冷卻水出口溫度的高低，一方面影響到冷卻水用量，另方面也影響到所需傳熱面積的大小，即對(duì)操作費(fèi)和設(shè)備費(fèi)都有影響。同樣，回流比的大小對(duì)操作費(fèi)和設(shè)備費(fèi)也有很大影響。hWvVhPE降低生產(chǎn)成本是各部門的經(jīng)常性任務(wù)，因此在設(shè)計(jì)時(shí)，是否合理利用熱能，采用哪種加熱方式，以及回流比和其他操作參數(shù)是否選得合適等，均要作全面考慮，力求總費(fèi)用盡可能低一些。而且，應(yīng)結(jié)合具體條件，選擇最佳方案。例如，在缺水地區(qū)，冷卻水的節(jié)省就很重要；在水源充足及電力充沛、價(jià)廉地區(qū)，冷卻水出口溫度就可選低一些，以節(jié)省傳熱面積。 asfpsfpi4k(3>保證安全生產(chǎn)例如酒精屬易燃物料，不能讓其蒸汽彌漫車間，也不能使用容易發(fā)生火花的設(shè)備。又如，塔是指定在常壓下操作的，塔內(nèi)壓力過(guò)大或塔驟冷而產(chǎn)生真空，都會(huì)使塔受到破壞，因而需要安全裝置。 ooeyYZTjj1以上三項(xiàng)原則在生產(chǎn)中都是同樣重要的。但在化工原理課程設(shè)計(jì)中，對(duì)第一個(gè)原則應(yīng)作較多的考慮，對(duì)第二個(gè)原則只作定性的考慮，而對(duì)第三個(gè)原則只要求作一般的考慮BkeGuInkxI第三節(jié) 板式精餾塔的工藝計(jì)算精餾塔的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算，包括塔高、塔徑、塔板各部分尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算，塔板的布置，塔板流體力學(xué)性能的校核及繪出塔板的性能負(fù)荷圖。 PgdO0sRlMo

IAg9Wwg15/33個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用3.1物料衡算與操作線方程通過(guò)全塔物料衡算，可以求出精餾產(chǎn)品的流量、組成和進(jìn)料流量、組成之間的關(guān)系。物料衡算主要解決以下問(wèn)題：<1）根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)所給定的處理原料量、原料濃度及分離要求 <塔頂、塔底產(chǎn)品的濃度）計(jì)算出每小時(shí)塔頂、塔底的產(chǎn)量； 3cdXwckm15<2）在加料熱狀態(tài) q和回流比R選定后，分別算出精餾段和提餾段的上升蒸汽量和下降液體量；<3）寫出精餾段和提餾段的操作線方程，通過(guò)物料衡算可以確定精餾塔中各股物料的流量和組成情況，塔內(nèi)各段的上升蒸汽量和下降液體量，為計(jì)算理論板數(shù)以及塔徑和塔板結(jié)構(gòu)參數(shù)提供依據(jù)。 h8c52WOngM通常，原料量和產(chǎn)量都以 kg/h或噸/年來(lái)表示，但在理想板計(jì)算時(shí)均須轉(zhuǎn)換為 kmol/h。在設(shè)計(jì)時(shí)，汽液流量又須用 m3/s來(lái)表示。因此要注意不同的場(chǎng)合應(yīng)使用不同的流量單位。v4bdyGious3.1.1 常規(guī)塔常規(guī)塔指僅有一處進(jìn)料和塔頂、塔底各有一個(gè)產(chǎn)品，塔釜間接蒸汽加熱的精餾塔。<1）全塔總物料衡算總物料F=D+W<3-1）易揮發(fā)組分Fχ=DχD+WχW<3-2）F若以塔頂易揮發(fā)組分為主要產(chǎn)品，則回收率 η為<3-3）式中F、D、W——分別為原料液、餾出液和釜?dú)堃毫髁浚?kmol/h；χ、χ、χ——分別為原料液、餾出液和釜?dú)堃褐幸讚]發(fā)組分的摩爾分率。F D W由<3-1）和<3-2）式得：<3-4）16/33個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用<3-5）<2）操作線方程<?。┚s段上升蒸汽量：<3-6）下降液體量：<3-7）操作線方程：<3-8）或：<3-8a）式中R——回流比；χn——精餾段內(nèi)第 n層板下降液體中易揮發(fā)組分的摩爾分率；Уn+1——精餾段內(nèi)第 n+1層板上升蒸汽中易揮發(fā)組分的摩爾分率。<ⅱ）提餾段上升蒸汽量：<3-9）或：(3-10>下降液體量：<3-11）操作線方程：<3-12）’式中：χ——提餾段內(nèi)第m層板下降液體中易揮發(fā)組分摩爾分率；m’Уm+1——提餾段內(nèi)第m+1層板上升蒸汽中易揮發(fā)組分摩爾分率。進(jìn)料線方程<q線方程）<3-13）3.1.2 直接蒸汽加熱<1）全塔總物料衡算17/33個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用總物料<3-14）易揮發(fā)組分<3-15）式中V0——直接加熱蒸汽的流量，kmol/h；У——加熱蒸汽中易揮發(fā)組分的摩爾分率，一般У；00=0W*——直接蒸汽加熱時(shí)釜液流量，kmol/h；*χW——直接蒸汽加熱時(shí)釜液中易揮發(fā)組分的摩爾分率。由<3-14）和<3-15）式得：W*=W+V0 <3-16）<3-17）(2>操作線方程<?。┚s段<同常規(guī)塔）<3-18）式中R——回流比；χ————精餾段內(nèi)第 n層板下降液體中易揮發(fā)組分的摩爾分率；nУn+1————精餾段內(nèi)第n+1層板上升蒸汽中易揮發(fā)組分的摩爾分率。<ⅱ）提餾段操作線方程：<3-19）與間接加熱時(shí)一樣，所不同的是間接加熱時(shí)提餾段操作線終點(diǎn)是<χW,χW），而直接蒸汽加熱時(shí)，當(dāng)У′=0m+1時(shí)，χ′*，因此提餾段操作線與*X軸相交于點(diǎn)<χ，0）。J0bm4qMpJ9m=χWW第四節(jié) 板式塔主要尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算板式塔主要尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算，包括塔高、塔徑的設(shè)計(jì)計(jì)算，板上液流形式的選擇、18/33個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用溢流裝置的設(shè)計(jì)，塔板布置、氣體通道的設(shè)計(jì)等工藝計(jì)算。 XVauA9grYP板式塔為逐級(jí)接觸式的氣液傳質(zhì)設(shè)備，沿塔方向，每層板的組成、溫度、壓力都不同。設(shè)計(jì)時(shí)，先選取某一塔板 <例如進(jìn)料或塔頂、塔底）條件下的參數(shù)作為設(shè)計(jì)依據(jù)，以此確定塔的尺寸，然后再作適當(dāng)調(diào)整；或分段計(jì)算，以適應(yīng)兩段的氣液相體積流量的變化，但應(yīng)盡量保持塔徑相同，以便于加工制造。 bR9C6TJscw所設(shè)計(jì)的板式塔應(yīng)為氣液接觸提供盡可能大的接觸面積，應(yīng)盡可能地減小霧沫夾帶和氣泡夾帶，有較高的塔板效率和較大的操作彈性。但是由于塔中兩相流動(dòng)情況和傳質(zhì)過(guò)程的復(fù)雜性，許多參數(shù)和塔板尺寸需根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來(lái)選取，而參數(shù)與尺寸之間又彼此互相影響和制約，因此設(shè)計(jì)過(guò)程中不可避免要進(jìn)行試差，計(jì)算結(jié)果也需要工程標(biāo)準(zhǔn)化。基于以上原因，在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要不斷地調(diào)整、修正、和核算，直到設(shè)計(jì)出較為滿意的板式塔。pN9LBDdtrd4.1塔的有效高度和板間距的初選4.1.1 塔的有效高度板式塔的有效高度是指安裝塔板部分的高度，可按下式計(jì)算：<4-1）式中 Z——塔的有效高度， m；ET——全塔總板效率；NT——塔內(nèi)所需的理論板層數(shù)；HT——塔板間距，m。4.1.2 板間距的初選板間距NT的選定很重要。選取時(shí)應(yīng)考慮塔高、塔徑、物系性質(zhì)、分離效率、操作彈性及塔的安裝檢修等因素。對(duì)完成一定生產(chǎn)任務(wù)，若采用較大的板間距，能允許較高的空塔氣速，對(duì)塔板效率、操作彈性及安裝檢修有利；但板間距增大后，會(huì)增加塔身總高度，金屬消耗量，塔基、支座等的負(fù)荷，從而導(dǎo)致全塔造價(jià)增加。反之，采用較小的板間距，只能允許較小的19/33個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用空塔氣速，塔徑就要增大，但塔高可降低；但是板間距過(guò)小，容易產(chǎn)生液泛現(xiàn)象，降低板效率。所以在選取板間距時(shí)，要根據(jù)各種不同情況予以考慮。如對(duì)易發(fā)泡的物系，板間距應(yīng)取大一些，以保證塔的分離效果。板間距與塔徑之間的關(guān)系，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，結(jié)合經(jīng)濟(jì)權(quán)衡，反復(fù)調(diào)整，已做出最佳選擇。設(shè)計(jì)時(shí)通常根據(jù)塔徑的大小，由表 4-1列出的塔板間距的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值選取。DJ8T7nHuGT表4-1塔板間距與塔徑的關(guān)系塔徑/D，m0.3～0.50.5～0.80.8～1.61.6～2.42.4～4.0板間距/HT，mm200～300250～350300～450350～600400～600化工生產(chǎn)中常用板間距為： 200，250，300，350，400，450，500，600，700，800mm。在決定板間距時(shí)還應(yīng)考慮安裝、檢修的需要。例如在塔體人孔處，應(yīng)留有足夠的工作空間，其值不應(yīng)小于 600mm。QF81D7bvUA4.2塔徑塔的橫截面應(yīng)滿足汽液接觸部分的面積、溢流部分的面積和塔板支承、固定等結(jié)構(gòu)處理所需面積的要求。在塔板設(shè)計(jì)中起主導(dǎo)作用，往往是氣液接觸部分的面積，應(yīng)保證有適宜的氣體速度。 4B7a9QFw9h計(jì)算塔徑的方法有兩類：一類是根據(jù)適宜的空塔氣速，求出塔截面積，即可求出塔徑。另一類計(jì)算方法則是先確定適宜的孔流氣速，算出一個(gè)孔 <閥孔或篩孔）允許通過(guò)的氣量，定出每塊塔板所需孔數(shù)，再根據(jù)孔的排列及塔板各區(qū)域的相互比例，最后算出塔的橫截面積和塔徑。 ix6iFA8xoX4.2.1 初步計(jì)算塔徑板式塔的塔徑依據(jù)流量公式計(jì)算，即<4-2）式中D——塔徑m；3Vs——塔內(nèi)氣體流量 m/s；u——空塔氣速m/s。20/33個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用由式<4-2）可見(jiàn)，計(jì)算塔徑的關(guān)鍵是計(jì)算空塔氣速 u。設(shè)計(jì)中，空塔氣速 u的計(jì)算方法是，先求得最大空塔氣速 umax，然后根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，乘以一定的安全系數(shù)，即 wt6qbkCyDE(4-3>最大空塔氣速 umax可根據(jù)懸浮液滴沉降原理導(dǎo)出，其結(jié)果為<4-4）式中umax——允許空塔氣速，m/s；ρ3——分別為氣相和液相的密度，kg/m；ρC——?dú)怏w負(fù)荷系數(shù)，m/s，對(duì)于浮閥塔和泡罩塔可用圖4-1確定；圖4-1中的氣體負(fù)荷參數(shù) C20僅適用于液體的表面張力為 0.02N/m，若液體的表面張力為 6N/m，則其氣體負(fù)荷系數(shù) C可用下式求得： Kp5zH46zRk<4-5）所以，初步估算塔徑為： <4-6）Yl4HdOAA61其中，u——適宜的空塔速度， m/s。由于精餾段、提餾段的汽液流量不同，故兩段中的氣體速度和塔徑也可能不同。在初算塔徑中，精餾段的塔徑可按塔頂?shù)谝粔K板上物料的有關(guān)物理參數(shù)計(jì)算，提餾段的塔徑可按釜中物料的有關(guān)物理參數(shù)計(jì)算。也可分別按精餾段、提餾段的平均物理參數(shù)計(jì)算ch4PJx4BlI4.2.2 塔徑的圓整目前，塔的直徑已標(biāo)準(zhǔn)化。所求得的塔徑必須圓整到標(biāo)準(zhǔn)值。塔徑在 1M以下者，標(biāo)準(zhǔn)化先按100mm增值變化；塔徑在 1M以上者，按200mm增值變化，即 1000mm、1200mm1400mm、1600mmqd3YfhxCzo21/33個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用圖4-1史密斯關(guān)聯(lián)圖圖中HT——塔板間距，m；hL——板上液層高度，；V,L——m分別為塔內(nèi)氣、液兩相體積流量，m3ρ，ρ——/s；VL分別為塔內(nèi)氣、液相的密度， kg/m3。E836L11DO54.2.3 塔徑的核算塔徑標(biāo)準(zhǔn)化以后，應(yīng)重新驗(yàn)算霧沫夾帶量，必要時(shí)在此先進(jìn)行塔徑的調(diào)整，然后再?zèng)Q定塔板結(jié)構(gòu)的參數(shù)，并進(jìn)行其它各項(xiàng)計(jì)算。 S42ehLvE3M當(dāng)液量很大時(shí)，亦宜先按式 4-7核查一下液體在降液管中的停留時(shí)間θ。如不符合要求，且難以加大板間距來(lái)調(diào)整時(shí)，也可在此先作塔徑的調(diào)整。 501nNvZFis第五節(jié) 板式塔的結(jié)構(gòu)5.1塔的總體結(jié)構(gòu)塔的外殼多用鋼板焊接，如外殼采用鑄鐵鑄造，則往往以每層塔板為一節(jié)，然后用22/33個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用法蘭連接。板式塔除內(nèi)部裝有塔板、降液管及各種物料的進(jìn)出口之外，還有很多附屬裝置，如除沫器、人<手）孔、基座，有時(shí)外部還有扶梯或平臺(tái)。此外，在塔體上有時(shí)還焊有保溫材料的支承圈。為了檢修方便，有時(shí)在塔頂裝有可轉(zhuǎn)動(dòng)的吊柱。如圖 5-1為一板式塔的總體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。一般說(shuō)來(lái)，各層塔板的結(jié)構(gòu)是相同的，只有最高一層，最低一層和進(jìn)料層的結(jié)構(gòu)有所不同。最高一層塔板與塔頂?shù)木嚯x常大于一般塔板間距，以便能良好的除沫。最低一層塔板到塔底的距離較大，以便有較大的塔底空間貯液，保證液體能有10～15min的停留時(shí)間，使塔底液體不致流空。塔底大多是直接通入由塔外再沸器來(lái)的蒸氣，塔底與再沸器間有管路連接，有時(shí)則再塔底釜中設(shè)置列管或蛇管換熱器，將釜中液體加熱汽化。若是直接蒸汽加熱，則在釜的下部裝一鼓泡管，直接接入加熱蒸汽。另外，進(jìn)料板的板間距也比一般間距大。 jW1viftGw95.2塔體總高度板式塔的塔高如圖 5-2所示，塔體總高度 <不包括裙座）由下式?jīng)Q定：(5-1>式中HD——塔頂空間，m；HB——塔底空間，m；HT——塔板間距，m；’HT——開(kāi)有人孔的塔板間距， m；HF——進(jìn)料段高度， m；Np——實(shí)際塔板數(shù)；S——人孔數(shù)目<不包括塔頂空間和塔底空間的人孔）。5.2.1 塔頂空間 HD塔頂空間<見(jiàn)圖5-2）指塔內(nèi)最上層塔板與塔頂空間的距離。為利于出塔氣體夾帶的液滴沉降，其高度應(yīng)大于板間距，通常取 HD為< 1.5～2.0）HT。若圖5-223/33個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用塔高示意圖需要安裝除沫器時(shí)，要根據(jù)除沫器的安裝要求確定塔頂空間。 xS0DOYWHLP5.2.2 人孔數(shù)目人孔數(shù)目根據(jù)塔板安裝方便和物料的清洗程度而定。對(duì)于處理不需要經(jīng)常清洗的物料，可隔8～10塊塔板設(shè)置一個(gè)人孔；對(duì)于易結(jié)垢、結(jié)焦的物系需經(jīng)常清洗，則每隔 4～6塊塔板開(kāi)一個(gè)人孔。人孔直徑通常為 450mm。LOZMkIqI0w24/33個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用圖5-1 板式塔總體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖25/33個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用5.2.3 塔底空間 HB塔底空間指塔內(nèi)最下層塔板到塔底間距。其值視具體情況而定：當(dāng)進(jìn)料有 15分鐘緩沖時(shí)間的容量時(shí)，塔底產(chǎn)品的停留時(shí)間可取 3～5分鐘，否則需有 10～15分鐘的儲(chǔ)量，以保證塔底料液不致流空。塔底產(chǎn)品量大時(shí)，塔底容量可取小些，停留時(shí)間可取 3～5分鐘；對(duì)易結(jié)焦的物料，停留時(shí)間應(yīng)短些，一般取 1～1.5分鐘。ZKZUQsUJed5.3塔板結(jié)構(gòu)塔板類型按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為整塊式或分塊式兩種。一般，塔徑從300～900mm時(shí)采用整塊式塔板；當(dāng)塔徑在 800mm以上時(shí)，人已能在塔內(nèi)進(jìn)行拆裝操作，無(wú)須將塔板整塊裝入。并且，整塊式塔板在大塔中剛性也不好，結(jié)構(gòu)顯得復(fù)雜，故采用分塊式塔板；塔徑在 800～900mm之間，設(shè)計(jì)時(shí)可按便于制造、安裝的具體情況選定。 dGY2mcoKtT5.3.1 整塊式塔板結(jié)構(gòu)小塔的塔板均做成整塊式的，相應(yīng)地，塔體則分成若干段塔節(jié)，塔節(jié)與塔節(jié)之間用法蘭連接。每個(gè)塔節(jié)中安裝若干塊疊置起來(lái)的塔板。塔板與塔板之間用一段管子支承，并保持所需要的板間距。圖 5-3為整塊式塔板中的定距管式塔板結(jié)構(gòu)。塔節(jié)內(nèi)的板數(shù)與塔徑和板間距有關(guān)。如以塔徑 Dg=600～700mm的塔節(jié)為例，對(duì)應(yīng)于不同的板間距， 圖5-2 板式塔的塔高 rCYbSWRLIAˊ塔節(jié)內(nèi)安裝的塔板數(shù) NF塔板與下法蘭端面的距離 h1以及塔節(jié)高度 L如表5-1所示。表5-1塔板的有關(guān)尺寸HT,mmNˊL,mmh1,mm30061800200350517502504504180035026/33個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用第六節(jié) 精餾裝置的附屬設(shè)備精餾裝置的主要附屬設(shè)備包括蒸氣冷凝器、產(chǎn)品冷凝器、塔底再沸器、原料預(yù)熱器、直接蒸汽鼓管、物料輸送管及泵等。前四種設(shè)備本質(zhì)上屬換熱器，并多采用列管式換熱器，管線和泵屬輸送裝置。下面簡(jiǎn)要介紹。 FyXjoFlMWh6.1回流冷凝器按冷凝器與塔的位置，可分為：整體式、自流式和強(qiáng)制循環(huán)式。<1）整體式如圖6-1(a>和(b>所示。將冷凝器與精餾塔作成一體。這種布局的優(yōu)點(diǎn)是上升蒸汽壓降較小，蒸汽分布均勻，缺點(diǎn)是塔頂結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不便維修，當(dāng)需用閥門、流量計(jì)來(lái)調(diào)節(jié)時(shí)，需較大位差，須增大塔頂板與冷凝器間距離，導(dǎo)致塔體過(guò)高。TuWrUpPObX該型式常用于減壓精餾或傳熱面較小場(chǎng)合。圖6-1冷凝器的型式<2）自流式27/33個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用如圖6-1<c）所示。將冷凝器裝在塔頂附近的臺(tái)架上，靠改變臺(tái)架的高度來(lái)獲得回流和采出所需的位差。<3）強(qiáng)制循環(huán)式如圖6-1<D）、<e）所示。當(dāng)冷凝器換熱面過(guò)大時(shí)，裝在塔頂附近對(duì)造價(jià)和維修都是不利的，故將冷凝器裝在離塔頂較遠(yuǎn)的低處，用泵向塔提供回流液。 7qWAq9jPqE需指出的是，在一般情況下，冷凝器采用臥式，因?yàn)榕P式的冷凝液膜較薄，故對(duì)流傳熱系數(shù)較大，且臥式便于安裝和維修。 llVIWTNQFk6.2管殼式換熱器的設(shè)計(jì)與選型管殼式換熱器的設(shè)計(jì)與選型的核心是計(jì)算換熱器的傳熱面積，進(jìn)而確定換熱器的其它尺寸或選擇換熱器的型號(hào)。6.2.1流體流動(dòng)阻力 <壓強(qiáng)降）的計(jì)算<1）管程流動(dòng)阻力管程阻力可按一般摩擦阻力公式求得。對(duì)于多程換熱器，其阻力 Σpi等于各程直管阻力、回彎阻力及進(jìn)、出口阻力之和。一般情況下進(jìn)、出口阻力可忽略不計(jì)，故管程總阻力的計(jì)算式為 yhUQsDgRT1(6-1>式中ΔP、ΔPPa；12——分別為直管及回彎管中因摩擦阻力引起的壓強(qiáng)降，F(xiàn)t——結(jié)垢校正因數(shù)，對(duì)Φ25mm×2.5mm的管子取1.4；對(duì)Φ19mm×2mm的管子取1.5；NP——管程數(shù)；Ns——串聯(lián)的殼程數(shù)。上式中直管壓強(qiáng)降 ΔP可按第一章中介紹的公式計(jì)算；回彎管的壓強(qiáng)降 ΔP由下面的1 2經(jīng)驗(yàn)公式估算，即28/33個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用(6-2><2）殼程流動(dòng)阻力殼程流動(dòng)阻力的計(jì)算公式很多，在此介紹埃索法計(jì)算殼程壓強(qiáng)降 ΔP0的公式，即(6-3>’式中 ΔP——流體橫過(guò)管束的壓強(qiáng)降， Pa；1’ΔP2——流體通過(guò)折流板缺口的壓強(qiáng)降， Pa；FS——?dú)こ虊簭?qiáng)降的結(jié)垢校正因數(shù)；液體可取 1.15，氣體可取1.0。(6-4>式中 F——管子排列方法對(duì)壓強(qiáng)降的校正因數(shù)，對(duì)正三角形排列 F=0.5，對(duì)轉(zhuǎn)角三角形為 0.4，正方形為0.3；MdUZYnKS8If0——?dú)こ塘黧w的摩擦系數(shù)；Nc——橫過(guò)管束中心線的管子數(shù)； Nc值可由下式估算：管子按正三角形排列： (6-5>管子按正方形排列： (6-6>式中 n——換熱器總管數(shù)。NB——折流擋板數(shù)；h——折流擋板間距；u0——按殼程流通截面積 A0計(jì)算的流速，m/s，而A0=h(D-ncd0>。6.2.2 管殼式換熱器的選型和設(shè)計(jì)計(jì)算步驟(1>計(jì)算并初選設(shè)備規(guī)格a．確定流體在換熱器中的流動(dòng)途徑29/33個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用b．根據(jù)傳熱任務(wù)計(jì)算熱負(fù)荷 Q。c．確定流體在換熱器兩端的溫度，選擇列管換熱器的形式；計(jì)算定性溫度，并確定在定性溫度下的流體物性。d．計(jì)算平均溫度差，并根據(jù)溫度差校正系數(shù)不應(yīng)小于 0.8的原則，決定殼程數(shù)。e．依據(jù)總傳熱系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)值范圍，或按生產(chǎn)實(shí)際情況，選擇總傳熱系數(shù) K值。f．由總傳熱速率方程 Q = KStm，初步計(jì)算出傳熱面積 S，并確定換熱器的基本尺寸 <如D、L、n及管子在管板上的排列等），或按系列標(biāo)準(zhǔn)選擇設(shè)備規(guī)格。 09T7t6eTno<2）計(jì)算管程、殼程壓強(qiáng)降根據(jù)初定的設(shè)備規(guī)格，計(jì)算管程、殼程流體的流速和壓強(qiáng)降。檢查計(jì)算結(jié)果是否合理或滿足工藝要求。若壓降不符合要求，要調(diào)整流速，在確定管程數(shù)或折流板間距，或選擇另一規(guī)格的換熱器，重新計(jì)算壓強(qiáng)降直至滿足要求為止。 e5TfZQIUB5<3）核算總傳熱系數(shù)計(jì)算管程、殼程對(duì)流傳熱系數(shù)，確定污垢熱阻Rsi和Rso，在計(jì)算總傳熱系數(shù)’K，比較’～K的初設(shè)值和計(jì)算值，若K/K=1.151.25，則初選的換熱器合適。否則需另設(shè) K值，重復(fù)以上計(jì)算步驟。 s1SovAcVQM6.3再沸器精餾塔底的再沸器可分為：釜式再沸器、熱虹吸式再沸器及強(qiáng)制循環(huán)再沸器。<1）釜式式再沸器如圖6-2<a）和<b）所示。<a）是臥式再沸器，殼方為釜液沸騰，管內(nèi)可以加熱蒸汽。塔底液體進(jìn)入底液池中，再進(jìn)入再沸器的管際空間被加熱而部分汽化