1、化工原理課程設計乙醇-水連續精儲塔的設計姓 名 學 號年 級 專 業化學工程與工藝系院化學化工學院指導教師張杰2021年6月目錄第一章緒論 1第 二 章塔 板 的 工 藝 設計 32.1 精 微 塔 全 塔 物 料 衡2.2 常壓下乙醇-水氣液平衡組成摩爾與溫度關系32.3 理 論 塔 板 的 計算 82.4 4 塔 徑 的 初 步 計算 102.5 溢流裝置 112.6 塔 板 布 置 及 浮 閥 數 目 與 排列 12第 三 章塔 板 的 流 體 力 學 計算 143.1 氣 相 通 過 浮 閥 塔 板 的 壓降 143.2 淹塔 153.3 液沫夾帶 153.4 塔板負荷性能圖 16第四

2、章附件設計 204.1 接管 214.2 筒體與封頭 224.3 除沫器 224.4 裙座 224.5 吊柱 224.6 人孔 23第五章塔總體高度的設計 23第 六 章塔 附 屬 設 備 設236.1 確 定 冷 凝 器 的 熱 負 荷Qc 236.2 冷凝器的選擇 24參考書目 24主要符號說明 25結束語 26一 設計題目乙醇-水連續精儲塔的設計二 設計任務及操作條件1進精儲塔的料液含乙醇 30% 質量分數,下同,其余為水；2產品的乙醇含量不得低于 93% 3殘液中乙醇含量不得高于 0.5%;4每年實際生產時間：7200小時/年,處理量：80000噸/年；5操作條件a塔頂壓力： 常壓 b

3、進料熱狀態： 飽和液體進料或自選c回流比：R=1.55Rmin d加熱方式：直接蒸汽 e 單板壓降：<0.7kPa三板類型浮閥塔四廠址臨沂地區五設計內容1、設計說明書的內容1精儲塔的物料衡算；2塔板數確實定；3精微塔的工藝條件及有關物性數據的計算；4精微塔的塔體工藝尺寸計算；5塔板主要工藝尺寸的計算；6塔板的流體力學驗算；7塔板負荷性能圖；8精微塔接管尺寸計算；9設計結果匯總10對設計過程的評述和有關問題的討論.2、設計圖紙要求繪制生產工藝流程圖選作；注：常壓下乙醇-水氣液平衡組成與溫度的關系見課程設計教材附錄105頁第一章緒論塔設備是煉油、化工、石油化工等生產中廣泛應用的氣液傳質設備.

4、 根據塔內氣液接觸部件的形式,可以分為填料塔和板式塔.板式塔屬于逐 級接觸逆流操作,填料塔屬于微分接觸操作. 工業上對塔設備的主要要求： 1生產水平大2別離效率高3操作彈性大4氣體阻力小結構 簡單、設備取材面廣等.塔型的合理選擇是做好塔設備設計的首要環節,選擇時應考慮物料的 性質、操作的條件、塔設備的性能以及塔設備的制造、安裝、運轉和維修 等方面的因素.板式塔的研究起步較早,具有結構簡單、造價較低、適應 性強、易于放大等特點.精微是別離液體混合物含可液化的氣體混合物最常用的一種單元 操作,在化工,煉油,石油化工等工業中得到廣泛應用.精儲過程在能量 劑驅動下有時加質量劑,使氣液兩相屢次直接接觸和

5、別離,利用液相混 合物中各組分的揮發度的不同,使易揮發組分由液相向氣相轉移,難揮發 組分由氣相向液相轉移,實現原料混合液中各組分的別離.根據生產上的 不同要求,精微操作可以是連續的或間歇的,有些特殊的物系還可采用衡 沸精儲或萃取精儲等特殊方法進行別離. 本設計的題目是乙醇-水連續精儲 浮閥塔的設計,即需設計一個精微塔用來別離易揮發的乙醇和不易揮發的 水,采用連續操作方式,需設計一板式塔將其別離.設計方案簡介本次課程設計的任務是設計別離乙醇 -水的精微塔,塔型選為浮閥塔, 由于篩板塔與浮閥塔相比,浮閥塔有降液槽和溢流堰,氣體頂開浮閥上升與塔盤上液體接觸,傳質在塔盤上進行,液體通過降液槽下降,其操

6、作彈性較大.本設計任務為別離乙醇-水混合物,進料為飽和液體進料,操作壓力是 一個大氣壓.對于二元混合物的別離,應采用連續精儲流程.設計中采用 泡點進料,將原料液通過預熱器加熱至泡點后送人精微塔內.塔頂上升蒸 氣采用全凝器冷凝,冷凝液在泡點下一局部回流至塔內,其余局部經產品 冷卻器冷卻后送至儲罐.該物系屬易別離物系,最小回流比擬小,故操作 回流比取最小回流比的1.5倍.塔釜采用直接蒸汽加熱,塔底產品經冷卻 后送至儲罐.第二章塔板的工藝設計2.1精微塔全塔物料衡算F:原料液流量(kmol/h):原料組成(摩爾分數,下同)D:塔頂產品流量(kmol/h)D：塔頂組成W塔底殘液流量(kmol/h)W：

7、塔底組成原料乙醇組成：XF =0.3046.070.3046.07 + 0.7018.02-0.144塔頂組成：Xd =塔底組成：Xw =0.9346.070.930.0746.0718.020.00546.07=0.8390.0050.99546.0718.02= 0.00196進料平均分子量：M =46.07 X 0.144+18.02 X 0.856=22.06kg/kmol進料量：F = -8-0=503.677 kmol/h7200 22.06F 二 D W物料衡算式為：F D WFXf = DXd WXw2.2常壓下乙醇-水氣液平衡組成摩爾與溫度關系溫度/ c液相氣相溫度/ 液相氣

8、相溫度/ C液相氣相1000082.723.3754.4579.357.3268.4195.51.9017.0082.326.0855.8078.7467.6373.8589.07.2138.9181.532.7359.2678.4174.7278.1586.79.6643.7580.739.6561.2278.1589.4389.4385.312.3847.0479.850.7965.6484.116.6150.8979.751.9865.992.2.1 溫度聯立代入求解：D=85.471 kmol/hW=418.206 kmol/h利用表中數據由插值法可求得t F、t 口 twtF：D .

9、t f=84.73 C85.3 -84.1 _ tF -85.312.38 -16.6114.4 -12.3878.41 -78.15 =b-拒41tD=78.25 C74.72 -89.43 83.9 -74.72tv=99.536 C100 -95.5tW -1000 -1.900.196 -0精微段平均溫度：1=心S = 84.73+78.25 =81.49 c提留段平均溫度：丘=j = 8473 + 99.536 = 92.133C 222.2.2 密度：混合液密度工=也+曳2：L：A '混合氣密度 以=T0PMa為質量分率,M為平均分子量322.4T ：0塔頂溫度：tD =7

10、8.25 C78.41 -78.1578.25 -78.15氣相組成 yD: =, yD =85.09%78.15 -89.43 100yD -89.43進料溫度：t f=84.73 C85.3 -84.185.3 -84.73/o o-/氣相組成 yF : =, yF =48.87%47.04 -50.8947.04 -100yF塔底溫度：tv=99.536 C氣相組成yW :100 -95.50 -17.00100 -99.5360-100yWyW=1.75%(1)精微段液相組成 Xi： x1= (xD +xF) /2 , X1=49.15%氣相組成 y： y =(yD+yF)/2 , y

11、二66.98%所以 ML1 =46.07 0.4915 18.02 (1 -0.4915) =31.81kg/kmolMV1 =46.07 0.6698 18.02 (1-0.6698) =36.81kg/kmol(2)提微段液相組成 X2： x2 =(xW+xF )/2 , X2=7.30%氣相組成 y2： y2 =(yW+yF)/2 , y2=25.31%所以 ML2 =46.07 0.0730 18.02 (1 -0.0730) =20.07kg/kmolV2 =46.07 0.2531 18.02 (1 -0,2531) =25.12kg/kmolt1 =81.49 C,85 -80

12、_ 81.49 -80 730 -735 - R-735R =733,510 kg/m3由不同溫度下乙醇和水的密度溫度/ °CP乙醇P水溫度/ °CP乙醇P水80735971.895720961.8585730968.6100716958.490724965.3求得在t1與心下乙醇和水的密度單位：kgLm-3：2 =970.846 kg/m385 -8081.49 -80968.6 -971.8 - ：2 -971.8同理：t2 =92.133 C , R =722,293 kg/m3 , P2 =963.828 kg/m3在精微段液相密度：1=789,085 kg/m3=

13、土口 箕 -36.81 273.15氣相醬度：V1 =1.2657kg/m322.4 (273.15 81.49)在提微段液相密度：L2 =912.677 kg/m3氣相密度："二 412R15=0,839 kg/m322.4 (273.15 92,133)2.2.3混合液體外表張力二元有機物-水溶液外表張力可用以下各式計算公式：仃 m4 =中swaW4 + 中 so.及(4)注：w 二一XwVw一XwVw XoVo(5)XoVoXwVwXoVo(6)；sw：XsoVoso =Vs(8)r.q B=lg 中< o J(9)Q = 0.441 J|- T _oVo23(10)(1

14、1)A = 1g陵2swS so(12)支w+,=1 (13)Xw Xo指主體局部的分子數,式中下角標 w o、s分別代表水、有機物及外表局部,/、Uo指主體局部的分子體積, 仃w、.為水、有機物的外表張力,對乙醇q=2o精微段：t1 =81.49 溫度/ c708090100乙醇哀面張力/10 3N/m1817.1516.215.2水外表張力/10 -3 N/m64.362.660.758.8Vw m = 18.02 =22.84 cm3/mol:w 789.085出二蝮7：o1.26573= 36.40 dm /mol乙醇外表張力:90 -8016.2 -17.1590-81.4916.2

15、 -0 1二 1 二17.008水外表張力:90 -8090 -81.49=.60.7 -62.660.7 -02= 62.317塔頂外表張力:2XwVwoXoVo XwVwXoVoXoVo XwVwXoVo由于 =0.4915,所以Xw =1 -0.4915 =0.5085 2 聯立萬程組A = lg-久w+%=1工sw so代入解得：sw =0.145 .晨=0.855仃A4 =sw»W4 + 邛s.1'4 =0.145父62.31714 + 0.855M17.0081* ,提微段：丘=92.133 = 21.119mw18.02_' :w912.677= 19.

16、744 cm3/molm._ 46.07T1-%0.8393,= 54.91 dm /mol乙醇外表張力：100 -90 J00 -9233,15.2 -16.215.2 -二 1二 1 =15.99水外表張力：,=100一92.133,二2 =60.2958.8 -60.758.8由于x.=0.073, 所以Xw =1 -0.073=0.927卬2、聯立方程組A'=lg謫晨+% = 1Is./代入解得：sw =0.535;：so =0.465仃m"4 =Qw0.4 +%.0'4 =0.535 M60.29"4 +0.465x 15.991/4 =2.42

17、故34.332.2.4混合物的粘度不同溫度下乙醇和水的粘度如下表：t1 =81.49 C ,查表得： 9 =0.35 mPa s,口=0.44 mPa st2 =92.133C,查表得: 4=0.306 mPa . s, K = 0.388 mPa s精微段粘度I -2 1 -X1 1-0.44 0.4915 0.35 1 -0.4915)=0.39 mPa.s提微段粘度J - J1x2 J2 1 -X2 =0.388 0.073 0.306 1 -0.073 =0.312 mPa s2.2.5. 相對揮發度 精微段揮發度：由 xA =0,915, yA =0.6698 得xB =0.5085

18、 , yB = 0.3302所以"2 J6698'0.5084 =2.10(14)yBxA0.3302 0.4915提儲段揮發度：由 Xa =0.0730, yA =0.2531 得 Xb= 0.927, yB =0.7469所以 0t 31父0.927 -4.30(15)yBxA0.7469 0.07302.2.6. 氣液相體積流量計算根據 x-y 圖得： %所=yD - yg =0.849-0.76 = 0.7479 所以 %所=2.97Rmin 1 xD -xg 0.849-0.73取 R =1.55 Rmin(1)精微段:-1.55 2.97 =4.60354.603

19、5 85.471L = RD =0.109 kmol/s36004.6035 1 85.471 =0.133 kmol/s3600(16)(17)： ML1 =31.81 kg/kmol , MV1 =36.81 kg/kmolPL1 =789.085 kg/m3 , PV1 =1.2657 kg/m3質量流量：L1 =M L1 L =31.81 0.109 =3.467 kg/sV1 =MV1V =36.81 0.133 =4.896 kg/s體積流量：“4二號=439 10' m3/s(18)(19)(20)Vs1Vi4.896 =3.868 m3/s1.2657(21)(2)提儲

20、段：因本設計為飽和液體進料,所以 q=1l' =L +qF =0.109 +503.677 = 0.249 kmol/s(22)3600' . . V =V +(q -1 )F =0.133 kmol/s(23)： mL2 =20.07 kg/kmol , MV2 =25.12 kg/kmolPl2 =912.677 kg/m3 , %2 =0.839 kg/m3質量流量：L2 =M：2 l'=20.07 M 0.249 =4.997 kg/s(24)' V2=Mv2V =25.12X0.133 = 3.341 kg/s(25)體積流量：Ls2=上= 4.997

21、 =5.48.10工 m3/s(26)dl2912.677Vs2 = V2 = 3.341 _ 3.982 m3/s(27)二V20.8392.3理論塔板的計算理論板：指離開這種板的氣液兩相互成平衡,而且塔板上液相組成均勻.理論板的計算方法：可采用逐板計算法、圖解法,本次實驗采用圖解法.根據1.103 X 105Pa下,乙醇-水的氣液平衡組成關系可繪出平衡曲線即x-y曲線圖,泡點進料,所以 q=1,即q為一直線,本平衡具有下凹部分,操作線尚未落到平衡線前,已與平衡線相切.Rmin=2.97,操作回流比R =1.55Rmin =1.55 2.97 =4.6035：精微段操作線方程：yn 1 =-

22、R-Xn - 4D- =0.8215% 0.150R 1 R 1精 微 段 操 作 線 方 程= 1.8732xm -0.0017L qFWxwXm 'L qF -WL qF -W在圖上作操作線,由點(0.839, 0.839)起在平衡線與操作線間畫階梯,過精微段操作線與q線交點,直到階梯與平衡線交點小于0.000196為止,由此得到理論板 N=18塊,加料板為第15塊理論板.板效率與塔板結構、操作條件、物質的物理性質及流體性質有關,它 反映了實際塔板上傳質過程進行的程度.板效率可用奧康奈爾公式Et =0.49(aL廣金計算.(29)注：塔頂與塔底平均溫度下的相對揮發度九 一一塔頂與塔

23、底平均溫度下的液體粘度mPa-s(1)精微段：a=2.10,=0.39 mPa s0.245所以：Et =0.49 2.10 0.39=0.515NP1 =電=4=27.2 故 NP1=28塊Et0.515(2)提微段：u'=4.3, R'=0.312 mPa s0.245所以：Et =0.49 4.3 0.312)=0.45N 4NP2=T=8.89 故 Np2=9塊Et 0.45全塔所需實際塔板數：NP -NP1 NP2 -28-9 = 37塊全塔效率Et =叢=里=48.649%加料板位置在第30塊板. NP 372.4 塔徑的初步計算2.4.1 精微段由U =平安系數x

24、 Umax ,平安系數=0.6-0.8 , Umax = CEL 2V式中C可:V(30)橫坐標數值:Ls14.39 m 10,f789.085 72 八 _ 二 0.03 3.8681.2657取板間距:Ht =0.45 m,hL =0.07 m,貝U Ht -hL =0.38 m查圖可知:C20 =0.08 C =C20 =0.08 30.639=0.08720. 20Umax = C：l - %814.927-1.202L =0.087 ： 2.264 m/s1.202U1 = 0.7umax= 1.585 m/s- Ui4 4.16= 1.83 m3.14 1.5854VsiD1 =橫

25、截面積:空塔氣速:UiVs1 3.868 / » / 上=1.23 m/sAt3.14橫坐標數值:空Vs22.4.2提微段5.48 10912.677廣 =0.0453.9820.839取板間距:Ht =0.45 m,hL =0.07 m,貝U Ht hL =0.38 m查圖可知:C20 =0.08 C=C20I 2020 20T0.2= 0.089L-V93.989-0.858,Umax =C：=0.089 J, 2.93 m/sv,0.858U2 =0.7Umax =2.05 m/S圓整：D2 =2 m橫截面積：A =濘422 =3/4 m空塔氣速：u2 =V2 = 3.982

26、=1.27 m/sAt3.142.5 溢流裝置2.5.1 堰長元 取 lw =0.65D =0.65 2 =1.3 m出口堰高：本設計采用平直堰,堰上液高度how按下式計算h 2.84 Eow -1000 EL節3Uw)(近似取E=1)(30)(1)精微段3232.84 ' 3600 M 4.95 父10how =二0.0163 m10001.3 Jhw =hL -how =0.07 -0.0163 =0.0537 m(2)提微段how2.84 3600M5.97 父10工 -0.01841000 k 1.3hw -hL - how -0.07 -0.0184 -0.0516 m2.5

27、.2弓形降液管寬度和橫截面積查圖得：藪=0.0721, 川24貝(jAf =0.0721 3.14 =0.226 m; Wd =0.124 2 =0.248 m驗算降液管內停留時間:精微段:AfHT0.226 0.45 05 a一、一 23.1/ SLs14.39 10“提微段：u'=AH Ls20.226 0.455.48 10= 18.56 s(31)(32)停留時間e>5s,故降液管可用2.5.3 降液管底隙高度(1)精微段3取降液管底隙的流速uo=0.13 m/s ,那么打=二=空空旦=0.03 m0 IwUo 1.3 0.13(2)提微段3取降液管底隙的流速u°

28、;=0.13 m/s,那么 乩=£=5.48/10 =0.032 m0 Qu.1.3 0.13由于h0不小于20mm故h0滿足要求.2.6塔板布置及浮閥數目與排列2.6.1 塔板分布本設計塔徑D=2m采用分塊式塔板,以便通過人孔裝拆塔板.2.6.2 浮閥數目與排列(1)精微段取閥孔動能因子F0=12,那么孔速 見1為乂2 _1067 m/sV1 . 1.2657每層塔板上浮閥數目為3.8680.785 0.04 10.67= 289 個取邊緣區寬度 Wc=0.06 m,破沫區寬度 Ws=0.10 m計算塔板上的鼓泡區面積 即 Aa =2 |xj R2 -x2R2 arcsin 1(3

29、5)_180RD 2一其中 R = W =- -0.06 = 0.94 m(362 c 2x 二 - Wi 雙)=2 - 0.248 0.1 1-0.652 m223.1420.6522所以 Aa =2 0.652 . 0.942 -0.6522 0.942 arcsin =2.24 m_1800.94浮閥排列方式采用等腰三角形叉排,取同一個橫排的孔心距t=75mm那么排間距：t'=Aa=224= 0.103 m=103mm(38)Nt 289 0.075考慮到塔的直徑較大,必須采用分塊式塔板,二各分塊的支撐與銜接也要占去一局部鼓泡區面積,因此排間距不宜采用103mm而應小些.故取t&

30、#39; =65mm=0.065m按t=75mm, t' =65mm以等腰三角形叉排作圖,排的浮閥數290個.按N=290重新核算孔速及閥孔動能因子：u01 =416=11.41 m/s , F0 =u01M1 =11.41父6.2657 = 12.8._ _ 2 _0.04 2904閥孔動能因子變化不大,仍在9-13范圍內,塔板開孔率u'u011.3211.41100% =11.96%(39)(2)提微段F-12取閥孔動目匕因子 F0 =12 ,貝U u02 = 1=13.1 m/s(40).,:V2 0.839每層塔板上浮閥數目為 N = V=簿2 =242個(41)7：

31、,2(10.785 0.042 13.1d°u024按 t=75mm 估算排間距：t'=8 =24=0.123m=123mm(42)Nt 242 0.075取t'=80 mm以等腰三角形叉排彳圖,排的浮閥數 240個.按N=240重新核算孔速及閥孔動能因子： 4.283''Uo2 =-=14.2 m/s , Fo =見2,匕2 =14.2父 J0.839 = 130.042 240 4閥孔動能因子變化不大,仍在9-13范圍內,塔板開孔率 =_ =126 100% =9.58%U0214.2第三章塔板的流體力學計算3.1氣相通過浮閥塔板的壓降可根據hp

32、=仃hc +(44)1 .精微段 干板阻力 U0cl = 1.825/731 =9.50 m/s：V1U J因 U 01AU 0cl 故 幾1 =2.67 v1 o1 = 0.049m o oc c、1g板上氣液層阻力取7=0.5 , hl1 = hc =0.5父0.07 =0.035m(43)計h + 算 h(45)(46)(47) 液體外表張力所造成的阻力 此阻力很小,可忽略不計,因此與氣體流經塔板的壓降相當的高度為hp1 =0.049 0.035 -0.084mhp1 =hp1111g =0.084 814.927 9.8 -670.85Pa2 .提留段干板阻力 Uoc2 T.改,7.,

33、 =11.42 m/sUc2因 Uo2 >Uoc2,故 hc2 =2.67 = o2 = 0.045mg(48)(49)(50)(51) 板上充氣液層阻力.取 =0.4, h2 = %hc =0.4父0.07 = 0.028m(52)外表張力所造成的阻力此阻力很小,可忽略不計,因此與氣體流經塔板的壓降相當的高度為:hp2 =0.045 0.028 = 0.073m3.2淹塔(53)(54)為預防發生淹塔現象,要求限制降液管中清液高度Hd W%Ht +hw)1、精微段單層氣體通過塔板壓降所相當的液柱高度H p1 = 0.084m液體通過降液管的壓頭損失:hdi=0.153(-)2 =0.1

34、53(4.39父107 3M0 03)2 =09025mlwho1匕3 0.03(55)板上液層高度：hc=0.07m,那么,hd1 =0.084+0.0025+0.07 = 0.16m (56)取邛=0.5,已選定 Ht =0.45m , :1 =0.0537m貝 U (Ht hw)1 =0.5(0.45 0.0537) = 0.252m可見Hd1 <%Ht +hw)1 ,所以符合預防淹塔的要求2、提留段 單板壓降所相當的液柱高度Hp2=0.08m液體通過降液管的壓頭損失l3hd2 =0.153(1)2 =0.153(5.48 10 13.物)=0.0026mlwho2(57) 板上液

35、層高度：hc=0.07m,貝U hd2 =0.08 +0.0026 +0.07 = 0.1526m (58)取邛=0.5,那么中(Ht +hw)2 =0.5(0.45 +0.0516) =0.251m(59)可見Hd2 (Ht +1)2,所以符合預防淹塔的要求3.3霧沫夾帶1、精微段泛點率=hl,1.孫2乙100%KCfA(60)板上液體流經長度：Zl =: D -ZWd =2 _2 0.248 =1.504m板上液流面積：A =A _2A =3.14-2x0.226 =2.688 m2b T f查物性系數K=1.0 ,泛點負荷系數圖Cf =0.1031.2023.86811.36 0.004

36、95 1.504泛點率='814.927 -1-02 100% =57.10%80%由以上計1.0 0.103 2.688對于大塔,為了預防過量物沫夾帶,應限制泛點率不超過算可知,無沫夾帶能夠滿足Pv <0.11kg液/kg氣的要求.2.提留段取物性系數K=1.0,泛點負荷系數圖Cf =0.1010.8583.98211.36 0.00597 1.504泛點率=930.989 -0.858 100% =40.96%1.0 0.101 2.688由計算可知符合要求.3.4塔板負荷性能圖 1、霧沫夾帶線泛點率=(62)由上可知物沫夾帶線為直線,那么在操作范圍內任取兩個(63)恒I值,

37、算出匡10im020 i25據此可作出負荷性能圖中的物沫夾帶線,按泛點率80%十算精微段整理得：Vs2 |_:Ls提留段108V 642冢襪由一酒芝相負荷上限 喊相負荷下限0.0050.0 10.0 150.02Ls0.025整理得:.HIIIII112III(64)2、液泛線由此確定液泛線,忽略式中的L:,(65)1IVi.B1.B"L,(66)(67)(1)精微段0.52=2.67三提留段0.251=5.34回整理得： V,61I 匕1 I(68) ii5II3、液相負荷上限液體的最大流量應保證降液管中停留時間不低于3度5s液體降液管內停留時間(70)以Q=5s作為液體在降液管內

38、停留時間的下限,那么108V 6200'nil MSiH-W US! WB'.HTNSm3/s(71)LS4、漏液線 10對于慢!型重閥,依乒目作為規定氣體最小負荷的標準,精微段108V 64200m3/sL,提留段108V 6420m3/sL,5、液相負荷下限取堰上液層高度作為液相負荷下限條件作出液相負荷下限線,該(73)線為與氣相流量無關的豎直線.108V 6420000050.010015002Ls0025,取 E=1.0108rV6d am«S!000.B50 0 100150.020.025U那么m3/s由以上1m5作出塔板負荷性能圖.可以看出 在任務規定的

39、氣液負荷下的操作點p (設計點)處在適宜操作區內的位置； 塔板的氣相負荷上限完全由物沫夾帶限制操作下限由漏液限制； 按固定的液氣比,由圖可查出塔板的氣相負荷上限(Vs)max =4.92(4.84)m7s ,氣相負荷下限(Vs)min =1.66(1.72) m/s所以精微段操做彈性=.92=2.96,提微段操做彈性=%=2.811.661.72浮閥塔工藝設計計算結果工程符號單位計算數據備注精微段提留段塔徑Dm22板間距m0.450.45塔板類型單溢流弓形降液管分塊式塔板空塔氣速m/s1.231.27堰長m1.31.3堰局m0.05370.0516板上液層高度m0.070.07降液管底隙高m0

40、.030.0358浮閥數N290240等腰三角形叉排閥孔氣速m/s10.6713.1浮閥動能因子12.813臨界閥孔氣速m/s9.511.42孑L心足巨tm0.0750.075同一橫排孔心距排間距m0.0650.08相鄰橫排中央距離單板壓降Pa670.85666.03液體在降液管內停留時間s20.5517.04降液管內清液層高度m0.2520.251泛點率%57.1040.96氣相負荷上限m3/s4.924.84物沫夾帶限制氣相負荷卜限m3/s1.661.72漏液限制操作彈性2.962.81第四章塔附件設計4.1接管 1、進料管進料管的結構類型很多,有直管進料管,彎管進料管,本設計采用直管進料

41、管.管徑計算:(74)D= s-,取 uF =1.6m/s , R =918.19 kg/m3 二 Uf8 1073,Vs =0.00336 m /s3600 300 24 918.19查表取 57 52、回流管(75)采用直管回流管,取Ur =1.6 m/s dR = 國,二UrVD =2.989 1073600 300 24 918.19= 0.001256 m3/s查表取 38 33、塔釜出料管取tw =1.6m/s,直管出料,5.01 1073600 300 24 918.19= 0.0021 肅/sdw4 0.0021 3.14 1.6=0.041m = 41mm查表取 45 24、

42、塔頂蒸汽出料管取直管出氣,取出口管速 u=20m/s,那么口 =4 4.16 八 ,/0.515m = 515mm3.14 20查表取 600 15.45、法蘭由于常壓操作,所有法蘭均采用標準管法蘭,由不同的公稱直徑選用相應 的法蘭 進料管法蘭：Pg6Dg70HG501058 回流管法蘭：Pg6Dg50HG5010-58 g g 塔釜出料管法蘭：Pq6Dq80HG5010-58g g 塔頂蒸汽管法蘭：Pg6Dg600HG5010-58 塔釜蒸汽進氣法蘭：Pg6Dg500HG5010-584.2簡體與封頭1、簡體 1 = 1.05x6x2000 +0.2 = 5.77mm(76)2 1250 0

43、.9壁厚選6mm所用材質為A32、封頭封頭分為橢圓形封頭、碟形封頭等幾種,本設計采用橢圓形封頭,由 公稱直徑dg = 2000mm ,查得曲面高度 幾=450mm,直邊高度h0=40mm,內 外表積 F封=3.73m2 ,容積 v封=0.866m3,選用封頭 Dg2000M6 , JBi154-73 4.3除沫器當空塔氣速較大,塔頂帶液現象嚴重,以及工藝過程中不許出現氣速 夾帶霧滴的情況下,設置除沫器,以減少液體夾帶損失,保證氣體純度, 保證后續設備的正常操作.常用除沫器有折流式除沫器,絲網除沫器以及 程流除沫器.本設計采用絲網除沫器,其具有比外表積大,重量輕、空隙 大及使用方便等優點.f p

44、 - P設計全速,選取u = K'J, ,系數K'=0.107(77)=2.784 m/s814,927 -1.202u =0.107,1.202除沫器直徑吁3,144 421：84 選取不銹鋼除沫器：類型：標準型,規格： 10-100,材料：不銹鋼絲網(1Gr18Ni9)4.4裙座塔底常用裙座的結構性能好,連接處產生的局部阻力小,所以它是塔設備的主要支座形式,為了制作方便,一般采用圓筒形.由于群座內徑800mm故群座壁厚取 16mm根底環內經: Dbi =(2000 2 16) -(0.2 L 0,4) 103 -1732mm根底環外經： Dbo =(2000 2 16) (

45、0,2 1 0.4) 103 =2332 mm圓整：Dbi=1800mm Dbo=2400mm根底環厚度,考慮到腐蝕余量,腐蝕余量取18mm考慮到再沸器,群座高度取 2.5m,地角螺栓直徑取 M30.4.5 吊柱對于較高的室外無框架的整體塔,在塔頂設置吊柱,對于補充和更換填料、安裝和拆卸內件,既經濟又方便的一項舉措,一般取15m以上的塔物設吊柱,本設計中高度大,因此設吊柱.因設計塔徑 D=2000mm可選用 吊柱 600kg, s=1000mm l=3500mm H=1000mm 材料為 A3.4.6 人孔人孔是安裝和檢修人員進出塔的惟一通道,人空的設置應便于人進入 任一層塔板,由于設置人孔處

46、塔間距離大,且人孔設備過多會使制造時塔 體的彎曲度難以到達要求,一般每隔10-20塊塔板才設一個人孔,本塔總共37塊板,需設置3個人孔,每個孔直徑為 450mm在設置人孔處,板間距為600mm裙座上應開設2個人孔,直徑450mm人孔慎入塔內部應與 他內壁修平,其邊緣需倒裝和磨圓,人孔法蘭的密封形狀及墊片用材,一 般與塔的接管法蘭相同,本設計也是如此.第五章塔總體高度的設計一、塔的頂部空間高度是指塔頂第一層塔盤到塔頂封頭的直線距離,取除 沫器到第一板的間距為 600mm頂部空高度為1200mm二、塔的底部空間高度是指塔底最末一層塔盤到塔底封頭的直線距離,釜 液停留時間取5s o九=(60-Rv)

47、A+(0.510.7)(78)Hb = (5 m5.97 x10m 600.142) x3.1345 +(0.5 L 0.7) =1.126(79)塔立體高度H1 =HtN +3M150 =450父(37-1) + 3M150 = 16650mm (80)H = H+Hb+H 裙 + H 封 + H 頂=16.65+1.126+2.5+0.49+1.2 = 22m(81)第六章塔附屬設備設計6.1 確定冷凝器的熱負荷 QcQc =(R+1)D(H1 -hD)-(R+1)Dj(82)上式中的rm,為塔頂混合物的汽化潛熱.物質tD時的氣化潛熱KJ/mol乙醇402190.849水43193.940

48、.151rm =40219.11 0.849 43193.94 0.151 =40668.1674 kJ/hQc =(R 1)rm =(4.445 1) 40668.17 =2.0908 107 kJ/h6.2 冷凝器的選擇 有機物蒸汽冷凝器的設計選用的總體傳熱系數一般范圍為500u 1500kcal/行 hC本設計取 K=700 kcal/ 行 hC=2926J/行 hC出料液溫度：78.237 C 飽和氣“ 78.273 C 飽和液冷卻水溫度：20C35C逆流操作：純=58.273 C, 純=43.237 C-t1 _ 寸2=50.38 C58.273-43.237"",58.273l