化工原理課程設(shè)計(jì)--4.0萬(wàn)噸年乙醇連續(xù)精餾塔設(shè)計(jì)

1、<p>　　化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</p><p>　　學(xué)院：化工學(xué)院 班級(jí)： 姓名： 學(xué)好：</p><p>　　指導(dǎo)教師： 設(shè)計(jì)時(shí)間：12.26~1.6 </p><p>　　一．設(shè)計(jì)題目： 4.0萬(wàn)噸/年乙醇連續(xù)精餾塔設(shè)計(jì)</p><p>　　目的與意義：乙醇是重要的化工原料，對(duì)乙醇連續(xù)精餾塔的設(shè)

2、計(jì)可以使學(xué)生充分利用化學(xué)工程原理課程中所學(xué)習(xí)到的知識(shí)來(lái)解決工業(yè)實(shí)際問題，同時(shí)訓(xùn)練學(xué)生一定的工程繪圖能力。 </p><p>　　三．要求（包括原始數(shù)據(jù)，技術(shù)參數(shù)，設(shè)計(jì)要求，圖紙量，工作量要求等）</p><p>　　設(shè)計(jì)條件：1. 原料液組成：乙醇50%；水50%（質(zhì)量分率）；</p><p>　　2. 塔頂?shù)囊掖己坎坏玫陀?0.0%；殘液

3、中乙醇含量不得高于 1.0%；</p><p>　　3. 操作條件 1) 塔頂壓力0.5kpa（表壓）2）進(jìn)料熱狀態(tài) 自選3） 回流比 自選4）加熱蒸汽壓力0.3～0.5Mpa（表壓）5）單板壓降≤0.5kpa </p><p>　　4．踏板類型：篩板塔</p><p>　　5．塔釜采用飽和

4、水蒸汽加熱（加熱方式自選）；塔頂采用全凝</p><p><b>　　器，泡點(diǎn)回流。</b></p><p>　　6．操作回流比R自選。</p><p>　　設(shè)計(jì)要求：1. 設(shè)計(jì)方案的確定及流程說明；</p><p><b>　　2．塔的工藝計(jì)算；</b></p><p>　

5、　3．塔和塔板的工藝尺寸設(shè)計(jì)（1）塔高，塔經(jīng)及塔板結(jié)構(gòu)尺寸的確定；（2）踏板的流體力學(xué)演算；（3）塔板的負(fù)荷性能圖； </p><p>　　4.涉及一覽表 </p><p>　　5. 輔助設(shè)備選型與計(jì)算；</p><p>　　6.主要接管尺寸計(jì)算</p><p>　　7.對(duì)本設(shè)計(jì)的評(píng)述或有關(guān)問題的分析討論</p>

6、;<p>　　8.編制設(shè)計(jì)說明書 </p><p>　　圖紙要求：1.踏板布置圖;</p><p><b>　　2.工藝流程圖</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)是以乙醇――水物系為設(shè)計(jì)物系，以篩板塔為精餾設(shè)備分離乙醇和水。篩板塔

7、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)二元物系乙醇－－水的精餾問題進(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)過程。</p><p>　　通過逐板計(jì)算得出理論板數(shù)為9塊，回流比為1.32,算出塔效率為0.51，實(shí)際板數(shù)為18塊，進(jìn)料位置為第7塊，在板式塔主要工藝尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算中得出塔徑為1.4米，有效塔高5.95米，篩孔數(shù)5868。通過篩板塔的流體力學(xué)驗(yàn)算，證明各指標(biāo)數(shù)據(jù)均符合標(biāo)準(zhǔn)。本次設(shè)計(jì)過程正常

8、，操作合適。</p><p>　　關(guān)鍵詞：乙醇、水、二元精餾、篩板連續(xù)精餾精餾塔、精餾段</p><p><b>　　第1章 </b></p><p>　　1.1精餾原理及其在化工生產(chǎn)上的應(yīng)用</p><p>　　實(shí)際生產(chǎn)中，在精餾柱及精餾塔中精餾時(shí)，上述部分氣化和部分冷凝是同時(shí)進(jìn)行的。對(duì)理想液態(tài)混合物精餾時(shí)，最后得到的

9、餾液(氣相冷卻而成)是沸點(diǎn)低的B物質(zhì)，而殘液是沸點(diǎn)高的A物質(zhì)，精餾是多次簡(jiǎn)單蒸餾的組合。精餾塔底部是加熱區(qū)，溫度最高；塔頂溫度最低。精餾結(jié)果，塔頂冷凝收集的是純低沸點(diǎn)組分，純高沸點(diǎn)組分則留在塔底。</p><p>　　1.2精餾塔對(duì)塔設(shè)備的要求</p><p>　　精餾設(shè)備所用的設(shè)備及其相互聯(lián)系，總稱為精餾裝置，其核心為精餾塔。常用的精餾塔有板式塔和填料塔兩類，通稱塔設(shè)備，和其他傳質(zhì)過程一

10、樣，精餾塔對(duì)塔設(shè)備的要求大致如下： </p><p>　　一：生產(chǎn)能力大：即單位塔截面大的氣液相流率，不會(huì)產(chǎn)生液泛等不正常流 </p><p><b>　　動(dòng)。 </b></p><p>　　二：效率高：氣液兩相在塔內(nèi)保持充分的密切接觸，具有較高的塔板效率或傳質(zhì)效率。 </p><p>　　三：流體阻力?。毫黧w通過塔設(shè)備

11、時(shí)阻力降小，可以節(jié)省動(dòng)力費(fèi)用，在減壓操作是時(shí)，易于達(dá)到所要求的真空度。 </p><p>　　四：有一定的操作彈性：當(dāng)氣液相流率有一定波動(dòng)時(shí)，兩相均能維持正常的流動(dòng)，而且不會(huì)使效率發(fā)生較大的變化。 </p><p>　　五：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，安裝檢修方便。 </p><p>　　六：能滿足某些工藝的特性：腐蝕性，熱敏性，起泡性等。</p><p&

12、gt;　　1.3常用板式塔類型及本設(shè)計(jì)的選型</p><p>　　常用板式塔類型有很多，如：篩板塔、泡罩塔、舌型塔、浮閥塔等。精餾塔屬氣—液傳質(zhì)設(shè)備。氣—液傳質(zhì)設(shè)備主要分為板式塔和填料塔兩大類。該塔設(shè)計(jì)生產(chǎn)時(shí)日要求較大，由板式塔與填料塔比較[1]知：板式塔直徑放大時(shí)，塔板效率較穩(wěn)定,且持液量較大，液氣比適應(yīng)范圍大，因此本次精餾塔設(shè)備選擇板式塔。篩板塔是降液管塔板中結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的，它與泡罩塔相比較具有下列優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)能

13、力大10-15%，板效率提高15%左右，而壓降可降低30%左右，另外篩板塔結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，消耗金屬少，塔板的造價(jià)可減少40%左右，安裝容易，也便于清洗檢修[2]。因此，本設(shè)計(jì)采用篩板塔比較合適。</p><p>　　乙醇與水的分離是正常物系的分離，精餾的意義重大，在化工生產(chǎn)中應(yīng)用非常廣泛，對(duì)于提純物質(zhì)有非常重要的意義。所以有必要做好本次設(shè)計(jì)</p><p>　　第二章流程的確定和說明</p

14、><p><b>　　2.1設(shè)計(jì)思路</b></p><p>　　首先，乙醇和水的原料混合物進(jìn)入原料罐，在里面停留一定的時(shí)間之后，通過泵進(jìn)入原料預(yù)熱器，在原料預(yù)熱器中加熱到泡點(diǎn)溫度，然后，原料從進(jìn)料口進(jìn)入到精餾塔中。因?yàn)楸患訜岬脚蔹c(diǎn)，混合物中既有氣相混合物，又有液相混合物，這時(shí)候原料混合物就分開了，氣相混合物在精餾塔中上升，而液相混合物在精餾塔中下降。氣相混合物上升到塔頂

15、上方的冷凝器中，這些氣相混合物被降溫到泡點(diǎn)，其中的液態(tài)部分進(jìn)入到塔頂產(chǎn)品冷卻器中，停留一定的時(shí)間然后進(jìn)入乙醇的儲(chǔ)罐，而其中的氣態(tài)部分重新回到精餾塔中，這個(gè)過程就叫做回流。液相混合物就從塔底一部分進(jìn)入到塔底產(chǎn)品冷卻器中，一部分進(jìn)入再沸器，在再沸器中被加熱到泡點(diǎn)溫度重新回到精餾塔。塔里的混合物不斷重復(fù)前面所說的過程，而進(jìn)料口不斷有新鮮原料的加入。最終，完成乙醇和水的分離。</p><p><b>　　2.2

16、設(shè)計(jì)流程</b></p><p>　　乙醇—水混合液經(jīng)原料預(yù)熱器加熱，進(jìn)料狀況為汽液混合物q=1 送入精餾塔，塔頂上升蒸汽采用全凝器冷凝，一部分入塔回流，其余經(jīng)塔頂產(chǎn)品冷卻器冷卻后，送至儲(chǔ)罐,塔釜采用直接蒸汽加熱,塔底產(chǎn)品冷卻后,送入貯罐(附流程圖)。</p><p>　　第三章 篩板式精餾塔的工藝設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1. 乙醇和水的汽液平衡組

17、成</p><p><b>　　相對(duì)揮發(fā)度的計(jì)算：</b></p><p>　　塔頂產(chǎn)品濃度為90.0%，因此，可近似看成純乙醇溶液；同理，塔底濃度為1.0%可近似看成純水溶液。所以，塔頂溫度為乙醇沸點(diǎn)為78.5oC，塔底溫度為水的沸點(diǎn)98.75oC</p><p>　　查設(shè)計(jì)書附錄二得：不同溫度下乙醇和水的汽液平衡組成如下表所示：</p

18、><p>　　根據(jù)以上數(shù)據(jù)畫出以下乙醇-水的t-x（y）相平衡圖，以及乙醇-水的x-y圖</p><p>　　3.2全塔物料衡算 </p><p>　　原料液中：設(shè) A組分－乙醇; B組分－水</p><p><b>　　查和得: </b></p><p>　　乙醇的摩爾質(zhì)量：M乙=46 kg

19、/kmol</p><p>　　水的摩爾質(zhì)量： M水=18 kg/kmol</p><p>　　因?yàn)槿肟诘脑弦菏巧嫌螢?5——96℃的飽和蒸汽冷卻至90oC所得，因此，x F的液相組成就是95.5 oC的氣相組成。經(jīng)查表得，95.5 oC的飽和蒸汽進(jìn)料液的摩爾組成為：</p><p>　　x F = 0.2813</p><p>　　根據(jù)產(chǎn)

20、量和所定工作時(shí)間，即日產(chǎn)13.34kg,90.0%乙醇，每天24小時(shí)連續(xù)正常工作，則</p><p>　　原料處理量：kmol/h</p><p><b>　　求q值</b></p><p><b>　　選泡點(diǎn)進(jìn)料 q=1</b></p><p>　　塔頂和塔釜溫度的確定</p>&l

21、t;p>　　由t-x-y圖可知: 塔頂溫度t=78.5℃，塔底溫度t= 98.75℃，</p><p>　　△t=1/2(tD+tw)=88.63℃</p><p>　　3.3回流比和理論塔板的確定</p><p>　　圖解法的回流比=0.8800 =1.5=1.32</p><p>　　3.3.1操作方程的確定</p&

22、gt;<p><b>　　提鎦段操作線方程：</b></p><p>　　3.3.2理論板數(shù)確定：</p><p>　　精餾段α：2.8 氣液平衡方程： 操作線方程： </p><p>　　提留段α：5.6 氣液平衡方程： 操作線方程：</p><p><b>　　理論板數(shù)：</b>

23、</p><p>　　3.3.3板效率及實(shí)際塔板數(shù)的確定 </p><p><b>　　℃ ℃ ℃</b></p><p><b>　　精餾段：℃</b></p><p><b>　　提留段：℃</b></p><p><b>　　全塔：℃&

24、lt;/b></p><p>　　不同溫度下乙醇和水的粘度</p><p><b>　　實(shí)際板數(shù)</b></p><p>　　3.4 操作參數(shù)的確定</p><p>　　3.4.1精餾段參數(shù)的確定</p><p>　　不同溫度下乙醇和水的密度</p><p><

25、b>　　平均組成</b></p><p>　　2.5.1 平均組成</p><p>　　據(jù)參考平衡數(shù)據(jù)，得出</p><p><b>　　第一塊板的壓強(qiáng)</b></p><p><b>　　最后一塊板的壓強(qiáng)</b></p><p><b>　　精

26、餾段平均壓強(qiáng)</b></p><p>　　3.4.2 精餾段氣相體積流率及密度</p><p>　　3.4.3 精餾段液相體積流率及密度</p><p>　　3.4.4 精餾段表面張力σ</p><p><b>　　臨界溫度℃ ℃ </b></p><p><b>　

27、　℃</b></p><p>　　3.4.5 提餾段參數(shù)的確定</p><p><b>　　℃</b></p><p>　　2.6.1 組成</p><p>　　3.4.6 提餾段氣相體積流率及密度</p><p>　　提餾段的第一塊板的壓強(qiáng)</p><p>

28、;<b>　　最后一塊板的壓強(qiáng)</b></p><p><b>　　提餾段平均壓強(qiáng)</b></p><p>　　3.4.7 提餾段液相體積流率及密度</p><p>　　3.4.8 提餾段段表面張力σ</p><p>　　參考溶劑手冊(cè)得質(zhì)量分?jǐn)?shù)為的乙醇水溶液的表面張力為</p>&l

29、t;p>　　乙醇的臨界溫度為 243.1℃，水的臨界溫度為374.2℃</p><p><b>　　℃</b></p><p>　　3.5塔和塔板主要工藝尺寸計(jì)算</p><p>　　3.5.1 塔板橫截面的布置計(jì)算</p><p><b>　　塔徑D的計(jì)算</b></p>&l

30、t;p>　　H-=0.35-0.06=0.29m</p><p>　　參考化工原理下表10-1，取板間距H=0.35m 0.06m</p><p>　　兩相流動(dòng)參數(shù)計(jì)算如下</p><p><b>　　= =0.02</b></p><p>　　帶入數(shù)據(jù)的：a=-3.45 b=-0.54 c=-0.078 ex

31、p </p><p>　　圓整D=1.4m 校正： </p><p>　　3.5.2塔板詳細(xì)設(shè)計(jì) </p><p>　　選用單溢流，弓形降液管，不設(shè)進(jìn)口堰。</p><p>　　因?yàn)楣谓狄汗芫哂休^大容積，又能充分利用塔面積，且單溢流液體流徑長(zhǎng)，塔板效率高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，廣泛用于直徑小于2.2米的塔中。[4]</p><p

32、><b>　　(1)溢流裝置</b></p><p>　　取堰長(zhǎng)=0.645D=0.645×1.4=0.903m, 選擇平流溢流堰</p><p>　　出口堰高 ,已取=0.05</p><p>　　=2.84×E 取E=1 </p><p>　　=0.05-0.00756=0.05m<

33、/p><p>　　取0.050是符合的。</p><p>　　∴hL=hW+hOW=0.050+0.00756=0.05756m</p><p>　　修正后hL對(duì)un影響不大,顧塔徑計(jì)算不用修正.</p><p>　　(2) 降液管寬度Wd與降液管面積Af</p><p>　　由/D=0.645查化工原理課程設(shè)計(jì)書附錄4得

34、: </p><p>　　（3）降液管底隙高度</p><p>　　(4)塔板布置 </p><p>　　(3)篩板數(shù)與開孔率 初取， 呈正三角形排列</p><p>　　依下式計(jì)算塔板上的開孔率</p><p>　　=10.1% 則每層塔板上的開孔面積為：</p><p>　　2

35、.6.2 篩板能校塔流體力學(xué)校核</p><p>　　板壓降的校核 氣體通過篩板壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨龋篽p=hc+hL+hσ</p><p>　　(1)干板壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨?lt;/p><p>　　取板厚，,查化工原理下圖10-45得:</p><p><b>　　Co=0.84</b></p><

36、p><b>　　m/s</b></p><p>　　hc=0.051=0.051=0.0172m液柱</p><p>　　(2)氣體穿過板上液層壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨萮l</p><p>　　相應(yīng)的氣體動(dòng)能因子 </p><p>　　查化工原理下圖10-46得：</p><p><b&g

37、t;　　β=0.72</b></p><p><b>　　液柱</b></p><p>　　(3)克服液體表面張力壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨萮σ</p><p><b>　　=</b></p><p>　　∴ 板壓降 hp=hc+hL+hσ=0.0172+0.0368+0.00180=0.07

38、2 m</p><p>　　本設(shè)計(jì)系常壓操作，對(duì)板壓降本身無(wú)特殊要求。</p><p>　　1 液沫夾帶量的校核 </p><p>　　ev=kg液/Kg汽</p><p>　　0.049<0.1Kg液/Kg氣</p><p>　　故在設(shè)計(jì)負(fù)荷下不會(huì)發(fā)生過量液沫夾帶。</p><p>

39、;　　2 溢流液泛條件的校核</p><p>　　溢流管中的當(dāng)量清液高度可由式 計(jì)算液體沿篩板流動(dòng)時(shí),阻力損失很小,其液面落差可忽略不計(jì),即 。</p><p>　　已知: , ，</p><p>　　故降液管內(nèi)的當(dāng)量清液高度： </p><p>　　乙醇-水混合液不易起泡,取=0.5,則降液管內(nèi)泡沫層高度：</p>

40、<p>　　故不會(huì)產(chǎn)生溢流液泛。</p><p>　　液體在降液管內(nèi)停留時(shí)間的校核 </p><p>　　降液管內(nèi)的停留時(shí)間 τ=〉5s</p><p>　　不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的氣泡夾帶。</p><p><b>　　漏液點(diǎn)的校核 </b></p><p><b>　　

41、漏液點(diǎn)的孔速為：</b></p><p>　　uow=4.4*0.84=7.89(m/s)</p><p>　　篩孔氣速= (m/s)</p><p>　　塔板穩(wěn)定系數(shù) K=>1.5</p><p>　　表明具有足夠的操作彈性。</p><p>　　根據(jù)以上各項(xiàng)流體力學(xué)驗(yàn)算，可認(rèn)為設(shè)計(jì)的塔徑及各工藝尺

42、寸合適。 </p><p>　　2.7 提餾段塔板負(fù)荷性能圖</p><p>　　注:以下計(jì)算常用得,E ~~經(jīng)驗(yàn)計(jì)算,</p><p>　　取E=1.0 則=2/3 </p><p>　　2.7.1 過量霧沫夾帶線</p><p>　　依下式計(jì)算: =3.2 (2-1)

43、</p><p><b>　　式中： ===</b></p><p><b>　　=(h+h)==</b></p><p>　　令=0.1kg液/kg氣，由= 17.1410, H=0.35</p><p>　　代入式(2-1)得：0.1=()</p><p>　　整理得：

44、 </p><p>　　在操作范圍中，任取幾個(gè)值，根據(jù)上式算出值列于表2-6中：</p><p><b>　　表2－6</b></p><p>　　依表中數(shù)據(jù)在作出過量液沫夾帶線(參見圖2-2) </p><p>　　2.7.2溢流液泛線</p><p>　

45、　由式 和 聯(lián)立求解。</p><p><b>　　(1) </b></p><p>　　=（）（）=（） </p><p><b>　　=（）=</b></p><p><b>　　=（h+h）=</b></p><p>　　故

46、 =++0.0018 </p><p>　　=++ 0.0338</p><p>　　(2)=0.153（）=（）= 則： </p><p>　　++ 0.0338+0.05+0.714+ </p><p>　　整理得： =14.525-146.375-79281.125 <

47、;/p><p>　　任取幾個(gè)值(2-18)式計(jì)算值，見表2-7，作出液泛線（3）</p><p><b>　　(參見2-2圖)</b></p><p><b>　　表2-7</b></p><p>　　2.7.3液相上限線</p><p>　　取液體在降液管中停留時(shí)間為8秒。&l

48、t;/p><p>　　則 ===0.0035（）</p><p>　　在=0.0035處作出垂線得液相負(fù)荷上限線，可知在圖上</p><p>　　它為與氣體流量 無(wú)關(guān)的垂直線。(參見圖2-2)</p><p>　　2.7.4漏液線（氣相負(fù)荷下限線）</p><p>　　由 h=h+h=0.05+0.714

49、</p><p>　　u=代入下式求漏液點(diǎn)氣速式：</p><p>　　u=4.4C </p><p><b>　　=4.40.74</b></p><p>　　將=1.437 代入上式并整理得：</p><p>　　=11.11 </p><

50、;p>　　據(jù)上式，取若干個(gè)值計(jì)算相應(yīng)值,見表2-8，作漏液線</p><p><b>　　(參見圖2-2)</b></p><p><b>　　表2－8</b></p><p>　　2.7.5液相下限線</p><p>　　取平頂堰堰上液層高度=7.56，作為液相負(fù)荷下限條件，低于此下限,則不

51、能保證板上液流分布均勻。 則</p><p>　　h=2.8410E（） </p><p>　　0.00756=2.84101.01（）</p><p><b>　　整理得： </b></p><p>　　在圖上處作垂線即為液相下限線。(見圖2-2)</p><p&

52、gt;<b>　　2.7.6 操作線</b></p><p>　　P點(diǎn)為操作點(diǎn)，其坐標(biāo)為：</p><p><b>　　， </b></p><p>　　OP為操作線，OP與液泛線的交點(diǎn)對(duì)應(yīng)氣相負(fù)荷為,與漏夜線的交點(diǎn)對(duì)應(yīng)氣相負(fù)荷為可知：</p><p><b>　　精餾段的操作彈性=&l

53、t;/b></p><p>　　3 精餾塔的附屬設(shè)備及選型</p><p>　　3.1 輔助設(shè)備的選型</p><p>　　本精餾塔選用直接蒸汽加熱，其附屬設(shè)備主要有蒸汽冷凝器、產(chǎn)品冷凝器、連接管、泵等（由于原料由上游而來(lái)，且進(jìn)料時(shí)溫度為90℃,故不需預(yù)熱。）列管換熱器具有結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，加工制造比較容易，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，性能可靠，適應(yīng)面廣等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用與化工

54、生產(chǎn)中，特別是列管式換熱器在現(xiàn)階段的化工生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛，而且設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和資料較為完善，技術(shù)上比較成熟。因此,以下的冷凝器采用列管換熱器。</p><p>　　3.1.1間接接蒸汽加熱</p><p>　　本設(shè)計(jì)中，水為難揮發(fā)組分，采用間接蒸汽加熱方式，以提高傳熱效果。</p><p>　　不同溫度下水和乙醇的汽化潛熱</p><p>　　乙

55、醇 ： </p><p><b>　　水： </b></p><p><b>　　3.1.2冷凝器</b></p><p>　　采用列管式冷凝器，并使塔頂蒸汽在殼程冷凝，冷卻水在管程流動(dòng)，以提高傳熱系數(shù)和便于排出凝液。</p><

56、;p><b>　　熱量衡算 </b></p><p>　　塔頂上升蒸汽的摩爾潛熱</p><p>　　冷卻水出口溫度不宜超過50否則會(huì)使溶于水中的無(wú)機(jī)鹽析出,破壞效果。</p><p>　　在30℃時(shí)，KJ/Kg·K-1 </p><p>　　設(shè)冷卻水進(jìn)口溫度為20，出口溫度為40，則水的冷卻用量為

57、：</p><p><b>　　===4636.8</b></p><p>　　設(shè)傳熱方式為逆流傳熱</p><p>　　選型 查書取=1000</p><p><b>　　==</b></p><p>　　換熱器面積： A====34.789m</p>&

58、lt;p>　　查書可選G500-25-35型列管式換熱器,主要設(shè)計(jì)參數(shù)如下:</p><p>　　A=35m，管長(zhǎng)L=3000，管程數(shù)4,公稱直徑DN=500mm，碳鋼管</p><p>　　3.1.3塔底再沸器的熱負(fù)荷</p><p>　　(1)塔底上升蒸汽的摩爾潛熱</p><p>　　(2)由于加熱蒸汽的壓力為0.3~0.5MPa

59、,操作壓力為101.3KPa所以P=101.3+500=601.3KPa.該壓力下水的汽化潛熱</p><p><b>　　水的比熱</b></p><p>　　選型 查書取=1000</p><p><b>　　=22.5</b></p><p>　　換熱器面積： A==m查書可選JB4714

60、,4715-92型列管式換熱器,主要設(shè)計(jì)參數(shù)如下:</p><p>　　A=78.2m，管長(zhǎng)L=6000，管程數(shù)4,公稱直徑DN=500mm，</p><p><b>　　換熱器規(guī)格匯總表</b></p><p>　　3.2 塔的主要接管尺寸的選取</p><p>　　接管尺寸由管內(nèi)蒸氣、液體速度及體積流量決定。本塔的

61、接管均采用YB231-64熱扎無(wú)縫鋼管[5]。</p><p>　　3.2.1加料管管徑</p><p>　　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。本設(shè)計(jì)采用直管進(jìn)料管。管徑計(jì)算如下： </p><p><b>　　，查標(biāo)準(zhǔn)系列選取。</b></p><p>　　3.2.2回流管管徑

62、 </p><p><b>　　采用直管回流管，取</b></p><p><b>　　，查表取。</b></p><p>　　3.2.3排液排除管徑</p><p><b>　　取，直管出</b></p><p><b>　　，查表取。<

63、;/b></p><p>　　3.2.4 塔頂蒸氣出口管徑</p><p>　　直管出氣，取出口氣速，則</p><p><b>　　，查表取。</b></p><p>　　3.2.5 飽和水蒸汽管徑</p><p><b>　　采用直管，取氣速，</b></

64、p><p><b>　　，查表取。 </b></p><p><b>　　接口管路匯總表</b></p><p><b>　　3.3輸送泵的選取</b></p><p><b>　　泵的分類</b></p><p>　　泵按作用與液體

65、的原理一般分為葉片式和容積式, 本設(shè)計(jì)使用的離心泵在化工廠是很常見的，其性能普遍適用于一般的液體輸送。因此本設(shè)計(jì)選用離心泵輸送各液體。</p><p><b>　　選泵原則</b></p><p>　　根據(jù)介質(zhì)物性,已經(jīng)確定的流量,揚(yáng)程,再?gòu)幕ぴ硐聝?cè)附表中選擇泵的具體型號(hào)，察看性能參數(shù)（包括流量、揚(yáng)程或壓差、效率、允許吸上高度或允許其容度）。</p>

66、<p><b>　　(1)釜液泵的選型</b></p><p><b>　　釜液流量為：</b></p><p>　　由塔高9.251m進(jìn)料板高4.3m看出所需揚(yáng)程，設(shè)輸送對(duì)揚(yáng)程的要求不高<8.5m.</p><p>　　查表選取冷卻泵 ,如下表所示：</p><p>　　餾出液冷

67、卻水泵的選型</p><p>　　餾出液冷卻水流量為：</p><p>　　由塔高9.251m進(jìn)料板高4.3m看出所需揚(yáng)程，設(shè)輸送對(duì)揚(yáng)程的要求不高<12.5m.</p><p>　　查表選取冷卻泵 ,如下表所示：</p><p>　　(3)進(jìn)料液泵的選型</p><p><b>　　進(jìn)料液流量為：<

68、;/b></p><p>　　由塔高9.251m進(jìn)料板高4.3m看出所需揚(yáng)程，設(shè)輸送對(duì)揚(yáng)程的要求不高<12m.</p><p>　　查表選取冷卻泵 ,如下表所示：</p><p>　　4 塔高的確定及塔的其它工藝條件</p><p>　　板式塔內(nèi)裝有塔板,降液管,各物流進(jìn)出口管及人孔(手孔),除沫器、噴灑器等附屬裝置。一般塔板按

69、設(shè)計(jì)板間距安裝,其它可據(jù)需求決定板間距。</p><p>　　板式塔內(nèi)裝有塔板,降液管,各物流進(jìn)出口管及人孔(手孔),除沫器、噴灑器等附屬裝置。一般塔板按設(shè)計(jì)板間距安裝,其它可據(jù)需求決定板間距。</p><p>　　4.1 塔高的設(shè)計(jì)計(jì)算 </p><p>　　4.1.1 塔的頂部空間高度</p><p>　　塔的頂部空間高度是指塔頂?shù)?/p>

70、一層塔盤到塔頂封頭的直線距離，塔頂部空間高度為1400mm。</p><p>　　4.1.2 塔的底部空間高度</p><p>　　塔的底部空間高度是指塔底最末一層塔盤到塔底下封頭切線的距離，取停留時(shí)間t=4min</p><p><b>　　4.1.3 人孔</b></p><p>　　取每隔7層塔板設(shè)一個(gè)人孔經(jīng)計(jì)

71、算共需要兩個(gè)人孔。取板間距</p><p>　　4.1.4 進(jìn)料板</p><p><b>　　個(gè)數(shù)為.板間距</b></p><p>　　4.1.5 塔立體高度</p><p>　　4.1.2塔板結(jié)構(gòu)的確定</p><p>　　塔板按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，大致分為整塊式和分塊式兩類。塔徑為300-900

72、mm時(shí)，</p><p>　　一般采用整塊式；塔徑超過800-900mm時(shí)，由于鋼度，安裝，檢修等要求將</p><p>　　塔板分成數(shù)塊。本設(shè)計(jì)采用分塊式，將塔板分為四塊。（本設(shè)計(jì)篩板板面及其</p><p>　　工藝尺寸圖可參見附圖5）</p><p>　　5 設(shè)計(jì)結(jié)果概要及匯總表</p><p>　　全塔工藝設(shè)

73、計(jì)結(jié)果總匯</p><p><b>　　符號(hào)一覽表 </b></p><p><b>　　6 設(shè)計(jì)方案討論</b></p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)不同于往常的作業(yè)，它具有多方案性，由同一思路可地多種結(jié)果。其目的是希望我們能夠綜合運(yùn)用以前學(xué)過的各課程知識(shí)，通過認(rèn)真的設(shè)計(jì)計(jì)算和每項(xiàng)項(xiàng)目的精心校核，提高分析問題、解決問題，理

74、論聯(lián)系實(shí)際，獨(dú)立思考問題等能力。我通過仔細(xì)計(jì)算和校核，在老師和小組成員的幫助下，得出了以上設(shè)計(jì)步驟和結(jié)果。</p><p>　　從設(shè)計(jì)結(jié)果看，本設(shè)計(jì)基本上是可行的，但仍存在一些不足之處,在此我將經(jīng)驗(yàn)和不足總結(jié)如下：</p><p><b>　　經(jīng)驗(yàn)：</b></p><p>　?。?）本次設(shè)計(jì)的是乙醇-水精餾塔，由于該物系非理想物系，所以不能用

75、逐板法求取理論板數(shù)，因此本設(shè)計(jì)選用畫圖法。設(shè)計(jì)中很多數(shù)據(jù)都是由x-y圖或t-x-y圖讀出。</p><p>　?。?）本設(shè)計(jì)計(jì)算中涉及到很多繁冗的公式，并且在不同書籍中對(duì)同一公式的表達(dá)有出入，這給計(jì)算帶來(lái)了一定誤差。</p><p>　　（3）在計(jì)算中，有一些計(jì)算值和實(shí)際值是有一段差距的。如：計(jì)算得出的塔效率ET=51%,而實(shí)際中可達(dá)到60-70%.由此可知，設(shè)計(jì)計(jì)算只能幫助我們?cè)O(shè)計(jì)出大概

76、規(guī)格，在實(shí)際操作中還有待修正。</p><p>　?。?）在物性計(jì)算中，一定注意要取平均值，而不能直接應(yīng)用某個(gè)溫度下的物性。</p><p>　?。?）回流比與經(jīng)濟(jì)校核密切相關(guān)，回流比太大，使能耗增加；太小，則塔板數(shù)增多，塔的制造費(fèi)用增加。所以，應(yīng)該根據(jù)N-R關(guān)聯(lián)圖來(lái)選擇最適合的回流比。</p><p>　?。?）對(duì)塔板流體力學(xué)的驗(yàn)算是一項(xiàng)繁冗而耗時(shí)的工作，因此要認(rèn)

77、真對(duì)待，仔細(xì)計(jì)算，盡力將錯(cuò)誤減小到最低值。</p><p>　?。?）塔的輔助設(shè)備設(shè)計(jì)主要是設(shè)計(jì)各換熱器。在這里主要應(yīng)抓住熱量衡算這一點(diǎn)，求出Q值后即可求出換熱面積，就能選型了。</p><p>　?。?）從設(shè)計(jì)總體看，各設(shè)計(jì)過程和結(jié)果是相互關(guān)聯(lián)，相互影響的。對(duì)某一設(shè)計(jì)值若取的不好，就很有可能影響到后邊乃至全設(shè)計(jì)的結(jié)果。因此，在作設(shè)計(jì)時(shí)一定要統(tǒng)籌全局，不能顧此失彼。</p>

78、<p><b>　　2、不足之處</b></p><p>　?。?）本設(shè)計(jì)中對(duì)一些數(shù)據(jù)的選取均選了經(jīng)驗(yàn)值或參考值，這使計(jì)算不夠精確。實(shí)際工作中應(yīng)盡量查取精確值。</p><p>　?。?）本設(shè)計(jì)中有些計(jì)算是為了方便計(jì)算或受實(shí)際情況的限制不能考察的，忽略或省略了某些因素，這對(duì)計(jì)算結(jié)果會(huì)造成一定影響。在實(shí)際工作中應(yīng)盡量考慮周全。</p><p

79、>　?。?）從液體在降液管中的停留時(shí)間看，停留的時(shí)間較長(zhǎng)，這會(huì)使塔的流動(dòng)受影響。但若使降液管面積減小以減小停留時(shí)間，則可能發(fā)生氣泡夾帶現(xiàn)象。因此在本設(shè)計(jì)中沒有特別調(diào)整，在實(shí)際工作中應(yīng)給予重視。</p><p><b>　　3、總結(jié)</b></p><p>　　由于本人的能力有限，此次設(shè)計(jì)難免有些不足之處。但通過這次設(shè)計(jì)，我的“查閱”、“選擇”、“計(jì)算”、“設(shè)計(jì)”

80、及“表述”等能力有了很大提高，并且鞏固所學(xué)化工原理知識(shí)以及其他知識(shí)，使得所學(xué)的理論知識(shí)和實(shí)際設(shè)計(jì)聯(lián)系了起來(lái)。培養(yǎng)了扎實(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)、創(chuàng)新的作風(fēng)，這對(duì)于我以后的學(xué)習(xí)和工作都是大有益處的。</p><p>　　更重要的是，我們應(yīng)該將這些學(xué)習(xí)工作方法，以及優(yōu)良的作風(fēng)帶到以后的實(shí)際工作中去。在實(shí)際工作中不斷提高自己的周密設(shè)計(jì)能力，給工廠和企業(yè)帶來(lái)實(shí)際效益。</p><p><b>　　參

81、考文獻(xiàn)</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)中所選的物性和參數(shù)若是從《化工原理》課本上選取的，均不列出參考文獻(xiàn)。</p><p>　　[1]《化工設(shè)計(jì)》，第1版，婁愛娟 吳志泉 吳敘美，華東理工大學(xué)出版社，上海，2002.</p><p>　　[2]《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》，第三版上冊(cè)，中國(guó)石化集團(tuán)上海工程有限公司編.</p><p>

82、　　[3]《化工原理課程設(shè)計(jì)》，柴誠(chéng)敬 李阿娜等編, 天津大學(xué)化工原理教研室， 天津科學(xué)技術(shù)出版社，天津,1994.</p><p>　　[4]《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè) 下冊(cè)》，第1版，國(guó)家醫(yī)藥管理局上海醫(yī)藥設(shè)計(jì)院編，化學(xué)工業(yè)出版社，北京，1986.</p><p>　　[5]《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè) 上冊(cè)》，第1版，國(guó)家醫(yī)藥管理局上海醫(yī)藥設(shè)計(jì)院編，化學(xué)工業(yè)出版社，北京，1986.</p>