課程設(shè)計-- 篩板式連續(xù)精餾塔及其附屬設(shè)備設(shè)計

1、<p><b>　　課程設(shè)計說明書</b></p><p>　　設(shè)計題目 篩板式連續(xù)精餾塔及其主要附屬設(shè)備設(shè)計 </p><p>　　系（院） 化 學(xué) 化 工 學(xué) 院 </p><p>　　專 業(yè) 化 學(xué) 工 程 與 工 藝 </p><

2、p>　　年 級 2012級 </p><p>　　姓 名 </p><p>　　學(xué) 號 </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱 &

3、lt;/p><p><b>　　2015年9月</b></p><p><b>　　化工課程設(shè)計任務(wù)書</b></p><p><b>　　一 設(shè)計題目</b></p><p>　　篩板式連續(xù)精餾塔及其附屬設(shè)備設(shè)計</p><p><b>　　二

4、 工藝條件</b></p><p>　　工作能力：60000噸/年</p><p>　　年工作日：每年按330天生產(chǎn)日計算</p><p>　　原料組成：32%的二硫化碳和68%的四氯化碳（摩爾分率，下同）</p><p>　　產(chǎn)品組成：餾出液96%的二硫化碳，釜液2.4%的二硫化碳</p><p>　　

5、操作壓力：塔頂壓力為常壓</p><p><b>　　進(jìn)料溫度：泡點</b></p><p><b>　　進(jìn)料狀況: 泡點</b></p><p>　　加熱方式：間接蒸汽加熱（5kgf/cm2）</p><p><b>　　回 流 比：自選</b></p><

6、;p><b>　　三設(shè)計內(nèi)容</b></p><p><b>　　1確定精餾裝置流程</b></p><p><b>　　2工藝參數(shù)的確定</b></p><p>　　基礎(chǔ)數(shù)據(jù)查取及估算，工藝過程的物料衡算及熱量衡算，理論塔板數(shù)，塔板效率，實際塔板數(shù)等。</p><p>

7、　　3精餾塔設(shè)備設(shè)計計算</p><p>　　如：板間距，塔徑，塔高，溢流裝置，塔盤布置等。</p><p><b>　　4流體力學(xué)計算</b></p><p>　　流體力學(xué)驗算，操作負(fù)荷性能圖及操作彈性。</p><p>　　5主要附屬設(shè)備設(shè)計計算及選型</p><p>　　（泵、冷凝器或再沸器

8、設(shè)備計算和選型）</p><p>　　6手繪繪制精餾塔設(shè)備結(jié)構(gòu)圖和帶控制點的工藝流程圖</p><p><b>　　7撰寫說明書</b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要1</b></p><p>&

9、lt;b>　　前 言2</b></p><p><b>　　一.緒論3</b></p><p>　　二 精餾塔的設(shè)計計算3</p><p><b>　　2.1設(shè)計對象3</b></p><p>　　2.2 工藝條件3</p><p><b&

10、gt;　　2.3設(shè)計內(nèi)容3</b></p><p>　　2.4 參考數(shù)據(jù)4</p><p>　　2.4.1 二硫化碳和四氯化碳的平衡數(shù)據(jù)4</p><p>　　2.4.2二硫化碳和四氯化碳的物性4</p><p>　　2.4.3二硫化碳和四氯化碳的表面張力σ4</p><p>　　2.5 流程的設(shè)

11、計及說明5</p><p>　　三 全塔物料衡算5</p><p>　　3.1精餾流程的確定5</p><p>　　3.2平均分子量5</p><p><b>　　3.3物料衡算6</b></p><p>　　四 塔板數(shù)的確定6</p><p>　　4.1相對

12、揮發(fā)度的計算6</p><p>　　4.2確定操作的回流比R7</p><p>　　4.3精餾段和提餾段操作線方程7</p><p>　　4.4逐板法確定理論塔板數(shù)8</p><p>　　4.5 全塔效率的計算8</p><p>　　五 塔工藝條件及物性數(shù)據(jù)計算9</p><p>　

13、　5.1 操作壓強的計算9</p><p>　　5.2 操作溫度的計算9</p><p>　　5.3 平均摩爾質(zhì)量計算10</p><p>　　5.4 平均密度計算：10</p><p>　　5.5液體平均表面張力 的計算11</p><p>　　5.6液相平均粘度計算12</p><p

14、>　　六 塔和塔板的主要工藝尺寸的計算13</p><p>　　6.1 塔徑的計算13</p><p>　　6.2溢流裝置14</p><p>　　6.3降液管寬度與降液管面積15</p><p>　　6.4降液管底隙高度16</p><p>　　6.5塔板布置16</p><p&

15、gt;　　6.6開孔數(shù)和開孔率16</p><p>　　七 塔板流動性能的校核17</p><p>　　7.1氣相通過塔板的壓強降及的校核17</p><p>　　7.2霧沫夾帶量eV校核19</p><p>　　7.3降液管液泛校核19</p><p>　　7.4液體在降液管中停留時間校核20</

16、p><p>　　八. 精餾塔板上的負(fù)荷性能圖20</p><p>　　8.1霧沫夾帶線20</p><p>　　8.2液泛線（氣相負(fù)荷上限線）22</p><p>　　8.3漏液線（氣相負(fù)荷下限線）23</p><p>　　8.4液相負(fù)荷上限線23</p><p>　　8.5液相負(fù)荷下限線

17、24</p><p>　　九 熱量衡算25</p><p>　　9.1熱量衡算示意圖25</p><p>　　9.2介質(zhì)的選擇25</p><p>　　9.3 熱量衡算26</p><p>　　十.管徑的設(shè)計27</p><p>　　10.1塔頂上升蒸汽出口管的直徑DV27<

18、;/p><p>　　10.2回流管直徑28</p><p>　　10.3進(jìn)料管的直徑28</p><p>　　10.4塔底出料管直徑28</p><p>　　10.5塔底上升蒸汽出口管的直徑28</p><p>　　十一.塔附屬設(shè)備的計算28</p><p>　　11.1筒體厚度28&l

19、t;/p><p><b>　　11.2封頭29</b></p><p>　　11.3除沫器29</p><p><b>　　11.4裙座29</b></p><p><b>　　11.5人孔30</b></p><p>　　11.6塔總體高度的設(shè)計

20、30</p><p>　　11.7全凝器30</p><p>　　11.8加熱器31</p><p>　　11.9泵的選型31</p><p>　　11.10貯罐的計算32</p><p>　　十二.精餾塔設(shè)計計算結(jié)果匯總一覽表32</p><p>　　十三.對本設(shè)計的評述33<

21、;/p><p>　　十四.參考文獻(xiàn)34</p><p>　　十五.主要符號說明34</p><p><b>　　11.2封頭31</b></p><p>　　11.3除沫器31</p><p><b>　　11.4裙座32</b></p><p>

22、;<b>　　11.5人孔32</b></p><p>　　11.6塔總體高度的設(shè)計32</p><p>　　11.7全凝器32</p><p>　　11.8加熱器33</p><p>　　11.9泵的選型33</p><p>　　11.10貯罐的計算34</p><

23、;p>　　十二.精餾塔設(shè)計計算結(jié)果匯總一覽表34</p><p>　　十三.對本設(shè)計的評述35</p><p>　　十四.參考文獻(xiàn)36</p><p>　　十五.主要符號說明36</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本次化工原理課程設(shè)計，設(shè)計了二硫化碳—

24、四氯化碳分離設(shè)備連續(xù)篩板式精餾塔。進(jìn)料摩爾分?jǐn)?shù)為0.32，使塔頂產(chǎn)品二硫化碳的摩爾含量達(dá)到0.96，塔底釜液摩爾分?jǐn)?shù)為0.024。</p><p>　　綜合工藝方便，經(jīng)濟及安全多方面考慮，本設(shè)計采用了篩板式塔板對苯—氯苯溶液進(jìn)行分離提純。按照逐板法計算理論塔板數(shù)為10塊，其中精餾段塔板數(shù)為5塊，提餾段塔板數(shù)為5塊。根據(jù)經(jīng)驗是算得全塔效率為0.471，塔頂使用全凝器，泡點進(jìn)料。精餾段實際板數(shù)為11塊，提餾段實際板數(shù)

25、為11塊，實際加料板位置在第6塊板。由精餾段的工藝計算得到塔徑1.1m，塔總高8.65m。通過流體力學(xué)驗算表明此塔的工藝尺寸符合要求，由負(fù)荷性能圖可以看出此精餾塔有較好的操作性能，精餾段操作彈性為2.58。</p><p>　　關(guān)鍵詞：二硫化碳—四氯化碳、精餾段、提餾段、精餾塔、篩板塔</p><p><b>　　前 言</b></p><p&g

26、t;　　化工生產(chǎn)中所處理的原料，中間產(chǎn)物，粗產(chǎn)品幾乎都是由若干組分組成的混合物，而且其中大部分都是均相物質(zhì)。生產(chǎn)中為了滿足儲存、運輸、加工和使用的需求，時常需要將這些混合物分離為較純凈或幾乎純態(tài)的物質(zhì)。</p><p>　　精餾是分離液體混合物最常用的一種單元操作，在化工，煉油，石油化工等工業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。精餾過程在能量計的驅(qū)使下，使氣，液兩相多次直接接觸和分離，利用液相混合物的揮發(fā)度的不同，使易揮發(fā)組分由液相

27、向氣相轉(zhuǎn)移，難揮發(fā)組分由氣相向液相轉(zhuǎn)移。實現(xiàn)原料混合物中各組成分離該過程是同時進(jìn)行傳質(zhì)傳熱的過程。本次設(shè)計任務(wù)一定處理量的分離四氯化碳和二硫化碳混合物篩板塔。</p><p>　　板式精餾塔也是很早出現(xiàn)的一種板式塔，20世紀(jì)50年代起對板式精餾塔進(jìn)行了大量工業(yè)規(guī)模的研究，逐步掌握了篩板塔的性能，并形成了較完善的設(shè)計方法。與泡罩塔相比，板式精餾塔具有下列優(yōu)點：生產(chǎn)能力（20%-40%）塔板效率（10%-50%）而且

28、結(jié)構(gòu)簡單，塔盤造價減少40%左右，安裝，維修都比較容易。</p><p>　　化工原理課程設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生化工設(shè)計能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，通過課程設(shè)計使我們能夠初步掌握化工設(shè)計的基礎(chǔ)知識、設(shè)計原則及方法；學(xué)會各種手冊的使用方法及物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)的查找方法和技巧；掌握各種結(jié)果的校核，能畫出工藝流程圖、塔板結(jié)構(gòu)圖等圖形。在設(shè)計過程中不僅要考慮理論上的可行性，還要考慮生產(chǎn)上的安全性、經(jīng)濟合理性。設(shè)計是一項政策很強的工作，它

29、涉及經(jīng)濟、技術(shù)、環(huán)保等諸多方面，而且還涉及多專業(yè)多學(xué)科的交叉、綜合和相互協(xié)調(diào)，是集體性的勞動。</p><p>　　在設(shè)計過程中應(yīng)該考慮到設(shè)計的精餾塔具有較大的生產(chǎn)能力滿足工藝的需求，除此之外還要有一定的潛力。比如說，結(jié)省能源，綜合利用余熱等等。經(jīng)濟合理，冷卻水進(jìn)出溫度的高低一方面影響到了冷卻水的用量，另一方面還影響到傳熱面積的大小。即對操作費用和設(shè)備費用均有影響，所以設(shè)計是否合理可以用熱能R等直接關(guān)系到生產(chǎn)過程

30、經(jīng)濟問題的量來衡量。</p><p>　　本課程設(shè)計的主要內(nèi)容是過程的熱量衡算，工藝計算，結(jié)構(gòu)設(shè)計和校核。通過板式塔的設(shè)計，我們能夠初步熟悉課程設(shè)計的步驟，方法，原理以及注意事項。這是沃恩了解課程設(shè)計的一個機會，我們應(yīng)該充分利用這樣的機會去認(rèn)真的對待每一個任務(wù)，這將成為我們今后工作中的一塊堅實的基石。</p><p><b>　　一.緒論</b></p>

31、<p>　　本設(shè)計任務(wù)為分離二硫化碳和四氯化碳苯混合物。對于二元混合物的分離，應(yīng)采用連續(xù)精餾過程。設(shè)計中采用泡點進(jìn)料，將原料液通過預(yù)熱器加熱至泡點后送入精餾塔內(nèi)。塔頂上升蒸汽采用全凝器冷凝，冷凝液在泡點下一部分回流至塔內(nèi)，其余部分經(jīng)產(chǎn)品冷卻器冷卻后送至儲罐。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的2倍。塔釜采用間接蒸汽加熱，塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送至儲罐。</p><p>　　二 精餾

32、塔的設(shè)計計算</p><p><b>　　2.1設(shè)計對象</b></p><p>　　精餾塔及其主要附屬設(shè)備設(shè)計</p><p><b>　　2.2 工藝條件</b></p><p>　　生產(chǎn)能力:60000噸/年</p><p><b>　　年工作日:330天&l

33、t;/b></p><p>　　原料組成:32%的二硫化碳和68%的四氯化碳（摩爾分?jǐn)?shù)，下同）</p><p>　　產(chǎn)品組成:餾出液為96%的二硫化碳,釜液為2.4%的二硫化碳</p><p>　　操作壓力:塔頂壓強為常壓</p><p><b>　　進(jìn)料狀況:泡點</b></p><p>

34、<b>　　進(jìn)料溫度:泡點</b></p><p>　　加熱方式:間接蒸汽加熱（5kgf/cm2）</p><p><b>　　回流比:自選</b></p><p><b>　　2.3設(shè)計內(nèi)容</b></p><p>　　1 確定精餾裝置流程;</p><

35、p>　　2 工藝參數(shù)的確定</p><p>　　基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的查取及估算，工藝過程的物料衡算及熱量衡算，理論塔板數(shù)，塔板效率，實際塔板數(shù)等。</p><p>　　主要設(shè)備的工藝尺寸計算</p><p>　　板間距，塔徑，塔高，溢流裝置，塔盤布置等。</p><p><b>　　流體力學(xué)計算</b></p>

36、<p>　　流體力學(xué)驗算，操作負(fù)荷性能圖及操作彈性。</p><p>　　5 主要附屬設(shè)備設(shè)計計算</p><p><b>　　2.4 參考數(shù)據(jù)</b></p><p>　　2.4.1 二硫化碳和四氯化碳的平衡數(shù)據(jù)</p><p>　　2.4.2二硫化碳和四氯化碳的物性</p><p&

37、gt;　　2.4.3二硫化碳和四氯化碳的表面張力σ</p><p>　　2.5 流程的設(shè)計及說明</p><p>　　圖1 板式精餾塔的工藝流程簡圖</p><p>　　工藝流程：如圖1所示。原塔內(nèi)。操作時連續(xù)的從再沸器中取出部分液體作為塔底產(chǎn)品（釜殘液）再沸器中原料液部分汽化，產(chǎn)生上升蒸汽，依次通過各層塔板。塔頂蒸汽進(jìn)入冷凝器中全部冷凝或部分冷凝，然后進(jìn)入貯槽

38、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。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,有時還要設(shè)置高位槽。為了便于了解操作中的情況及時發(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、溫度計和壓力表等，以測量物流的各項參數(shù)。</p><p><b>　　三 全塔物料衡算</b>&

39、lt;/p><p>　　3.1精餾流程的確定</p><p>　　苯和甲苯的混合液體經(jīng)過預(yù)熱到一定的溫度時送入到精餾塔，塔頂上升蒸氣采用全凝器冷凝后，一部分作為回流，其余的為塔頂產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送到貯中，塔釜采用間接蒸氣再沸器供熱，塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送入貯槽。流程圖如圖1所示。</p><p>　　3.2 塔的物料衡算</p><p>　　二硫化碳摩爾

40、質(zhì)量=76kg/kmol 四氯化碳摩爾質(zhì)量=154 kg/kmol</p><p><b>　　3.2平均分子量</b></p><p>　　M=0.3276+（1-0.32）154=129.04 kg/kmol</p><p>　　M= 0.9676+ (1-0.96)154=79.12kg/kmol</p><p&g

41、t;　　M=0.02476+（1-0.024）154=152.13kg/kmol</p><p><b>　　3.3物料衡算</b></p><p><b>　　每小時處理摩爾量</b></p><p><b>　　總物料衡算：</b></p><p>　　易揮發(fā)組分物料衡算：

42、</p><p><b>　　聯(lián)立以上三式可得：</b></p><p><b>　　四 塔板數(shù)的確定</b></p><p>　　4.1相對揮發(fā)度的計算</p><p><b>　　所用參考數(shù)據(jù)</b></p><p>　　二硫化碳和四氯化碳的平衡數(shù)

43、據(jù)</p><p><b>　　由線性內(nèi)插法可得</b></p><p>　　故由塔頂溫度可求塔頂氣相組成</p><p>　　由進(jìn)料溫度求進(jìn)料氣相組成</p><p>　　由塔底溫度求塔底氣相組成</p><p><b>　　安托尼公式中的參數(shù)</b></p>

44、<p>　　由安托尼公式在進(jìn)料板處有</p><p><b>　　故相對揮發(fā)度</b></p><p>　　4.2確定操作的回流比R </p><p><b>　　故回流比</b></p><p>　　4.3精餾段和提餾段操作線方程</p><p>　　進(jìn)料熱狀況

45、參數(shù) 泡點進(jìn)料 q=1 v=v’ L’=L+qF</p><p><b>　　精餾塔的汽液相負(fù)荷</b></p><p><b>　　精餾段 ：</b></p><p><b>　　提餾段： </b></p><p><b>　　操作線方程</b>&l

46、t;/p><p><b>　　精餾段：</b></p><p><b>　　提餾段：</b></p><p>　　4.4逐板法確定理論塔板數(shù)</p><p>　　相平衡方程 </p><p>　　又塔頂有全凝器，故 代入得</p><p>

47、;<b>　　再代入得</b></p><p><b>　　再代入得</b></p><p><b>　　如此依次可求得</b></p><p>　　可知，即第6塊板為加料板。</p><p><b>　　將代入得</b></p><p

48、>　　再代入得x7=0.2092</p><p>　　可知，故精餾段為5層，提餾段為5層。</p><p>　　4.5 全塔效率的計算</p><p>　　二硫化碳粘度參考數(shù)據(jù)表</p><p>　　四氯化碳粘度參考數(shù)據(jù)表</p><p>　　塔頂與塔釜的平均溫度</p><p><

49、b>　　線性內(nèi)插 </b></p><p><b>　　線性內(nèi)插法 </b></p><p><b>　　故有</b></p><p><b>　　故可求全塔效率</b></p><p><b>　　故精餾段實際板數(shù)</b></

50、p><p><b>　　提餾段實際板數(shù)</b></p><p><b>　　故全塔實際板數(shù)</b></p><p>　　五 塔工藝條件及物性數(shù)據(jù)計算</p><p>　　5.1 操作壓強的計算</p><p>　　塔頂壓強,取每層塔板壓降 則：</p><p&

51、gt;<b>　　進(jìn)料板壓強：</b></p><p><b>　　塔釜壓強：</b></p><p>　　精餾段平均操作壓強：</p><p>　　提餾段平均操作壓強：</p><p>　　5.2 操作溫度的計算</p><p>　　前已計算：塔頂溫度為</p>

52、<p><b>　　進(jìn)料溫度為</b></p><p><b>　　塔底溫度為</b></p><p><b>　　精餾段平均溫度</b></p><p><b>　　提餾段平均溫度</b></p><p>　　5.3 平均摩爾質(zhì)量計算<

53、;/p><p>　　塔頂摩爾質(zhì)量的計算：由，由平衡方程得</p><p><b>　　；</b></p><p>　　進(jìn)料板摩爾質(zhì)量的計算：</p><p><b>　　；</b></p><p><b>　??；</b></p><p&g

54、t;　　塔釜摩爾質(zhì)量的計算：</p><p>　　精餾段平均摩爾質(zhì)量：</p><p><b>　?。?lt;/b></p><p><b>　??；</b></p><p>　　提餾段平均摩爾質(zhì)量：</p><p><b>　??；</b></p>

55、<p><b>　　；</b></p><p>　　5.4 平均密度計算：</p><p>　　(1)液相密度：依下公式計算</p><p><b>　?。?為質(zhì)量分?jǐn)?shù)）</b></p><p>　　查表可得到塔頂：， </p><p><b>　　進(jìn)料

56、： </b></p><p><b>　　塔底： </b></p><p><b>　　頂部分 依下式：</b></p><p>　　（a為質(zhì)量分率）其中 </p><p><b>　　即：；</b></p><p>　　加料板

57、處：由加料板液相組成： </p><p><b>　　釜處液相組成： </b></p><p><b>　?。?lt;/b></p><p>　　故精餾段平均液相密度：</p><p><b>　?。?lt;/b></p><p>　　提餾段的平均液相密度：<

58、;/p><p><b>　??；</b></p><p><b>　　(2)氣相密度：</b></p><p>　?、?精餾段的平均氣相密度</p><p>　?、?提餾段的平均氣相密度</p><p>　　5.5液體平均表面張力 的計算</p><p>

59、;　　組分的表面張力表（mN/m）</p><p>　　液相平均表面張力依下式計算，及</p><p>　　塔頂液相平均表面張力的計算 由內(nèi)差計算得：</p><p><b>　??；</b></p><p>　?、?進(jìn)料液相平均表面張力的計算 由內(nèi)差計算得：</p><p><b>

60、　?。?；</b></p><p>　?、?塔釜液相平均表面張力的計算 由內(nèi)差計算得：</p><p><b>　?。?；</b></p><p>　　則：精餾段液相平均表面張力為：</p><p>　　提餾段液相平均表面張力為：</p><p>　　5.6液相平均粘度依下

61、式計算 </p><p><b>　　即；</b></p><p>　　塔頂液相平均粘度的計算，由內(nèi)差計算得：</p><p><b>　??； </b></p><p>　　進(jìn)料板液相平均粘度的計算：由得到：</p><p><b>　　； </b&

62、gt;</p><p>　　塔釜液相平均粘度的計算：由內(nèi)差計算得：</p><p><b>　　精餾段的平均粘度：</b></p><p>　　提餾段的平均粘度： </p><p>　　六 塔和塔板的主要工藝尺寸的計算</p><p><b>　　6.1 塔徑的計算</b>&

63、lt;/p><p><b>　　精餾段：</b></p><p>　　氣液相體積流量 </p><p><b>　　提餾段：；</b></p><p><b>　　氣液相體積流量 </b></p><p><b>　　；</

64、b></p><p>　?、倬s段：初選板間距,取板上液層高度,故：</p><p><b>　　查圖表</b></p><p><b>　??；依公式</b></p><p><b>　?。?lt;/b></p><p>　　取安全系數(shù)為0.6，則：&l

65、t;/p><p><b>　　故：；</b></p><p>　　按標(biāo)準(zhǔn)，塔徑圓整為1.0m,</p><p><b>　　塔的橫截面積</b></p><p><b>　　則空塔氣速為</b></p><p><b>　?、谔狃s段：</b&

66、gt;</p><p><b>　　；</b></p><p>　　查圖=0.080； 依公式：；</p><p>　　取安全系數(shù)為0.60，</p><p><b>　?。?lt;/b></p><p><b>　??；</b></p><

67、;p>　　為了使得整體的美觀及加工工藝的簡單易化,在提餾段與精餾段的塔徑相差不大的情況下選擇相同的尺寸;</p><p><b>　　故:D取1.0m</b></p><p>　　塔的橫截面積: 空塔氣速為</p><p><b>　　6.2溢流裝置</b></p><p>　　選用單溢流（直

68、徑在2.2m以下），弓形降液管（因圓形降液管一般只用于小直徑塔），采用凹形受液盤（對于直徑在800mm以上的大塔，目前多采用凹形受液盤），深度。各項計算如下：</p><p><b>　　(1)精餾段：</b></p><p>　　1、溢流堰長 為0.7D，即：；</p><p>　　2、出口堰高 取板上層清液高度</p&g

69、t;<p>　　取E值為1.0 依下式得堰上液高度：</p><p><b>　　故：</b></p><p>　　降液管寬度與降液管面積</p><p><b>　　有=0.7查手冊得</b></p><p>　　故：=0.14D=0.141=0.14m </p>

70、<p><b>　　故降液管尺寸可取。</b></p><p><b>　　4、降液管底隙高度</b></p><p>　　取液體通過降液管底隙的流速=0.07m/s </p><p><b>　　精餾段</b></p><p>　　依式計算降液管底隙高度， 即

71、：</p><p>　　因此所設(shè)的降液管底隙高度合理</p><p><b>　　取。</b></p><p><b>　　提餾段：</b></p><p>　　溢流堰長為0.7，即：； 出口堰高 ；</p><p>　　取E為1.0 依下式得堰上液高度：</p&

72、gt;<p><b>　　。</b></p><p>　　6.3降液管寬度與降液管面積</p><p>　　有=0.7查得, </p><p>　　6.4降液管底隙高度</p><p>　　取液體通過降液管底隙的流速=0.16m/s </p><p>　　依式計算降液管底隙

73、高度， 即：</p><p>　　因此所設(shè)的降液管底隙高度合理 取。</p><p><b>　　6.5塔板布置</b></p><p>　　（1）邊緣區(qū)寬度與安定區(qū)寬度</p><p>　　邊緣區(qū)寬度：因，一般取為30～50mm，取mm。</p><p>　　安定區(qū)寬度：因，則可取為60

74、～75mm,時mm；</p><p>　　依下式計算開孔區(qū)面積</p><p><b>　　其中</b></p><p><b>　　故: </b></p><p>　　6.6開孔數(shù)和開孔率</p><p>　　取篩孔的孔徑，正三角形排列，篩板采用碳鋼，其厚度，且取。故孔心距

75、。</p><p>　　每層塔板的開孔率（應(yīng)在5～15%，故滿足要求）</p><p><b>　　每層塔板的開孔數(shù)</b></p><p><b>　　每層塔板的開孔面積</b></p><p><b>　　精餾段:</b></p><p><b

76、>　　提餾段:</b></p><p>　　七 塔板流動性能的校核</p><p>　　7.1氣相通過塔板的壓強降及的校核</p><p>　　氣體通過塔板的壓強降相當(dāng)?shù)囊褐叨龋罁?jù)計算塔板壓降。</p><p><b>　　(1)干板阻力</b></p><p><b

77、>　　,由查圖得</b></p><p><b>　　精餾段： </b></p><p><b>　　提餾段： </b></p><p>　　(2)氣體通過板上液層的阻力</p><p><b>　　精餾段： m/s</b></p><p&

78、gt;<b>　　動能因子 </b></p><p>　　查表，得充氣系數(shù)β=0.50.</p><p><b>　　。</b></p><p><b>　　提餾段：</b></p><p><b>　　動能因子 </b></p><p

79、>　　查表，得充氣系數(shù)β=0.51.</p><p>　?。?）液體表面張力的阻力</p><p>　　液體表面張力所產(chǎn)生的阻力由計算。</p><p><b>　　精餾段：</b></p><p><b>　　提餾段：</b></p><p>　　精餾段:氣體通過每層

80、塔板的液柱高度為</p><p>　　氣體通過每層塔板的壓降為</p><p><b>　?。ú粷M足工藝要求）</b></p><p>　　提餾段:氣體通過每層塔板的液柱高度為</p><p>　　氣體通過每層塔板的壓降為</p><p><b>　　（不滿足工藝要求）</b>

81、;</p><p>　　7.2霧沫夾帶量eV校核</p><p>　　用Hunt經(jīng)驗公式計算eV, </p><p>　　精餾段：式中：=2.5×0.06=0.15</p><p>　　提餾段：式中：=2.5×0.06=0.15</p><p>　　7.3降液管液泛校核</p>&

82、lt;p>　　為了防止發(fā)生淹塔現(xiàn)象，要求控制降液管中清液高度，</p><p>　　單層氣體通過塔板壓降所相當(dāng)?shù)囊褐叨龋?lt;/p><p><b>　　精餾段：</b></p><p><b>　　提餾段：</b></p><p>　　液體通過降液管的壓頭損失：</p><

83、p><b>　　精餾段：</b></p><p><b>　　提餾段：</b></p><p>　　板上液層高度：精餾段，則</p><p><b>　　提餾段，則：</b></p><p>　　苯—氯苯物系屬于一般物系，故取</p><p>&l

84、t;b>　　則精餾段：</b></p><p>　　,所以符合防止淹塔的要求</p><p><b>　　提餾段</b></p><p>　　,所以符合防止淹塔的要求。</p><p>　　7.4液體在降液管中停留時間校核</p><p>　　停留時間校核公式為：</p&g

85、t;<p>　　精餾段：（滿足要求）</p><p>　　提餾段：（滿足要求）</p><p><b>　　嚴(yán)重漏液時，篩板塔</b></p><p><b>　　精餾段： 則</b></p><p><b>　　則</b></p><p>

86、;　　篩板的穩(wěn)定性系數(shù)K：</p><p>　　>1.5～2（符合要求）</p><p><b>　　提餾段： 則</b></p><p><b>　　則</b></p><p>　　篩板的穩(wěn)定性系數(shù)K：</p><p>　　>1.5～2（符合要求）</p&

87、gt;<p>　　八. 精餾塔板上的負(fù)荷性能圖</p><p><b>　　8.1霧沫夾帶線</b></p><p>　　精餾段： 泛點率=，</p><p>　　按泛點率80%計算，其中，</p><p><b>　　圖4</b></p><p>　　取物性系

88、數(shù)K=1.0，泛點負(fù)荷系數(shù)圖查得，代入公式有：</p><p><b>　　由</b></p><p><b>　　化簡得</b></p><p>　　在操作范圍內(nèi)，任取幾個值，依式算出對應(yīng)的值列于下表：</p><p><b>　　表6</b></p><

89、p>　　依據(jù)表中的數(shù)據(jù)在下圖中做出霧沫夾帶線①</p><p>　　提餾段： 泛點率=，</p><p>　　按泛點率80%計算，其中，</p><p>　　取物性系數(shù)K=1.0，泛點負(fù)荷系數(shù)圖查得，代入公式有：</p><p><b>　　由</b></p><p><b>　　

90、化簡得</b></p><p>　　在操作范圍內(nèi)，任取幾個值，依式算出對應(yīng)的值列于下表：</p><p><b>　　表7</b></p><p>　　依據(jù)表中的數(shù)據(jù)在下圖中做出霧沫夾帶線①’</p><p>　　8.2液泛線（氣相負(fù)荷上限線）</p><p><b>　　由

91、公式 </b></p><p><b>　　即</b></p><p>　　精餾段：其中E為液流收縮系數(shù)，一般取為1.0,</p><p><b>　　化簡得: </b></p><p>　　在操作范圍內(nèi)，任取幾個值，依式（7-4）算出對應(yīng)的值列于下表：</p><

92、p><b>　　表8</b></p><p>　　依據(jù)表中數(shù)據(jù)作出液泛線②</p><p>　　提餾段：其中E為液流收縮系數(shù)，取為1.0,</p><p><b>　　化簡得: </b></p><p>　　在操作范圍內(nèi)，任取幾個值，依式（7-4）算出對應(yīng)的值列于下表：</p>

93、<p><b>　　表9</b></p><p>　　依據(jù)表中數(shù)據(jù)作出液泛線②’</p><p>　　8.3漏液線（氣相負(fù)荷下限線）</p><p>　　精餾段：方程聯(lián)立，即：</p><p>　　在操作范圍內(nèi)，任取幾個值，依式（7-3）算出對應(yīng)的值列于下表：</p><p><b

94、>　　表10</b></p><p>　　依據(jù)表中數(shù)據(jù)作出漏液線③</p><p>　　提餾段：方程聯(lián)立，即：</p><p>　　在操作范圍內(nèi)，任取幾個值，依式（7-3）算出對應(yīng)的值列于下表：</p><p><b>　　表11</b></p><p>　　依據(jù)表中數(shù)據(jù)作出漏液

95、線③’</p><p>　　8.4液相負(fù)荷上限線</p><p>　　液體的最大流量應(yīng)保證精餾管中停留時間不低于3-5s，液體降液管內(nèi)停留時間-5s，以為液體在降液管中停留時間的下限,即</p><p><b>　　精餾段：</b></p><p><b>　　提餾段：</b></p>

96、<p>　　8.5液相負(fù)荷下限線</p><p>　　取堰上液層高度=0.006m，作為液相負(fù)荷下限條件，</p><p><b>　　精餾段：</b></p><p><b>　　提餾段：</b></p><p>　　精餾段塔板負(fù)荷性能圖</p><p>　　提

97、餾段塔板負(fù)荷性能圖</p><p>　　由塔板負(fù)荷性能圖可看出：</p><p>　　在任務(wù)規(guī)定的氣液負(fù)荷下的操作點處在適宜操作區(qū)的適中位置。</p><p>　　按照固定的液氣比由塔板負(fù)荷性能圖查出塔板的氣相負(fù)荷上限（=0.641（0.630）/s，氣相負(fù)荷下限=0.248（0.131）/s ，所以精餾段操作彈性為，提餾段操作彈性為</p>&l

98、t;p><b>　　九 熱量衡算</b></p><p>　　9.1熱量衡算示意圖</p><p><b>　　9.2介質(zhì)的選擇</b></p><p><b>　?、偌訜峤橘|(zhì)的選擇</b></p><p>　　選擇飽和水蒸氣因水蒸氣清潔易得，溫度151，工程大氣壓為4

99、90.35kpa,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)越小,但水蒸氣不宜太高。</p><p><b>　?、诶鋮s劑的選擇</b></p><p>　　平均氣溫為25，故選用25的冷卻水，溫升5，即冷卻水的出口溫度為40。</p><p><b>　　9.3 熱量衡

100、算</b></p><p>　　（1）冷凝器的熱負(fù)荷</p><p><b>　　蒸發(fā)潛化熱的計算：</b></p><p>　　蒸發(fā)潛化熱與溫度的關(guān)系：</p><p><b>　　式中——蒸發(fā)潛熱</b></p><p><b>　　——對比溫度&l

101、t;/b></p><p>　　表12 沸點下蒸發(fā)潛熱列表[6]</p><p>　　前面計算可知tVD=46.97℃</p><p><b>　　二硫化碳</b></p><p>　　式中 ——塔頂上升蒸汽的焓</p><p><b>　　——塔頂溜出液的焓</b>

102、</p><p><b>　　又</b></p><p>　　式中——塔頂液體質(zhì)量</p><p><b>　　(2）冷卻水消耗量</b></p><p>　　式中——冷卻水消耗量，kg/s</p><p>　　——冷卻介質(zhì)在平均溫度下的比熱容，kJ/(kg)</p&g

103、t;<p>　　——冷卻戒指在冷凝器進(jìn)出口的溫度，</p><p><b>　　故</b></p><p>　　此溫度下冷卻水的比熱容，所以：</p><p>　　（3）加熱器熱負(fù)荷及全塔熱量衡算</p><p>　　液態(tài)丙酮與水的比熱容由公式： </p><p>　　查表得：

104、 不同溫度下的比熱容Cp (kJ/kg.k)</p><p>　　塔頂流出液的比熱容：</p><p>　　塔釜溜出液的比熱容：</p><p>　　對全塔進(jìn)行熱量衡算：</p><p>　　塔釜熱損失為10%，則</p><p><b>　　故</b></p

105、><p>　　式中——加熱器理想熱負(fù)荷</p><p>　　——塔頂溜出液帶出熱量</p><p>　　——塔底溜出液帶出熱量</p><p><b>　　QL——熱損失</b></p><p>　　加熱蒸汽量：V=85.385Kmol/h=23.71mol/s=0.380Kg/s</p>

106、<p><b>　　則</b></p><p>　　可查得加熱蒸汽的狀態(tài)為83.25KPa，94.55℃</p><p><b>　　故 </b></p><p><b>　　十.管徑的設(shè)計</b></p><p>　　10.1塔頂上升蒸汽出口管的直徑DV<

107、/p><p>　　操作壓力為常壓時，取，蒸汽管直徑</p><p><b>　　圓整?。?</b></p><p>　　校核,與相差不大，故設(shè)備可用。</p><p><b>　　10.2回流管直徑</b></p><p>　　當(dāng)塔頂冷凝器安裝在塔頂平臺時，回流液用重力自流

108、入塔內(nèi)，流速可取1.5—2.5m/s,本設(shè)計用前者，回流液靠重力自流入塔內(nèi)，流速）</p><p>　　校核,與相差不大，故設(shè)備可用。</p><p>　　10.3進(jìn)料管的直徑</p><p>　　料液流速范圍可取1.5—3.0m/s，本設(shè)計</p><p>　　校核,與相差不大，故設(shè)備可用。</p><p>　　10

109、.4塔底出料管直徑</p><p><b>　　取，則</b></p><p><b>　　圓整后取管徑為</b></p><p>　　校核,與相差不大，故設(shè)備可用。</p><p>　　10.5塔底上升蒸汽出口管的直徑</p><p><b>　　取，則</

110、b></p><p><b>　　圓整后取管徑為</b></p><p>　　校核,與相差不大，故設(shè)備可用。</p><p>　　十一.塔附屬設(shè)備的計算</p><p><b>　　11.1筒體厚度</b></p><p>　?、偻搀w厚度計算公式為： </p>

111、;<p><b>　　其中，</b></p><p>　　材質(zhì)取為Q235-B，工作溫度≤200C。</p><p>　　查表得，?。ú捎脦|板的單面焊對接接頭，局部無損檢測）</p><p><b>　　則</b></p><p>　　對碳素鋼和低合金鋼其最小計算厚度</p&g

112、t;<p><b>　　取。</b></p><p>　　圓整后，取名義厚度復(fù)驗故最后取</p><p>　?、谛：怂畨涸囼瀼姸龋?lt;/p><p><b>　　根據(jù)式：</b></p><p><b>　　查表得</b></p><p>&

113、lt;b>　　則而</b></p><p>　　故水壓強度試驗足夠。</p><p><b>　　11.2封頭 </b></p><p>　　封頭選為標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，</p><p><b>　　即</b></p><p>　　圓整后采用厚的鋼板。復(fù)驗故最后

114、取</p><p><b>　　11.3除沫器</b></p><p>　　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。</p><p>　　這里選用絲網(wǎng)除沫器，其具有比表面積大，質(zhì)量輕，空隙大及實用方便等優(yōu)點。</p><p&g

115、t;　　設(shè)計氣速選取：,系數(shù)</p><p><b>　　除沫器直徑： </b></p><p><b>　　11.4裙座</b></p><p>　　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20mm，</

116、p><p><b>　　則基礎(chǔ)環(huán)內(nèi)徑：</b></p><p><b>　　基礎(chǔ)環(huán)外徑：</b></p><p>　　圓整：，基礎(chǔ)環(huán)厚度，考慮到腐蝕余量取14mm，考慮到再沸器裙座高取2m，地角螺栓直徑取。</p><p><b>　　11.5人孔</b></p>&

117、lt;p>　　一般每隔4—5m設(shè)一個人孔，本塔中共22塊板，須設(shè)3個人孔，每個孔直徑為450mm。</p><p>　　11.6塔總體高度的設(shè)計</p><p>　　板式塔的塔高（不包括裙座）由下式?jīng)Q定： </p><p><b>　　(8-1)</b></p><p>　　式中

118、HD——塔頂空間，m；</p><p>　　HB——塔底空間，m；</p><p>　　HT——塔板間距，m；</p><p>　　HT’——開有人孔的塔板間距，m； </p><p>　　HF——進(jìn)料段高度，m； </p><p>　　Np——實際塔板數(shù)；</p><p

119、>　　S——人孔數(shù)目（不包括塔頂空間和塔底空間的人孔）。</p><p>　　塔頂部空間高度是指塔頂?shù)谝粚拥剿敚ú缓忸^）的直線距離，取為1000mm。</p><p>　　塔的底部空間高度是指塔底最末一層塔盤到塔底（不含封頭）的距離，釜液停留時間取10min。</p><p><b>　　11.7全凝器</b></p>

120、<p>　　選取列管式換熱器，冷凝水循環(huán)與氣體方向相反，即逆流式。冷水走管程，物料蒸汽走殼程，傳熱系數(shù)：，又信陽地區(qū)平均溫度為250C，所以選用250 C的冷卻水，設(shè)水升溫150 C.</p><p><b>　　對于逆流： </b></p><p>　　T 46.9746.97</p><p>　　t 2540&l

121、t;/p><p><b>　　故全凝器面積：</b></p><p>　　選用Φ89×210mm的碳鋼管，管心距為40mm，傳熱管長度取為4m,管子正三角形排列。</p><p><b>　　11.8加熱器</b></p><p>　　選用U型管加熱器，蒸汽選擇151飽和水蒸氣，傳熱系數(shù)，&

122、lt;/p><p><b>　　由熱量衡算知</b></p><p><b>　　換熱面積：</b></p><p><b>　　。</b></p><p><b>　　。</b></p><p>　　選用Φ19×2的碳鋼管，

123、管心距為25mm，傳熱管長度取為3m,管子正三角形排列</p><p><b>　　11.9泵的選型</b></p><p>　　為確定泵輸送一定流量所需的揚程H，應(yīng)對輸送系統(tǒng)進(jìn)行機械能衡算，這里選擇原料罐內(nèi)的液面與進(jìn)料口處的管截面建立機械能衡算式：</p><p>　　式中：Z——兩截面處位頭差</p><p>　　—

124、—兩截面處靜壓頭差</p><p>　　——兩截面處動壓頭差</p><p><b>　　——直管阻力</b></p><p>　　——管件、閥門局部阻力</p><p>　　——流體流經(jīng)設(shè)備的阻力</p><p><b>　　對進(jìn)料管，</b></p><

125、;p><b>　　提升壓頭</b></p><p>　　設(shè)料液表面至加料空位置為10m，管長為20m，有兩個彎頭，，</p><p>　　在原料液內(nèi)的液面與進(jìn)料口建立機械能衡算：</p><p>　　11.10貯罐的計算</p><p>　　以回流罐為例，回流罐通過的物流量：</p><p>

126、;　　設(shè)凝液在回流罐中停留的時間為10min，罐的填充系數(shù)為0.7，則該罐的容積V計算如下</p><p>　　故回流罐容積可取V=1.54</p><p>　　十二.精餾塔設(shè)計計算結(jié)果匯總一覽表</p><p>　　十三.對本設(shè)計的評述</p><p>　　本次設(shè)計任務(wù)為處理60000噸/年的二硫化碳和四氯化碳的連續(xù)精餾篩板塔的設(shè)計。這次對

127、二硫化碳-四氯化碳篩板式連續(xù)精餾塔的設(shè)計，我們了解了任務(wù)設(shè)計的基本內(nèi)容，掌握了它的主要程序和方法，培養(yǎng)了分析和解決工程實際問題的能力，更重要的是樹立正確的設(shè)計思想，加強了個人的獨立完成任務(wù)的能力。通過這段期間的課程設(shè)計，我對化工原理設(shè)計有了進(jìn)一步的認(rèn)識，而且對化工原理精餾這一個章節(jié)的知識更加熟悉，可以說是進(jìn)一步的鞏固了。</p><p>　　本次課程設(shè)計基本上是成功的，但其中還有一些不足之處。下面對其不足之處作簡

128、要分析。</p><p>　　篩板塔結(jié)構(gòu)簡單，操作彈性小，要求的氣體壓降較浮閥塔、泡罩塔要小，故本次設(shè)計的單板壓降為0.7KPa，而在實際校核計算的過程中發(fā)現(xiàn)其單板壓降過高，我主要從以下幾個方面分析了其中的原因：</p><p>　　由于缺乏經(jīng)驗，選擇回流比不太適合，導(dǎo)致釜液組成偏大，塔釜壓降增大，單板壓降增大。</p><p>　　由于所選塔板上層液體過厚，也同樣

129、導(dǎo)致了塔板壓降增大的后果，使校核的壓強不符合工藝要求。</p><p>　　單板壓降由三部分構(gòu)成即干板阻力、氣體通過板上液層的阻力、液體表面張力的阻力。經(jīng)分析造成壓降過大的主要原因是干板阻力過大，雖然干板阻力過大提高了單板效率，板上液層過厚延長了氣液傳質(zhì)時間，但另一方面卻增大了塔釜壓降，增大了塔的制造成本。因此，應(yīng)進(jìn)一步調(diào)整回流比反復(fù)計算得出最適宜回流比，保證塔在較高效率的前提下，力求減小塔板壓降，以降低能耗，改

130、善操作性能。</p><p>　　此外，課程設(shè)計是對以往學(xué)過的知識加以檢驗，使我們所學(xué)的知識不局限于書本，并鍛煉了我的邏輯思維能力。設(shè)計過程中還培養(yǎng)了我的自學(xué)能力，設(shè)計中的許多知識都需要查閱資料和文獻(xiàn)，并要求加以歸納、整理和總結(jié)。通過自學(xué)及老師的指導(dǎo)，不僅鞏固了我所學(xué)的化工原理知識,更極大地拓寬了我的知識面，讓我更加深刻地認(rèn)識到實際化工生產(chǎn)過程和理論的聯(lián)系和差別，這對將來的畢業(yè)設(shè)計及工作無疑將起到重要的作用。&l

131、t;/p><p>　　在此次化工原理設(shè)計過程中，我的收獲很大,感觸也很深，特別是當(dāng)遇到難題感到束手無策時就想放棄，但我知道那只是暫時的。我更覺得學(xué)好基礎(chǔ)知識的重要性，以便為將來的工作打下良好的基礎(chǔ)。 </p><p>　　最后，我要感謝我的指導(dǎo)老師，感謝他在本次課程設(shè)計中對我的指導(dǎo)和幫助。還有我的同學(xué)和我們組的隊友，我們互相查資料，改數(shù)據(jù)等，培養(yǎng)了團(tuán)隊精神。</p><p&

132、gt;<b>　　十四.參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]《化工設(shè)備設(shè)計手冊》編寫組.金屬設(shè)備(上) [M].上海：上海人民出版社,1975</p><p>　　[2] 王國勝.化工原理課程設(shè)計[M].大連：大連理工大學(xué)出版社,2005</p><p>　　[3]夏清,陳常貴.化工原理（下冊）[M].天津：天津大學(xué)出版社,2005&l

133、t;/p><p>　　[4]柴誠敬,劉國維,李阿娜.化工原理課程設(shè)計[M].天津：天津大學(xué)出版社,1995</p><p>　　[5]刁玉緯,王立業(yè),喻建梁.化工設(shè)備機械基礎(chǔ)（第六版）[M].北京：大連理工大學(xué)出版社,2002</p><p>　　[6] 匡國柱,史啟才.化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2002</p><p&