苯甲苯精餾式連續(xù)精餾塔的設(shè)計

1、板式精餾塔設(shè)計任務(wù)書一、設(shè)計題目苯-甲苯連續(xù)精餾篩板塔的設(shè)計。二、設(shè)計任務(wù)(1)原料液中苯含量：質(zhì)量分率60(質(zhì)量)，其余為甲苯。(2)塔頂產(chǎn)品中苯含量不得低于97(質(zhì)量)。(3)殘液中苯含量不得高于5(質(zhì)量)。(4)生產(chǎn)能力：100000 t/y苯產(chǎn)品，年開工320天。三、操作條件(1)精餾塔頂壓強：4.0kPa(表壓)(2)進料熱狀態(tài)：泡點進料(3)回流比：R=1.5(4)單板壓降壓：0.7kPa 四、設(shè)計內(nèi)容及要求(1)設(shè)計方案的確定及流程說明(2)塔的工藝計算(3)塔和塔板主要工藝尺寸的設(shè)計塔高、塔徑以及塔板結(jié)構(gòu)尺寸的確定；塔板的流體力學(xué)驗算；塔板的負荷性能圖。(4)編制設(shè)計結(jié)果概要或

2、設(shè)計一覽表(5)輔助設(shè)備選型與計算(6)繪制塔設(shè)備結(jié)構(gòu)圖：采用繪圖紙徒手繪制五、參考書目1譚天恩化工原理(第二版)下冊北京：化學(xué)工業(yè)出版社，19982何潮洪，馮霄化工原理北京：科學(xué)出版社，20013柴誠敬，劉國維化工原理課程設(shè)計天津：天津科學(xué)技術(shù)出版社，19944賈紹義，柴敬誠化工原理課程設(shè)計天津：天津大學(xué)出版社，2002目 錄一、摘要1二、基本內(nèi)容1三、引言13.1 化工原理課程設(shè)計目的13.2苯和甲苯分離原理1四、具體計算過程24.1確定設(shè)計方案的原則24.2操作條件的確定24.2.1 操作壓力2進料狀態(tài)2加熱方式24.3設(shè)計方案的選定及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的搜集24.4 精餾塔的物料衡算44.4.1

3、 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率44.4.2 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量54.4.3 物料衡算54.5 塔板數(shù)的確定5理論板層數(shù)NT的求取54.5.2 實際板數(shù)的求取64.6 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計算74.6.1 操作壓力計算74.6.2 操作溫度計算74.6.3 平均摩爾質(zhì)量計算84.6.4 平均密度計算94.6.5 液體平均表面張力計算104.6.6 液體平均粘度計算104.7 氣液負荷計算104.8精餾塔的塔體工藝尺寸計算114.8.1 塔徑的計算114.8.2 有效高度的計算124.9 塔板主要工藝尺寸的計算124.9.1 溢流裝置計算124.9.2 塔板布置1

4、44.10 篩板的流體力學(xué)驗算154.10.1 精餾段154.10.2 提餾段164.11塔板負荷性能圖18精餾段184.11.2 提餾段204.12 各接管尺寸的確定224.12.1 進料管224.12.2 釜殘液出料管234.12.3 回流液管234.12.4 塔頂蒸汽接管234.12.5 塔釜進氣管24法蘭24筒體與封頭244.13附屬設(shè)備設(shè)計254.13.1 泵的計算與選型254.13.2 冷凝器264.12.3 再沸器26五、課程設(shè)計總結(jié)29六、參考文獻29附錄（符號說明）30一、摘要本設(shè)計的題目是苯-甲苯精餾式連續(xù)精餾塔的設(shè)計，即需設(shè)計一個精餾塔用來分離易揮發(fā)的苯和不易揮發(fā)的甲苯，

5、采用連續(xù)操作方式。具體工藝參數(shù)如下：生產(chǎn)能力：100000 t/y苯產(chǎn)品年工作日：320天原料組成： 60% 苯，40%甲苯（質(zhì)量分率，下同）產(chǎn)品組成： 餾出液97%苯， 釜液5%苯 操作壓力：塔頂壓強為4.0kPa（表壓強）進料溫度：泡點進料狀況：泡點回流比：R=1.5 二、基本內(nèi)容苯與甲苯的分離是我們化工原理中很重要的分離。主要是通過以下幾個方面來進行設(shè)計的：1.設(shè)計方案的確定；2.物料衡算；3.塔板數(shù)的確定；4.工藝條件及有關(guān)物性參數(shù)的計算；5.精餾塔的塔體工藝尺寸計算；6.塔板流體力學(xué)驗算；7.塔板負荷性能圖；本設(shè)計很清楚地介紹了篩板式精餾塔的設(shè)計過程，使我們對塔的設(shè)計有了一

6、個大概的了解，對我們今后做其他類型的設(shè)計是很有幫助的！三、引言3.1 化工原理課程設(shè)計目的化工原理課程設(shè)計是一個綜合性和實踐性較強的教學(xué)環(huán)節(jié)，也是培養(yǎng)學(xué)生獨立工作的有益實踐，更是理論聯(lián)系實際的有效手段。通過化工原理課程設(shè)計，要求我們能綜合運用本課程和前修課程的基本知識，進行融匯貫通的獨立思考，在規(guī)定的時間內(nèi)完成指定的化工設(shè)計任務(wù)，從而得到化工工程設(shè)計的初步訓(xùn)練。3.2苯和甲苯分離原理首先，苯和甲苯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(yù)熱器，在原料預(yù)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

7、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苯的儲罐，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(fù)前面所說的過程，而進料口不斷有新鮮原料的加入。最終，完成苯與甲苯的分離。四、具體計算過程4.1確定設(shè)計方案的原則確定設(shè)計方案總的原則是，在可能的條件下，盡量采用科學(xué)技術(shù)上的最新成就，使生產(chǎn)達到技術(shù)上最先進、經(jīng)濟

8、上最合理的要求，符合優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、安全、低消耗的原則。為此，必須考慮如下幾點：1.滿足工藝和操作的要求，2.滿足經(jīng)濟上的要求，3保證安全生產(chǎn)。以上三項原則在生產(chǎn)中都是同樣重要的。但在化工原理課程設(shè)計中，對第一個原則應(yīng)作較多的考慮，對第二個原則只作定性的考慮，而對第三個原則只要求作一般的考慮。4.2操作條件的確定確定設(shè)計方案是指確定整個精餾裝置的流程、各種設(shè)備的結(jié)構(gòu)型式和某些操作指標(biāo)。例如組分的分離順序、塔設(shè)備的型式、操作壓力、進料熱狀態(tài)、塔頂蒸汽的冷凝方式等。4.2.1 操作壓力蒸餾操作通?？稍诔?、加壓和減壓下進行。確定操作壓力時，必須根據(jù)所處理物料的性質(zhì)，兼顧技術(shù)上的可行性和經(jīng)濟上的合理性進

9、行考慮。4.2.2進料狀態(tài) 進料狀態(tài)與塔板數(shù)、塔徑、回流量及塔的熱負荷都有密切的聯(lián)系。在實際的生產(chǎn)中進料狀態(tài)有多種，但一般都將料液預(yù)熱到泡點或接近泡點才送入塔中，這主要是由于此時塔的操作比較容易控制，不致受季節(jié)氣溫的影響。此外，在泡點進料時，精餾段與提餾段的塔徑相同，為設(shè)計和制造上提供了方便。4.2.3加熱方式蒸餾釜的加熱方式通常采用間接蒸汽加熱，設(shè)置再沸器，有時也可采用直接蒸汽加熱。然而，直接蒸汽加熱，由于蒸汽的不斷通入，對塔底溶液起了稀釋作用，在塔底易揮發(fā)物損失量相同的情況下，塔底殘液中易揮發(fā)組分的濃度應(yīng)較低，因而塔板數(shù)稍有增加。4.3設(shè)計方案的選定及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的搜集圖1 板式精餾塔簡圖表1

10、 苯和甲苯的物理性質(zhì)項目分子式分子量M沸點（）臨界溫度tC（）臨界壓強PC（kPa）苯A甲苯BC6H6C6H5-CH378.1192.1380.1110.6288.5318.576833.44107.7表2 純組分的表面張力溫度8090100110120苯，mN/m甲苯，mN/m21.221.72020.618.819.517.518.416.217.3表3 組分的液相密度溫度()8090100110120苯，kg/m3甲苯，kg/m3814809805801791791778780763768表4 常壓下苯甲苯的氣液平衡數(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y110.560.000

11、.00109.911.002.50108.793.007.11107.615.0011.2105.0510.020.8102.7915.029.4100.7520.037.298.8425.044.297.1330.050.795.5835.056.694.0940.061.992.6945.066.791.4050.071.390.1155.075.580.8060.079.187.6365.082.586.5270.085.785.4475.088.584.4080.091.283.3385.093.682.2590.095.981.1195.098.080.6697.098.880.21

12、99.099.6180.01100.0100.0表5 液體粘度µ溫度()8090100110120苯（）甲苯（）0.3080.3110.2790.2860.2550.2640.2330.2540.2150.2284.4 精餾塔的物料衡算4.4.1 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率苯的摩爾質(zhì)量 甲苯的摩爾質(zhì)量 4.4.2 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量 4.4.3 物料衡算 餾出液中苯的含量 總物料衡算 ，苯物料衡算 解得 F269.545 kmol/h W=98.578 kmol/h式中 F原料液流量，D塔頂產(chǎn)品量，W塔底產(chǎn)品量4.5 塔板數(shù)的確定 4.5.1理論板層數(shù)NT的求

13、取 苯一甲苯屬理想物系，相對揮發(fā)度=2.47，可采用逐板計算法求理論板數(shù)。 求最小回流比及操作回流比泡點進料 q=1，則：最小回流比為，取操作回流比為 求精餾塔的氣、液相負荷 ，求操作線方程 精餾段操作線方程為：提餾段操作線方程為： 求塔頂、塔底和進料溫度根據(jù)常壓下苯甲苯的氣液平衡數(shù)據(jù)表，由線性內(nèi)插法得：塔頂溫度 ，塔底溫度 ，進料溫度 4.5.2 實際板數(shù)的求取 相平衡方程 精餾段操作線方程為 提餾段操作線方程為 泡點進料 q=1，xq=xF=0.639 = 0.974 0.938 同理可得 因為，第7塊板上升的氣相組成由提餾段操作線方程計算 xW=0.058因為 ，所以總理論板數(shù)為13塊，

14、第6塊加料，精餾段需5塊板。根據(jù)塔頂、塔底和進料溫度，查表得：，則：，所以 精餾段實際板數(shù)提餾段實際板層數(shù)進料板在第12塊板4.6 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計算 4.6.1 操作壓力計算 塔頂操作壓力 每層塔板壓降 進料板壓力 精餾段平均壓力 塔底操作壓力 提餾段平均壓力 4.6.2 操作溫度計算 依據(jù)操作壓力，由泡點方程通過試差法計算出泡點溫度，其中苯、甲苯的飽和蒸氣壓由安托尼方程計算。計算過程如下：泡點方程 苯一甲苯溶液可作為理想溶液，純組分的蒸汽壓為：苯 ，甲苯 式中P0的單位是kPa；溫度t的單位是。根據(jù)塔頂、塔底和進料的壓力，迭代得：塔頂溫度 81.37進料板溫度 95.3

15、塔底溫度 =104.4精餾段平均溫度 提餾段平均溫度 4.6.3 平均摩爾質(zhì)量計算塔頂平均摩爾質(zhì)量計算， 進料板平均摩爾質(zhì)量計算0.814， 0.639塔底平均摩爾質(zhì)量計算, 精餾段平均摩爾質(zhì)量提餾段平均摩爾質(zhì)量4.6.4 平均密度計算 氣相平均密度計算 由理想氣體狀態(tài)方程計算精餾段的平均氣相密度 提餾段的平均氣相密度 液相平均密度計算 液相平均密度依下式計算： 塔頂液相平均密度的計算：，查表3得：塔頂液相的質(zhì)量分率 ，則：同理，進料板液相平均密度：塔底液相平均密度：精餾段液相平均密度：提餾段液相平均密度：4.6.5 液體平均表面張力計算 液相平均表面張力依下式計算： 塔頂液相平均表面張力的計

16、算 ：，查表2得：，則：同理，進料板液相平均表面張力 ：塔底液相平均表面張力 ：精餾段液相平均表面張力：提餾段液相平均表面張力：4.6.6 液體平均粘度計算 液相平均粘度依下式計算：塔頂液相平均粘度的計算： ，查表5得：，則：同理，進料板液相平均粘度：塔底液相平均粘度：精餾段液相平均粘度：提餾段液相平均粘度：4.7 氣液負荷計算精餾段：， 提餾段：，4.8精餾塔的塔體工藝尺寸計算 4.8.1 塔徑的計算塔板間距HT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，以及塔的安裝、檢修等都有關(guān)。可參照下表所示經(jīng)驗關(guān)系選取。表6 板間距與塔徑關(guān)系塔徑D，m0.30.50.50.80.8

17、1.61.62.42.44.0板間距HT，mm200300250350300450350600400600精餾段：初選板間距，取板上液層高度故，查篩板塔的泛點關(guān)聯(lián)圖得 C20=0.071 物系表面張力為時，取安全系數(shù)為0.7（安全系數(shù)0.60.8），則：空塔氣速為故提餾段：初選板間距，取板上液層高度故，查篩板塔的泛點關(guān)聯(lián)圖得 C20=0.067物系表面張力為時，取安全系數(shù)為0.7（安全系數(shù)0.60.8），則：空塔氣速為故根據(jù)以上數(shù)據(jù)，按標(biāo)準(zhǔn),塔徑圓整為D=1.6m，塔截面積為 實際空塔氣速：精餾段 提餾段 4.8.2 有效高度的計算精餾段有效高度為 ZR=(NR-1)HT=(11-1)

18、5;0.45=4.5m提餾段實際高度為ZS=(NS-1)HT=(17-1)×0.45=7.2m在塔頂、進料板、塔底處各開一個人孔，設(shè)人孔處的板間距為0.7m, 故精餾塔的有效高度為：Z=ZR+ZS+0.70×3=13.8m4.9 塔板主要工藝尺寸的計算4.9.1 溢流裝置計算 因塔徑D1.6m，可選用單溢流弓形降液管，采用凹形受液盤。精餾段： a)溢流堰長單溢流=（0.60.8）D，取堰長為0.66D=0.66×1.6=1.056mb)出口堰高：選用平直堰，查表，知E=1.042，故c)降液管的寬度與降液管的面積由，查圖得， 計算液體在降液管中停留時間以檢驗降液管

19、面積（大于5s，符合要求）d)降液管底隙高度取液體通過降液管底隙的流速（） e)受液盤采用凹形受液盤，不設(shè)進堰口，深度為50mm。提餾段：a)溢流堰長單溢流=（0.60.8）D，取堰長為0.8D=1.28mb)出口堰高：查表得E=1.02, 故c)降液管的寬度與降液管的面積：由，查圖得 ，計算液體在降液管中停留時間以檢驗降液管面積（大于5s，符合要求）d)降液管底隙高度取液體通過降液管底隙的流速（）依公式： 4.9.2 塔板布置 塔板的分塊 因D800mm，故塔板采用分塊式。查表得，塔板分為4塊。精餾段：a)取邊緣區(qū)寬度Wc=0.035m(3050mm),安定區(qū)寬度b)依公式 計算開孔區(qū)面積A

20、a，c)篩孔數(shù)與開孔率：取篩孔的孔徑為，正三角形排列，一般碳質(zhì)的板厚為,取，故孔中心距篩孔數(shù) ，故篩孔數(shù)為5657個開孔率 （在515范圍內(nèi)）每層篩板上的開孔面積 氣體通過篩孔的氣速為 提餾段：a)取邊緣區(qū)寬度Wc=0.035m(3050mm),安定區(qū)寬度b)依公式 計算開孔區(qū)面積Aa，c)篩孔數(shù)與開孔率：取篩孔的孔徑為，正三角形排列，一般碳質(zhì)的板厚為，取故孔中心距篩孔數(shù) ，故篩孔數(shù)為5729個開孔率 （在515范圍內(nèi)）則每層板上的開孔面積 氣體通過篩孔的氣速為 4.10 篩板的流體力學(xué)驗算 塔板的流體力學(xué)驗算，目的在于核驗工藝尺寸已定的塔板，在設(shè)計任務(wù)規(guī)定的氣、液負荷下能否正常操作。4.10

21、.1 精餾段(1) 氣體通過篩板的壓降，相當(dāng)?shù)囊褐叨萢)干板壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨纫罁?jù)，查干篩孔的流量系數(shù)圖，得 C0=0.772b)氣體穿過板上液層壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨?，由與關(guān)聯(lián)圖，查得板上液層充氣系數(shù)=0.624c)克服液體表面張力壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨龋C上：則單板壓降：(2) 液面落差 對于篩板塔，液面落差很小，且本例的塔徑和液流量均不大，故可忽略液面落差的影響。 (3) 液沫夾帶故在設(shè)計負荷下不會發(fā)生過量液沫夾帶(4) 漏液篩板的穩(wěn)定性系數(shù)，故在設(shè)計負荷下不會產(chǎn)生過量漏液。(5) 液泛為防止降液管液泛的發(fā)生，應(yīng)使降液管中清液層高度取，則：，故，在設(shè)計負荷下不會發(fā)生液泛。根據(jù)以上塔板各項流體力

22、學(xué)驗算，可認(rèn)為精餾段塔徑及各項工藝尺寸是適合的。4.10.2 提餾段(1) 氣體通過篩板的壓降，相當(dāng)?shù)囊褐叨萢)干板壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨纫罁?jù)，查干篩孔的流量系數(shù)圖得，C0=0.772b)氣體穿過板上液層壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨?，由與關(guān)聯(lián)圖，查得板上液層充氣系數(shù)c)克服液體表面張力壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨龋壕C上：則單板壓降：(2) 液面落差 對于篩板塔，液面落差很小，且本例的塔徑和液流量均不大，故可忽略液面落差的影響。(3) 液沫夾帶 故在設(shè)計負荷下不會發(fā)生過量液沫夾帶(4) 漏液篩板的穩(wěn)定性系數(shù)，故在設(shè)計負荷下不會產(chǎn)生過量漏液。(5) 液泛為防止降液管液泛的發(fā)生，應(yīng)使降液管中清液層高度取，則：，故，在設(shè)計

23、負荷下不會發(fā)生液泛。根據(jù)以上塔板各項流體力學(xué)驗算，可認(rèn)為提餾段塔徑及各項工藝尺寸是適合的。4.11塔板負荷性能圖4.11.1精餾段（1）漏液線： 得：在操作范圍內(nèi)，任取幾個值，依上式計算出值，計算結(jié)果列于下表。 /(m3/s)0.0050.0120.0200.025/(m3/s)0.6790.7900.8790.926由上表數(shù)據(jù)即可作出漏液線（2）液沫夾帶線 以eV0.1kg液體/kg干氣為限，求得VS-LS關(guān)系如下：，聯(lián)立以上幾式，整理得：在操作范圍內(nèi)，任取幾個值，依上式計算出值，計算結(jié)果列于下表。 /(m3/s)0.0050.0120.0200.025/(m3/s)14.6714.2113

24、.7913.55由上表數(shù)據(jù)即可作出液沫夾帶線（3）液相負荷下限線 對于平直堰，取堰上液層高度0.006m作為最小液體負荷標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)此可作出與氣體流量無關(guān)的垂直液相負荷下限線。（4）液相負荷上限線 以作為液體在降液管中停留時間的下限 據(jù)此可作出與氣體流量元關(guān)的垂直液相負荷上限線（5）液泛線令 由，聯(lián)立得：忽略，將與，與，與的關(guān)系式代人上式，整理得：在操作范圍內(nèi)，任取幾個值，依上式計算出值，計算結(jié)果列于下表。 /(m3/s)0.0050.0120.0200.025/(m3/s)2.962.531.881.26由上表數(shù)據(jù)即可作出液泛線根據(jù)以上各線方程，可作出篩板塔的精餾段負荷性能圖，如下所示。 圖2

25、精餾段負荷性能圖在負荷性能圖上，作出操作點P，連接OP，即作出操作線。由圖可看出，該篩板的操作上限為液泛控制，下限為漏液控制。由上圖查得：，故操作彈性為：4.11.2 提餾段（1）漏液線 ，得：在操作范圍內(nèi)，任取幾個值，依上式計算出值，計算結(jié)果列于下表。 /(m3/s)0.0050.0120.030.035/(m3/s)0.6640.72230.7850.802由上表數(shù)據(jù)即可作出漏液線（2）液沫夾帶線 以 0.1kg液體/kg干氣為限，求關(guān)系如下： ，聯(lián)立以上幾式，整理得：在操作范圍內(nèi)，任取幾個值，依上式計算出值，計算結(jié)果列于下表。 /(m3/s)0.0050.0120.030.035/(m3

26、/s)2.9272.4421.8951.734由上表數(shù)據(jù)即可作出液沫夾帶線（3）液相負荷下限線 對于平直堰，取堰上液層高度0.006m作為最小液體負荷標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)此可作出與氣體流量無關(guān)的垂直液相負荷下限線（4）液相負荷上限線 以作為液體在降液管中停留時間的下限 據(jù)此可作出與氣體流量元關(guān)的垂直液相負荷上限線 （5）液泛線 令 由，聯(lián)立得：忽略，將與，與，與的關(guān)系式代人上式，整理得：在操作范圍內(nèi)，任取幾個值，依上式計算出值，計算結(jié)果列于下表。 /(m3/s)0.0050.0120.030.035/(m3/s)2.2071.8751.2150.846由上表數(shù)據(jù)即可作出液泛線根據(jù)以上各線方程，可作出篩板塔

27、的提餾段負荷性能圖，如下所示。圖3 提餾段負荷性能圖在負荷性能圖上，作出操作點P，連接OP，即作出操作線。由圖可看出，該篩板的操作上限為液泛控制，下限為漏液控制。由上圖查得：，故操作彈性為 ：4.12 各接管尺寸的確定4.12.1 進料管F269.545 kmol/h，進料體積流量 取適宜的輸送速度 ，則：經(jīng)圓整，選取熱軋無縫鋼管，規(guī)格：實際管內(nèi)流速 4.12.2 釜殘液出料管釜殘液的體積流量 取適宜的輸送速度 ，則：經(jīng)圓整，選取熱軋無縫鋼管，規(guī)格：實際管內(nèi)流速 4.12.3 回流液管回流液體積流量 取適宜的回流速度 ，則：經(jīng)圓整，選取熱軋無縫鋼管，規(guī)格：實際管內(nèi)流速 4.12.4 塔頂蒸汽接

28、管塔頂蒸汽密度 蒸汽體積流量 取管內(nèi)蒸汽流速 ，則：經(jīng)圓整，選取螺旋電焊鋼管，規(guī)格：實際管徑 d=263mm實際管內(nèi)流速 4.12.5 塔釜進氣管塔釜蒸汽流量 塔釜氣相平均摩爾質(zhì)量 塔釜蒸汽密度 塔釜蒸汽體積流量 取管內(nèi)蒸汽流速 ，則：經(jīng)圓整，選取螺旋電焊鋼管，規(guī)格：實際管內(nèi)流速 4.12.6法蘭由于常壓操作，所有法蘭均采用標(biāo)準(zhǔn)管法蘭，平焊法蘭，由不同的公稱直徑，選用相應(yīng)法蘭。進料管接管法蘭：PN6DN70 HG 5010回流管接管法蘭：PN6DN50 HG 5010塔釜出料管接法蘭：PN6DN80 HG 5010塔頂蒸汽管法蘭：PN6DN500 HG 5010塔釜蒸汽進氣管法蘭：PN6DN5

29、00 HG 5010筒體與封頭(1)筒體 塔徑為1600mm，壁厚選6mm，所用材質(zhì)直徑為A3(2)封頭封頭采用橢圓形封頭，由公稱直徑DN=1600mm, 查板式塔曲面高度表得曲面高度 h1=400mm，直邊高度h2=25mm，內(nèi)表面積F封=2.9007m2，容積V封=0.5864m3，厚度6mm。選用封頭DN1600×6，JB/T4746-2002(3)裙座由于裙座內(nèi)徑>800mm，故裙座壁厚取16mm基礎(chǔ)環(huán)內(nèi)徑：；基礎(chǔ)環(huán)外徑：圓整：，基礎(chǔ)環(huán)的厚度，考慮到腐蝕余量取18mm，考慮到再沸器，裙座高度取3m，地角螺栓直徑取M30。(4)人孔對于直徑大于 800mm 的塔，采用人孔

30、，每隔 6-8 塊板設(shè)置一個人孔，選用圓形人孔，直徑為500 mm，在設(shè)置人孔處板間距為700mm，在塔頂、進料板、塔底處各開一個人孔。裙座應(yīng)設(shè)2個人孔，直徑為500mm，人孔應(yīng)伸入塔內(nèi)部，并與塔內(nèi)部修平。(5)塔總體高度的設(shè)計塔的頂部空間高度為1200m （取除味器到第一塊板的距離為600mm）塔底空間高度為2m精餾塔的有效高度為：Z=ZR+ZS+0.70×3=13.8m塔總體高度：4.13附屬設(shè)備設(shè)計4.13.1 泵的計算與選型進料溫度 ，進料量 F=22416.71kg/h， 取管內(nèi)流速 ，則：故可采用油泵80Y-60B，實際管徑 d=70mm，實際流速 雷諾數(shù) ，取絕對粗糙度

31、 則相對粗糙度 時，摩擦系數(shù)可用下式計算：則：摩擦系數(shù)進料口位置高度 ，揚程 所以可選擇油泵 80Y-60B4.13.2 冷凝器塔頂溫度 ，冷凝水t1=20，t2=30 ，由，查液體汽化潛熱熱共線圖得：氣體摩爾體積 蒸汽體積流量 ，塔頂蒸汽冷凝量 冷凝器熱負荷 ，取傳熱系數(shù) 傳熱面積 ，水的比熱容 冷凝水的質(zhì)量流量 4.12.3 再沸器塔底溫度，用的蒸汽加熱，釜液出口溫度， 由，查液體汽化潛熱熱共線圖得：氣體摩爾體積 氣體流量 ，塔底液體汽化量 再沸器熱負荷 ，取傳熱系數(shù) 傳熱面積 ，甲苯的比熱容 加熱蒸汽的質(zhì)量流量 表7 篩板塔設(shè)計結(jié)果匯總項目符號單位計算數(shù)據(jù)精餾段提餾段實際塔板數(shù)N塊111

32、7各段平均溫度氣相平均摩爾質(zhì)量液相平均摩爾質(zhì)量氣相平均密度液相平均密度液體平均表面張力液體平均粘度tmMV,mML,mV,mL,mL,mL,mg/molg/molkg/m3kg/m3mN/mmPa·s85.4579.4581.082.7273.26821.1970.2935102.4586.0287.48808.214788.58519.7640.261015氣相流量Vsm3/s1.4361.30液相流量Lsm3/s0.007150.0162板間距板上液層高度HThLmm0.450.090.450.09塔徑Dm1.61.6空塔氣速um/s0.7140.646塔板液流形式單流型單流型溢

33、流管型式受液盤弓形凹形弓形凹形溢流堰長出口堰高lwm1.0561.28hwm0.06550.053溢流堰寬度降液管面積停留時間管底與受液盤間距邊緣區(qū)寬度安定區(qū)寬度WdAfmm2s0.1980.1459.130.320.3028.39hoWcWsmmm0.04840.0350.100.05060.0350.10開孔區(qū)面積孔徑Aadom2mm1.10251.1135孔中心距tmm15.015.0篩孔數(shù)n個56575729開孔面積篩孔氣速Aouom2m/s0.11112.940.11211.61液沫夾帶eVkg液體/kg干氣0.01380.0142漏液uowm/s7.2006.518降液管中清液層高

34、度Hdm0.11650.14053液相負荷下限液相負荷上限氣相負荷下限氣相負荷上限操作彈性Ls,minLs,maxVs,minVs,maxm3/sm3/sm3/sm3/s0.0008470.01630.602.534.220.001060.03400.721.732.40五、課程設(shè)計總結(jié)通過歷時兩周的化工原理課程設(shè)計，使我們初步掌握化工設(shè)計的基礎(chǔ)知識和設(shè)計原則及方法；學(xué)會各種手冊的使用方法及物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)的查找方法和技巧；掌握了各種結(jié)果的校核，能畫出工藝流程、塔板結(jié)構(gòu)等圖形。并且在設(shè)計過程中我們不僅要考慮理論上的可行性，還要考慮生產(chǎn)上的安全性和經(jīng)濟合理性。 在這短短的兩周里，通過跟同學(xué)的討論，到進行整個流程的計算，再到對工業(yè)材料上的選取論證和后期的程序的編寫以及裝置圖的繪制等過程的培養(yǎng)，我體會到了利用所學(xué)的有限的理論知識去解決實際中各種問題的總總不易。在我們所查找到的很多參考書中，很多的知識是我們從來沒有接觸到的，讓我們意識到我們對設(shè)計對象的理解還僅限于書本上，對實際當(dāng)中事物考慮的還很不夠完善。 在實際計算過程中，由于在一些應(yīng)用問題上，我們直接套用書上的公式或過程，并沒有徹底了解各個公式的出處及用途，對于一些工業(yè)數(shù)據(jù)的選取，也只是根據(jù)范圍自己簡單的選擇，并不一定符合現(xiàn)實應(yīng)用。因此，一些計算數(shù)據(jù)有時并