畢業(yè)設(shè)計(jì)---酒精精餾系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　前言.................................................................................................................................................1</p><

2、;p>　　流程的確定及設(shè)計(jì)方案................................................................................. ...............................1</p><p>　　1. 加料方式..........................................................

3、............................. ....................................1</p><p>　　2. 塔頂冷凝方式............................................................................. ......................................1<

4、/p><p>　　3. 回流方式............................................................................. ..............................................1</p><p>　　4. 加熱方式.......................................

5、......................... ...........................................................1</p><p>　　5. 操作壓力........................................................................................................

6、....................1</p><p>　　第一章 塔板的工藝設(shè)計(jì)...............................................................................................................2</p><p>　　第一節(jié) 精餾塔全塔物料衡算.................

7、..............................................................................2</p><p>　　第二節(jié) 基本數(shù)據(jù)..............................................................................................................

8、.....2</p><p>　　1.2.1 各種定性溫度.......................................................................................................2</p><p>　　1.2.2 密度............................................

9、....................... ........ ........ ........ ........................3</p><p>　　1.2.3 表面張力............................................................... ........ ........ .............................

10、4</p><p>　　1.2.4 粘度................................................................... ........ ........ ........ ........ ...............7</p><p>　　1.2.5 相對(duì)揮發(fā)度..................................

11、...................... ........ ........ ................................8</p><p>　　1.2.6 實(shí)際回流比的確定.............................................. ........ .......................................8</p>&

12、lt;p>　　1.2.7 氣液相體積流量...................................................... ........ .................................10</p><p>　　第三節(jié) 理論塔板的計(jì)算............................................................ ...

13、..... ...............................10</p><p>　　1.3.1 理論塔板數(shù).............................................................. ........ ........ ........................10</p><p>　　1.3.2 實(shí)際塔板數(shù)......

14、........................................................ ........ ........ ........................11</p><p>　　第四節(jié) 塔徑的初步設(shè)計(jì)............................................................ ........ ...............

15、................12</p><p>　　第五節(jié) 溢流裝置........................................................................ ........ ........ ......................13</p><p>　　1.5.1 堰長(zhǎng).........................

16、.............................................. ........ ........ ........ ..................13</p><p>　　1.5.2 降液管的寬度和橫截面.................................... ................................................14

17、</p><p>　　1.5.3 降液管底隙高度.......................................................... ........ .............................14</p><p>　　第六節(jié) 塔板布置及浮閥數(shù)目與排列..............................................

18、...................................15</p><p>　　1.6.1 浮閥的數(shù)目與排列............................................................... .............................15</p><p>　　第二章 塔板的流體力學(xué)計(jì)算...............

19、...................................................... ........ ......................16</p><p>　　第一節(jié) 氣體通過(guò)浮閥塔板的壓降.................................................. ..................................16</p&

20、gt;<p>　　第二節(jié) 淹塔（液泛）.................................................................. ........ ........ ....................18</p><p>　　第三節(jié) 霧沫夾帶........................................................

21、............ ........ ........ ........ .................19</p><p>　　第四節(jié) 塔的負(fù)荷性能圖...................................................... ........ .....................................20</p><p>　　2

22、.4.1 霧沫夾帶線(xiàn)............................................................ ........ ........ ..........................20</p><p>　　2.4.2 液泛線(xiàn)................................................................ ......

23、.. ........ ........ .....................20</p><p>　　2.4.3 液相負(fù)荷上限.................................................... ........ .......................................21</p><p>　　2.4.4 液相負(fù)荷下限...

24、.................................................... ........ ....................................21</p><p>　　2.4.5 漏液線(xiàn)................................................................ ........ ........ .....

25、... .....................21</p><p>　　2.4.6 作圖................................................................. ........ ........ ........ ........................22</p><p>　　第三章 塔附件設(shè)計(jì)...........

26、...................................................... ........ ........ ........ ........................24</p><p>　　第一節(jié) 接管................................................................... ........ ......

27、.. ........ ..........................24</p><p>　　3.1.1 進(jìn)料管................................................................... ........ ........ ........ ..................24</p><p>　　3.1.2 回流管.

28、............................................................... ........ ............. .........................25</p><p>　　3.1.3 塔釜出料管........................................................ ........ ......

29、.. ..............................25</p><p>　　3.1.4 塔頂蒸汽出料管................................................ ........ .......................................25</p><p>　　3.1.5 塔釜進(jìn)氣管................

30、...................................... ........ .........................................26</p><p>　　3.1.6 再沸器接管...................................................................... ........ ........ ......

31、..........26</p><p>　　3.1.7 法蘭的選擇........................... ........ ........ ...........................................................26</p><p>　　第二節(jié) 筒體與封頭.......................... ........

32、 ........ ................................................................26</p><p>　　3.2.1 筒體............................. ........ ........ ........ ........................................................

33、....26</p><p>　　3.2.2 封頭.............................. ........ ........ ........ ...........................................................27</p><p>　　第三節(jié) 除沫器..................................

34、. ........ ........ ........ ......................................................27</p><p>　　第四節(jié) 裙座....................................... ........ ........ ........ .......................................

35、...............28</p><p>　　第五節(jié) 吊柱.......................................... ........ ........ ........ ........ ..........................................28</p><p>　　第六節(jié) 人孔......................

36、....................... ........ ........ ........ ................................................29</p><p>　　第七節(jié) 補(bǔ)強(qiáng).............................................. ........ ........ ........ ........ .......

37、...............................29</p><p>　　第四章 塔的總體高度......................................... ........ ........ ........ ............................................30</p><p>　　4.1 塔頂部空間高度HD...

38、............................... ........ ........ .................................................30</p><p>　　4.2 進(jìn)料板高度HF............................................ ........ ........ ......................

39、..........................30</p><p>　　4.3 設(shè)置有人孔的塔板間距HP............................. .............................................................30</p><p>　　4.4 封頭高度H1...........................

40、............................ ........ ........ ........ ................................30</p><p>　　4.5 裙座高度H2............................................................... ........ ........ ........ ......

41、..................30</p><p>　　4.6 塔底空間高度HB................................................... ........ ........ ....................................30</p><p>　　4.7總高度H...........................

42、..................................... ........ ........ ........ ........ ....................30</p><p>　　第五章 塔所受的載荷....................................................... ........ ........ ........ ........

43、......................31</p><p>　　第一節(jié) 重力載荷....................................................... ........ ........ ........ ..............................31</p><p>　　5.1.1 筒體重量.................

44、.............................................. ........ ........ ...........................31</p><p>　　5.1.2 塔板重量.......................................................... ........ ........ ................

45、................31</p><p>　　5.1.3 保溫層重量.................................................. ........ ........ ....................................31</p><p>　　5.1.4 扶梯與平臺(tái)...........................

46、................... ........ ........ ........................................31</p><p>　　5.1.5 塔總重估算............................................ ........ ........ ..........................................3

47、1</p><p>　　第二節(jié) 風(fēng)載荷...................................................... ........ ........ ........ ...................................32</p><p>　　第六章 塔的其它附屬設(shè)備...................................

48、....... ........ ........ ............................................32</p><p>　　第一節(jié) 原料預(yù)熱器的選擇.................................... ........ ...................................................32</p>&l

49、t;p>　　第二節(jié) 泵的選取.................................................. ........ ........ ........ ...................................33</p><p>　　第三節(jié) 冷凝器和再沸器...................................... ........ ......

50、...............................................33</p><p>　　課程設(shè)計(jì)小結(jié)................................................................ ........ ........ ........ ........ ..........................34</p>&

51、lt;p>　　參考文獻(xiàn)........................................................................ ........ ........ ........ ........ ........ .................35</p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　

52、塔設(shè)備是化學(xué)工業(yè)，石油化工，生物化工，制藥等生產(chǎn)過(guò)程中廣泛采用的傳質(zhì)設(shè)備。根據(jù)塔內(nèi)氣液接觸構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式，可分為板式塔和填料塔兩大類(lèi)。</p><p>　　板式塔為逐級(jí)接觸式氣液傳質(zhì)設(shè)備，塔內(nèi)設(shè)置一定數(shù)量的塔板，氣體以鼓泡形式或噴射形式通過(guò)塔板上的液層，正常條件下，氣相為分散相，液相為連續(xù)相，氣相組成呈階梯變化，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，壓降低，操作彈性大，持液量小等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛的使用。</p>&

53、lt;p>　　本設(shè)計(jì)的目的是分離乙醇—水混合液，且處理量較大，故選用板式塔。</p><p>　　流程的確定及設(shè)計(jì)方案</p><p><b>　　1. 加料方式</b></p><p>　　加料方式共有兩種：高位槽加料和泵直接加料。</p><p>　　采用泵直接加料，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，而且可以引入自動(dòng)控制系統(tǒng)

54、來(lái)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)流量及流速。故本設(shè)計(jì)采用泵直接加料。</p><p><b>　　2. 塔頂冷凝方式</b></p><p>　　甲醇與水不反應(yīng)，且容易冷凝，故塔頂采用全凝器，用水冷凝。塔頂出來(lái)的氣體溫度不高，冷凝后的回流液和產(chǎn)品無(wú)需進(jìn)一步冷卻，選用全凝器符合要求。</p><p><b>　　3. 回流方式</b></p

55、><p>　　回流方式可分為重力回流和強(qiáng)制回流。</p><p>　　本設(shè)計(jì)處理量較大，所需塔板數(shù)多，塔較高，為便于檢修和清理，回流冷凝器不適宜塔頂安裝，故采用強(qiáng)制回流。</p><p><b>　　4. 加熱方式</b></p><p>　　加熱方式分為直接蒸氣和間接蒸氣加熱。直接蒸氣加熱在一定回流比條件下，塔底蒸氣對(duì)回流

56、液有稀釋作用，從而會(huì)使理論塔板數(shù)增加，設(shè)備費(fèi)用上升。故本設(shè)計(jì)采用間接蒸氣加熱方式。</p><p><b>　　5. 操作壓力</b></p><p>　　乙醇和水在常壓下相對(duì)揮發(fā)度相差比較大，因此在常壓下也能比較容易分離，故本設(shè)計(jì)采用常壓精餾。</p><p>　　第一章 塔板的工藝設(shè)計(jì)</p><p>　　第一節(jié) 精

57、餾塔全塔物料衡算【1】</p><p>　　已知：乙醇摩爾質(zhì)量——，水摩爾質(zhì)量——</p><p>　　則原料液組成（摩爾分?jǐn)?shù)，下同）</p><p><b>　　塔頂組成</b></p><p><b>　　塔底組成 </b></p><p>　　原料液的平均摩爾質(zhì)量<

58、;/p><p><b>　　進(jìn)料量</b></p><p><b>　　由物料衡算式： </b></p><p>　　其中D為塔頂產(chǎn)品流量（kmol/h），W為塔釜?dú)堃毫髁浚╧mol/h）</p><p>　　聯(lián)立解得：D=163.67 kmol/h, W=743.69 kmol/h</p>

59、<p><b>　　第二節(jié) 基本數(shù)據(jù)</b></p><p>　　1.2.1 各種定性溫度</p><p>　　表1 乙醇—水平衡數(shù)據(jù)【2】</p><p>　　利用表1中數(shù)據(jù)，采用內(nèi)差法計(jì)算求得以下溫度：</p><p><b>　　進(jìn)料溫度 得</b></p><

60、;p>　　同理求得：塔頂溫度tD = 78.437℃，塔底氣相溫度tW = 97.170℃</p><p><b>　　則精餾段平均溫度</b></p><p><b>　　提餾段平均溫度</b></p><p><b>　　1.2.2 密度</b></p><p>　　

61、表2 不同溫度乙醇—水的密度【2】</p><p>　　對(duì)于混合液體的密度（其中a為質(zhì)量分率）【3】</p><p>　　對(duì)于混合氣體的密度 （其中M為平均摩爾質(zhì)量）</p><p>　?。?）精餾段：t1=81.589℃</p><p><b>　　液相組成 得 </b></p><p>&

62、lt;b>　　氣相組成 得</b></p><p>　　則：液相平均摩爾質(zhì)量ML1=0.23671×46.069+(1-0.23671)×18.015=24.656 kg/kmol</p><p>　　氣相平均摩爾質(zhì)量MV1=0.54600×46.069+(1-0.54600)×18.015=33.332 kg/kmol</

63、p><p><b>　　由表2數(shù)據(jù) </b></p><p><b>　　得 </b></p><p><b>　　得</b></p><p><b>　?。?）提餾段</b></p><p>　　t2=90.955℃</p&

64、gt;<p><b>　　液相組成 得 </b></p><p><b>　　氣相組成 得 </b></p><p>　　則：液相平均摩爾質(zhì)量ML2=0.056129×46.069+(1-0.056129)×18.015=19.590 kg/kmol</p><p>　　氣相平均摩爾質(zhì)

65、量MV2=0.32320×45.069+(1-0.32320)×18.015=27.082 kg/kmol</p><p><b>　　由表2數(shù)據(jù) </b></p><p><b>　　得 </b></p><p><b>　　得</b></p><p>　

66、　1.2.3 表面張力【1】</p><p>　　二元有機(jī)物—水溶液表面張力可用下列各式計(jì)算: </p><p><b>　　公式: </b></p><p><b>　　注： </b></p><p>　　式中下角標(biāo)，分別代表水、有機(jī)物及表面部分，指主體部分的摩爾分?jǐn)?shù)，指主體部分的摩爾體

67、積，分別為純水，有機(jī)物的表面張力，q值決定于有機(jī)物的型式及分子大小。對(duì)于醇類(lèi)有機(jī)物，q值為碳原子個(gè)數(shù)，所以對(duì)于乙醇—水體系，。</p><p>　　表3 不同溫度乙醇—水的表面張力【2】</p><p><b>　?。?）精餾段:</b></p><p>　　乙醇表面張力： 得</p><p>　　水表面張力：

68、 得</p><p><b>　　因?yàn)?所以</b></p><p><b>　　聯(lián)立方程組 </b></p><p><b>　　代入求得： </b></p><p><b>　　得 </b></p><p><b>

69、;　　（2）提餾段:</b></p><p>　　乙醇表面張力： 得</p><p>　　水表面張力： 得</p><p><b>　　聯(lián)立方程組 </b></p><p><b>　　代入求得： </b></p><p><b>　　得 &

70、lt;/b></p><p><b>　　1.2.4 粘度</b></p><p>　　表4 不同溫度乙醇—水的粘度【2】</p><p>　　表5 不同溫度水的粘度【2】</p><p>　　利用內(nèi)差法求得精餾段與提餾段平均溫度下乙醇與水的粘度：</p><p>　　t1=81.589℃&

71、lt;/p><p><b>　　得</b></p><p><b>　　得</b></p><p><b>　　則精餾段粘度</b></p><p>　　t2=90.955℃</p><p><b>　　得</b></p>

72、<p><b>　　得</b></p><p><b>　　則提餾段粘度</b></p><p>　　1.2.5 相對(duì)揮發(fā)度【4】</p><p><b>　　(1)精餾段</b></p><p><b>　　由,得,</b></p>

73、;<p><b>　　所以</b></p><p><b>　　(2)提餾段</b></p><p><b>　　由,得,</b></p><p><b>　　所以</b></p><p>　　1.2.6 實(shí)際回流比的確定</p>

74、<p>　?。?）最小回流比【4】</p><p>　　由表1數(shù)據(jù)做得乙醇-水平衡曲線(xiàn)如下：</p><p>　　圖1 平衡曲線(xiàn)x-y</p><p>　　由圖可知此平衡曲線(xiàn)為非正常曲線(xiàn)，塔中各段相對(duì)揮發(fā)度相差較大，故采用圖解法計(jì)算最小回流比及理論塔板數(shù)。</p><p>　　從點(diǎn)向平衡曲線(xiàn)與q線(xiàn)交點(diǎn)b延伸，交y軸于點(diǎn)（0,0.

75、43007），該點(diǎn)即為最小回流比條件下精餾段操作線(xiàn)的截距，即</p><p>　?。?） 實(shí)際回流比【4】</p><p>　　在實(shí)際操作中，一般取最小回流比的1.1～2.0倍作為實(shí)際回流比。在本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，對(duì)設(shè)備費(fèi)用和操作費(fèi)用進(jìn)行計(jì)算如下：</p><p>　　取R/Rmin 1.2～2.5分別計(jì)算R、Xd/(R+1),CAD作圖得到塔板數(shù)N，再計(jì)算設(shè)備費(fèi)用和操作

76、費(fèi)用N(R+1)，作實(shí)際回流比-費(fèi)用曲線(xiàn)圖，取費(fèi)用最小時(shí)的R為實(shí)際回流比，計(jì)算如表6、圖2。</p><p>　　表6 實(shí)際回流比-費(fèi)用數(shù)據(jù)</p><p>　　經(jīng)過(guò)核算得到實(shí)際回流比</p><p>　　1.2.7 氣液相體積流量</p><p><b>　　（1）精餾段</b></p><p>

77、;　　液相摩爾流量L=RD=1.4481×163.67=237.01 kmol/h</p><p>　　氣相摩爾流量V=（R+1）D=（1.4481+1）×163.67=400.68 kmol/h</p><p><b>　　液相質(zhì)量流量</b></p><p><b>　　氣相質(zhì)量流量</b><

78、/p><p><b>　　液相體積流量</b></p><p><b>　　氣相體積流量</b></p><p><b>　?。?）提餾段</b></p><p>　　本系統(tǒng)為泡點(diǎn)進(jìn)料，q=1，則</p><p>　　液相流量L’=L+qF=237.01+9

79、07.36=1144.4 kmol/h</p><p>　　氣相流量V’=V=400.68 kmol/h</p><p><b>　　液相質(zhì)量流量</b></p><p><b>　　氣相質(zhì)量流量</b></p><p><b>　　液相體積流量</b></p>

80、<p><b>　　氣相體積流量</b></p><p>　　第三節(jié) 理論塔板的計(jì)算</p><p>　　1.3.1 理論塔板數(shù)【4】</p><p>　　本系統(tǒng)平衡線(xiàn)為非正常曲線(xiàn)，故采用圖解法求理論板數(shù)。</p><p><b>　　精餾段操作線(xiàn)方程：</b></p>&l

81、t;p><b>　　提餾段操作線(xiàn)方程：</b></p><p>　　CAD作圖如下所示：</p><p><b>　　圖3 理論塔板數(shù)</b></p><p>　　分別在圖中做出兩條操作線(xiàn)，在平衡線(xiàn)與操作線(xiàn)之間畫(huà)階梯，從圖中看出，共得到理論板數(shù)NT=8(包括再沸器)，加料板在第6塊板。即NT精=5塊,NT提=3塊&l

82、t;/p><p>　　1.3.2 實(shí)際塔板數(shù)【1】</p><p>　　已知O’connell公式——塔板效率，其中α為平均相對(duì)揮發(fā)度，μL為平均粘度。</p><p><b>　?。?）精餾段</b></p><p><b>　　故取</b></p><p><b>

83、　　（2）提餾段</b></p><p><b>　　故取</b></p><p>　　則全塔所需實(shí)際塔板數(shù)NP=12+6=18塊，加料板在第13塊板</p><p><b>　　全塔效率</b></p><p>　　第四節(jié) 塔徑的初步設(shè)計(jì)【1】</p><p>

84、　　塔內(nèi)氣液流量已知，則塔徑與塔內(nèi)氣液流速有關(guān)。求流速有經(jīng)驗(yàn)式：</p><p>　　其中ρ為平均密度，C為負(fù)荷因子。C值可由Smith關(guān)聯(lián)圖查得：在關(guān)聯(lián)圖中，橫坐標(biāo)為；參數(shù)H=HT-hL反映液滴沉降空間高度對(duì)負(fù)荷因子的影響（HT為板間距，hL為板上液層高度）。對(duì)于常壓塔，hL一般取0.05～0.08m,本設(shè)計(jì)取0.07m。根據(jù)估算表，由于塔徑為1600，故H1取0.45m。</p><p&g

85、t;<b>　?。?）精餾段</b></p><p>　　由于Smith關(guān)聯(lián)圖橫坐標(biāo)最小為0.02>0.016055，故用公式計(jì)算：</p><p>　　代入H=0.38、LV=0.016055得C20=0.07681</p><p><b>　　對(duì)C作修正：</b></p><p>　　則

86、 u1=0.7umax=1.547m/s</p><p><b>　　所以</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)圓整D1=1600mm</p><p><b>　　橫截面積</b></p><p><b>　　空塔氣速</b></p><p><b

87、>　　（2）提餾段</b></p><p><b>　　橫坐標(biāo)</b></p><p>　　查Smith關(guān)聯(lián)圖得：C20=0.080</p><p><b>　　對(duì)C作修正：</b></p><p>　　則 u2=0.7 umax=1.895 m/s</p>&

88、lt;p><b>　　所以</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)圓整D2=1600mm</p><p><b>　　橫截面積</b></p><p><b>　　空塔氣速</b></p><p><b>　　第五節(jié) 溢流裝置</b></p>

89、<p>　　1.5.1 堰長(zhǎng)【3】</p><p>　　本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)液體流量L,L’均比較小，所以采用單流型塔板，溢留堰選擇平直堰。為提高塔板面積的利用率，采用弓形降液管。對(duì)于弓形降液管，有l(wèi)w=（0.6～0.8）D。為保證有一定的溢流量，系數(shù)取0.6，則lw=0.6×D=0.6×1.6=0.96m</p><p>　　出口堰高h(yuǎn)w=hL-ho</p&

90、gt;<p>　　堰上液高度how由Francis公式確定：【1】</p><p>　　其中E為液體收縮系數(shù)，對(duì)于乙醇—水系統(tǒng)，E≈1</p><p><b>　　（1）精餾段</b></p><p>　　則堰高h(yuǎn)w=0.07-0.0105=0.05946m</p><p><b>　?。?）提餾

91、段</b></p><p>　　則堰高h(yuǎn)w‘=0.07-0.0245=0.04555m</p><p>　　1.5.2 降液管的寬度和橫截面【1】</p><p>　　由查弓形寬度和面積表得</p><p>　　其中Wd為弓形寬度，Af為弓形面積，AT為塔截面積</p><p><b>　　所以&

92、lt;/b></p><p>　　驗(yàn)算降液管內(nèi)停留時(shí)間</p><p><b>　　精餾段</b></p><p><b>　　提餾段</b></p><p><b>　　故降液管可用。</b></p><p>　　1.5.3 降液管底隙高度【3】

93、</p><p>　　取降液管底隙流速u(mài)0=0.15m/s</p><p><b>　　對(duì)于精餾段 取</b></p><p><b>　　對(duì)于提餾段 取</b></p><p>　　因?yàn)閔0不小于20mm，故h0滿(mǎn)足要求。</p><p>　　第六節(jié) 塔板布置及浮閥數(shù)目與排

94、列</p><p>　　由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作方便，節(jié)省材料，本次設(shè)計(jì)采用浮閥式塔板。根據(jù)機(jī)械部標(biāo)準(zhǔn)JB1118-68,選用F1型重閥，質(zhì)量約33G，厚度δ=2mm，孔徑d0=39mm，由于乙醇-水系統(tǒng)的腐蝕量小，故選擇碳鋼材料來(lái)制作浮閥。</p><p>　　1.6.1 浮閥的數(shù)目與排列【1】</p><p>　　孔速可由公式確定，其中F0為閥孔的動(dòng)能因子，一般取8～

95、12，本設(shè)計(jì)中，F(xiàn)0取為12。每層塔板上浮閥數(shù)目為。</p><p>　　為保證塔板的強(qiáng)度，需留有一定的邊緣區(qū)和安定區(qū)，在邊緣區(qū)內(nèi)不設(shè)置浮閥，在邊緣區(qū)內(nèi)不設(shè)置閥。取邊緣區(qū)寬度Wc=0.05m,安定區(qū)寬度Ws=0.10m. </p><p><b>　　又開(kāi)孔區(qū)面積【3】</b></p><p><b>　　其中 </b&g

96、t;</p><p><b>　　所以</b></p><p><b>　　（1）精餾段</b></p><p><b>　　孔速</b></p><p><b>　　閥數(shù)</b></p><p>　　采用等腰三角形排列，按t=75

97、mm估算</p><p>　　由于t不能小于75mm，t’不能小于65mm，否則將影響分離效果，故取t’= 65 mm，CAD作圖如下，排得閥數(shù)為246塊。</p><p><b>　　圖4 精餾段篩板圖</b></p><p>　　按N=246塊重新核算孔速及閥孔動(dòng)能因數(shù)</p><p>　　閥孔動(dòng)能因數(shù)變化不大，仍在

98、9～13范圍內(nèi)。</p><p>　　以塔截面積為基準(zhǔn)的塔板開(kāi)孔率</p><p><b>　　（2）提餾段</b></p><p><b>　　孔速</b></p><p><b>　　閥數(shù)</b></p><p>　　采用等腰三角形排列，按t=75m

99、m估算</p><p>　　取t’= 70 mm，CAD作圖如下，排得閥數(shù)為224塊。</p><p><b>　　圖5 提餾段篩板圖</b></p><p>　　按N=224塊重新核算孔速及閥孔動(dòng)能因數(shù)</p><p>　　閥孔動(dòng)能因數(shù)變化不大，仍在9～13范圍內(nèi)。</p><p>　　以塔截面

100、積為基準(zhǔn)的塔板開(kāi)孔率</p><p>　　第二章 塔板的流體力學(xué)計(jì)算</p><p>　　第一節(jié) 氣體通過(guò)浮閥塔板的壓降【1】</p><p>　　氣體通過(guò)每層塔板的壓降hp=hc+hl+hσ</p><p><b>　　1. 精餾段</b></p><p><b>　?。?）干板阻力&

101、lt;/b></p><p><b>　　因?yàn)椋?lt;/b></p><p>　?。?）板上充氣液層阻力</p><p>　　取ε0=0.5則hl1=ε0×hL=0.5×0.07=0.035m</p><p>　?。?）液體表面張力所造成的阻力</p><p>　　此阻力很

102、小，可忽略不計(jì)，因此與氣體流經(jīng)塔板的壓降相當(dāng)?shù)母叨葹?lt;/p><p><b>　　2. 提餾段</b></p><p><b>　?。?）干板阻力</b></p><p><b>　　因?yàn)?，?lt;/b></p><p>　?。?）板上充氣液層阻力</p><p

103、>　　取ε0=0.5則hl2=ε0×hL=0.5×0.07=0.035m</p><p>　?。?）液體表面張力所造成的阻力</p><p>　　此阻力很小，可忽略不計(jì)，因此與氣體流經(jīng)塔板的壓降相當(dāng)?shù)母叨葹?lt;/p><p>　　第二節(jié) 淹塔（液泛）【1】</p><p>　　為了防止淹塔現(xiàn)象，要求控制降液管中清液高度

104、</p><p><b>　　其中 </b></p><p><b>　　1. 精餾段</b></p><p>　　（1）單層氣體通過(guò)塔板壓降所相當(dāng)?shù)囊褐叨萮P1=0.08m</p><p>　?。?）液體通過(guò)降液管的壓頭損失</p><p>　?。?）板上液層高度hL=

105、0.07m</p><p><b>　　則</b></p><p><b>　　取，則</b></p><p>　　由于所以符合防止淹塔的要求。</p><p><b>　　2. 提餾段</b></p><p>　?。?）單層氣體通過(guò)塔板壓降所相當(dāng)?shù)囊褐?/p>

106、高度hP2=0.07m</p><p>　　（2）液體通過(guò)降液管的壓頭損失</p><p>　?。?）板上液層高度hL=0.07m</p><p><b>　　則</b></p><p><b>　　取，則</b></p><p>　　由于所以符合防止淹塔的要求。</p

107、><p>　　第三節(jié) 霧沫夾帶【1】</p><p>　　霧沫夾帶率（泛點(diǎn)率）有兩個(gè)公式如下：</p><p>　　二者結(jié)果取最大值，要保證</p><p>　　其中，Kc為物性系數(shù)，本系統(tǒng)為無(wú)泡沫正常體系，Kc為1，CF為泛點(diǎn)負(fù)荷系數(shù)，可查圖得到。</p><p><b>　　1. 精餾段</b>&

108、lt;/p><p>　　Z=1.6-2×0.16=1.28m Ab=2.01-2×0.104=1.801m2</p><p><b>　　由</b></p><p>　　代入公式得：F1=62.18%，F(xiàn)1=69.58% ,均小于80%，故符合要求。</p><p><b>　　2. 提餾段

109、</b></p><p><b>　　由</b></p><p>　　代入公式得：F1=61.57%，F(xiàn)1=63.89% ,均小于80%，故符合要求。</p><p>　　第四節(jié) 塔的負(fù)荷性能圖【1】</p><p>　　2.4.1 霧沫夾帶線(xiàn)</p><p><b>　　已

110、知泛點(diǎn)率</b></p><p>　　取ev=0.1kg液/kg氣為霧沫夾帶底限，即泛點(diǎn)率為80%</p><p><b>　?。?）精餾段</b></p><p><b>　　將代入公式，</b></p><p><b>　　整理得：</b></p>

111、<p><b>　　（2）提餾段</b></p><p><b>　　將代入公式，</b></p><p><b>　　整理得：</b></p><p>　　在操作范圍內(nèi)取如下幾點(diǎn)：</p><p>　　表7 霧沫夾帶線(xiàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)</p><p&g

112、t;<b>　　2.4.2 液泛線(xiàn)</b></p><p>　　發(fā)生液泛時(shí)，臨界條件為 =</p><p><b>　　其中，,，</b></p><p><b>　?。?）精餾段</b></p><p>　　hw=0.05946m,N=246,代入</p>&l

113、t;p><b>　　整理得：</b></p><p><b>　?。?）提餾段</b></p><p>　　hw=0.04555m,N=224,代入</p><p><b>　　整理得：</b></p><p>　　在操作范圍內(nèi)取如下幾個(gè)LS值，并算出相應(yīng)的VS值：<

114、;/p><p>　　表7 液泛線(xiàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)</p><p>　　2.4.3 液相負(fù)荷上限</p><p>　　液體的最大流量應(yīng)保證降液管中停留時(shí)間不低于3～5s，取τ=5s</p><p><b>　　由</b></p><p><b>　　則</b></p><

115、;p>　　2.4.4 液相負(fù)荷下限</p><p>　　取堰上液層高度how=0.006作為液相負(fù)荷下限條件作出液相負(fù)荷下限線(xiàn)，該線(xiàn)為與氣相流量無(wú)關(guān)的豎直線(xiàn)。</p><p><b>　　取E=1.0，則</b></p><p><b>　　2.4.5 漏液線(xiàn)</b></p><p>　　對(duì)于

116、F1型重閥，把動(dòng)能因子F0=5作為氣體最小負(fù)荷的標(biāo)準(zhǔn)。</p><p><b>　　則，</b></p><p><b>　　對(duì)于精餾段，</b></p><p><b>　　對(duì)于提餾段，</b></p><p><b>　　2.4.6 作圖</b><

117、;/p><p>　　將精餾段與提餾段的各條性能曲線(xiàn)畫(huà)于坐標(biāo)系中，如圖6、7所示，由圖可知：</p><p>　?。?）各段操作點(diǎn)均在有效范圍內(nèi)；</p><p>　?。?）塔板的氣液相負(fù)荷上限完全由霧沫夾帶控制，操作下限由漏液控制；</p><p>　?。?）該塔精餾段的氣相負(fù)荷上限Vs，max=4.1598m3/s ,氣相負(fù)荷下限Vs，min

118、=1.3905m3/s，提餾段的氣相負(fù)荷上限Vs，max=4.2962m3/s ,氣相負(fù)荷下限Vs，min=1.3720m3/s</p><p>　　所以精餾段操作彈性=</p><p><b>　　提餾段操作彈性=</b></p><p>　　綜上，操作彈性符合要求。</p><p><b>　　表8 負(fù)荷

119、性能參數(shù)</b></p><p>　　表9 精餾段，提餾段數(shù)據(jù)結(jié)果匯總</p><p><b>　　第三章 塔附件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　第一節(jié) 接管</b></p><p>　　3.1.1 進(jìn)料管【5】</p><p>　　進(jìn)料管的結(jié)構(gòu)類(lèi)型有很

120、多，其中直管進(jìn)料方便，而且阻力小，故采用直管進(jìn)料，則進(jìn)料管的直徑，其中V為進(jìn)料流量（m3/s），u為進(jìn)料流速（m/s）。</p><p><b>　　tF=85.3℃</b></p><p><b>　　對(duì)密度做內(nèi)插：</b></p><p>　　得：ρL=886.2 kg/m3</p><p>&

121、lt;b>　　所以</b></p><p>　　進(jìn)料方式有多種，由泵直接進(jìn)料操作方便且容易調(diào)節(jié)流量，但波動(dòng)較大，本設(shè)計(jì)流量較大，采用泵直接進(jìn)料。uF取1.7m/s,</p><p><b>　　則</b></p><p>　　查無(wú)縫鋼管標(biāo)準(zhǔn)，取直管</p><p>　　3.1.2 回流管【6】</

122、p><p>　　回流的方式一般有兩種，直管回流和彎管回流。本設(shè)計(jì)采用直管回流。本回流管為塔頂冷凝器的出口管，由冷凝氣的設(shè)計(jì)取uR=1.5m/s,</p><p><b>　　則</b></p><p><b>　　查無(wú)縫鋼管標(biāo)準(zhǔn)，取</b></p><p>　　3.1.3 塔釜出料管【6】</p&

123、gt;<p>　　塔底的液體出料管一般有直管出料和經(jīng)過(guò)裙座的彎管出料，本塔的塔徑不大，宜采用彎管出料?？紤]到安裝的需要，彎管的外型尺寸A小于裙座的內(nèi)徑D,取A=800mm。</p><p>　　該塔的出料管即為塔底再沸器的進(jìn)口管，由再沸器的設(shè)計(jì)取uW=1.6m/s</p><p><b>　　則</b></p><p><b