大連民族學院化工原理課程設計說明書題 目： 乙醇一水連續精儲塔的設計設計人： 1104 系 別： 生物工程 班 級： 生物工程121班指導教師： 老師 設計日期：設14年10月21日~11月3日溫馨提示：本設計有一小部分計算存在錯誤，但步驟應該沒問題化工原理課程設計任務書、設計題目乙醇一水精儲塔的設計二、設計任務及操作條件.進精儲塔的料液含乙醇30%(質量)，其余為水.產品的乙醇含量不得低于92.5%(質量)。.殘液中乙醇含量不得高于0.1%(質量)。.處理量為17500t/a,年生產時間為7200h。.操作條件(1)精儲塔頂端壓強4kPa(表壓)。(2)進料熱狀態泡點進料。(3)回流比R=2Rmino(4)加熱蒸汽低壓蒸汽。(5)單板壓降A0.7kPa。三、設備型式設備型式為篩板塔。四、廠址廠址為大連地區。五、設計內容.設計方案的確定及流程說明.塔的工藝計算.塔和塔板主要工藝尺寸的設計(1)塔高、塔徑及塔板結構尺寸的確定。(2)塔板的流體力學驗算。(3)塔板的負荷性能圖。.設計結果概要或設計一覽表.輔助設備選型與計算.生產工藝流程圖及精儲塔的工藝條件圖.對本設計的評述或有關問題的分析討論目錄TOC\o"1-5"\h\z前言 1\o"CurrentDocument"第一章概述 1\o"CurrentDocument"塔型選擇 1\o"CurrentDocument"操作壓強選擇 1\o"CurrentDocument"進料熱狀態選擇 1\o"CurrentDocument"加熱方式 2\o"CurrentDocument"回流比的選擇 2\o"CurrentDocument"精微流程的確定 2\o"CurrentDocument"第二章主要基礎數據 2\o"CurrentDocument"水和乙醇的物理性質 2常壓下乙醇一水的氣液平衡數據 3\o"CurrentDocument"A,B,C—Antoine常數 4第三章設計計算 4塔的物料衡算 4料液及塔頂、塔底產品含乙醇摩爾分率 4平均分子量 4物料衡算 4\o"CurrentDocument"塔板數的確定 4理論塔板數M的求取 4全塔效率Et的求取 5實際塔板數N 6\o"CurrentDocument"塔的工藝條件及物性數據計算 6操作壓強Pm 6溫度tm 6平均摩爾質量Mm 6平均密度即 7液體表面張力om 8液體粘度生m 8\o"CurrentDocument"氣液負荷計算 9\o"CurrentDocument"塔和塔板主要工藝尺寸計算 9塔徑D 9溢流裝置 11塔板布置 12篩孔數n與開孔率6 13塔有效高度Z 13塔高計算 13\o"CurrentDocument"篩板的流體力學驗算 14氣體通過篩板壓強降的液柱高度hp 14霧沫夾帶量ev的驗算 15漏液的驗算 15液泛的驗算 15\o"CurrentDocument"塔板負荷性能圖 16霧沫夾帶線（1） 16液泛線（2） 17液相負荷上限線（3） 18漏液線（氣相負荷下限線）（4） 18液相負荷下限線（5） 18篩板塔的工藝設計計算結果總表 20精儲塔附屬設備選型與計算 20冷凝器計算 20預熱器計算 21各接管尺寸計算 21\o"CurrentDocument"第四章設計評述與心得 23\o"CurrentDocument"設計中存在的問題及分析 23\o"CurrentDocument"設計心得 23參考文獻 24依此值在VsLs圖上作線（5）即為液相負荷下限線，如圖9所示。圖9精微段負荷性能圖將以上圖9精微段負荷性能圖將以上5條線標繪于圖9（VsLs圖）中，即為精儲段負荷性能圖。P為操作點,OP為操彳^線。。瞰與線（1）的交點相應氣相負荷為Vs,max,O瞰與氣相負荷下限線（4）的交點相應氣相負荷為Vs,min可知本設計精儲段塔板上限由霧沫夾帶控制， 下限由漏液控制，但操作點不在相應區域內，塔板結構參數還需要調整。同理求得提儲段負荷性能圖如圖100 0 Li j j j j J 1 j X jQh 】0氣m1s0Ol5 I ：.5 2253154 4.55”圖10提微段負荷性能圖可知提儲段塔板上限由液泛控制，下限由霧沫夾帶控制，但操作點不在相應區域內，塔板結構參數還需要調整。

3.8篩板塔的工藝設計計算結果總表項目符號單位計算數據精儲段提儲段各段平均壓強PmkPa114.40125.95各段平均溫度tmC93.0107.1平均流量氣相PVsm3/s0.560.53液相Lsm3/s0.000600.00032實際塔板數N塊267板間距Htm0.30.3塔的有效高度PZm7.51.8塔徑Dm1.01.0空塔氣速rum/s0.7130.675塔板液流型式--單流型單流型溢流裝置溢流管型式--弓型弓型堰長lwm0.60.6堰圖hwm0.0530.056溢流堰寬度Wdm0.0980.098管底與受液盤跑離hOm0.0250.015板上清液層局度hLm孔徑d。mm55孔間距Tmm1515孔數rn個41844184開孔回積m20.0820.082篩孔氣速uom/s6.836046塔板壓降rappkPa0.400.44液體在降液管中停留時間Ts44降液管內清夜層圖度Hdm0.1110.109霧沫夾帶evkg液/kg氣［0.030.02負荷上限--霧沫夾帶控制液泛控制負荷卜限--漏液控制霧沫夾帶控制氣相最大負荷Vs,maxm3/s0.8-氣相最小負荷Vs,minm3/s0.7-操作彈性--1.14-3.9精儲塔附屬設備選型與計算選列管式原料預熱器，強制循環式列管全凝器，列管式塔頂及塔底產品冷卻器，熱虹吸式再沸器。冷凝器計算設原料液初始溫度為43C,由汽液平衡數據查得組成Xf=0.144醇乙醇一水溶液泡點溫度為99.46C,在平均溫度（94.66+43）/2=71.23C下：乙醇的汽化潛熱r乙二1000kJ/kg水的汽化潛熱r水=2499kJ/kg。[2]則可得平均汽化潛熱r r；zXF r7K(1 xF) 1000 0.144 24990.856 2283.14kJ/kgQC VMr 76.02434.6392283.14 6.01 106kJ/h取水為冷凝介質，具進出冷凝器的溫度分別為[2]r乙二1000kJ/kg水的汽化潛熱r水=2499kJ/kg。[2]則可得平均汽化潛熱r r；zXF r7K(1 xF) 1000 0.144 24990.856 2283.14kJ/kgQC VMr 76.02434.6392283.14 6.01 106kJ/h取水為冷凝介質，具進出冷凝器的溫度分別為[2]一.一.一一..一C4.182kJ/kgc,于是冷凝水用量可求得：20c和30c則平均溫度下的比熱WCQC

32 3)6.01106 5,八 1.4410kg/h4.182(3020)3.9.2預熱器計算(1)加熱蒸汽量以釜殘液預熱原料液，則將原料加熱至泡點所需的熱量Qf為Qf WFCfHf2-tF1),tFm=64C,在進出預熱器的平均溫度以及tFm=64c的情況下查得比熱C4.188kJ/kgC[2],則― 17500 103 5Qf 4.188(84.66-43) 4.24 10kJ/h7200釜殘液放出的熱量： QwWWC(tW1tW2),若將釜殘液溫度降至tw2=55C,那么平均溫度twm=(99.8+55)/2=77.4C,查其比熱為Cw 4.19kJ/kgC[2],貝U一 一一一__ 一一一_ 一一 一5Qw 91.18 18.856 4.19 (99.8 -55) 3.23 10kJ/h可知，Qw<Qf,于是理論上不可以直接用釜殘液加熱原料液至泡點。加熱蒸汽理論用量為：QC(t2 t1)(4.24 3.23) 1054.19(100~~55T535.67kg/h(2)傳熱面積t (丁1t2)-tm _(99.8 84.66)-(5543) 。 13.5CIn—T2根據經驗值，總傳熱系數積In99.8 84.665543K=290~870W/m2-C,取K=650W/m2-C,則傳熱面QA—Ktm4.2465013.5105 248.32M各接管尺寸計算(1)進料管進料體積流量碼 110.32也7024 0.00068225m3f884.973600取適宜的輸送速度Uf2.0m/s,故,Mf4 0.00068225df、 0.021m,u: 23.14經圓整選取熱軋無縫鋼管(YB231-70),規格：①32X5mm40.00068225實際管內流速：uf 廠1.80m/s140.0222(2)釜殘液出料管釜殘液的體積流量：、,WM91.1818.01 3,VSW W 0.0005m3/sw3600970.20取適宜的輸送速度uW1.5m/s,則40.40.0005,20m經圓整選取熱軋無縫鋼管(YB231-70),規格：①經圓整選取熱軋無縫鋼管(YB231-70),規格：①32X5mm實際管內流速：Uw4 0.0005 1.32m/s3.14 0.0222(3)回流液管

回流液體積流量VSLLMLL56.88430.VSLLMLL56.88430.205816.3236000.0006m3/s利用液體的重力進行回流，取適宜的回流速度uL0.5m/s,那么」 40.0006d. 0.039m0.53.14經圓整選取熱軋無縫鋼管(YB231-70),規格：①45X2.5mm七『》、力、士 40.0006頭際官內流速：ul r0.48m/s3.14 0.042(4)塔頂上升蒸汽管已算出塔頂上升蒸汽的體積流量為 0.56m3/s取適宜速度uv=20m/s,那么44440.56

\203140.19m經圓整選取熱軋無縫鋼管（YB231-70）,規格：①203X6mm實際管內流速：Usv4 0.56實際管內流速：Usv 19.6m/s14 0.1912（5）水蒸汽進口管已算出通入塔的水蒸氣體積流量 0.53m3/s,取適宜速度uv=25m/s,那么40.40.53253.140.164m經圓整選取熱軋無縫鋼管（YB231-70）,規格：①180X5mm實際管內流速:usv4 實際管內流速:usv4 0.533.14 0.170223.4m/s第四章設計評述與心得設計中存在的問題及分析設計中降液管底隙高度ho過小，可能會引起堵塞；在漏液的驗算中，篩板穩定系數K值過小，在設計負荷下可能會產生過量漏液；在精儲段和提儲段負荷性能圖中，操作點P均不在有效范圍內。以上各項問題均與Ls,VS相關，可能是因為LS值過小導致上述問題。設計心得這份化工原理課程設計讓我收獲頗多。首先讓我熟悉了精儲塔的設計，學習了一般化工設計的流程。我在這份設計上花了比別人多很多的時間來修改說明書、畫CAD圖。在這一遍一遍的修改中，我總結了以下幾點心得。細心是設計成功的前提。一遍遍的修改是因為有錯誤，而每一點小錯誤都將影響到整個設計的計算，這樣的修改很浪費時間。容易發現的錯誤還好，如果是不容易發現的問題，設計完成后，投入生產制造，可能會造成很大的損失。設計過程中必須足夠細心，避免錯誤出現。不僅僅是化工原理課程設計，我們對待其他學習工作也都應該注意這一點。學足以致用。以前總是覺得學這么多理論知識沒什么用，可通過本次化工原理課程設計，我明白了學足以致用。以前雖然學習了化工原理課程，但僅僅限于會做題，我甚至都不知道也都沒想過可以運用自己所學知識完成一個精儲塔的設計。 雖然這次設計還有很多問題，還存在一些未完成的內容