1、化工原理課程設(shè)計(jì)泡罩塔 TOC o 1-5 h z 目錄中文摘要7英文摘要8 HYPERLINK l bookmark2 o Current Document 1引言9 HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 二元混合精儲(chǔ)概述9 HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 泡罩塔簡介10 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 設(shè)計(jì)方案的確定10 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 操作流程10 HYPERLINK l boo

2、kmark12 o Current Document 精微塔的設(shè)計(jì)步驟11 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 2塔的工藝參數(shù)計(jì)算12 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 主要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)12苯和甲苯的物理性質(zhì) 12常壓下苯一甲苯的氣液平衡數(shù)據(jù)12飽和蒸汽壓P 12苯與甲苯的液相密度13液體表面張力13液體黏度13液體氣化熱13 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 精儲(chǔ)塔的物料衡算13 HYPERLINK l bookmark20 o Current Do

3、cument 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率13 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量14物料衡算14 HYPERLINK l bookmark25 o Current Document 塔板數(shù)的確定14 HYPERLINK l bookmark27 o Current Document 理論塔板數(shù)M的求取14y一x 圖及 tx-y14最小回流比及操作回流比16理論板數(shù)Nt16 HYPERLINK l bookmark29 o Current Document 全塔效率16 HYPERLINK l bookm

4、ark31 o Current Document 實(shí)際塔板數(shù)N16 HYPERLINK l bookmark33 o Current Document 精鐳塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算17 HYPERLINK l bookmark35 o Current Document 操作壓強(qiáng)斗17 HYPERLINK l bookmark37 o Current Document 操作溫度tm17 HYPERLINK l bookmark39 o Current Document 平均摩爾質(zhì)量Mm17平均密度Pm18氣相平均密度Pmv18液相平均密度計(jì)算18液體平均表面張力0m19 HYPERLIN

5、K l bookmark43 o Current Document 液體平均黏度也m20 HYPERLINK l bookmark45 o Current Document 氣液負(fù)荷計(jì)算21 HYPERLINK l bookmark47 o Current Document 3精錨塔的塔體及塔板工藝尺寸計(jì)算21 HYPERLINK l bookmark49 o Current Document 泡罩?jǐn)?shù)計(jì)算22 HYPERLINK l bookmark51 o Current Document 塔徑的計(jì)算22鼓泡面積22 HYPERLINK l bookmark53 o Current Docu

6、ment 溢流裝置的計(jì)算23堰長123堰上液層高度h。”23堰高h(yuǎn)w及/?o等23降液管計(jì)算24 HYPERLINK l bookmark55 o Current Document 塔盤布置24 HYPERLINK l bookmark57 o Current Document 4塔板的流體力學(xué)計(jì)算24 HYPERLINK l bookmark59 o Current Document 液面落差25動(dòng)液封鼠26 HYPERLINK l bookmark63 o Current Document 壓降26 HYPERLINK l bookmark67 o Current Document 霧沫夾

7、帶驗(yàn)算29 HYPERLINK l bookmark77 o Current Document 排空時(shí)間30 HYPERLINK l bookmark83 o Current Document 塔板 負(fù)荷性能曲線30霧沫夾帶線30液泛線31液體負(fù)荷上、下限線3233 TOC o 1-5 h z 液相負(fù)荷下限線33 HYPERLINK l bookmark87 o Current Document 5塔附件設(shè)計(jì)35 HYPERLINK l bookmark89 o Current Document 接管35進(jìn)料管的管徑35回流管3536塔頂蒸汽出料管363636筒體封頭373737 HYPERL

8、INK l bookmark93 o Current Document 除沫器37 HYPERLINK l bookmark95 o Current Document 裙座38 HYPERLINK l bookmark97 o Current Document 吊柱38 HYPERLINK l bookmark99 o Current Document 人孔39 HYPERLINK l bookmark101 o Current Document 6塔總體高度的設(shè)計(jì)39 HYPERLINK l bookmark103 o Current Document 塔的頂部空間高度39 HYPERLIN

9、K l bookmark105 o Current Document 塔的底部空間高度39 HYPERLINK l bookmark107 o Current Document 塔立體高度39 HYPERLINK l bookmark109 o Current Document 7附屬設(shè)備設(shè)計(jì)40 HYPERLINK l bookmark111 o Current Document 冷凝器的選擇40熱負(fù)荷Qc的計(jì)算40冷卻 水用量4巾240總傳熱系數(shù)K40泡點(diǎn)回流時(shí)的平均溫差40換熱面積A40 HYPERLINK l bookmark113 o Current Document 再沸器的選擇4

10、0熱&負(fù) iVf Qb. /jo加熱蒸汽用量Qml41平均溫差A(yù)tm41換熱系數(shù)K41 HYPERLINK l bookmark115 o Current Document 8風(fēng)載荷和風(fēng)彎矩41 HYPERLINK l bookmark117 o Current Document 風(fēng)載荷 41風(fēng)彎矩42 HYPERLINK l bookmark121 o Current Document 9地震載荷的計(jì)算44 HYPERLINK l bookmark119 o Current Document 塔的自震周期44土也震載荷計(jì)算44 HYPERLINK l bookmark123 o Curren

11、t Document 10設(shè)計(jì)結(jié)果一覽表45心得體會(huì)48板式精鐳塔設(shè)計(jì)摘要：本設(shè)計(jì)采用泡罩精微塔分離苯-甲苯溶液。通過對原料產(chǎn)品的要求和物性參數(shù)的 確定及對主要尺寸的計(jì)算，工藝設(shè)計(jì)和附屬設(shè)備結(jié)果選型設(shè)計(jì)，完成對苯一甲苯 精鐳工藝流程和主體備設(shè)計(jì)。苯-甲苯溶液為理想物系，利用作圖法求出最小回 流比為，理論板數(shù)為14塊，計(jì)算出全塔效率為52%,實(shí)際板數(shù)為27塊，其中 精鐳段10塊，提鐳段17塊，進(jìn)料位置為第11塊。得到精鐳塔的塔徑為米，總 高米；精鐳段操作彈性為，提鐳段操作彈性為，通過泡罩塔的流體力學(xué)驗(yàn)算， 證明各指標(biāo)數(shù)據(jù)均符合標(biāo)準(zhǔn)。強(qiáng)度校核表明，該精鐳塔滿足強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定 性等要求。關(guān)鍵詞：苯

12、-甲苯溶液，精偏，泡罩塔設(shè)計(jì)，最小回流比Abstract:Ablister distillation tower is designed to separate Benzene and Toluene. The design includes determination of the distillation process, optimal reflux ratio through economic accounting, calculation of the distillation column size and selection of auxiliary equipment. The

13、 Benzene-Toluene solution is aideal physical system. The minimum reflux ratio was mapping method. The theoretical plate number was 14, the efficiency of the rectifying section is52%, the actual plate number was 27, of which the rectifying section 10 and the stripping section 17, the feeding location

14、 is thel 1th plate. The diameter of distillation tower is meters, the total height of tower is meters; the operating flexibility of the rectifying section is and of the stripping section . Through calculating the fluid mechanics of the float valve tower every target and data is up to standard. Stren

15、gth checking shows that the distillation tower meets the strength, stiffness and stability requirement.Keywords： Benzene and Toluene, distillation, float valve tower, minimum reflux ratio1引言塔設(shè)備是是化工、石油化工和煉油等生產(chǎn)中最重要的設(shè)備之一。它可使氣液或液液 兩相間進(jìn)行緊密接觸，達(dá)到相際傳質(zhì)及傳熱的目的。可在塔設(shè)備中完成常見的單元操作 有：精做、吸收、解吸和萃取等。此外，工業(yè)氣體的冷卻與回收、氣體的濕法

16、凈制和干 燥以及兼有氣液兩相傳質(zhì)和傳熱的增濕、減濕等。在化工、石油化工、煉油廠中，塔設(shè)備的性能對于整個(gè)裝置的產(chǎn)品質(zhì)量和環(huán)境保護(hù)等各個(gè)方面都有重大影響。塔設(shè)備的設(shè)計(jì)和研究受到化工煉油等行業(yè)的極大重視。根據(jù)板式精譙塔設(shè)計(jì)任務(wù)，我們選擇用泡罩板精譙塔，運(yùn)用化工設(shè)計(jì)的程序和方法，通過查閱資料、使用手冊，選用數(shù)據(jù)和公式，合理確定工藝流程，正確進(jìn)行工藝計(jì)算，并且用文字、數(shù)表、圖紙表達(dá)了設(shè)計(jì)成果。具體設(shè)計(jì)內(nèi)容如下：二元混合精儲(chǔ)概述在化工實(shí)際生產(chǎn)中,精假是最常用的單元操作，是分離均相液體混合物的最有效方 法之一。在化學(xué)工業(yè)中，總能耗的40%用于分離過程，而其中的95%是精假過程消耗 的，因此有必要開辟多種途徑

17、來降低能耗，實(shí)現(xiàn)精假節(jié)能。因此，對二元混合物連續(xù)精 做的研究無論是對節(jié)省投資，還是降低能耗，都具有非常重要的意義。雙組分混合液的分離是最簡單的精假操作。典型的精假設(shè)備是連續(xù)精循裝置，包括精鐳 塔、再沸器、冷凝器等。精假塔供汽液兩相接觸進(jìn)行相際傳質(zhì)，位于塔頂?shù)睦淠魇拐?汽得到部分冷凝，部分凝液作為回流液返回塔頂，其余做出液是塔頂產(chǎn)品。位于塔底的 再沸器使液體部分汽化，蒸汽沿塔上升，余下的液體作為塔底產(chǎn)品。進(jìn)料加在塔的中 部，進(jìn)料中的液體和上塔段來的液體一起沿塔下降,進(jìn)料中的蒸汽和下塔段來的蒸汽一 起沿塔上升。在整個(gè)精偏塔中,汽液兩相逆流接觸，進(jìn)行相際傳質(zhì)。液相中的易揮發(fā)組 分進(jìn)入汽相，汽相中的

18、難揮發(fā)組分轉(zhuǎn)入液相。對不形成恒沸物的物系，只要設(shè)計(jì)和操作 得當(dāng)，倒出液將是高純度的易揮發(fā)組分，塔底產(chǎn)物將是高純度的難揮發(fā)組分。進(jìn)料口以 上的塔段，把上升蒸汽中易揮發(fā)組分進(jìn)一步提濃，稱為精假段；進(jìn)料口以下的塔段，從 下降液體中提取易揮發(fā)組分，稱為提福段。兩段操作的結(jié)合，使液體混合物中的兩個(gè)組 分較完全地分離，生產(chǎn)出所需純度的兩種產(chǎn)品。當(dāng)使n組分混合液較完全地分離而取得 n個(gè)高純度單組分產(chǎn)品時(shí)，須有n-1個(gè)塔。近年來人們逐漸重視對于將化學(xué)反應(yīng)和精假過程結(jié)合起來的研究。這種伴有化學(xué)反 應(yīng)的精假過程稱為反應(yīng)精譙。按照反應(yīng)中是否使用催化劑可將反應(yīng)精偏分為催化反應(yīng)精 做過程和無催化劑的反應(yīng)精偏過程。催化反

19、應(yīng)精假過程按所用催化劑的相態(tài)又可分為均 相催化反應(yīng)精假和非均相催化精饋過程，非均相催化精假過程即為通常所講的催化精 做。這種非均相催化精饋過程能避免均相反應(yīng)精假中存在的催化劑回收困難,以及隨之 帶來的腐蝕、污染等一系列問題。泡罩塔簡介板式精偏塔中溶液經(jīng)過一塊塔板即相當(dāng)于一次相平衡，塔板的數(shù)目越多則分離效果 越明顯，但同時(shí)塔板費(fèi)用也越高，故需要根據(jù)實(shí)際的費(fèi)用及操作要求來確定塔板的數(shù) 目。塔板是板式塔的主要構(gòu)件，分為錯(cuò)流式塔板和逆流式塔板兩類，工業(yè)中以錯(cuò)流式為 主，常用的錯(cuò)流式塔板有：泡罩塔板，篩孔塔板，浮閥塔板。泡罩塔是典型的板式塔，長期以來在蒸假、吸收等單元操作所使用的塔設(shè)備中曾占 有主要地位

20、，近幾十年來由于塔設(shè)備有很大進(jìn)展,出現(xiàn)了許多性能良好的新塔型，才使 泡罩塔的應(yīng)用范圍和在塔設(shè)備中所占的比重都有所減少。但泡罩塔并不因此失去重要 性，因?yàn)槠渚哂幸韵聝?yōu)點(diǎn)：(1)塔板效率較高(2)操作彈性較大，在負(fù)荷變動(dòng)范圍較大時(shí)仍能保持較高的效率。(3)生產(chǎn)能力較大。(4)液氣比的范圍大。(5)不易堵塞,能適應(yīng)多種介質(zhì)。(6)操作穩(wěn)定可靠。泡罩塔的不足之處在于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高、安裝維修麻煩以及氣相壓力降較大。然而泡罩塔經(jīng)過長期的實(shí)踐，積累的經(jīng)驗(yàn)比其他任何塔型都豐富。常用的泡罩已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn) 化。設(shè)計(jì)方案的確定設(shè)計(jì)方案選定是指確定整個(gè)精憎裝置的流程、主要設(shè)備的結(jié)構(gòu)型式和主要操作條 件。所選方案必須：能滿

21、足工藝要求，達(dá)到指定的產(chǎn)量和質(zhì)量；操作平穩(wěn)，易于調(diào) 節(jié)；經(jīng)濟(jì)合理；生產(chǎn)安全。在實(shí)際的設(shè)計(jì)問題中，上述四項(xiàng)都必須兼顧考慮。課程 設(shè)計(jì)方案選定所涉及的主要內(nèi)容有：操作壓力，進(jìn)料狀況，加熱方式及其熱能的利用。 本設(shè)計(jì)選用泡罩塔，采用泡點(diǎn)進(jìn)料，采用間接加熱塔釜加熱蒸汽壓力為(表壓)。操作流程精假裝置有精假塔、原料預(yù)熱器、再沸器、冷凝器、釜液冷卻器和產(chǎn)品冷卻器等設(shè) 備。熱量自塔釜輸入，物料在塔內(nèi)經(jīng)多次部分氣化與部分冷凝進(jìn)行精偏分離，由冷凝器 和冷卻器中的冷卻介質(zhì)將余熱帶走。苯一甲苯混合液原料經(jīng)預(yù)熱器加熱到泡點(diǎn)溫度后送入精假塔進(jìn)料板，在進(jìn)料板上與自塔上部下降的回流液體匯合后，逐板溢流，最后流入塔底。在每層

22、板上，回流液體與 上升蒸汽互相接觸，進(jìn)行熱和質(zhì)的傳遞過程。操作時(shí)，連續(xù)地從再沸器取出部分液體作 為塔底產(chǎn)品，部分液體氣化，產(chǎn)生上升蒸汽，一起通過各層塔板。塔頂蒸汽進(jìn)入冷凝器 中被冷凝，并將部分冷凝液送回塔頂作為回流液，其余部分經(jīng)冷凝器冷凝后送出作為塔頂產(chǎn)品，經(jīng)冷凝器冷卻后送入貯槽。塔釜采用再沸器加熱。塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送入貯 槽。精儲(chǔ)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)方案確定和說明。根據(jù)給定任務(wù)，對精偏裝置的流程、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。(2)蒸循塔的工藝計(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 等，

23、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)精假塔主體設(shè)備的機(jī)械設(shè)計(jì)。(6)繪制精做裝置工藝流程圖和精譙塔的設(shè)備圖。(7)編寫設(shè)計(jì)說明書。2塔的工藝參數(shù)計(jì)算主要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)苯和甲苯的物理性質(zhì)項(xiàng)目分子式分子量M沸點(diǎn)()臨界溫度tc co臨界壓強(qiáng)Pc (kPa)苯AC6Hs甲苯BCA-CH3常壓下苯一甲苯的氣液平衡數(shù)據(jù)溫度t 液相中苯的摩爾分率X氣相中苯的摩爾分率 y飽和蒸汽壓p苯、甲苯的飽和蒸汽壓可用Antoine方程求算，即式中t物系溫度，C0 ；P飽和蒸汽壓，kPa；A、B、CAntoine常數(shù)，其值見下表：組分ABC笨甲苯苯與甲苯的液相密度溫度（）SO901

24、00110120苯，kg/ m1815甲苯,kg/mS10液體表面張力溫度()SO90100110120苯，mN/m甲甲,Mn/m液體黏度溫度()so90100110120苯Q)甲苯(J液體氣化熱溫度SO90100110120苯，kj/kg甲苯，kj/kg精儲(chǔ)塔的物料衡算原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率苯的摩爾質(zhì)量Ma = 78. 11 kg/kmol甲苯的摩爾質(zhì)量% =92.13 kg/kmol原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量物料衡算原料處理量l 300000000=492. 86(kmol/h)F =84. 54 x 300 x 24總物料衡算D +W = 492. 86苯物料衡算 Q

25、 542F = 0. 949D + 0. 012W聯(lián)立解得 D = 278. 78 (kmol/h)式中f原料液流量塔頂產(chǎn)品量 塔底產(chǎn)品量塔板數(shù)的確定理論塔板數(shù)Nr的求取苯一甲苯屬理想物系，可采.圖解法求理論塔板數(shù)岫。根據(jù)苯、甲苯的氣液平衡數(shù)據(jù)作y-x圖及t-x-y,參見圖1及圖2圖1苯、甲苯的yx圖及圖解理論版圖2苯、甲苯的t-x-y圖求最小回流比及操作回流比。因泡點(diǎn)進(jìn)料，在圖2中作進(jìn)料線（q線），該線與平衡線的交點(diǎn)坐標(biāo)為%二，4二，此即最小回流比時(shí)操作線與平衡線的交點(diǎn)坐標(biāo)。依最小回流比計(jì)算式：包二=受士繆= 0.97530. 7475- 0. 5412取回流比R = 1. 5R& = 1.

26、 5 X 0. 9753 = 1.46求理論板數(shù)M精鐳段操作線如圖2所示，按常規(guī).作圖法解得：g = （14.5-1）層（不包括釜）。其中精錦段理論板數(shù)為5層，提馀段為層（不包括 釜）。全塔效率為 根據(jù)塔頂、塔底液相組成查圖3,求得塔平均溫度為C。，該溫度下進(jìn)料液相黏度為：4 = 0. 5412米 + (1 - 0. 5412)甲茉=0. 5412 x 0. 267 + (1 - 0. 5412)x 0. 274 = 0. 270mPa - s故Et = 0. 17 - 0. 6161g0. 270 = 52%實(shí)際塔板數(shù)N 精偏段N精=5/0. 52 = 9. 6 n 10層提福段N精=8.

27、5/0. 52 = 16. 35 x 17層精儲(chǔ)塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算操作壓強(qiáng)匕塔頂操作壓力B=kPa每層塔板壓降/尸二kPa進(jìn)料板壓力？=+xlO二塔底操作壓力a=+27x=精循段平均壓力尸m精=（+）/2= kPa提循段平均壓力尸m提二什）/2=kPa操作溫度。依據(jù)操作壓力，由泡點(diǎn)方程通過試差法計(jì)算出泡點(diǎn)溫度，其中苯、甲苯的飽和蒸氣壓由 安托尼方程計(jì)算，計(jì)算過程略。計(jì)算結(jié)果如下：塔頂溫度= 81. 1,進(jìn)料板溫度t? = 93. 1塔底溫度匚=116. 0精循段平均溫度t皿=高噸1 = 87, rc提做段平均溫度t碗=1出 ： 93=io4. 55C平均摩爾質(zhì)量 塔頂平均摩爾質(zhì)量

28、計(jì)算由Xd = % = 0.9487代入相平衡方程得X = 0.877進(jìn)料板平均摩爾質(zhì)量計(jì)算由上面理論板的算法，得y7 = 0. 748, xr = 0. 5412Mg = 0. 5412 X 78. 11 + (1 - 0. 5412) X 92. 13 = 84. 55塔底平均摩爾質(zhì)量計(jì)算由Xw = 0.0118,由相平衡方程，得%= 0.029MLWa = 0. 029 X 78. 11 + (1 - 0. 029) X 92. 13 = 91. 72精福段平均摩爾質(zhì)量提福段平均摩爾質(zhì)量平均密度Pm氣相平均密度PmV由理想氣體狀態(tài)方程計(jì)算，精做段的平均氣相密度即提福段的平均氣相密度液相平

29、均密度計(jì)算液相平均密度依下式計(jì)算，即% j X +塔頂液相平均密度的計(jì)算% （a為質(zhì)量分?jǐn)?shù)）由6 = c,查手冊得Plad = 813.7 kg/m3, pLBD = 809.5 kg/塔頂液相的質(zhì)量分率=0.9410.940.06=+pLmD813.7809.5求得 PzmD = 813.4 kg/加進(jìn)料板液相平均密度的計(jì)算由* = 93.1。，查手冊得Plat = 800.1 kg/m3, pLBF = 796.9 kg/m3進(jìn)料板液相的質(zhì)量分率= 0.5求得 pLmF = 798.5 k/m3塔底液相平均密度的計(jì)算由%=116.0U查手冊得Plaw = 774.1 kg/m3, pLBW

30、 = 773.5 kg/m3m精=(21. 15 + 20. 03)/2 = 20. 59 mN/m塔底液相的質(zhì)量分率cIaw = 0.01求得 Pzmw = 773.5 kg/m3精譙段液相平均密度為提偏段液相平均密度為= (773. 5 + 798. 5)/2 = 786 kg/m3液體平均表面張力0Ml液相平均表面張力依下式計(jì)算，即n4 = Z xqi - l塔頂液相平均表面張力的計(jì)算由 = 81.1 查手冊得(ja = 21.13 mN/m, oB = 21.55 mN/m進(jìn)料板液相平均表面張力的計(jì)算由* = 93.1。，查手冊得(ja = 19.71(jb = 20AO mN/m塔底

31、液相平均表面張力的計(jì)算由tw = 116.0C：查手冊得aA = 16.94mJV/m, aB = 17.73 znJV/mb熊=0. 0118 X 16. 94 + 0. 0882 X 17. 73 = 17. 72 mN/m精譙段液相平均表面張力為提偏段液相平均表面張力為外促=(17 72 + 20. 03)/2 = 18. 875 mN/m液體平均黏度液相平均黏度依下式計(jì)算，即n心=E xi-i塔頂液相平均黏度的計(jì)算由生= 81.1查手冊得Na = 0.305mPa s, = 0.308/nPa s進(jìn)料板液相平均黏度的計(jì)算由* = 93.1。，查手冊得Na = 0.272?nPa s,劭

32、=0.279?nPa s塔底液相平均黏度的計(jì)算由品=116.0u查手冊得Na = 0.2227?iPa s. = 0.238?nPa - s精偏段液相平均黏度為提偏段液相平均黏度為氣液負(fù)荷計(jì)算精福段:提鐳段：3精儲(chǔ)塔的塔體及塔板工藝尺寸計(jì)算選取泡罩塔尺寸A X仇=100 x 3mm齒縫高度h二30nlm齒縫寬度bi= 5mm齒縫數(shù)n=32升氣管直徑21=68齒縫總面積&=48cm2泡罩底面積4、= 78.5c/r升氣管凈面積G =25.85。/泡罩?jǐn)?shù)計(jì)算對精鐳段：對提鐳段：為了排列方便，我們選取泡罩?jǐn)?shù)為245個(gè)塔徑的計(jì)算塔板間距出的選定很重要.它與塔高、塔徑、物系性質(zhì)、分離效率、塔的操作彈 性

33、，以及塔的安裝、檢修等都有關(guān)。對精鐳段：取泡罩中心距t = 1. 25D = 125mm鼓泡面積= 0. 886t2 = 1252 x 0. 886 = 13531. 25mm2A根據(jù)t/D查圖可得上=1.715Ac4鼓泡總面積A；各泡罩的底面積之和塔徑D =:工x =、:士警x一=2. 54卬 所以取符合要求 V 0. 65 0. 785 0. 650. 785對提儲(chǔ)段：塔徑D也為鼓泡面積塔板總鼓泡面積：Aa = mab x IO-6 = 245 x 13531. 25 x IO-6 = 3. 3151m2溢流裝置的計(jì)算堰長lw本塔采用單溢流，常用弓形降液管的溢流堰長取值范圍為=（6-8）D

34、取 4 = 0. 66 = 0. 66 x 2. 6 = 1. 716nl堰上液層高度Lw本設(shè)計(jì)采用平直堰設(shè)出口堰，不設(shè)進(jìn)口堰,堰上液層高度Lw按下式計(jì)算41 4 Y 3在i5 h” = 0. 00281E = 0.0237血精循段：1.716）堰高麗及瓦等初選動(dòng)液封心S = 0.06m靜液封h= = h.： - h。* = 0. 06 - 0. 02371 = 0. 03629m堰高 h* = hT + hr + h + h: = 0,01 + 0. 005 + 0. 03 + 0. 03629 = 0. 08129mhT泡罩下緣距塔板間距0.01mhr泡罩帽緣高度0.OO5m取考慮降液管底

35、部液封為12mm,則管底通道寬度提鐳段：Er = 0. 00284 x.BO；*。* = 0- 0429羽堰高：初選動(dòng)液封%s = 0.06/n靜液封 h= = hd= - hg = 0. 06 - 0. 04292 = 0. 01708m堰高 h” = hT + hr + h + h= = 0.01 + 0. 005 + 0. 03 + 0. 01708 = 0. 06208mhT泡罩下緣距塔板間距0.01mh,泡罩帽緣高度0.005m取考慮降液管底部液封為12mm,則管底通道寬度降液管計(jì)算對于弓形降液管，堰長一經(jīng)確定之后，降液管寬和面積可按下圖計(jì)算.- = 0. 66, 4= 5. 309

36、3m22D圖3w查圖可得:-A = o. 124,4=0. 1242? = 0. 32242n生=0. 0722, Af = 0. 07224 x 5. 3093 = 0. 3833. 4驗(yàn)算降液管內(nèi)停留時(shí)間，應(yīng)用公式1 =AN精鐳段：8” ronr- = 11 9987s提做段：02 = 3833 x。45 = $ 6s 0. 028停留時(shí)間e5s,故降液管可用。塔盤布置塔盤面積分為鼓泡面積、降液面積、穩(wěn)定區(qū)和無效區(qū)。由上面數(shù)據(jù)得:鼓泡區(qū)：人=生理=62. 13%At 5. 3093改才 v 240. 3833 x 2- 71g降液區(qū)：-=14. 44%At 5.3093無效區(qū)：%=%4塔板

37、的流體力學(xué)計(jì)算液面落差對精播段:先按塔徑計(jì)算液流強(qiáng)度，根據(jù)及岳由下圖求出未校正的每排泡罩的液面落差.: 查表得= 0. 04247ft!27 6L00.60.5O.-10,32v燈力，俞忘1芯J50圖4計(jì)算氣動(dòng)因子R ：從上圖求出校正系數(shù)C，在算出校正后的每排泡罩的液面落差量有 關(guān)計(jì)算式如下： 查上表得Q = 1.333對提福段:查表得尺=1.6計(jì)算氣動(dòng)因子F,：從上圖求出校正系數(shù)J，在算出校正后的每排泡罩的液面落差量 有O關(guān)計(jì)算式如下：查上表得以=1.06動(dòng)液封hds對精儲(chǔ)段：初選動(dòng)液封A, = 0.06卬則靜液封 h* = hd - h8 = 0. 06 - 0. 02371 = 0. 0

38、3629s對提儲(chǔ)段：初選動(dòng)液封鼠=0.06。則靜液封 h$s = hds - h“ = 0. 06 - 0. 04292 = 0. 01708加壓降對精微段：屏保壓降K由已知得，取（二液層阻力hi式中：Wb按液流面積Ab計(jì)算的氣速圖5查圖得夕=0. 57全塔總壓降0= 10 x 0. 1268 = 1. 268s對提儲(chǔ)段：由已知得，取L二液層阻力L式中：Wb按液流面積Ab計(jì)算的氣速查圖得夕=0. 65全塔總壓降r= 17 x 0. 1437 = 2. 4089H霧沫夾帶驗(yàn)算檢驗(yàn)液泛：對精儲(chǔ)段：所以不發(fā)生液泛。對提儲(chǔ)段：同理可得2-h. = 0.4481 %所以不發(fā)生液泛。檢查霧沫夾帶：對精儲(chǔ)段

39、：hf = 0.0432&2 + i.89hw - 0.0406 = 0.2866mS = HT-hf = 0.45 - 0.2866 = 0.1643mVs5.44Wg = At - 2Af = 5.3089-2 X 0.3833 = 1，1976 m/S段=7.28935.7 x IO、Ua a Ht - hf% =廠=1.1044 m/s/I j* - Hf3.2=0.07970 0.1所以不發(fā)生霧沫夾帶對提儲(chǔ)段：同理求得e” = 0.0129 0.1所以不發(fā)生霧沫夾帶。排空時(shí)間對精儲(chǔ)段： 采用排空孔徑%=1皿 Aw= 2.5cm2/nr2.5x1/4xtiD2 . 4人m0 = 3.6

40、個(gè)孔數(shù)4x冗d對提譙段： 采用排空孔徑d = 10儂，Aw=2.5cnr/nr2.5xl/4xnD2 一人m0 = 3.6個(gè)孔數(shù) 1/4xKdo塔板負(fù)荷性能曲線霧沫夾帶線： 精福段 近似取 e 1- 0, hw = 0. 08129/27, lv = 1. 716mhf 故=2. 5 0. 08129 + 2.84 x 10-3 x36004 11-716 J2/3=0. 2025 + 1. 1535Z 3已知 b = 20. 59 xHT = 0. 45rIA 15. 7 x 10-6所以0=20. 59 x IO”0. 203/,10. 45 - 0. 2025 - L 635Z X整理得

41、% = 7. 6803 - 36. 1058Z； 3提福段與精循段同理可得整理得上 = 1. 6125 - 6. 2686Z- 3液泛線： 令Lf =、求出關(guān)系式 精假段將名. = 0.45,4=0. 08129卬，帶入得： 提福段Hr = 0. 45, 4 = 0. 06208卬,帶入得： 液體負(fù)荷上、下限線 精譙段 齒縫度計(jì)算： 齒縫全開時(shí)氣量囁=5. 81971 / s=1. 0698 5.442 = 0, 67665.44V 負(fù)荷上限* = 負(fù)荷上限為男 負(fù)荷下限： 負(fù)荷下限器= 負(fù)荷下限為先 提做段 齒縫度計(jì)算： 齒縫全開時(shí)氣量囁=5. 2695/ / s 負(fù)荷上限遼=上江 =1.

42、0056V 5.24 負(fù)荷上限為與 負(fù)荷下限：負(fù)荷下限V .min汨絲=0. 63605. 24負(fù)荷下限為冬 上限線: 精假段提循段漏液線（氣象脈動(dòng)線）由I =精福段 將m = 245, F, = 4.8 x 10“等等參數(shù)代入得：提做段將各種參數(shù)代入得：液相負(fù)荷下限線精假段提譙段由以上（1） （5）做出塔板負(fù)荷性能圖，按固定的液氣比，由圖可查出塔板的氣 相負(fù)荷上限和下限：圖6精微段塔板負(fù)荷性能圖圖7提微段塔板負(fù)荷性能圖精做段：匕a = L 5256nl3/s, Vs.min = 0. 58881s提微段:J = 2. 01m7s, VSiain = 0. 53331 / s所以精循段操作彈性

43、=*f = 2. 59,提偏段操作彈性=3. 770 Oooo05塔附件設(shè)計(jì)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 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。一般說來，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 15mi

44、n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的蒸汽，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。接管進(jìn)料管的管徑計(jì)算進(jìn)料管的結(jié)構(gòu)種類很多，有直管進(jìn)料管，彎管進(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：選取 u = 2.00m/s進(jìn)料管料液體積流量尸=FMf3600夕f492. 86 x 84. 553600 x 798. 5=1.45 x 10-2m3/s回流管 冷凝器安裝在塔頂，一般流速為S,故取Ud=S35Ws,=

45、0. 2046m_ f4Z7 _ 卜 x L 873 x 0.0115 則 D X 嬴 3. 14 X 0. 35塔釜出料管 釜液流出速度一般范圍為s,故取Uw =O.8OnVs塔底平均摩爾質(zhì)量為=91. 96kg/kmol塔釜排液管的體積流量:西乂 W k X 9. 207 X 10-3. g故 d. = = = 0. 121m 3. 14 x 0. 80塔頂蒸汽出料管uv = 16.00nVs由于是常壓精福，允許氣速為s,故取塔釜進(jìn)氣管本塔采用直管進(jìn)氣，取出口氣速為u = 23m/s則八舊= U = -5386m法蘭由于常壓操作，所以法蘭均采用標(biāo)準(zhǔn)管法蘭，平焊法蘭，由不同的公稱直徑，選用

46、法蘭。(1)蒸氣出口管法蘭：HG 20593法蘭 Q235-A(2)回流管法蘭：HG 20593法蘭Q235-A(3)進(jìn)料管法蘭：HG 20593法蘭(4)釜液排出管法蘭：HG 20593法蘭Q235-A(6)塔釜蒸氣進(jìn)氣法蘭：HG 20593法蘭 Q235-A簡體和封頭筒體筒體厚度式中：OF為Q235A在100下的許用應(yīng)力，查表得，為113Mpa ;0塔體焊縫為雙面對接焊,局部無損探傷，查表得。二；G鋼板厚度負(fù)偏差，估計(jì)筒體厚度在825mm范圍內(nèi)，查表得C1 = 0.8mm ；C?腐蝕裕量，根據(jù)已知工藝條件，C2=4mn ；按鋼度要求，筒體所需最小厚度：2D.-=5. 2mm 1000故按鋼

47、度條件，筒體厚度僅需6mm。考慮到此塔較高，風(fēng)載荷較大，而塔的內(nèi)徑不太 大，故適當(dāng)增加厚度，現(xiàn)假設(shè)塔體厚度Q = 27mm,則假設(shè)的塔體有效厚度 j j - c = 27 - 4. 8 = 22. 2mm封頭故取封頭厚度 = 271nm除沫器空塔氣速較大，塔頂帶液現(xiàn)象嚴(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。常用除 沫器有折流板式除沫器、絲網(wǎng)除沫器以及程流除沫器。本設(shè)計(jì)采用絲網(wǎng)除沫器，其具有 比表面積大、重量輕、空隙大及使用方便等優(yōu)點(diǎn)。設(shè)計(jì)氣速選取：u = KPL-Pv,系數(shù)K，=o,lO7 Pv貝IJu = 0. 107 x 1805. 95 - 2.可=1809m/sV 2.81除沫器直徑=