化工原理課程設(shè)計完整版

1、 大 學(xué)化 工 原 理 課 程 設(shè) 計說 明 書專業(yè)：級：班學(xué)生姓名：學(xué)生學(xué)號：指導(dǎo)教師：提交時間：成績：化工原理課程設(shè)計任務(wù)書一、設(shè)計題目分離 乙醇水 混合液（混合氣）的 填料 精餾塔二、設(shè)計數(shù)據(jù)及條件生產(chǎn)能力：年處理乙醇-水 0.7 萬噸（開工率 300天/原料：乙醇 含量為40 分離要求： 塔頂 乙醇 含量不低于（不高于） 93塔底 乙醇 含量不高于（不低于） 0.3建廠地址： 沈陽；。三、設(shè)計要求（一）編制一份設(shè)計說明書，主要內(nèi)容包括：1、前言；23、生產(chǎn)條件的確定和說明；4、精餾（吸收）塔的設(shè)計計算；5、附屬設(shè)備的選型和計算；6、設(shè)計結(jié)果列表；7、設(shè)計結(jié)果的討論與說明；8、注明參考和

2、使用的設(shè)計資料；9、結(jié)束語。（二）繪制一個帶控制點的工藝流程圖（2#圖）（三）繪制精餾（吸收）塔的工藝條件圖（坐標(biāo)紙）四、設(shè)計日期： 2012 年 03 月 07 日至2012 年 03 月 18 日沈陽化工大學(xué)化工原理課程設(shè)計目錄目 錄前言 .1第一章 流程確定和說明.21.1加料方式的確定.21.2進料狀況的確定.21.3冷凝方式的確定.21.4回流方式的確定.31.5加熱方式的確定.31.6再沸器型式的確定.3第二章 精餾塔設(shè)計計算.42.1操作條件與基礎(chǔ)數(shù)據(jù).4.2.1.1操作壓力4.2.1.2氣液平衡關(guān)系與平衡數(shù)據(jù)4.2.1.3回流比42.2精餾塔工藝計算.5.2.2.1物料衡算5.

3、2.2.2 熱量衡算9.122.2.3理論塔板數(shù)的計算沈陽化工大學(xué)化工原理課程設(shè)計目錄.132.2.4實際塔板數(shù)的計算2.3精餾塔主要尺寸的設(shè)計計算.15.2.3.1塔和塔板設(shè)計的主要依據(jù)和條件152.3.2. 塔體工藝尺寸的計算.18.212.3.3填料層高度的計算2.3.4填料層壓降的計算.22.2.3.5填料層的分段24第三章 附屬設(shè)備及主要附件的選型計算.253.1冷凝器的選擇 .253.1.1 冷凝劑的選擇.253.2再沸器的選擇.26.263.2.1間接加熱蒸氣量3.2.2再沸器加熱面積.263.3塔內(nèi)其他構(gòu)件 .273.3.1 接管的計算與選擇.273.3.2 液體分布器.293

4、.3.3 除沫器的選擇.303.3.4 液體再分布器.31.3.3.5填料及支撐板的選擇31.313.3.6裙座的設(shè)計3.3.7手孔的設(shè)計.32沈陽化工大學(xué)化工原理課程設(shè)計目錄3.3.8 塔釜設(shè)計.323.3.9 塔的頂部空間高度.323.4精餾塔高度計算.32第四章 設(shè)計結(jié)果的自我總結(jié)和評價.344.1精餾塔主要工藝尺寸與主要設(shè)計參數(shù)匯總表.344.2精餾塔主要工藝尺寸 .344.3同組數(shù)據(jù)比較 .354.4設(shè)計結(jié)果的自我總結(jié)與評價.35附錄 .37一、符號說明.37二、不同設(shè)計條件下設(shè)計結(jié)果比較.38沈陽化工大學(xué)化工原理課程設(shè)計前言前言在化學(xué)工業(yè)和石油工業(yè)中廣泛應(yīng)用的諸如吸收、解吸、精餾、

5、萃取等單元操作傳熱目的的氣液傳質(zhì)設(shè)備之一。填料塔是以塔內(nèi)的填料作為氣液兩相間接觸構(gòu)件的傳質(zhì)設(shè)備。填料塔的塔身是一直立式圓筒，底部裝有填料支承板，填料以亂堆或整砌的方式放置在支承板上。填料的上方安裝填料壓板，以防被上升氣流吹動。液體從塔頂經(jīng)液體分布器噴淋到填料上，并沿填料表面流下。氣體從塔底送入，經(jīng)氣體分布裝置（小直徑塔一般不設(shè)氣體分布裝置）分布后，與液體呈逆流連續(xù)通過填料層的空隙，在填料表面上，氣液兩相密切接觸進行傳質(zhì)。填料塔屬于連續(xù)接觸式氣液傳質(zhì)設(shè)備，兩相組成沿塔高連續(xù)變化，在正常操作狀態(tài)下，氣相為連續(xù)相，液相為分散相。當(dāng)液體沿填料層向下流動時，有逐漸向塔壁集中的趨勢，使得塔壁附近的液流量逐

6、漸增大，這種現(xiàn)象稱為壁流。壁流效應(yīng)造成氣液兩相在填料層中分布不均，從而使傳質(zhì)效率下降。因此，當(dāng)填料層較高時，需要進行分段，中間設(shè)置再分布裝置。液體再分布裝置包括液體收集器和液體再分布器兩部分，上層填料流下的液體經(jīng)液體收集器收集后，送到液體再分布器，經(jīng)重新分布后噴淋到下層填料上。填料塔具有生產(chǎn)能力大，分離效率高，壓降小，持液量小，操作彈性大等優(yōu)點。填料塔也有一些不足之處，如填料造價高；當(dāng)液體負荷較小時不能有效地潤濕填料表面，使傳質(zhì)效率降低；不能直接用于有懸浮物或容易聚合的物料；對側(cè)線進料和出料等復(fù)雜精餾不太適合等。但近年來又傾向于認為在一定塔徑范圍內(nèi)，采用新型高效填料（如鮑爾環(huán)或鞍型填料）可以得

7、到很好的經(jīng)濟效果。總之根據(jù)不同的具體情況（特別是在小直徑塔，或壓降有一定限制，或有腐蝕情況時），填料塔還是具有很多適用的。本次課程設(shè)計就是針對乙醇-水體系而進行的常壓二元填料精餾塔的設(shè)計及相關(guān)設(shè)備選型。便修正。1沈陽化工大學(xué)化工原理課程設(shè)計第一章 流程確定和說明第一章 流程確定和說明選擇精餾設(shè)備，首先應(yīng)從經(jīng)濟考慮，在充分考慮整個系統(tǒng)熱能的利用，降低操質(zhì)量的均勻，具體情況如下： 度，可以得到穩(wěn)定的流量和流速，通過重力加料，可以節(jié)省一筆動力費用，但由于多了高位槽，建設(shè)費用相應(yīng)增加；采用泵加料，受泵的影響，流量不太穩(wěn)定，流速也忽大忽小，從而影響了傳質(zhì)效率，但結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便。如果采用自動控制泵來控

8、制泵的流量和流速，其控制原理較復(fù)雜，且設(shè)備操作費用高。本設(shè)計采用高位槽進料。 進料狀況一般有冷液進料和泡點進料。對于冷液進料，當(dāng)組成一定時，流量一定，對分離有利，節(jié)省加熱費用。但冷液進料受環(huán)境影響較大，對于沈陽地區(qū)來說，存在較大溫差，冷液進料會增加塔底蒸汽上升量，增加建筑費用。采用泡點進料，不僅對穩(wěn)定塔操作較為方便，且不受季節(jié)溫度影響。綜合考慮，設(shè)計上采用泡點進料。段和提餾段塔徑基本相等，制造上較為方便。 塔頂冷凝采用全冷凝器，用水冷凝，在常壓下乙醇和水不反應(yīng)，且容易冷凝，故用全冷凝器符合要求。 2沈陽化工大學(xué)化工原理課程設(shè)計第一章 流程確定和說明裝、檢修和清理。在此情況下，可采用強制回流，塔

9、頂上升蒸汽量采用冷凝器以冷回流流入塔中。本次設(shè)計為小型塔，故采用重力回流。 部分汽化，維持原來的濃度，以減少理論板數(shù)，缺點是增加加熱裝置。本次設(shè)計采用間接蒸汽加熱。 費用，此外，蒸發(fā)釜的物料始終維持恒定的壓力，傳熱情況穩(wěn)定。在塔釜和蒸發(fā)釜以及相接管道內(nèi)的落熱量少，可以減少物料的停留時間，避免長期受熱。3沈陽化工大學(xué)化工原理課程設(shè)計第二章 精餾塔設(shè)計計算 2.1.1 操作壓力當(dāng)壓力增大時，混合液的相對揮發(fā)度將減小，對分離不利；當(dāng)壓力減小時，對分離有利。但當(dāng)壓力太低時，對設(shè)備要求太高，設(shè)備費用增加。因此在設(shè)計時一般采用常壓蒸餾乙醇水系統(tǒng)在常壓下?lián)]發(fā)度相差較大，較易分離，故本設(shè)計采用常壓精餾。2.1

10、.2 氣液平衡關(guān)系與平衡數(shù)據(jù)表 C00/2.1.3 回流比通常 R=（1.12.0）R ,此設(shè)計取 R=1.5Rminmin4沈陽化工大學(xué)化工原理課程設(shè)計第二章 精餾塔設(shè)計計算 2.2.1 物料衡算 物料衡算圖圖 F 原料流量，W 釜液流量， h； h；D餾出液流量， h；x 原料中易揮發(fā)組分的摩爾分數(shù)；Fx x WD 物料衡算已知:F t a,質(zhì)量分數(shù)：x 40%, x 93%, x 0.3%FDW5沈陽化工大學(xué)化工原理課程設(shè)計第二章 精餾塔設(shè)計計算 3所以：F= .22 h 數(shù)。進料液、餾出液、釜殘液的摩爾組成：0.4 46.07 0.4 46.07 1 0.4 18.02x 0.2068

11、乙醇Fx M 1 x MF乙醇F水同理可求得： x D 1 18.02 46.07x W 0.03/46.07 1 18.02 原料液的平均摩爾質(zhì)量：M xM 1 x M乙醇水FF46.07 1-0.2068 18.0223.82kg/Kmol同理可求得：M 46.07 1- 18.02D 41.17kg/Kmol0.012046.071-0.012018.02MW18.36kg/Kmol塔頂液相、氣相、塔釜、進料的溫度分別為：t , t ，t ，tLDVDWF查表 2-1，用內(nèi)插法解得0.83860.7472t 78.41LD塔頂液相：氣相解得: t 78.25CLD0.89430.7472

12、 78.1578.410.83860.7815 t 78.41VD解得: t 78.28CVD0.89430.7815 78.1578.410.0190 95.5100塔釜：進料：解得： 92.88 Ct0.0120 t 100WW 82.784.1解得： 83.26 Ct t 84.1FFt t78.2583.26精餾段平均溫度：t F80.75CD2216沈陽化工大學(xué)化工原理課程設(shè)計第二章 精餾塔設(shè)計計算t tW92.88 83.26提餾段平均溫度：t 88.07CF222972.22原料液：F 40.82Kmol/h23.82總物料衡算： F D W易揮發(fā)組分衡算：F x Dx W xF

13、DW D9.62/h解得W 31.20/h塔頂產(chǎn)品的的平均相對分子質(zhì)量：塔頂產(chǎn)品質(zhì)量流量：D M D 41.179.62 396.06kg /hD塔釜產(chǎn)品質(zhì)量流量：WM W /hW 相對揮發(fā)度的計算 精餾段：t C1液相組成 ：x181.580.7 0.32730.3965解得： x 0.392280.7580.7x0.39651氣相組成 ：y181.580.7 解得： y 0.610380.780.75 y11精餾段：y xAy xy x 11 2y x2 1A1 1BB 提餾段：t 88.07C2液相組成x ：289.086.7 解得： x 0.062189.088.07x227沈陽化工大

14、學(xué)化工原理課程設(shè)計第二章 精餾塔設(shè)計計算氣相組成 ：y289.086.7 解得：y 0.369589.088.07 y22提餾段：0.3695 18.851 2 求最小回流比及操作回流比由于泡點進料q 所以 x x 0.2068。由氣液平衡數(shù)據(jù)表2-1，用內(nèi)插法求yqFq,y q 即解得： y 0.5303qx yDy x0.8386 0.5303R min0.953q0.53030.2068qq所以R 1.5R 1.50.9531.4min 精餾段的氣液相負荷L RD1.49.6213.47Kmol/h L L q F 13.47 1 40.82 54.29/h V V R 1 D 1.4

15、1 9.62 23.09/h 物料衡算結(jié)果 /hF0.20680.8386D塔底釜液W31.200.0128沈陽化工大學(xué)化工原理課程設(shè)計第二章 精餾塔設(shè)計計算表 /hV13.4754.29VLL2.2.2 熱量衡算 加熱介質(zhì)的選擇于飽和水蒸氣冷凝時的傳熱系數(shù)很高，可以通過改變蒸汽壓力準(zhǔn)確地控制加熱溫度。燃料燃燒所排放的煙道氣溫度可達到 1001000C ，適用于高溫加熱。煙道氣的缺 300KPa(溫度為 140C )的飽和水蒸氣作加熱介質(zhì)。原因，水蒸氣易獲得、清潔、不易腐蝕加熱管，不但成本相應(yīng)降低，塔結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜。 冷凝劑的選擇般為 1025C 本設(shè)計建廠地區(qū)為沈陽。沈陽市夏季最熱月份平均氣溫

16、為 25C 。故選用的冷卻水25C的冷卻水，選升溫13C，故冷卻水的出口溫度是38C 。 熱量衡算塔頂溫度t 78.25C ，塔底溫度 ，進料溫度t 83.26C92.88 CtDWFt 溫度下：C 137.52 / KD1C KJ / KmolP2K C C x C 1x1 DP2D137.520.838675.48 10.83869沈陽化工大學(xué)化工原理課程設(shè)計第二章 精餾塔設(shè)計計算 / Kt 溫度下：C 146.87KJ / KmolKW1C 75.79 / KP2 C C x C 1xPW1WP2W146.870.01275.79 10.01276.64KJ / KmolKt 溫度下：C

17、 140.62 / KF1C 75.58 / KP2 C C x C 1 x1FP2F140.6275.5889.03KJ / KmolKt 溫度下 : D842.50KJ /Kg1 2310.2KJ /Kg2 x 1x1D2D842.500.83862310.20.8386)1079.39KJ /Kg C時塔頂氣體上升的焓塔頂以C為基準(zhǔn)，QVQ V C t V MVPDDD23.09127.51(78.25273.15)23.091079.341.172060678.62KJ /h 回流液的焓QR注：此為泡點回流，求得組成下的泡點t ，用內(nèi)插法求得回流液組成下的t 。DD求得t 78.25C

18、D10沈陽化工大學(xué)化工原理課程設(shè)計第二章 精餾塔設(shè)計計算此溫度下：C 137.52 / K1C 75.48 /(K)P2C C x C x )P1DP2D137.520.838675.48 10.8386 / K注：回流液組成與塔頂組成相同Q LC tRPD9.62127.51(78.25273.15)603550.48KJ /h 塔頂流出液的焓QD因餾出口與回流口組成一樣，所以C KJ /KmolKPQ DC tDPD9.62127.51(78.25273.15) /h 冷凝器消耗的焓QCQ Q Q QCVRD2060678.62603550.48431043.471026084.65KJ

19、/h 進料口的焓QFQ F C t 40.8289.03(83.26273.15)FF1295266.86 /h 塔底殘液的焓QWQ WC t WPWW875239.2 /h 再沸器QB塔釜熱損失為10%，=0.911沈陽化工大學(xué)化工原理課程設(shè)計第二章 精餾塔設(shè)計計算設(shè)再沸器損失能量Q 0.1Q ,Q Q Q Q Q Q損BBFCW損D加熱器實際熱負荷0.9Q Q Q Q QBCwDF1026084.65875239.2431043.471295266.86解得：Q 1152333.84KJ /hB表 / K89.03127.51Q1026084.65 1152333.84KJ h2.2.3

20、理論塔板數(shù)的計算Rx精餾段操作線方程： yxDR1R1x10.565x由圖解法求理論塔板數(shù)，根據(jù)乙醇水的氣液平衡數(shù)據(jù)可作氣液相平衡方程，由圖 2-2 可知理論板數(shù) ，精餾段理1 (包括再沸器)，進料位置為第 9 塊板N N9TF論板數(shù)N 8，提餾段理論板數(shù)N 4。T1T212沈陽化工大學(xué)化工原理課程設(shè)計第二章 精餾塔設(shè)計計算1y591012 11=XX x圖 2.2.4 實際塔板數(shù)的計算用康奈爾法 o 對全塔效率進行估算： s表/C mPa7080900.430.330.340.28乙醇水根據(jù)表 2-5，利用內(nèi)插法計算得：0.340.43 0.34乙醇：解得： 0.42mPas乙醇80.750

21、.280.28水：解得：0.326mPa s水80.75水0.340.340.43乙醇：乙醇解得： 0.36mPas88.0713沈陽化工大學(xué)化工原理課程設(shè)計第二章 精餾塔設(shè)計計算0.280.280.33水：解得：0.29mPa s水88.07水因為 xLii 精餾段粘度：x 1 x1 1水10.420.39220.3260.3922)s 提餾段粘度：1xx 2L2乙醇水20.360.06210.29 10.294s 塔板效率的估算 了實際塔板上傳質(zhì)過程進行的程度。塔板效率可用奧康爾公 計算。E 0.245TL式中： 塔頂與塔底平均溫度下的相對揮發(fā)度；塔頂與塔底平均溫度下的液相粘度sL精餾段：

22、已知： ， s2.4311所以E ）0.245TL0.492.430.363）0.2450.51同理可知提餾段：已知 8.85，0.294mPas2L2所以0.245E 0.490.294)T 實際塔板數(shù)N10N 120塊T1E0.51T14沈陽化工大學(xué)化工原理課程設(shè)計第二章 精餾塔設(shè)計計算4N P2塊實際塔板數(shù)N N N 31塊P1P2NN 100%45.16%全塔效率：E TP 2.3.1 塔和塔板設(shè)計的主要依據(jù)和條件表 C(kgm ) (kg m )33乙醇水t 78.25D744.33t 92.88W963.95t 83.26F 塔頂條件下的流量及物性參數(shù)M D x 1 x 1 744

23、.33 972.871DD1121.32110 kg m33756.77kg m3L1PM41.17 m3D(273.15V1V M V 41.1723.09950.62kg h1DL M L 41.1713.47 554.16kg h1D 進料條件下的流量及物性參數(shù)M 23.82kg KmolF x 1 x1 0.410.4F738.24 970.36FL21215沈陽化工大學(xué)化工原理課程設(shè)計第二章 精餾塔設(shè)計計算1.1610 kg m33862.07kg m3L2101.32523.82PMRT0.81kg m3F8.314(273.1583.26)V2V V M V 23.82 23.0

24、9 550.00kg h 22F精餾段： L M L 23.8213.47 320.86kg h2F提餾段：L M L 23.82 54.29 1293.19kg h2F 塔底條件下的流量及物性參數(shù)M kg KmolWx 1x 1 726.26 963.951WWL3121.03810 kg m33kg m3L3101.32518.368.314(273.15PM0.61kg m3WRTV3V VM V h 33WL M L h 3W 精餾段的流量及物性參數(shù) 1.430.81V1.12 m3V1V222 1756.77862.07809.42kg m3L222LV V 950.62550.00

25、1V L2750.31kg h22L L 554.12320.862437.49kg h12216沈陽化工大學(xué)化工原理課程設(shè)計第二章 精餾塔設(shè)計計算 提餾段的流量及物性參數(shù)0.81 0.61V2L2V30.71kg m322V862.07 963.39912.73kg m3L322LV V 550.00 423.9 2V L3486.95kg h22L L 1293.19 996.76 31145.00kg h222體積流量V950.62塔頂：V 1m s131.43V1V進料：V s2m s230.81V2V423.9塔底： V s3m s330.61V3V V0.18470.1886精餾段

26、：V 0.1866m s1s2322sV V0.18860.1930提餾段：V 0.1908m ss2s3322s 液體平均表面張力計算液相平均表面張力依下式計算 ， x Lmii塔頂液相平均表面張力的計算查手冊得， 62.89 m2 1x 0.838617.50.8386)62.89 24.83mN m xD1D2均表進料板平面張力的計算查手冊得 61.98 m217沈陽化工大學(xué)化工原理課程設(shè)計第二章 精餾塔設(shè)計計算 1x 0.206817.0 10.2068 61.9852.68mN m xLFmF1F2精餾段液相平均表面張力的計算24.8352.6838.76mN mLDmLFm221塔

27、底液相平均表面張力計算60.15 m2 x 1x0.01216.2 10.012 60.1559.62mN mLWmW1W2提餾段液相平均表面張力的計算59.62 52.68LWmLFm56.15mN m22L22.3.2. 塔體工藝尺寸的計算 填料選擇填料塔內(nèi)所用的填料應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)工藝技術(shù)的要求進行選擇，并對填料的品種、材質(zhì)及尺寸進行綜合考慮，應(yīng)盡量選用技術(shù)資料齊全，使用性能成熟的新型塔填料。足生產(chǎn)要求，又能使設(shè)備的投資和操作費用最低或較低。要因素，因此，塔填料的選擇是填料塔設(shè)計的重要環(huán)節(jié)。鮑爾環(huán)由于環(huán)壁開孔，大大提高了環(huán)內(nèi)空間，及環(huán)內(nèi)表面的利用率，氣流阻力小液體分布均勻，與拉西環(huán)相比，其通量

28、可增加 50%以上，傳質(zhì)效率可提高 30%左右，鮑爾環(huán)是目前應(yīng)用較廣的填料之一。有良好的化學(xué)穩(wěn)定行及液體的濕潤性，價格低廉等綜合以上因素及鮑爾環(huán)的優(yōu)點，本設(shè)計選用D 38型填料。N18沈陽化工大學(xué)化工原理課程設(shè)計第二章精餾塔設(shè)計計算表厚 an3m環(huán)0.945365注：摘自化學(xué)工程手冊第三卷 P13-44 表3-3精餾段1212 437.491.12Lx V 0.022V750.31 809.42 L代入 0.565 0.365 解得： 0.377yxy表 C密度kg m 3971.785965.304958.345100注：摘自化工原理附錄三P359精餾段平均溫度： Ct1內(nèi)插法：解得：971

29、.30kg m3 水水809.42971.30又因 ， 0.363mPasLL水查得 117m (此為泛點填料因子) 注：見化工原理課程設(shè)計P95表5-71F由 u0.22y 0.377FVLFgL9.8809.42得 5.79m su1.120.3630.2F19沈陽化工大學(xué)化工原理課程設(shè)計第二章 精餾塔設(shè)計計算u取解得 u 2.86m suFV43.142.89因為 0.287mDsu因為常用的標(biāo)準(zhǔn)塔徑最小是，故圓整后 D 400mm400mm式中 u 泛點氣速，m s；F重力加速度，m s ；2G、 氣相、液相密度，； m3VL液體粘度，mPas；LF泛點填料因子，m1； 液體密度校正系

30、數(shù)。 提餾段12 12LV1145.00 0.71 x 0.066V486.95 912.73 L代入 解得： y 0.565x 0.365 y 0.402提餾段平均溫度： t C288.07內(nèi)插法：解得：966.55kg m3 水水912.73 , 0.294mPa sL966.55L水m1F u0.22y 0.393FVLgL9.8912.73u F7.65m s0.710.2940.2u取 解得：u 3.825m suF20沈陽化工大學(xué)化工原理課程設(shè)計第二章 精餾塔設(shè)計計算V4D0.252msu3.14因為常用的標(biāo)準(zhǔn)塔徑最小是，故圓整后 ，D 400mm400mm所以取全塔塔徑 D 40

31、0mm。注：應(yīng)盡量使兩段求得的 相等。若不等，可通過調(diào)整D的取值，使兩段相u uF等且盡量圓整成小塔徑，節(jié)省材料；若無法使兩段 相等，則將 圓整為數(shù)值較大D D的D 。 實際空塔氣速的計算 精餾段的計算V40.1866u 1.48m ss3.140.4D22 提餾段的計算V40.1908u 1.51m ss3.140.4D222.3.3 填料層高度的計算 等板高度設(shè)計計算 精餾段 hln 1.47lnLL式中等板高度，；mmHETP 液體表面張力，N m；液體粘度，Pas；LLh常數(shù)；D 型其值為7.0779N已知：38.76mN m 38.7610 N m，0.363mPas 0.36310

32、 Pas，3311h 帶入上式，ln HETP 7.07791.292ln 38.7610 1.47ln 0.36310 0.36733解得HETP0.69mZ N 0.696.9m1T121沈陽化工大學(xué)化工原理課程設(shè)計第二章 精餾塔設(shè)計計算 提餾段已知： 56.15mN m 56.1510 N m，0.294mPas 0.29410 Pas，33L2L2 同理得：ln HETP 7.07791.292ln 56.1510 1.47ln 0.29410 -1.15533HETP0.32mZ N 0.3241.28m2T2Z Z Z 6.98.18m12Z 1.21.5 Z的設(shè)計高度一般為 ，本

33、次取ZZ 。Z設(shè)計時的填料高度，m；Z 工藝計算時得到的填料高度，m；Z1.3Z 1.38.1810.634m2.3.4 填料層壓降的計算 精餾段有上述計算可知809.42kg m ， s， 0.833，u m s，3LL查得 114m （壓降填料因子）1P u20.2y PVLgL0.8331.120.363 1.4820.20.02409.81809.42由前計算x，查埃克特通用關(guān)聯(lián)圖見圖 2-3P1.159.8111.28Pa mZPP Z 11.286.977.83PaZ1提餾段有上述計算可知912.73kg m ， 0.294s， 0.944，1kg33LLV22沈陽化工大學(xué)化工原理

34、課程設(shè)計第二章 精餾塔設(shè)計計算u 1.51m s u20.2y PVLgL0.9440.71 20.29.81912.73由前計算 x 0.066，查埃克特通用關(guān)聯(lián)圖見圖 3-1PP0.379.813.63Pa m，PZ 3.631.284.65PaZZ2全塔填料層總壓強P P P 77.834.6582.4812圖 23沈陽化工大學(xué)化工原理課程設(shè)計第二章 精餾塔設(shè)計計算表 壓降P Z Pam總壓降 Pa11.2814.91177.836.982.48填料層高度 m等板高度 m2.3.5 填料層的分段由于Z10.634m h 6m，故填料層分兩段，每段5.317m。24沈陽化工大學(xué)化工原理課程

35、設(shè)計第三章 附屬設(shè)備及主要附件的選型計算 以選用管殼式冷凝器，被冷凝氣體走管間，以便于及時排除冷凝液。薄，傳熱系數(shù)增大，利于節(jié)省面積，減少材料費。3.1.1 冷凝劑的選擇本設(shè)計建廠地址為沈陽，沈陽市夏季最熱月份平均氣溫為t 25C。1CC ，即冷卻水出口溫度為 。t 38 C2 冷卻介質(zhì)消耗塔頂液相溫t 78.28C，即T 78.28C；t C ，即T 78.25C。由21表 2-4 可得Q 1026084.65KJ /hC 計算冷卻水流量Q1026084.651355.1 G 58.25 hcC t tcp21冷凝器的計算與選擇1逆流：22t T t 78.283840.28C11225沈陽

36、化工大學(xué)化工原理課程設(shè)計第三章 附屬設(shè)備及主要附件的選型計算t T t 78.2553.25C221t t 53.2540.28t 146.5C2t53.2540.28m2t1 K 500kcal (m hC) 2090KJ m hC22Q KAtCmQ1026084.65A10.56m2CKt46.5m操作彈性為 1.2 ，1.2A12.67m2查取有關(guān)數(shù)據(jù)如下表 換熱面積m 2108615001.69.46注：摘自金屬設(shè)備上冊 P118 表2-2-5 和 P132 表2-2-8。 沸器，經(jīng)處理后，放在塔斧內(nèi)，選擇蒸氣選擇133.3飽和水蒸氣加熱，傳熱系數(shù)K 取600kcal (m hC)

37、2508KJ m hC ， 513Kcal kg。223.2.1 間接加熱蒸氣量Q1152333.84G 536.5 hBB3.2.2 再沸器加熱面積t 92.88C 為再沸器液體入口溫度；W1t 92.88C 為回流汽化為上升蒸氣時的溫度；W2t 133.3C 為加熱蒸氣溫度；1t 133.3C為加熱蒸氣冷凝為液體的溫度。226沈陽化工大學(xué)化工原理課程設(shè)計第三章附屬設(shè)備及主要附件的選型計算用潛熱加熱可節(jié)省蒸氣量從而減少熱量損失t t t 133.392.88 40.42C11W1t t t 133.392.88 40.42C22W2因為t40.421 2 21t40.42t t40.42 4

38、0.42t 40.42C2122mQ KAtBmQ1152333.84A13.64m2BKt40.42m表公稱直徑mm管長換熱面積公稱壓力MPammm2108615001.69.46注：摘自金屬設(shè)備上冊P118 表2-2-5 和P132 表2-2-8。 3.3.1 接管的計算與選擇 進料管本次加料選用高位槽進料，所以 可取 0.40.8WF設(shè)計取W 0.7m s。F4 972.22d 0.0239m 3600 W36003.140.7862.07FFLF式中 F進料液質(zhì)量流量，kg h；進料條件下的液體密度， m 。3L圓整后d 25mm內(nèi)管重/(kg/m)F27沈陽化工大學(xué)化工原理課程設(shè)計第

39、三章 附屬設(shè)備及主要附件的選型計算表 msd sHHdR22111225376475120150注：摘自浮閥塔P197 表 5-3。 回流管 為 W0.2 0.5m s 。W 0.3m sRR4L4544.1236003.140.3809.42d 0.0279m1 3600 WRRL圓整后d 28R表 msd sHH dR221112283573.550120150注：摘自浮閥塔P197 表 5-3。 塔頂蒸氣接管中，過大壓降會影響他的真空度。操作壓力為常壓，蒸氣速度W 20m s ，本次設(shè)計取W 15m s 。PP4950.6236003.14151.12d 0.1415m，圓整后d142m

40、m1 3600 WPPPV 塔釜出料管塔釜流出液體的速度W 一般可取0.51.0m s，本次設(shè)計取W 0.6m s。WW4 572.83d W0.0192m 3600 W36003.140.6912.73WLW28沈陽化工大學(xué)化工原理課程設(shè)計第三章附屬設(shè)備及主要附件的選型計算表 msd sHHdR221112253764753.3.2 液體分布器制造了和維修方便，噴灑比較方便，安裝方便?；亓饕悍植计鳒y量系數(shù) 取 ，本次設(shè)計 取0.82，推動力液柱高度H 取0.06m。則小孔中液體流速 W 2 2 m s 小孔輸液能力計算L1554.16Q2.03 m s42 756.771由 得Q fW小孔總

41、面積Q1.03104f W 2.78 m24所以，小孔數(shù) fW2.78 0.894n 19.7 孔23.14d 42344式中，d小孔直徑，一般取410 m,視介質(zhì)污潔而異，本次設(shè)計取4mm。噴灑器球面中心到填料表面距離計算gr2hrcot W sin22D 2 400式中 r噴射圓周半徑，r 75100 75125mm0.125m2噴射角，即小孔中心線與垂直軸線間的夾角， 40，取 40gr2h rcot W sin2229沈陽化工大學(xué)化工原理課程設(shè)計第三章 附屬設(shè)備及主要附件的選型計算9.810.1252402 4022mmm 進料液分布器由前知，小孔流速W 0.89m s小孔的輸液能力F

42、972.22Q 3.13 m s42 862.07L2取 ， d 4mm 小孔總面積Q4f W m24 34.16 孔f4.29104所以，小孔數(shù)n 23.144d 423440gr2h rcot 2W sin29.810.12522 0.12522mmm因為蓮蓬頭直徑d 可取D，本設(shè)計選d 0.2D0.240080mm3.3.3 除沫器的選擇折板除沫器、絲網(wǎng)除沫器以及旋流板除沫器。本設(shè)計塔徑較小，且氣液分離，故采用小型除沫器，裝入設(shè)備上蓋。氣速計算 W K1V1V1K30沈陽化工大學(xué)化工原理課程設(shè)計第三章 附屬設(shè)備及主要附件的選型計算式中常數(shù)，取 0.107；K 、 塔頂氣體和液體密度 kg

43、 m3 。V11756.77W 2.46m sKV40.1847除沫氣體器直徑計算：D0.309m3.142.46WK式中，V 氣體處理量3m s3.3.4 液體再分布器的填料不被潤濕。塔徑越小，對應(yīng)單位截面積的周邊越長，這種現(xiàn)象越嚴重。為將流分布裝置，每段填料層得高度因填料種類而定，對鮑爾環(huán)，可為塔徑的10倍，但通常不超過6 。m此次設(shè)計填料層的高度選塔徑的10 倍，故每0.410 4m處裝一再分布器。選用截錐式在分布器，因其適用于直徑0.8m以下的小塔。3.3.5 填料及支撐板的選擇本設(shè)計采用波紋板網(wǎng)板支撐板，板網(wǎng)支撐的結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，自由截面大，但強度較低。本設(shè)計填料高度較低，所以此支撐板適用。表 N2545注：摘自塔設(shè)備設(shè)計P268 表 5-36。表 D 1397D 2337 N1094注：摘自塔設(shè)備設(shè)計P273 表 5-41。3.3.6 裙座的設(shè)計31沈陽化工大學(xué)化工原理課程設(shè)計第三章 附屬設(shè)備及主要附件的選型計算沸器，裙座高度取0.3m,D 820mm,D 1100mm。