乙醇水混合液浮閥精餾塔設計

1、<p><b>　　河 西 學 院</b></p><p>　　Hexi University</p><p><b>　　化工原理課程設計</b></p><p>　　題 目: 乙醇-水混合液浮閥精餾塔設計 </p><p>　　學 院: 化學化工學院

2、 </p><p>　　專 業(yè): 化學工程與工藝 </p><p>　　學 號: 2014210035 </p><p>　　姓 名: 張苗 </p><p>　　指導教師: 魏玉娟

3、 </p><p>　　2016 年 11 月 29日 </p><p>　　化工原理課程設計任務書</p><p><b>　　一、設計題目</b></p><p>　　乙醇—水混合液篩板(浮閥)精餾塔設計</p><p>　　二、設計任務及操作條件</p>

4、<p><b>　　1.設計任務</b></p><p>　　生產(chǎn)能力 100000 噸/年，（進料量） t/h</p><p>　　操作周期 小時/年（年工作330天檢修一月）</p><p>　　進料組成 30% （乙醇質量分率，下同）</p><p>　　塔頂產(chǎn)品組成 ≥94%（乙

5、醇）</p><p>　　塔底產(chǎn)品組成 ≤0.5%（乙醇）</p><p>　　單板壓降 ≤700Pa </p><p><b>　　2.操作條件</b></p><p>　　操作壓力 塔頂4kPa (表壓) </p><p>　　進料熱狀態(tài) 自選 （料液初溫20℃） </p&g

6、t;<p>　　加熱蒸汽 0.25MPa (表壓) </p><p>　　3.設備型式 篩板或浮閥塔板 </p><p>　　4.廠址 山東地區(qū) </p><p><b>　　三、設計內容</b></p><p>　　1.設計方案的選擇及流程說明</p><p>

7、<b>　　2.塔的工藝計算</b></p><p>　　3.主要設備工藝尺寸設計</p><p>　?。?）塔徑、塔高及塔板結構尺寸的確定</p><p>　?。?）塔板的流體力學校核</p><p>　?。?）塔板的負荷性能圖</p><p>　?。?）總塔高、總壓降及接管尺寸的確定</

8、p><p>　　4.輔助設備選型與計算</p><p><b>　　5.設計結果匯總</b></p><p>　　6.繪制生產(chǎn)工藝流程圖及精餾塔設計條件圖</p><p><b>　　7.設計評述</b></p><p><b>　　目 錄</b></

9、p><p><b>　　摘要：1</b></p><p><b>　　1前言1</b></p><p>　　1.1 精餾原理及其在化工生產(chǎn)上的應用1</p><p>　　1.2 精餾塔對設備的要求1</p><p>　　1.3 常用板式塔類型及本設計的選型2</p

10、><p>　　1.4 本設計所選塔的特性2</p><p>　　1.5 流程的確定和說明2</p><p><b>　　2塔的工藝設計3</b></p><p>　　2.1 精餾塔全塔物料衡算3</p><p>　　2.2 溫度的計算3</p><p>　　2.3 密

11、度的計算4</p><p>　　2.4 液體的平均表面張力的計算6</p><p>　　2.5 混合物黏度的計算7</p><p>　　2.6 相對揮發(fā)度8</p><p>　　2.7 氣、液相體積流量計算8</p><p>　　2.8 理論板數(shù)NT的計算以及實際板數(shù)的確定10</p><

12、;p>　　2.9 塔經(jīng)的初步設計12</p><p>　　2.10溢流裝置13</p><p>　　2.10.1 堰長13</p><p>　　2.10.2 溢流堰高度：13</p><p>　　2.10.3弓形降液管的寬度和橫截面14</p><p>　　2.10.4降液管底隙高度：14</p

13、><p>　　2.11塔板布置及浮閥數(shù)目與排列14</p><p>　　2.11.1塔板分布14</p><p>　　2.11.2浮閥數(shù)目與排列15</p><p>　　3塔板的流體力學計算17</p><p>　　3.1氣相通過浮閥塔板壓降17</p><p><b>　　3.

14、2淹塔17</b></p><p>　　3.3 物沫夾帶線19</p><p>　　3.4 塔板的負荷性能圖20</p><p>　　3.4.1 物沫夾帶線20</p><p>　　3.4.2液泛線20</p><p>　　3.4.3 液相負荷上限21</p><p>　

15、　3.4.4 漏液線21</p><p>　　3.4.5 液相負荷下限21</p><p>　　4浮閥塔工藝設計計算結果23</p><p>　　5 塔附件設計24</p><p><b>　　5.1 接管24</b></p><p>　　5.1.1進料管24</p>&

16、lt;p>　　5.1.2回流管24</p><p>　　5.1.3塔釜出料管25</p><p>　　5.1.4塔頂蒸氣出料管25</p><p>　　5.1.5塔釜進氣管25</p><p>　　5.1.6法蘭[4]25</p><p>　　5.2 筒體與封頭25</p><p&

17、gt;　　5.2.1筒體25</p><p>　　5.3 除沫器26</p><p><b>　　5.4 裙座26</b></p><p><b>　　5.5吊柱26</b></p><p><b>　　5.6 人孔26</b></p><p>

18、;　　5.7塔高計算27</p><p>　　5.8冷凝器的選擇27</p><p>　　5.8.1熱負荷27</p><p>　　5.8.2 冷卻水的用量27</p><p>　　5.8.3平均溫差27</p><p>　　5.8.4換熱系數(shù)28</p><p>　　5.8.5換熱

19、面積28</p><p>　　5.9 再沸器的選擇28</p><p>　　5.9.1熱負荷28</p><p>　　5.9.2加熱蒸氣用量28</p><p>　　5.9.3平均溫差28</p><p>　　5.9.4換熱系數(shù)28</p><p>　　5.9.5換熱面積28<

20、;/p><p><b>　　6 總結29</b></p><p><b>　　參考文獻:29</b></p><p><b>　　致 謝30</b></p><p>　　乙醇-水溶液浮閥精餾塔設計</p><p><b>　　張苗<

21、/b></p><p>　　摘要：本設計是以乙醇-水的物系為設計物系，以浮閥塔為精餾設備分離乙醇和水。浮閥塔是化工生產(chǎn)中主要的氣液傳質設備。此設計針對二元物系乙醇-水的精餾問題展開。通過圖解法得出理論板數(shù)為11塊，回流比為3.78，算出塔板效率42.3%，實際板數(shù)為26塊，進料位置為第11塊，在浮閥塔主要工藝尺寸的設計計算中得出：塔徑2米，總塔高19.9米，每層浮閥數(shù)目為300個。通過浮閥塔的流體力學驗算，

22、證明各指標數(shù)據(jù)均符合標準。同時還對精餾塔的輔助設備進行了選型計算。本次設計過程正常，操作合適。</p><p>　　關鍵詞：乙醇 水 連續(xù)精餾 浮閥塔</p><p><b>　　1前言</b></p><p>　　1.1 精餾原理及其在化工生產(chǎn)上的應用</p><p>　　實際生產(chǎn)中，在精餾柱及精餾塔中精餾

23、時，汽化和部分冷凝是同時進行的。對理想液態(tài)混合物精餾時，最后得到的餾出液(氣相冷卻而成)是沸點低的B物質，而殘液是沸點高的A物質，精餾是多次簡單蒸餾的組合。精餾塔底部是加熱區(qū)，溫度最高；塔頂溫度最低。精餾結果，塔頂冷凝收集的是純的低沸點組分，純高沸點組分則留在塔底。</p><p>　　1.2 精餾塔對設備的要求</p><p>　　精餾設備及其所用的設備之間相互聯(lián)系，總稱為精餾裝置，其核

24、心為精餾塔。常用的精餾塔有板式塔和浮閥塔兩類，通稱為塔設備，和其他傳質過程一樣，精餾塔對塔設備的要求大致如下： </p><p>　?、?生產(chǎn)能力大：即單位塔截面大的氣液相流率，不會產(chǎn)生液泛等不正常流動。 </p><p>　?、?效率高：氣液兩相在塔內保持充分的密切接觸，具有較高的塔板效率或傳質效率。 </p><p>　?、?流體阻力?。毫黧w通過塔設備時阻力降小

25、，可以節(jié)省動力費用，在減壓操作是時，易于達到所要求的真空度。 </p><p>　　④ 有一定的操作彈性：當氣液相流率有一定波動時，兩相均能維持正常的流動，而且不會使效率發(fā)生較大的變化。 </p><p>　　⑤ 結構簡單，造價低，安裝檢修方便。 </p><p>　　⑥ 能滿足某些工藝的特性：腐蝕性，熱敏性，起泡性等。</p><p>　　

26、1.3 常用板式塔類型及本設計的選型</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。 </p><p>　　浮閥塔塔板是在泡罩塔板和篩孔塔板的基礎上發(fā)展起來的，它吸收了兩者的優(yōu)點。所以在此我們使用浮閥塔，浮閥塔的突出優(yōu)點是結構簡單，造價低，制造方便；塔板開孔率大，生產(chǎn)能力大等。</p><p>　　1.4 本設計所選塔的特性<

27、/p><p><b>　　浮閥塔的優(yōu)點是：</b></p><p>　　① 生產(chǎn)能力大，由于塔板上浮閥的安排比較緊湊，其開孔面積大于泡罩塔板，生產(chǎn)能力比泡罩塔板大20%～40%，與篩板塔接近。 </p><p>　?、?操作彈性大，由于閥片可以自由升降以適應氣量的變化，因此維持正常操作而允許的負荷波動范圍比篩板塔，泡罩塔都大。 </p>

28、<p>　?、?塔板效率高，由于上升氣體從水平方向吹入液層，故氣液接觸時間較長，而霧沫夾帶量小，塔板效率高。 </p><p>　　④ 氣體壓降及液面落差小，因氣液流過浮閥塔板時阻力較小，使氣體壓降及液面落差比泡罩塔小。 </p><p>　　⑤ 塔的造價較低，浮閥塔的造價是同等生產(chǎn)能力的泡罩塔的50%～80%，但是比篩板塔高20%～30%。 </p><

29、p>　　但是，浮閥塔的抗腐蝕性較高（防止浮閥銹死在塔板上），所以一般采用不銹鋼制成，致使浮閥造價昂貴，推廣受到一定限制。隨著科學技術的不斷發(fā)展，各種新型填料，高效率塔板的不斷被研制出來，浮閥塔的推廣并不是越來越廣。近幾十年來，人們對浮閥塔的研究越來越深入，生產(chǎn)經(jīng)驗越來越豐富，積累的設計數(shù)據(jù)比較完整，因此設計浮閥塔比較合適。</p><p>　　1.5 流程的確定和說明</p><p>

30、;　　本設計任務為分離乙醇-水溶液的混合物。對于二元混合物的分離，應采用連續(xù)精餾流程。乙醇和水的原料混合物進入原料罐，在里面停留一定的時間之后，通過泵進入原料預熱器，在原料預熱器中加熱到泡點溫度，然后，原料從進料口進入到精餾塔中。因為被加熱到泡點，混合物中既有氣相混合物，又有液相混合物，這時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上方的冷凝器中，這些氣相混合物被降溫到泡點，其中的液

31、態(tài)部分進入到塔頂產(chǎn)品冷卻器中，停留一定的時間然后進入乙醇的儲罐，而其中的氣態(tài)部分重新回到精餾塔中，這個過程就叫做回流。液相混合物就從塔底一部分進入到塔底產(chǎn)品冷卻器中，一部分進入再沸器，在再沸器中被加熱到泡點溫度重新回到精餾塔。塔里的混合物不斷重復前面所說的過程，而進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塔的工藝設計</b></p>

32、<p>　　2.1 精餾塔全塔物料衡算</p><p>　　F:進料量 ：進料組成 </p><p>　　D:塔頂產(chǎn)品流量 塔頂組成</p><p>　　W：塔底殘液流量 ：塔底組成 </p><p>　　乙醇的摩爾質量 M乙=46</p><p

33、>　　水的摩爾質量 M水=18</p><p><b>　　==14.36%</b></p><p><b>　　==85.98%</b></p><p><b>　　==0.19%</b></p><p>　　進料量F==0.1752</p>&l

34、t;p>　　總物料衡算 F=D+W 0.1752=D+W</p><p>　　易揮發(fā)組分物料衡算 F=D+W 0.1752×14.36=85.98D+0.19W</p><p>　　聯(lián)立求解得 D=0.0289 W=0.1436</p><p&g

35、t;<b>　　2.2 溫度的計算</b></p><p>　　表1 常壓下乙醇—水氣液平衡與溫度的關系[5]</p><p>　　利用上表1中的數(shù)據(jù)由拉格朗日插值可求得 </p><p><b>　　得 </b></p><p><b>　　得 </b></p>

36、<p>　?。?得 </p><p>　　精餾段平均溫度：=℃</p><p>　　提餾段平均溫度：=℃</p><p><b>　　2.3 密度的計算</b></p><p>　　已知：混合液密度(α為質量分率，為平均相對分子質量），不同溫度下醇和水的密度見下表</p>&

37、lt;p><b>　　混合氣密度：</b></p><p><b>　　精餾段</b></p><p><b>　　=81.47℃</b></p><p>　　液相組成：, </p><p>　　氣相組成， </p><p&

38、gt;　　所以 =46×0.3299+18×(1－0.3299)=27.24</p><p>　　=46×0.5933+18×(1－0.5933)=34.61</p><p><b>　　提餾段</b></p><p><b>　　℃</b></p><p&

39、gt;　　液相組成： </p><p>　　氣相組成： </p><p>　　所以 =46×0.0464+18(1－0.0464)=19.30</p><p>　　=46×0.2832＋18(1-0.2832)=25.93</p><p>　　表2同溫度下乙醇和水的密度[3]</p

40、><p>　　求得在與下的乙醇和水的密度</p><p><b>　　℃ </b></p><p>　　， )</p><p><b>　　℃</b></p><p><b>　　)</b></p><p><

41、b>　　)</b></p><p><b>　　精餾段</b></p><p><b>　　液相密度: </b></p><p>　　解得 (kg/)</p><p><b>　　氣相密度:)</b></p><p&g

42、t;<b>　　提餾段</b></p><p><b>　　液相密度:</b></p><p>　　解得 (kg/)</p><p><b>　　氣相密度:)</b></p><p>　　2.4 液體的平均表面張力的計算</p><p&

43、gt;　　不同溫度下乙醇和水的表面張力見表3，二元有機物乙醇—水溶液表面張力可用下列公式計算。</p><p>　　表3 乙醇和水不同溫度下的表面張力[3]</p><p><b>　　進料液：</b></p><p><b>　　塔頂液：</b></p><p><b>　　塔底液：&

44、lt;/b></p><p>　　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>　　2.5 混合物黏度的計算 </p><p>　　表4 不同溫度下乙醇和水的粘度[3]</p><p><b>　　精餾段</b></p&

45、gt;<p>　　℃ 由插值法求得</p><p>　　=0.485×0.3299+0.352×（1－0.3299）=0.3959</p><p><b>　　提餾段</b></p><p><b>　　℃ 由插值法求得</b></p><p>　　=0.41

46、4×0.0464+0.313×（1－0.0464）=0.3177(mpa s)</p><p><b>　　2.6 相對揮發(fā)度</b></p><p><b>　　精餾段相對揮發(fā)度</b></p><p><b>　　由</b></p><p><b&

47、gt;　　提餾段相對揮發(fā)度</b></p><p><b>　　由</b></p><p>　　2.7 氣、液相體積流量計算</p><p><b>　　相對揮發(fā)度：</b></p><p><b>　　由表1中數(shù)據(jù)得：</b></p><p&g

48、t;<b>　　平均揮發(fā)度:</b></p><p><b>　　相平衡方程:</b></p><p>　　選擇泡點進料， 將其代入平衡方程得</p><p><b>　　故最小回流比：</b></p><p><b>　　取操作回流比：</b><

49、/p><p><b>　　精餾段：</b></p><p>　　L=RD=3.78×0.0289=0.1092(kmol/s)</p><p>　　V=L+D=0.1092+0.0289=0.1381(kmol/s)</p><p><b>　　已知： ，</b></p><

50、;p><b>　　則有流量質量：</b></p><p><b>　　體積流量：</b></p><p><b>　　提餾段：</b></p><p>　　因本設計為飽和液體進料，所以q=1。</p><p><b>　　已知：</b></p&

51、gt;<p><b>　　質量流量：</b></p><p><b>　　體積流量：</b></p><p>　　2.8 理論板數(shù)NT的計算以及實際板數(shù)的確定</p><p>　　由上面計算得操作線方程：</p><p><b>　　精餾段：</b></p&

52、gt;<p><b>　　提餾段：</b></p><p><b>　　因為</b></p><p>　　則得氣液相平衡關系為表5：</p><p>　　表5 氣液相平衡關系</p><p>　　用軟件做出氣液平衡關系圖，做出操作線方程圖。再在圖上做操作線由點（0.8598,0.85

53、98）起平衡線與操作線間畫階梯，過精餾段操作線與q線交點，直到階梯與操作線交點小于0.0019為止。由此得到理論板11塊（不包括再沸器），加料板為第5塊理論板。</p><p>　　圖1 理論塔板數(shù)的圖解</p><p><b>　　實際理論板層數(shù)</b></p><p>　　總板效率可用奧康奈爾公式計算</p><p&

54、gt;<b>　　精餾段</b></p><p><b>　　已知：，</b></p><p><b>　　提餾段</b></p><p><b>　　已知：</b></p><p>　　全塔所需實際塔板數(shù)：</p><p><

55、;b>　　全塔效率：</b></p><p>　　2.9 塔經(jīng)的初步設計</p><p><b>　　精餾段：</b></p><p>　　由u=(0.6~0.8)×umax 式中C可圖2查出</p><p>　　圖2 史密斯關聯(lián)圖[1]</p><p>&

56、lt;b>　　橫坐標數(shù)值：</b></p><p><b>　　取板間距[1]：</b></p><p><b>　　查圖可知</b></p><p>　　橫截面積：AT=0.785×22=2.834(m2)</p><p><b>　　空塔氣速：</b&

57、gt;</p><p><b>　　提餾段：</b></p><p><b>　　橫坐標數(shù)值：</b></p><p><b>　　取板間距[1]：</b></p><p><b>　　查圖可知：</b></p><p><b

58、>　　圓整D2=2m</b></p><p>　　橫截面積：AT=0.785×22=2.834(m2)</p><p><b>　　空塔氣速：</b></p><p><b>　　2.10溢流裝置</b></p><p>　　因塔徑為D=1.9m，可選用單溢流弓形降液管，

59、采用凹形受液盤[2]，各項計算如下：</p><p><b>　　2.10.1 堰長</b></p><p><b>　　取，即：</b></p><p>　　2.10.2 溢流堰高度：</p><p><b>　　由公式計算。</b></p><p>

60、　　本設計選用平直堰[2]，堰上液層高度由下式計算，</p><p>　　即： 近似取 </p><p><b>　　精餾段：</b></p><p><b>　　提餾段：</b></p><p>　　2.10.3弓形降液管的寬度和橫截面</p><p>　　由查弓形

61、降液管圖（的范圍) [2]</p><p><b>　　則：</b></p><p><b>　　則：</b></p><p><b>　　降液管內停留時間：</b></p><p><b>　　精餾段：</b></p><p>&

62、lt;b>　　提餾段：</b></p><p>　　停留時間，故降液管可使用。[1]</p><p>　　2.10.4降液管底隙高度：</p><p><b>　　精餾段</b></p><p>　　取降液管底隙的流速[2]</p><p><b>　　則:</b

63、></p><p><b>　　提餾段</b></p><p><b>　　，則</b></p><p>　　要保證不會堵塞，一般不低于，故降液管底隙高度設計合理。</p><p>　　2.11塔板布置及浮閥數(shù)目與排列</p><p>　　2.11.1塔板分布</

64、p><p>　　本設計塔徑D=2m，采用分塊式塔板[1]，由表7可知分為5塊，以便通過人孔裝拆塔板。</p><p>　　表6 板分塊數(shù)與塔徑的關系[2]</p><p>　　2.11.2浮閥數(shù)目與排列</p><p><b>　　精餾段：</b></p><p>　　取閥孔動能因子，用下式求孔速&

65、lt;/p><p>　　每層塔板上浮閥數(shù)目為：</p><p>　　取邊緣寬度：[2] 破沫區(qū)寬度： [2]</p><p>　　降液管寬度： 塔徑：</p><p>　　計算塔板上的鼓泡區(qū)面積，即：</p><p><b>　　其中：</b></p><p>　　浮閥

66、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</p><p><b>　　則排間距：</b></p><p>　　考慮到塔的直徑較大，必須采用分塊式塔板，而各分塊的支撐與銜接也要占去一部分鼓泡區(qū)面積，因此排間距不宜采用43mm，而應小些，故取t’=40mm, 以等腰三角形叉排方式作圖，排得閥數(shù)為個300個</p><p>　　按

67、N=300重新核算孔速及閥孔動能因數(shù)</p><p>　　閥孔動能因數(shù)變化不大</p><p><b>　　塔板開孔率=</b></p><p><b>　　提餾段：</b></p><p>　　取閥孔動能因子，用下式求孔速</p><p>　　每層塔板上浮閥數(shù)目為：<

68、/p><p>　　取邊緣寬度： 破沫區(qū)寬度： </p><p>　　降液管寬度： 塔徑：</p><p>　　按t=75mm則排間距：</p><p>　　取，排得閥數(shù)為260塊</p><p>　　按N=260塊重新核算孔速及閥孔動能因數(shù)</p><p>　　閥孔動能因數(shù)變化不大，仍在9

69、-13范圍內</p><p><b>　　塔板開孔率=</b></p><p>　　3塔板的流體力學計算</p><p>　　3.1氣相通過浮閥塔板壓降 </p><p><b>　　可根據(jù)計算</b></p><p><b>　　精餾段</b><

70、/p><p><b>　　干板阻力：</b></p><p><b>　　因，故</b></p><p>　　板上充氣液層阻力：取，[2]</p><p>　　液體表面張力所造成的阻力：</p><p>　　此阻力較小，可忽略不計因此與氣體流經(jīng)塔板的壓降相當?shù)母叨葹椋?lt;/p

71、><p><b>　　提餾段</b></p><p><b>　　干板阻力：</b></p><p><b>　　因，故</b></p><p>　　板上充氣液層阻力：取 </p><p>　　液體表面張力所造成的阻力：</p><p&g

72、t;　　此阻力較小，可忽略不計因此與氣體流經(jīng)塔板的壓降相當?shù)母叨葹椋?lt;/p><p><b>　　3.2淹塔</b></p><p>　　為防止發(fā)生淹塔現(xiàn)象，要求控制降液管中清液高度。[2]</p><p><b>　　，其中</b></p><p><b>　　精餾段 </b>

73、;</p><p>　　單層氣體通過塔板壓降所相當?shù)囊后w高度：</p><p>　　液體通過液體降液管的壓頭損失：</p><p><b>　　板上液層高度：</b></p><p><b>　　則</b></p><p><b>　　取[2]，選定，</b&

74、gt;</p><p><b>　　則</b></p><p>　　可見，所以符合防止淹塔的要求。[1] </p><p><b>　　提餾段</b></p><p>　　單層氣體通過塔板壓降所相當?shù)囊后w高度：</p><p&

75、gt;　　液體通過液體降液管的壓頭損失：</p><p><b>　　板上液層高度：</b></p><p><b>　　則： 取，選定，</b></p><p>　　可見，所以符合防止淹塔的要求。</p><p><b>　　3.3 物沫夾帶線</b></p>

76、<p>　　圖3 泛點負荷系數(shù)圖[1]</p><p><b>　　泛點率　　</b></p><p><b>　　泛點率= </b></p><p><b>　　其中由圖3查得。</b></p><p><b>　　精餾段：</b><

77、/p><p><b>　　板上液體流經(jīng)長度：</b></p><p><b>　　板上液流面積：</b></p><p>　　查物性系數(shù)：由于乙醇-水為無泡沫，正常系統(tǒng)則 [2]，查得[2]：</p><p><b>　　泛點率：</b></p><p>&

78、lt;b>　　泛點率：</b></p><p>　　對于大塔，為了避免過量的物沫夾帶，應控制泛點率不超過80%。[1]因此符合。</p><p><b>　　提餾段：</b></p><p>　　查物性系數(shù)：由于乙醇-水為無泡沫，正常系統(tǒng)則，查得： </p><p><b>　　泛點率：<

79、;/b></p><p><b>　　泛點率：</b></p><p>　　由計算可知，泛點率不丑超過80%。因此符合要求</p><p>　　3.4 塔板的負荷性能圖</p><p>　　3.4.1 物沫夾帶線</p><p><b>　　精餾段：</b></p

80、><p><b>　　整理得：</b></p><p><b>　　提餾段：</b></p><p><b>　　整理得：</b></p><p>　　可做出精餾段、提餾段中的物沫夾帶線（1）。</p><p><b>　　3.4.2液泛線<

81、/b></p><p>　　，由此確定液泛線忽略。</p><p><b>　　而</b></p><p><b>　　精餾段 </b></p><p><b>　　提餾段 </b></p><p>　　做出精餾段、提餾段中的液泛線（2

82、）。</p><p>　　3.4.3 液相負荷上限 </p><p>　　液體的最大流量應保證降液管中停留時間不低于3~5s。[2]</p><p>　　以5s作為液體在降液管內停留時間的下限</p><p><b>　　則：</b></p><p>　　由此可做出與氣體流量無關的垂直液相負荷上

83、限線（3）。</p><p>　　3.4.4 漏液線 </p><p>　　以作為規(guī)定氣體最小負荷的標準[2] </p><p><b>　　精餾段：</b></p><p><b>　　提餾段：</b></p><p>　　由上可做出精餾段、提餾段的漏液線（4）。</

84、p><p>　　3.4.5 液相負荷下限 </p><p>　　取堰上液層高度[2]作為液相負荷下限條件作為液相負荷下限線，該線為與氣相流量無關的豎直線。</p><p><b>　　取</b></p><p>　　由上可做出與氣體流量無關的垂直液相負荷下限線（5）。</p><p>　　由以上⑴-

85、⑸做出塔板負荷性能圖如下：</p><p>　　圖4 精餾段塔板負荷性能圖</p><p>　　塔板負荷能圖可以看出：任務規(guī)定的氣、液負荷下的操作點P，處在適宜操作區(qū)內的適中位置；塔板的氣相負荷上限由霧沫夾帶控制，操作下限由漏液控制；按照固定的液氣比，由圖查出塔板的氣相負荷上限，氣相負荷下限，所以，操作彈性=</p><p>　　圖5 提餾段塔板負荷性能圖&

86、lt;/p><p>　　由塔板負荷性能圖可以看出：任務規(guī)定的氣、液負荷下的操作點P，處在適宜操作區(qū)內的適中位置；塔板的氣相負荷上限由霧沫夾帶控制，操作下限由漏液控制；按照固定的液氣比，由圖7查出塔板的氣相負荷上限，氣相負荷下限，所以，操作彈性=</p><p>　　4浮閥塔工藝設計計算結果</p><p>　　表7 浮閥塔工藝設計計算結果</p><

87、;p><b>　　5 塔附件設計</b></p><p><b>　　5.1 接管</b></p><p><b>　　5.1.1進料管</b></p><p>　　采用直管進料，管徑計算：</p><p><b>　　取 </b></p&g

88、t;<p>　　則選擇進料管道推薦尺寸取。[2]</p><p><b>　　5.1.2回流管</b></p><p>　　采用直管回流管取，則：</p><p>　　則選擇回流管道推薦尺寸取。[2]</p><p>　　5.1.3塔釜出料管 </p><p><b>　　

89、取 ，直管出料，</b></p><p>　　則選擇塔釜出料管道推薦尺寸取。[2]</p><p>　　5.1.4塔頂蒸氣出料管</p><p>　　直管出氣，取出口氣速，</p><p>　　則選擇塔頂蒸汽出料管道推薦尺寸取。[2]</p><p>　　5.1.5塔釜進氣管</p><

90、p><b>　　采用直管，取，</b></p><p>　　則選擇塔釜進氣管道推薦尺寸取。[2]</p><p>　　5.1.6法蘭[4]</p><p>　　由于常壓操作，所有法蘭均采用標準管法蘭，平焊法蘭，由不同的公稱直徑，選用相應的法蘭。</p><p>　　進料管接管法蘭：PN6DN80 HG 5010&l

91、t;/p><p>　?、诨亓鞴芙庸芊ㄌm：PN6DN80 HG 5010</p><p>　　③塔釜出料管法蘭：PN6DN80 HG 5010</p><p>　　塔頂蒸汽管法蘭：PN6DN500 HG 5010</p><p>　?、菟羝M氣法蘭：PN6DN500 HG 5010</p><p><b>　　

92、5.2 筒體與封頭</b></p><p><b>　　5.2.1筒體</b></p><p>　　壁厚選6mm，所用材質為5.2.2封頭</p><p>　　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 ，查得曲面高度，直邊高度，內表面積，容積。選用封頭,。[4]</p><p>&

93、lt;b>　　5.3 除沫器</b></p><p>　　當空塔氣速較大時，塔頂物沫夾帶現(xiàn)象嚴重，以及工藝過程中不許出現(xiàn)較嚴重的物沫夾帶情況下，設置除沫器，以減少液體夾帶損失，確保氣體純度，保證后續(xù)設備的正常操作。常用的除沫器有：折流板式除沫器、絲網(wǎng)除沫器以及程流除沫器。本設計采用絲網(wǎng)除沫器，其具有比表面積大、質量輕、空隙大及使用方便等優(yōu)點。</p><p><b&

94、gt;　　設計氣速選取：</b></p><p><b>　　除沫器直徑：</b></p><p><b>　　選取不銹鋼除沫器：</b></p><p>　　類型：標準型，規(guī)格：40~100，材料：不銹鋼絲（1Gr18Ni9），絲網(wǎng)尺寸：圓絲Ø0.23[2]。</p><p>

95、;<b>　　5.4 裙座</b></p><p>　　塔底采用裙座支撐，裙座的結構性能好，連接處產(chǎn)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。由于裙座內徑>，故裙座壁厚取。</p><p><b>　　基礎環(huán)內徑：</b></p><p><b>　　基礎環(huán)外徑：</

96、b></p><p>　　圓整：，；基礎環(huán)厚度；考慮到腐蝕余量??；考慮到再沸器，裙座高度取，地角螺栓直徑取M30[2]。</p><p><b>　　5.5吊柱</b></p><p>　　對于較高的室內無框架的整體塔，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(jīng)濟又方便的一項設施，一般15米以上的塔物設吊柱。本設計中塔高度大

97、，因此設吊柱。因設計D=2000mm,可選用吊柱500kg。S=1000mm,L=3400mm,H=1000mm。材料為A3[2]。</p><p><b>　　5.6 人孔</b></p><p>　　人孔是安裝或檢修人員進出塔的唯一通道，人孔的設置應便于進入任何一層塔板，由于設置人孔處板間距離大，且人孔設備過多會使制造時塔體的彎曲度難以達到要求。本塔共26塊塔板，

98、需設3個人孔，孔徑為。板間距為450mm，裙座上應開一個人孔，直徑為450mm。人孔伸入塔內部應與塔內壁修平，其邊緣需磨圓。人孔法蘭的密封面形及墊片用材，一般與塔的接管法蘭相同[2]。</p><p><b>　　5.7塔高計算</b></p><p><b>　　精餾段：</b></p><p><b>　　提

99、餾段：</b></p><p>　　進料板上方開一人孔，其孔徑為。</p><p><b>　　故精餾塔高度為：</b></p><p><b>　　5.8冷凝器的選擇</b></p><p><b>　　5.8.1熱負荷</b></p><p&

100、gt;<b>　　塔頂溫度 </b></p><p><b>　　查得 </b></p><p><b>　　平均汽化潛熱為：</b></p><p>　　5.8.2 冷卻水的用量</p><p>　　取冷卻水的進口溫度為20℃，出口溫度為40℃。[2]</p>

101、<p><b>　　水的比熱容為，則：</b></p><p><b>　　5.8.3平均溫差</b></p><p><b>　　5.8.4換熱系數(shù)</b></p><p><b>　　5.8.5換熱面積</b></p><p>　　5.9

102、 再沸器的選擇</p><p><b>　　5.9.1熱負荷</b></p><p><b>　　塔底溫度 </b></p><p>　　5.9.2加熱蒸氣用量</p><p>　　選用（表壓）[2]的飽和蒸汽加熱，溫度為 </p><p>　　考慮到10%的熱損失，&l

103、t;/p><p><b>　　5.9.3平均溫差</b></p><p><b>　　5.9.4換熱系數(shù)</b></p><p><b>　　5.9.5換熱面積</b></p><p>　　考慮到10%熱損失，</p><p><b>　　6 總結

104、 </b></p><p>　　經(jīng)過十余天的奮戰(zhàn)，我終于完成了一個課題設計，這幾天我過的很充實，是我大學里最充實的生活，看著自己的勞動成果，心里有種說不出的感覺。畢竟自己的努力還算有所回報，我為自己的努力感到自豪，當然我也認識到了自己學習中的不足，看到了自己在運用知識方面欠缺,化工CAD的運用方面是不怎么熟練的,估計圖也就剛剛達到標準。</p><p>　　我想說：為完成這次課

105、程設計我們確實很辛苦，但苦中仍有樂。我們一邊忙著復習備考，一邊還要做課程設計，時間對我們來說一下子變得很寶貴，真是恨不得睡覺的時間也拿來用了。當自己越過一個又一個難題時，笑容在臉上綻放。當我看到設計終于完成的時候，我樂了。對我而言，知識上的收獲重要，精神上的豐收更加可喜。從這次的課程設計中，我不僅鞏固了課本的知識，還學到了許許多多其他的知識。我知道了每一個課程之間是融會貫通的，在化工原理的課程設計中也用到了機械基礎的知識，但是在這方面我

106、學的不是很好，于是就要重新翻書來確定自己的一些設計是否正確。當我遇到電腦上的難題時，很感謝我的舍友和我的同學，是他們給了我無盡的幫助。</p><p>　　這次設計讓我知道了學無止境的道理。我們每一個人永遠不能滿足于現(xiàn)有的成就，人生就像在爬山，一座山峰的后面還有更高的山峰在等著你。挫折是一份財富，經(jīng)歷是一份擁有。這次課程設計必將成為我人生旅途上一個非常美好的回憶！</p><p>　　當然

107、我的設計肯定有不足之處，希望老師批評指正，下次一定會做得更好。</p><p><b>　　參考文獻:</b></p><p>　　[1] 夏清, 賈紹義. 化工原理(下冊)[M] . 天津大學出版社, 2012. </p><p>　　[2] 馬江權, 冷一欣. 化工原理課程設計[M] . 中國石化出版社, 2011. </p>

108、<p>　　[3] 劉光啟, 馬連湘, 劉杰. 化學化工物性數(shù)據(jù)手冊, 有機卷[M] . 北京: 化學工業(yè)出版社, 2002. </p><p>　　[4] 潘紅良. 過程設備機械基礎[M] . 華東理工大學出版社, 2005. </p><p>　　[5] 華南化工學院化工原理教研組. 化工過程及設備手冊[M] . 華南化工學院出版社, 1986. </p>&

109、lt;p><b>　　致 謝</b></p><p>　　課程設計完成之際，我要向我的指導老師魏玉娟老師及教我們化工原理課程的白慶玲老師、佟永純老師致以誠摯的謝意！無論是在學術上，還是在論文的撰寫過程中，佟老師都給了我莫大的幫助。而魏玉娟老師從選題指導、論文框架到細節(jié)修改，都給予了細致的指導，提出了很多寶貴的意見與建議，感謝他們在我們的學習、生活上給予的幫助和支持。感謝舍友、同學在