乙醇水精餾塔設(shè)計(jì)化工原理課程設(shè)計(jì)

1、題目：乙醇水精微篩板塔設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)時(shí)間:化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書（化工 1）一、設(shè)計(jì)題目板式精儲(chǔ)塔的設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)任務(wù)：乙醇-水二元混合液連續(xù)操作常壓 篩板精儲(chǔ)塔的設(shè)計(jì)三、工藝條件生產(chǎn)負(fù)荷（按每年7200小時(shí)計(jì)算）：6、7、8、9、10、11、12萬噸/年進(jìn)料熱狀況：自選回流比：自選加熱蒸汽：低壓蒸汽單板壓降： 0.7Kpa工藝參數(shù)組成濃度（乙醇 mol%）塔頂78加料板28塔底0.04四、設(shè)計(jì)內(nèi)容1 .確定精儲(chǔ)裝置流程，繪出流程示意圖。2 .工藝參數(shù)的確定基礎(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(shí)際塔板數(shù)等。3 .主要設(shè)備的工藝尺寸計(jì)算板間距，塔徑，塔高，溢流裝置

2、，塔盤布置等。4 .流體力學(xué)計(jì)算流體力學(xué)驗(yàn)算，操作負(fù)荷性能圖及操作彈性。5 .主要附屬設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算及選型塔頂全凝器設(shè)計(jì)計(jì)算：熱負(fù)荷，載熱體用量，選型及流體力學(xué)計(jì)算 料液泵設(shè)計(jì)計(jì)算：流程計(jì)算及選型。管徑計(jì)算。五、設(shè)計(jì)結(jié)果總匯六、主要符號(hào)說明七、參考文獻(xiàn)八、圖紙要求1、工藝流程圖一張（A2圖紙）2、主要設(shè)備工藝條件圖（A2圖紙）目錄前言41概述51.1 設(shè)計(jì)目的51.2 塔設(shè)備簡(jiǎn)介62設(shè)計(jì)說明書72.1 流程簡(jiǎn)介72.2 工藝參數(shù)選擇83工藝計(jì)算83.1 物料衡算83.2 理論塔板數(shù)的計(jì)算 83.2.1 查找各體系的汽?相平衡數(shù)據(jù) 8如表3-1 83.2.2 q線方程93.2.3 平衡線93.2.

3、4 回流比103.2.5 操作線方程113.2.6 理論板數(shù)的計(jì)算 113.3 實(shí)際塔板數(shù)的計(jì)算113.3.1 全塔效率ET 113.3.2 實(shí)際板數(shù)NE 124塔的結(jié)構(gòu)計(jì)算134.1 混合組分的平均物性參數(shù)的計(jì)算 134.1.1 平均分子量的計(jì)算 134.1.2 平均密度的計(jì)算 144.2 塔高的計(jì)算154.3 塔徑的計(jì)算154.3.1 初步計(jì)算塔徑 164.3.2 塔徑的圓整174.4 塔板結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 174.4.1 溢流裝置的設(shè)計(jì) 174.4.2 塔盤布置（如圖 4-4） 174.4.3 篩孔數(shù)及排列并計(jì)算開孔率 184.4.4 篩口氣速和篩孔數(shù)的計(jì)算 195精微塔的流體力學(xué)性能驗(yàn)算

4、 205.1 分別核算精儲(chǔ)段、提留段是否能通過流體力學(xué)驗(yàn)算 205.1.1 液沫夾帶校核 205.1.2 塔板阻力校核215.1.3 溢流液泛條彳的校核 235.1.4 液體在降液管內(nèi)停留時(shí)間的校核 235.1.5 漏液限校核235.2 分別作精微段、提留段負(fù)荷性能圖 245.3 塔結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)匯總266塔的總體結(jié)構(gòu)287輔助設(shè)備的選擇287.1 塔頂冷凝器的選擇297.2 塔底再沸器的選擇 297.3 管道設(shè)計(jì)與選擇307.4 泵的選型317.5 輔助設(shè)備總匯3127前言化工生產(chǎn)中所處理的原料中間產(chǎn)品幾乎都是由若干組分組成的混合物，其中大部分是均相混合物。生產(chǎn)中為滿足要求需將混合物分離成較純的物

5、質(zhì)。 精儲(chǔ)是 分離液體混合物（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(yè)中得到廣泛應(yīng)用。 精儲(chǔ)過程在能量劑的驅(qū)動(dòng)下（有時(shí)加質(zhì)量 劑），使氣、液兩相多次直接接觸和分離，利用液相混合物中各組分揮發(fā)度的不 同，使易揮發(fā)組分由液相向氣相轉(zhuǎn)移，難揮發(fā)組分由氣相向液相轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn)原料 混合液中各組分的分離。該過程是同時(shí)進(jìn)行傳質(zhì)、傳熱的過程。乙醇在工業(yè)、醫(yī)藥、民用等方面，都有很廣泛的應(yīng)用，是很重要的一種原料。 在很多方面，要求乙醇有不同的純度，有時(shí)要求純度很高，甚至是無水乙醇，這 是很有困難的，因?yàn)橐掖紭O具揮發(fā)性，也極具溶解性，所以，想要得到高純度的 乙醇很困難。要想把低純度的

6、乙醇水溶液提升到高純度，要用連續(xù)精微的方法，因?yàn)橐掖己退?的揮發(fā)度相差不大。精儲(chǔ)是多數(shù)分離過程，即同時(shí)進(jìn)行多次部分汽化和部分冷凝 的過程，因此可使混合液得到幾乎完全的分離?；S中精儲(chǔ)操作是在直立圓形 的精儲(chǔ)塔內(nèi)進(jìn)行的，塔內(nèi)裝有若干層塔板或充填一定高度的填料。 為實(shí)現(xiàn)精微分 離操作，除精儲(chǔ)塔外，還必須從塔底引入上升蒸汽流和從塔頂引入下降液。 可知, 單有精儲(chǔ)塔還不能完成精儲(chǔ)操作，還必須有塔底再沸器和塔頂冷凝器，有時(shí)還要 配原料液預(yù)熱器、回流液泵等附屬設(shè)備，才能實(shí)現(xiàn)整個(gè)操作。1概述1.1 設(shè)計(jì)目的蒸儲(chǔ)是分離均相混合物的單元操作，精儲(chǔ)是最常用的蒸儲(chǔ)方式，是組成化工 生產(chǎn)過程的主要單元操作。精儲(chǔ)是典

7、型的化工操作設(shè)備之一。進(jìn)行此次課程設(shè)計(jì) 的目的是為了培養(yǎng)綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，來解決實(shí)際化工問題的能力，做到能獨(dú)立進(jìn) 行化工初步設(shè)計(jì)；掌握化工設(shè)計(jì)的基本程序和方法；學(xué)會(huì)查閱技術(shù)資料、選用公 式和數(shù)據(jù)；用簡(jiǎn)潔文字和圖表表達(dá)設(shè)計(jì)結(jié)果；用 CAD制圖以及計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算 等能力方面得到一次基本訓(xùn)練，為以后從事設(shè)計(jì)工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。1.2 塔設(shè)備簡(jiǎn)介塔設(shè)備是化工、石油化工和煉油等生產(chǎn)中最重要的設(shè)備之一，他可以使氣（或汽）或液液兩相緊密接觸，達(dá)到相際傳質(zhì)及傳熱的目的。在化工廠、石油化工廠、 煉油廠等中，塔設(shè)備的性能對(duì)于整個(gè)裝置的產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量、生產(chǎn)能力和消耗定 額，以及三廢處理和環(huán)境保護(hù)等各方面都有重大影響

8、。塔設(shè)備中常見的單元操作有：精儲(chǔ)、吸收、解吸和萃取等。止匕外，工業(yè)氣體 的冷卻和回收、氣體的濕法凈制和干燥，以及兼有氣液兩相傳質(zhì)和傳熱的增濕和 減濕等。最常見的塔設(shè)備為板式塔和填料塔兩大類。作為主要用于傳質(zhì)過程的塔設(shè) 備，首先必須使氣（汽）液兩相能充分接觸，以獲得高的傳質(zhì)效率。止匕外，為滿 足工業(yè)生產(chǎn)的需要，塔設(shè)備還必須滿足以下要求：1、生產(chǎn)能力大；2、操作穩(wěn)定， 彈性大；3、流體流動(dòng)阻力??；4、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、材料耗用量少，制造和安裝容易； 5、耐腐蝕和不易阻塞，操作方便，調(diào)節(jié)和檢修容易。在本設(shè)計(jì)中我使用篩板塔，篩板塔的突出優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單造價(jià)低。 合理的設(shè) 計(jì)和適當(dāng)?shù)牟僮骱Y板塔能滿足要求的操作彈性

9、， 而且效率高采用篩板可解決堵塞 問題適當(dāng)控制漏液。篩板塔是最早應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的設(shè)備之一，五十年代之后通過大量的工業(yè)實(shí) 踐逐步改進(jìn)了設(shè)計(jì)方法和結(jié)構(gòu)，近年來與浮閥塔一起成為化工生中主要的傳質(zhì)設(shè) 備。為減少對(duì)傳質(zhì)的不利影響，可將塔板的液體進(jìn)入?yún)^(qū)制成突起的斜臺(tái)狀這樣可 以降低進(jìn)口處的速度使塔板上氣流分布均勻。篩板塔多用不銹鋼板或合金制成， 使用碳鋼的比率較少。它的主要優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工，造價(jià)為泡罩塔的 60左右，為浮閥 塔的80%左右；在相同條件下，生產(chǎn)能力比泡罩塔大20%40%;塔板效率較高， 比泡罩塔高15%左右，但稍低于浮閥塔；氣體壓力降較小，每板降比泡罩塔約低30%左右。缺點(diǎn)是：小孔

10、篩板易堵塞，不適宜處理臟的、粘性大的和帶固體粒子 的料液；操作彈性較?。s23）。2設(shè)計(jì)說明書2.1 流程簡(jiǎn)介In I 一 金 I U * 理 之c T L 原料<熱器 =里 圖1-1精儲(chǔ)過程流程圖2.2 工藝參數(shù)選擇(1)處理能力：5000T/y,年開工7200小時(shí)(2)進(jìn)料濃度：Xf=0.15 (mol%)進(jìn)料溫度：tf=18C(4)塔頂冷凝水采用12c深井水，塔釜間接蒸汽加熱(5)壓力：常壓操作單板壓降0 0.7kPa(6)要求：Xd=86mol%Xw=1mol%3工藝計(jì)算3.1 物料衡算進(jìn)料濃度為Xf=0.15 (mol%),貝U MF=46*0.15+18*0.85=22.2K

11、g/KmolF=5000T/y=5000000/(M F*7200)=31.28Kmol/h 由 F=D+WFXf=DXd+WXw得：D=5.152Kmol/hW=26.128Kmol/h3.2 理論塔板數(shù)的計(jì)算3.2.1 查找各體系的汽液相平衡數(shù)據(jù) 如表3-1表3-1乙醇-水汽液平衡組成溫度液相組成氣相組成C x/%y/%1000095.51.9017.0089.07.2138.9186.79.6643.7585.312.3847.0484.116.6150.89溫度液相組成氣相組成C x/%y/%82.723.3754.4582.326.0855.8081.532.7359.2680.03

12、9.6561.2279.850.9765.6479.751.9865.99溫度液相組成氣相組成C x/% y/%79.357.3268.4178.7467.6373.8578.4174.7278.1578.1589.4389.433.2.2 q線方程 18c進(jìn)料：查物性數(shù)據(jù)：易揮發(fā)組分比熱 C1 = 2.453kJ/kgK難揮發(fā)組分比熱 C2 = 4.184kJ/kgK易揮發(fā)組分汽化潛熱E = 902kJ/kgK難揮發(fā)組分汽化潛熱2= 2458kJ/kgK進(jìn)料溫度t1 = 18 C,進(jìn)料組成對(duì)應(yīng)的泡點(diǎn)溫度t2= 83C則平均r=zf門*M輕組分+(1-Zf)r2*M 重組分=0.15*902*

13、46+0.85*2458*18=43831.2KJ/Kmol平均Cp=zfC1*M輕組分+(1-Zf)C2*M重組分=0.15*2.453*46+85*4.184*18=80.941KJ/KmolK得4= (Cp* At+r) /r=80.941*(83-18)+43831.2/43831.2=1.119貝U q 線方程：y = x -x=9.396x-1.259 q -1 q -13.2.3 平衡線根據(jù)表3.1作出平衡線圖，并畫出理論塔板數(shù)，如圖 3-1和3-2。圖3-1乙醇一水的氣液平衡x-y圖圖3-2乙醇一水的氣液平衡局部放大圖3.2.4回流比由 0.259=XD/(Rmin + 1)得

14、最小回流比Rmin = 2.32又 R= (1.1-1.8) Rmin取回流比R=43.2.5操作線方程精儲(chǔ)段操作線方程為R.yn1 =右XnXD=0.8Xn+0.2XD提儲(chǔ)段操作線方程為_ L qF ' W:ym1 - L qF 一W xm - L qF -W xW=1.887xm-0.008873.2.6理論板數(shù)的計(jì)算用作圖法(如圖 3-1)，總塔板數(shù)=20+ (0.0241-0.01) /(0.0241-0.0036)=20.69塊第19塊板與q線相交，為進(jìn)料板。精儲(chǔ)段理論板數(shù)=18,第及塊為進(jìn)料板提儲(chǔ)段=2.69總理論板數(shù)Nt=20.693.3實(shí)際塔板數(shù)的計(jì)算3.3.1 全塔效

15、率ET塔頂xd=0.86查表得平衡溫度t=78.21 C塔底xw=0.01查表得平衡溫度t=97.63 C平均粘度的計(jì)算：塔頂塔底平均溫度t=87.92C,查得乙醇粘度 g0.39mPa/s,圖3-20 conne慶聯(lián)圖水的粘度 段=0.3242mPa/§貝u %v=的xF+也（1xF） =0.39*0.15+0.3242*0.85=0.334查得平均溫度下的平衡組分：x=0.0937, y=0.0433,又：y= ox/1+( a-1)x得：0=7.388由 a av=2.47,查O conne反聯(lián)圖(圖3-2)得全塔效率Et=38%3.3.2 實(shí)際板數(shù)NeNe=Nt/Et=20.

16、69/38%=54.4 塊表3-1塔內(nèi)氣液流率匯總氣相流率(kmol/h)液相流率(kmol/h)精儲(chǔ)段25.7620.608提儲(chǔ)段29.4855.64塔的結(jié)構(gòu)計(jì)算板式塔主要尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算，包括塔高、塔徑的設(shè)計(jì)計(jì)算，板上液流形式 的選擇、溢流裝置的設(shè)計(jì)，塔板布置、氣體通道的設(shè)計(jì)等工藝計(jì)算。板式塔為逐級(jí)接觸式的氣液傳質(zhì)設(shè)備，沿塔方向，每層板的組成、溫度、壓 力都不同。設(shè)計(jì)時(shí)，分別計(jì)算精儲(chǔ)段、提儲(chǔ)段平均條件下的參數(shù)作為設(shè)計(jì)依據(jù)， 以此確定塔的尺寸，然后再作適當(dāng)調(diào)整，但應(yīng)盡量保持塔徑相同，以便于加工制 造。4.1 混合組分的平均物性參數(shù)的計(jì)算4.1.1 平均分子量的計(jì)算(1)塔頂?shù)钠骄肿恿?xi為

17、與yi=X d平衡的液相組成)Mvdm =Xd X M輕組分+ (1 Xd) X M重組分= 0.86 46 0.14 18 =42.08Kg/KmolMldm =X1 X M 輕組分+ (1 X1)X M 重組分= 0.8523 46 0.1477 18 = 41.864Kg / Kmol(2)進(jìn)料板的平均分子量進(jìn)料板對(duì)應(yīng)的組成Xn和ynMvfm =yn X M輕組分+ (1 yn) X M重組分= 0.4587 46 0.5413 18 = 30.844Kg / KmolMlfm=XnXM 輕組分+ (1Xn) XM 重組分= 0.1132 46 0.8868 18 = 21.170Kg

18、/ Kmol(3)塔底的平均分子量(yw為與xw平衡的氣相組成)M vwm =yw X M輕組分+(1 yw) XM重組分= 0.0975 46 0.0025 18 =20.73Kg / KmolM LWM =xw X M輕組分+(1 Xw) XM重組分= 0.01 46 0.99 18 =18.28Kg/Kmol(4)精儲(chǔ)段、提儲(chǔ)段的平均分子量精微段平均分子量Mlm =(Mldm Mlfm)/2 =31.517Kg / KmolMvm =(Mvdm Mvfm)/2 = 36.462 Kg /Kmol 提儲(chǔ)段平均分子量M' lm RMlwm Mlfm )/2 =19.725Kg/Kmo

19、lM'vm=(Mvwm Mvfm)/2 =25.787Kg / Kmol4.1.2 平均密度的計(jì)算(1)液相平均密度查物性數(shù)據(jù)：易揮發(fā)組分密度9=790Kg/m3難揮發(fā)組分密度-=998.595Kg/m3塔頂易揮發(fā)組分質(zhì)量百分比ai =94.11% 進(jìn)料易揮發(fā)組分質(zhì)量百分比a2 = 24.598% 塔底易揮發(fā)組分質(zhì)量百分比a3 = 2.516%塔頂液相密度：w= 1/a" p1+(1-a1)/ 回=800.008Kg/m3進(jìn)料液相密度：(if= 1/a2/ p1+(1-a2)/ f2=937.69Kg/m3塔底液相密度：p_w= 1/a3/p+(1-a3)/ 回=922.00

20、5Kg/m3精儲(chǔ)段的平均液相密度：P-m = ( pld+ pLF)/2=868.849Kg/m33提儲(chǔ)段的平均液相存度：plm = ( plf+ pLw)/2=964.85Kg/m(2)汽相平均密度根據(jù)塔頂組成查平衡數(shù)據(jù)計(jì)算塔頂溫度Td=78.21 C根據(jù)進(jìn)料板組成查平衡數(shù)據(jù)計(jì)算進(jìn)料板溫度Tf = 85.85C根據(jù)塔底組成查平衡數(shù)據(jù)計(jì)算塔底溫度Tw= 9763c精微段：Tm= (Tf+Td) /2=82.03C3Pvm = PMv/RTM=1.456Kg/m提儲(chǔ)段：Tm= (Tf+Tw) /2=91.74C '''. . 3pvM = PM v/RT M=1.16K4

21、g/m表4-1塔內(nèi)氣液流率匯總氣相流率（m3/h）液相流率（m3/h）精儲(chǔ)段750.6240.7475提儲(chǔ)段882.491.10554.2 塔高的計(jì)算板式塔的有效高度是指安裝塔板部分的高度，按下式計(jì)算：Z =小-1）HtET式中Z塔的有效高度，m；Et全塔總板效率；Nt塔內(nèi)所需的理論板層數(shù)；Ht塔板間距，m。Ht的初選選取時(shí)應(yīng)考慮塔高、塔徑、物系性質(zhì)、分離效率、操作彈性及塔的安裝檢修 等因素。表4-2塔板間距與塔徑的關(guān)系塔徑/D, m0.3 0.50.5 0.80.8 1.61.6 2.42.4 4.0板間距/Ht, mm200300250350300450350600400600化工生產(chǎn)中常

22、用板間距為：200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600, 700, 800mm。在決定板間距時(shí)還應(yīng)考慮安裝、檢修的需要。此設(shè)計(jì)中我取HT=300mm4.3 塔徑的計(jì)算計(jì)算塔徑的方法有兩類：一類是根據(jù)適宜的空塔氣速，求出塔截面積，即可 求出塔徑。另一類計(jì)算方法則是先確定適宜的孔流氣速，算出一個(gè)孔（閥孔或篩孔）允許通過的氣量，定出每塊塔板所需孔數(shù)，再根據(jù)孔的排列及塔板各區(qū)域的 相互比例，最后算出塔的橫截面積和塔徑。本次數(shù)據(jù)采用第一種方法。4.3.1 初步計(jì)算塔徑精微段:圖中ML分別為塔內(nèi)氣、液兩相體積流量，m3/s； pv, pL分別為塔內(nèi)氣、液相的密度，kg/m

23、3(+)(*)圖4-1史密斯關(guān)聯(lián)圖L :l-()A 1/2 =0.02624由：V出，查圖4-1得，C20=0.06又有精微段平均溫度Tm=82.03,查得乙醇和水的表面張力分別為：b=0.0168N/m,成=0.06257N/m,從而算出混合液體的表面張力6=0.04N/m-10 2hi 1 VL-C=C20()=0.069一 Umax =C,1 V =1.8266m/S,又 u = (0.6 0.8)Umax0.02,:v取 u=1.2m/s,貝U D/V=0.470m 0.785u提儲(chǔ)段：與精儲(chǔ)段同樣的方法算得塔的直徑為 0.4165m4.3.2塔徑的圓整綜合精儲(chǔ)段與提留段，圓整后的塔徑

24、取 500mm4.4塔板結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定4.4.1 溢流裝置的設(shè)計(jì)溢流裝置包括降液管、溢流堰、授液盤等幾個(gè)部分，是液體的通道，具結(jié)構(gòu)和尺 寸對(duì)塔的性能有著重要影響。A降液管截面積AfB溢流堰包括堰高h(yuǎn)w、堰長(zhǎng)lw及howC受液盤和底隙ho圖4-2溢流裝置圖4-3塔盤布置4.4.2 塔盤布置（如圖4-4）A受液區(qū)或降液區(qū)Af=0.01396m2B入口安定區(qū)和出口安定區(qū) Ws=50mmC邊緣區(qū)Wc=30mmD有效傳質(zhì)區(qū)：塔板上布置有篩孔的區(qū)域，稱有效傳質(zhì)區(qū)，面積為 Aa 結(jié)合我的設(shè)計(jì)任務(wù)，由于流量較小，我選用 U型塔板，如圖4-4:圖4-4U形流型參數(shù)選擇，?。篽b=30mm,hw=50mm,lw=

25、200mm.在 CAD 軟件中求得：AT=0.19625m2,AF=0.01396m2, Aa=0.1185m2 則 Af/At=0.07，在(0.06,0.12)的范圍內(nèi)。Q/3工 qvLhhow =2.84 父102I lW )=6.84mm>6mm,符合要求。4.4.3 篩孔數(shù)及排列并計(jì)算開孔率取孔徑d0=6mm,開孔率取0.1,帶入上述公式，得出孔距t=18mm,t/do=3，在(2.5,5)范圍內(nèi)，符合基本要求。4.4.4 篩口氣速和篩孔數(shù)的計(jì)算U0qVVsA。A0 " - d 2 0.785d；4d。精儲(chǔ)段和提儲(chǔ)段的篩口氣速和篩孔數(shù)分別用上述公式計(jì)算, 得出：精儲(chǔ)段

26、 uo=17.6m/s, n=419.2 個(gè) 提儲(chǔ)段 uo=20.7m/s, n=419.2 個(gè)所以篩孔數(shù)取42。個(gè)。5精微塔的流體力學(xué)性能驗(yàn)算5.1 分別核算精儲(chǔ)段、提留段是否能通過流體力學(xué)驗(yàn)算5.1.1 液沫夾帶校核qmLqVLs ：L1 qmV 1- qvVsPv ,查圖 5-1,L00.010001圖5-1液沫夾帶關(guān)聯(lián)圖L :l A-()A 1/2)=0.02624,得巾=0.11 將數(shù)據(jù)帶入上述公式，得出精儲(chǔ)段 ev=0.0734kg液/kg 01kg液/kg 同樣的方法，可得出精儲(chǔ)段 ev=0.0909kg液/kg 91kg液/kg 則液沫夾帶校核通過。5.2.2塔板阻力校核 hp

27、 =hc hf 1二精微段的踏板阻力校核:干板阻力由 d0=6mm,查圖 5-2Q-孔流系數(shù)圖5-2塔板孔流系數(shù)得，孔流系數(shù)Co=0.65-"：pf,o 1:V U0hn =：= -帶入公式Lg 2gL 90 J ,得ho=0.0473 m液柱液層阻力A'a=(1-2A d/AT)=0.16833m2Fa=Vs/A' a(g)2=1.495根據(jù)Fa,查圖5-3圖5-3充氣系數(shù)圖得，0=0.59, 貝U hL= B (hw+how)=0.59*(0.05+0.00684)=0.03354m液柱液體表面張力所造成阻力非常之小，此項(xiàng)可以忽略不計(jì)故氣體流經(jīng)一層浮閥塔塔板的壓力

28、降的液柱高度為：hD =0.0473+0.03354=0.08084m 液柱 p=0.08084*868.849*9.8=0.688Kp（0.7K Pa,符合設(shè)計(jì)要求）題儲(chǔ)段的踏板阻力校核方法同上，最后得出hp =0.0645Kp（0.7K Pa,符合設(shè)計(jì)要求綜上所述，塔板阻力校核通過。5.2.3 溢流液泛條件的校核Hd - hW hOWE： - hl：Lg精儲(chǔ)段：液面落差A(yù)一般較小，可不計(jì)。液體通過降液管阻力hd,包括底隙阻力hd1和進(jìn)口堰阻力hd2。hd=hdi+hd2=0.0153(Ls/lwhb)2+0=0.000183m. , 、，0 . Hd=hw+how+A +(R-P2)/ L

29、g+hd=0.139m對(duì)于一般物系，？值可取0.5,對(duì)于不易起泡物系，？值約為0.60.7,對(duì)于 易起泡物系，？可取值0.30.4。乙醇-水屬于不易起泡物系，？取0.5。貝U Hd/?=0.278m<HT+hw題儲(chǔ)段方法同上得，Hd/?=0.263m<HT+hw綜上所述，溢流液泛條件的校核通過。5.2.4 液體在降液管內(nèi)停留時(shí)間的校核精儲(chǔ)段 t=AdHT/Ls=0.01396*0.3/0.00020764=20.1s>5s題儲(chǔ)段 t=AdHT/Ls=0.01396*0.3/0.00030700=13.6s>5s則液體在降液管內(nèi)停留時(shí)間的校核通過。5.2.5 漏液限校核精

30、儲(chǔ)段h。=0.0056 0.13 hw how -he=0.0073mu0 =C0 '2g -L h0:V=6.006m/sk=U0/u'0=17.6/6=2.93>2提儲(chǔ)段用同樣的方法得，k=Uo/u'o=20.7/7.0775=2.92>2綜上所述，漏液限校核通過。5.2分別作精儲(chǔ)段、提留段負(fù)荷性能圖(1)負(fù)荷性能圖的其它幾條曲線的依據(jù)分別是霧沫夾帶線泛點(diǎn)率=100%Vs.,' 1.36LSZLt L VKCFX據(jù)此可作出負(fù)荷性能圖中的物沫夾帶線。按泛點(diǎn)率 80%計(jì)算精儲(chǔ)段0.8VS _ 1.456$ ,868.849-1.4561.36LS 0

31、.441 0.126 0.11846整理得：0.1194=0.4097VS+5.984Ls提儲(chǔ)段0.8Vs1.1644,964.85-1.16441.36LS 0.441 0.126 0.11846整理得：0.1194=0.3476VS+5.984Ls液泛線根據(jù) Ht hw = hp+hL+hd =hc+hi+h二+hL+hd確定液泛線，由于h仃很小，故忽略式中的ha3.41 10-8 i Vh24.26 10,殳 1.18 10-8! Lh- =i HT (：，- 1.5)hW：l nd0lwIwhb精儲(chǔ)段：代入數(shù)據(jù)得：2.4996*10-7Vh2+57.893Lh2/3+0.03278Lh

32、2=0.1提儲(chǔ)段：代入數(shù)據(jù)得：1.8000*10-7Vh2+57.893Lh2/3+0.03278Lh2=0.1液相負(fù)荷上限線全塔LS,max在降液管中停留時(shí)間5s時(shí)求出。Vh =720HTAd =720 0.3 0.01396 = 3.02漏液線h0 =0.0056 0.13 hW hOW -h .-0.0056 0.13 (0.05 0.006) =0.01288液相負(fù)荷下限線以堰上液層高度how=0.006m計(jì)。Lh =3.07lW =3.07 0.02 =0.061分別作出精儲(chǔ)段和提儲(chǔ)段的踏板負(fù)荷性能圖，如圖 5-4，圖5-5精播提溜圖5-5提微段踏板負(fù)荷性能圖由塔板負(fù)荷性能圖可以看出

33、：1 .在任務(wù)規(guī)定的氣液負(fù)荷下的操作點(diǎn)p (設(shè)計(jì)點(diǎn))處在適宜的操作區(qū)內(nèi)的適中位置。2 .塔板的氣相負(fù)荷上限完全由液沫夾帶控制，操作下限由漏液控制。3 .按固定的液氣比，由圖查出塔板的氣相負(fù)荷上限VsMAx=0.31(0.4)m3/s氣相負(fù)荷下限 VsMiN=0.125(0.15)m3/s所以，精微段操作彈性=0.31/0.125=2.48。提留段操作彈性=0.4/0.15=2.67。4 .3塔結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)匯總表5-1塔結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)匯總項(xiàng)目符號(hào)單位計(jì)算數(shù)備注精福段提福段塔徑Dm0.50.5板間距Htm0.30.3塔板類型U形流型降液管空塔氣速Um/s1.061.25堰長(zhǎng)lwm0.20.2堰局hwm0.0

34、500.050板上液層局度hm0.070.07降液管底隙高h(yuǎn)bm0.0300.030堰上方液頭高度howm0.006840.00684閥空氣速Uom/s17.620.7降液管面積Af2 mm0.013960.01396塔盤面積At2 mm0.196250.19625孔心距Tm0.0180.018孔徑dom0.0060.006孔為正三角形式排 列單板壓降叫Pa688645降液管內(nèi)清液曾高度Hdm0.1390.131356塔的總體結(jié)構(gòu)6.1塔體總高度板式塔的塔體總高度(不包括裙座)由下式?jīng)Q定:H =Hd +(Np 2 S)mHt +SxHt +Hf +Hb 上式中:Hd塔頂空間，0.5m；Hb塔底

35、空間，0.5m；Ht塔板間距，0.3m；' 一 一 一一 一、一一Ht 開有手孔白塔板間距，0.4m;Hf進(jìn)料段高度，0.6m；Np實(shí)際塔板數(shù)，54;S人孔數(shù)目，6個(gè)。總體高度為 H=0.5+(54-2-6)*0.3+6*0.4+0.6+0.8=18.1m6.2塔板結(jié)構(gòu)塔板類型按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為整塊式或分塊式兩種。 一般，塔徑 從300900mm時(shí)采用整塊式塔板；當(dāng)塔徑在 800mm以上時(shí)，人 已能在塔內(nèi)進(jìn)行拆裝操作，無須將塔板整塊裝入。本設(shè)計(jì)中塔徑為 500mm,所以采用整塊式塔板。7輔助設(shè)備的選擇表7-1換熱器結(jié)果列表換熱器名稱介質(zhì)溫度，c進(jìn)出塔頂冷凝器殼程乙醇-水混合氣體78.21

36、C78.21 C循環(huán)冷凝水1240塔底冉沸器乙醇-水溶液83 C87 c殼程蒸汽168 c168 c7.1 塔頂冷凝器的選擇查第四章傳熱表4-8:取總傳熱系數(shù)K=800W/m2 C塔頂溫度TD=78.212,查得：易揮發(fā)組分汽化潛熱ri=600kJ/kg;難揮發(fā)組分汽化潛熱r2=2312.2kJ/kgrD=nXyi+r2X (1-yi)=600*0.86+2312.2*0.14=839.7kJ/kgQ=(R+1)DrD得：Q=(4+1)* (5.152*42.08/3600) *839.7=252.84kJ/s= 50.93 C,.中-.立2(78.21 -12)-(78.21 -40)-tm

37、 =,；：t1, (78.21-12)ln ln 12(78.21 -40)傳熱面積:2A=252.84*1000/(800*50.93)=6.2m選型：則該換熱器的公稱面積為7m2,型號(hào)G273I257。其參數(shù)如表7-2:7.2 塔底再沸器的選擇查第四章傳熱表4-8:取總傳熱系數(shù)K =3000W/m2C塔底溫度Tw=97.63七，查得：易揮發(fā)組分比熱C1 = 3JkJ/kgK難揮發(fā)組分比熱c2=4.25kJ/kgK易揮發(fā)組分汽化潛熱門=680kJ/kg難揮發(fā)組分汽化潛熱n=2264.5kJ/kg n平均 Cp = ' Cpi Xi i =1=4.25*0.99+3.8*0.01=4.2455kJ/kgKrw=r1*Xw+r2*(1