8.3萬噸年丙烯-丙烷板式精餾塔設(shè)計

-47-化工與制藥學院課程設(shè)計說明書課題名稱8.3萬噸/年丙烯－丙烷板式精餾塔設(shè)計專業(yè)班級化學工程與工藝01班學生學號學生姓名學生成績指導教師 課題工作時間2021-6-16至2021-6-28課程設(shè)計任務書專業(yè)化學工程與工藝班級01學生姓名殷祥發(fā)題時間：2021年6月17日課題名稱8.3萬噸/年丙烯－丙烷板式精餾塔設(shè)計課題條件（文獻資料、儀器設(shè)備、指導力量）1.課程設(shè)計參考書：陳敏恒，叢德茲，方圖南，齊鳴齋.化工原理(上、下冊)(第二版).北京：化學工業(yè)出版社，2021化學工程手冊編輯委會.化學工程手冊，第1篇化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；第13篇氣液傳質(zhì)設(shè)備.北京：化學工業(yè)出版社，1986柴誠敬，劉國維，李阿娜.化工原理課程設(shè)計.天津：天津科學技術(shù)出版社，1995陳維杻，傳遞過程與單元操作.杭州：浙江大學出版社，19932.計算用計算機及繪圖化工CAD軟件設(shè)計任務（包括設(shè)計、計算、論述、實驗、應繪圖紙等，只需簡明列出大項目）1.撰寫課程設(shè)計說明書一份2.帶控制點的工藝流程圖一張3.塔設(shè)備的工藝條件圖（包括部分構(gòu)件）一張設(shè)計所需技術(shù)參數(shù)原料：丙烯、丙烷原料溫度：泡點進料，℃處理量：8.3萬噸/年原料組成：丙烯的質(zhì)量分率45%，丙烷的質(zhì)量分率55%產(chǎn)品要求：塔頂丙烯的質(zhì)量分率90%，塔底丙烷的質(zhì)量分率98%生產(chǎn)時間：300天/年冷卻水進口溫度：25℃加熱劑：0.3MPa飽和水蒸汽單板壓降:≤0.7kpa生產(chǎn)方式：連續(xù)操作，泡點回流設(shè)計說明書內(nèi)容(指設(shè)計說明書正文中包括的主要設(shè)計內(nèi)容，根據(jù)目錄列出大標題即可)設(shè)計方案的確定帶控制點的工藝流程圖的確定操作條件的選擇（包括操作壓強、進料狀態(tài)、加熱劑、冷卻劑、回流比）塔的工藝計算全塔物料衡算最佳回流比的確定理論板及實際板的確定塔徑的計算降液管及溢流堰尺寸的確定篩板孔徑及排列方式的確定塔板流動性能的校核（液沫夾帶校核，塔板阻力校核，降液管液泛校核，液體在降液管內(nèi)停留時間校核，嚴重漏液校核）塔板負荷性能圖的繪制塔板設(shè)計結(jié)果匯總表輔助設(shè)備工藝計算（1）塔附件設(shè)計（2）換熱器的面積計算及選型（3）各種接管管徑的計算及選型（4）泵的揚程計算及選型6．塔設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計：（包括塔盤、裙座、進出口料管）進度計劃（列出完成項目設(shè)計內(nèi)容、繪圖等具體起始日期）2021年06月17～2021年06月19：查找資料，初步確定設(shè)計方案及設(shè)計內(nèi)容2021年06月20～2021年06月22：根據(jù)設(shè)計要求進行設(shè)計，確定設(shè)計說明書初稿2021年06月23～2021年06月25：撰寫設(shè)計說明書2021年06月26～2021年06月28：繪制工藝流程圖及工藝條件圖2021年06月29～2021年07月01：答辯指導教師（簽名）：陳蘇芳2021年6月16日學科部主任（簽名）：2021年6月16日《課程設(shè)計》綜合成績評定表學生姓名學生班級設(shè)計題目殷祥化工018.3萬噸/年丙酮－水板式精餾塔設(shè)計指導教師評語指導教師簽字：年月日答辯記錄答辯組成員簽字：記錄人：年月日成績綜合評定欄設(shè)計情況答辯情況項目權(quán)重分值項目權(quán)重分值1、計算和繪圖能力351、回答問題能力202、綜合運用專業(yè)知識能力102、表述能力（邏輯性、條理性）103、運用計算機能力和外語能力104、查閱資料、運用工具書的能力55、獨立完成設(shè)計能力56、書寫情況（文字能力、整潔度）5綜合成績指導教師簽名：學科部主任簽名：年月日年月日

摘要：本文通過設(shè)計板式精餾塔達到分離丙烯—丙烷二元混合物，需要滿足年處理量83000噸，原料中丙烯含量45%（質(zhì)量分數(shù)，后同），塔頂產(chǎn)品要求含丙烯不低于90%，塔底丙烷含量不高于2%，常壓操作，泡點進料。采用連續(xù)精餾流程,設(shè)計中采用泡點進料，將原料液通過預熱器加熱至泡點后送入精餾塔內(nèi)。塔頂上升蒸汽采用全凝器，冷凝液在泡點下一部分回流至塔內(nèi)，其余部分經(jīng)產(chǎn)品冷卻后送至儲罐。該物系屬于易分離物系，塔釜采用液氮加熱。通過全塔物料衡算、塔體工藝尺寸計算、塔板工藝尺寸計算，得到該塔板工藝尺寸。設(shè)計采用塔徑2.8m，共安裝59塊塔板,第35塊為進料板，每塊板安定區(qū)寬度0.080m、邊緣區(qū)寬度0.050m、開孔數(shù)28200，采用單溢流弓形降液管，全塔高度為48.8m。精餾段操作彈性3.50提餾段操作彈性3.77。經(jīng)驗算各項設(shè)計均通過流體力學驗算滿足設(shè)計要求。關(guān)鍵詞：精餾塔，篩板塔，丙烯，丙烷

AbstractThisarticleelaboratesamethodtoseparationthepropylene-propanebinarymixturethroughaplatedistillationtowerindesign.thisrectifyingtowerneedtofulfillfollowingrequirements:throughputinannualis83000ton;45%propylenecontentintherawmaterial;propylenecontentshouldnotbelowerthan90%inoverheadproductionandshouldnotbehigherthan2%intowerbottom;operateinatmosphere,importmaterialsinbubblepoint.Usingcontinuousdistillationprocess,adoptimportmaterialsinbubblepointmeansheatingrawmaterialsliquidtothebubblepointthroughpreheater.TherisingsteaminoverheadadopttotalcondenserThecondensatetemperaturewhichlowerthanbubblepointwillbebacktothetower,therestofthatwillbesendtostoragetankaftercoolingbyproduction.thissystemisapartoftheeasy-separationsystem,thetowerbottomheatbysteamdirectly.Throughthecalculationswiththewholetowermaterialbalance,thebodyprocesssizeandtraysize.Adoptingtowerdiameteris2.8m,atotalof59piecesofplateinstallation,35piecestofeedplate,rectifyingsectionopeningeveryboardnumber28200,eachwithoneoverflowarchdowncomer,towerheightof48.8m.Alldesignabledatasmeetthedesignrequirementscheckedbyfluidmechanics.Keywords:valvetowersieveplatedistillationcolumnpropylenepropane

目錄TOC\o"1-3"\h\u14042前言 -11-32061.第一章、物性數(shù)據(jù) -12-3161.1查取丙烯和丙烷不同溫度下的表面張力 -12-73541.2查取丙烯和丙烷不同溫度下得密度 -12-33241.3查取丙烯和丙烷的性質(zhì) -12-133021.4丙烯—丙烷系統(tǒng)t—x—y數(shù)據(jù) -12-3998第二章、塔的工藝計算 -15-313242.1物料衡算 -15-144452.1.1相對揮發(fā)度 -15-238182.1.2回流比 -15-14602.1.3料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量 -17-285182.1.4物料衡算 -17-190122.2填料精餾塔溫度的計算 -17-83352.2.1塔頂溫度的計算 -17-193512.2.2塔底溫度的計算 -17-147702.2.3進料溫度的計算 -18-304552.2.4各段溫度及全塔平均溫度 -18-268402.3平均密度的計算 -18-53332.3.1填料精餾塔平均摩爾質(zhì)量的計算 -18-204622.3.2氣相平均密度計算 -19-219192.4平均表面張力的計算 -20-197202.5混合物粘度的計算 -20-233512.6實際塔板數(shù)的計算 -21-189032.7塔徑的初步設(shè)計 -21-38652.7.1精餾段的直徑和空塔氣速為： -21-137912.7.2提餾段的直徑和空塔氣速為： -22-209132.8塔高的設(shè)計 -23-8221第三章、塔板的工藝計算 -24-161633.1溢流裝置的計算 -24-72933.1.1堰長lw的計算 -24-66833.1.2溢流堰高度的計算（本設(shè)計中選用平直堰） -24-208493.1.3弓形降液管寬度WD和截面積Ar計算 -25-18713.1.4降液管底隙高度和凹形堰深度h1計算 -25-196563.2塔板布置及開孔區(qū)的計算 -26-59053.2.1塔板分布 -26-144033.2.2開孔區(qū)計算 -26-9206第四章、塔板的流體力學計算 -26-175884.1氣相通過篩板塔板的壓力降 -27-4884.1.1篩板塔干板阻力hc計算： -27-192504.1.2氣體通過液層的阻力hl計算 -27-192504.1.3液體表面張力hσ的計算 -27-38584.2液面落差 -28-323144.3液沫夾帶 -28-38584.4漏液 -28-323144.5液泛 -29-318694.6塔板負荷性能圖 -30-176144.6.1液沫夾帶線 -30-160424.6.2液泛線 -31-203164.6.3液相負荷上限線 -32-323554.6.4漏液線 -32-312714.6.5液相負荷下限線 -33-101794.6.6操作線 -33-189204.6.7負荷性能圖 -33-31102第五章、其他輔助設(shè)備的計算及選型 -35-91795.1管徑尺寸的計算 -35-183875.1.1進料管 -35-182925.1.2餾出液回流管 -35-184085.1.3釜液出料管 -36-170735.1.4法蘭 -36-42585.2其他附件的選取 -36-96525.2.1人孔的選取 -36-258525.2.2其它數(shù)值的選取 -36-42585.3泵 -37-29574第六章、全塔的熱量衡算 -37-65726.1塔頂冷凝器的計算 -38-18146.2預熱器的計算 -39-564第七章、塔的相關(guān)說明 -40-24055第八章、安全與環(huán)保 -42-24009第九章、塔的評價 -43-

前言化學工程課程設(shè)計是培養(yǎng)學生化工設(shè)計能力的重要教學環(huán)節(jié)，通過課程設(shè)計使我們初步掌握化工設(shè)計的基礎(chǔ)知識、設(shè)計原則及方法；學會各種手冊的使用方法及物理性質(zhì)、化學性質(zhì)的查找方法和技巧；掌握各種結(jié)果的校核，能畫出工藝流程、塔板結(jié)構(gòu)等圖形。在設(shè)計過程中不僅要考慮理論上的可行性，還要考慮生產(chǎn)上的安全性、經(jīng)濟合理性。在化工生產(chǎn)中，常采用精餾的方式對混合物進行分離和提純。精餾是利用混合物中各組分揮發(fā)度的不同并借助于多次部分汽化和部分冷凝達到輕重組分分離的方法。在設(shè)計過程中應考慮到設(shè)計的業(yè)精餾塔具有較大的生產(chǎn)能力滿足工藝要求，另外還要有一定的操作彈性。本課程設(shè)計的主要內(nèi)容是過程的物料衡算，工藝計算，結(jié)構(gòu)設(shè)計，精餾塔CAD繪制，塔板繪制，計算校核和負荷性能圖的繪制等。

第一章、物性數(shù)據(jù)1.1查取丙烯和丙烷不同溫度下的表面張力表1.丙烯和丙烷表面張力溫度/℃表面張力mN/m丙烯—4015.69—5017.13丙烷—4015.15—5016.491.2查取丙烯和丙烷不同溫度下的密度表2.丙烯和丙烷密度溫度/℃密度/(kg/m3)丙烯—40599.5—50611.5丙烷—40578.4—50589.91.3查取丙烯和丙烷的性質(zhì)表3.丙烯和丙烷的物理性質(zhì)分子量/kg·kmol沸點/℃密度/kg·m-3黏度/MPa·s丙烯42.08—47.71.9140.0835丙烷44.10—42.12.0200.07951.4丙烯—丙烷系統(tǒng)t—x—y數(shù)據(jù)表4.丙烯—丙烷系統(tǒng)t—x—y數(shù)據(jù)t/℃xyt/℃xy-47.70.990.99-44.50.380.44-470.850.88-440.290.35-46.50.750.80-43.50.210.25-460.660.71-430.120.15-45.50.560.62-42.50.040.05-450.470.53-42.200

第二章、塔的工藝計算2.1物料衡算2.1.1相對揮發(fā)度丙烯：lgP=6.051068-851.3585/(256.2420+t/℃)丙烷：lgP=6.079206-873.8370/(256.7609+t/℃)大氣壓：P=101.325KPax=[(XD1-XD）(1-XwXw)]求平均值：α=1.2762.1.2回流比(1)最小回流比泡點進料：q=1，可得Xe=XF=0.462Ye=αXRmin=XD-Y(2)最佳回流比及塔板數(shù)Rmin=6.26，又R適宜=（1.2~2）Rmin取各組R求塔板數(shù)：①取R=1.2Rmin=7.152精餾線：y=RR+1x+即y=0.8825x+0.1062提餾線：y=L+qFL+qF-Wx-即y=1.1178x-0.00237Nmin=lg?(XD1-X②lgN-NminN+1=-0.9(R-查“吉利蘭關(guān)聯(lián)圖”：(0.17<R-Rmin則可作出對應R值時的R~N圖表：表5.R~NR1.05Rmin1.1Rmin1.2Rmin1.4Rmin1.6Rmin1.8Rmin2.0RminN67595042333027由R~N表作出R~N圖，圖1.塔板數(shù)與回流比由圖取斜率為1的切點，得Ropt=1.8Rmin已知:xD=0.904xW=0.021R=11.268所以精餾段的操作線:y=R/(R+1)x+xD/(R+1)=0.9185x+0.074提餾段的操作線：y=(R’+1)/R’x+xW/R’=4.381x-0.00695通過表5可查得理論板數(shù)N=302.1.3料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量丙烯的摩爾質(zhì)量：M丙烯=42.08kmol/kg丙烷的摩爾質(zhì)量：M丙烷=44.10kmol/kgxF==0.462同理可求得：=0.904，=0.021平均摩爾質(zhì)量：MF=0.462x42.08+0.538x44.10=43.167kg/kmolMD=0.904x42.08+0.096x44.10=42.274kg/kmolMW=0.021x42.08+0.979x44.10=44.058kg/kmol2.1.4物料衡算原料處理量mF==11527.78總物料衡算F+S=D=WF*xF=D*xD+W*xW聯(lián)立解得D=133.37kmol/hW=133.68kmol/h2.2填料精餾塔溫度的計算2.2.1塔頂溫度的計算因為=0.904查丙酮—水系統(tǒng)t—x—y數(shù)據(jù)由內(nèi)插法可得：t丙烯=—43.7℃2.2.2塔底溫度的計算因為=0.021查丙酮—水系統(tǒng)t—x—y數(shù)據(jù)由內(nèi)插法可得：t丙烯=—42.3℃2.2.3進料溫度的計算因為xF=0.462查丙酮—水系統(tǒng)t—x—y數(shù)據(jù)由內(nèi)插法可得：t丙烯=—44.9℃2.2.4各段溫度及全塔平均溫度各段溫度及全塔平均溫度精餾段平均溫度t1=t提餾段平均溫度t2=t全塔平均溫度tm=t2.3平均密度的計算已知:混合液密度：:質(zhì)量分率混合氣體密度：:為平均相對分子質(zhì)量2.3.1填料精餾塔平均摩爾質(zhì)量的計算(1)塔釜平均摩爾質(zhì)量計算MVWm=0.024*42.08+0.976*44.10=44.05MLWm=0.021*42.08+0.979*44.10=44.06(2)塔頂平均摩爾質(zhì)量計算MVDm=42.08*0.904+44.10*0.096=42.27MLDm=42.08*0.881+44.10*0.119=42.32(3)進料板平均摩爾質(zhì)量計算MVFm=42.08*0.468+44.10*0.532=43.15MLFm=42.08*0.444+44.10*0.556=43.20(4)精餾段平均摩爾質(zhì)量計算MVm1=42.27+MLm1=42,(5)提餾段平均摩爾質(zhì)量計算MVm2=43,15+MLm2=44.06+2.3.2氣相平均密度計算由ρVm=，查表2得精餾段：ρVm1=2.489kg/m3提餾段：ρVm2=2.533kg/m3表6.平均密度成分密度/(kg/m3)平均密度/(kg/m3)塔頂（—47.3℃）丙烯608.26606.04丙烷586.79塔釜（—42.3℃）丙烯602.26590.41丙烷581.05進料（—44.9℃）丙烯605.38584.45丙烷584.04精餾段平均密度ρL1=606.04+ρL2=590.41+2.4平均表面張力的計算液相平均表面張力依下式計算，即：表面張力計算：由前面計算有：tD=-43.70C，tF=-44.90C，tW=-42.30C，查表1可計算得出表7：表7.平均表面張力表面張力mN/m平均表面張力mN/m塔頂（—47.3℃）丙烯（0.904）16.7416.68丙烷（0.096）16.13塔釜（—42.3℃）丙烯（0.021）16.0215.47丙烷（0.979）15.46進料（—44.9℃）丙烯（0.462）16.4016.08丙烷（0.538）15.81由表6可得精餾塔各段平均表面張力：精餾段平均表面張力：σ1=16.68提餾段平均表面張力：σ2=16.08+15.472.5混合物粘度的計算查表3，由內(nèi)插法可得表8：表8.平均粘度溫度黏度mN*s平均黏度mN*s塔頂丙烯（0.904）—47.3℃0.18160.1854丙烷（0.096）0.2208塔釜丙烯（0.021）—42.3℃0.17160.2085丙烷（0.979）0.2093塔底丙烯（0.462）—44.9℃0.17680.1975丙烷（0.538）0.21532.6實際塔板數(shù)的計算根據(jù)，奧康內(nèi)爾法：精餾段：ET=0.49*=0.692提餾段：ET=0.49*=0.682由逐板計算法計算理論塔板數(shù)：進料口為第十七塊板，所以，精餾段N1=16，提餾段N2=24；實際板數(shù)：160.692+所以有：精餾段實際板數(shù)NP精=NT/ET=16/0.4530=23,即為23塊提餾段實際板數(shù)NP提=（3-1）/0.3253=6,即為35塊全塔的實際塔板數(shù)：NP=NP精+NP提=23+35+1=59塊實際全塔效率：ET=NT/NP*100%=30/59*100%=50.847%2.7塔徑的初步設(shè)計2.7.1精餾段的直徑和空塔氣速為：氣相體積流速：精餾段：VS1==11.268+1*133.37*42.713600*2.486提餾段：同理VS2=7.82m3/s液相體積流速：精餾段：LS1==11.268*133.37*42.763600提餾段：同理LS2=0.034m3/s精餾段：umax=C由=0.030*595.257.81*2.489=0.059，取板間距，板上液層的高度HL=0.07m，則HT-H圖2.史密斯關(guān)聯(lián)圖查史密斯關(guān)聯(lián)圖[1]可知：C20=0.140，=0.140*(16.38/20)1/2=0.135由可知=2.08m/s，取安全系數(shù)為0.7，則空塔氣速為：=1.456m/s，所以精餾塔的直徑為：2.641m，按標準塔徑圓整后為：D1=2.8m。橫截面積：AT=πD12/4=6.15m2空塔氣速：u1’=VS1/AT=7.81/6.15=1.27m/s驗證：D=2.8m,U1=4VS1/πD2=4*7.81/2.82π=1.27m/s,u1/umax=0.61，0.6<0.61<0.8，故塔徑D=2.8m合適。2.7.2提餾段的直徑和空塔氣速為：氣相體積流速：VS2=V2/ρV2=7.82m3/s液相體積流速：LS2=V2/ρL2=0.034m3/s由0.064，取板件距HT’=0.7m，板上液層的高度hl=0.07m，則HT’-hl=0.7-0.07=0.63m查史密斯關(guān)聯(lián)圖可知：C20=0.140=0.134由可知1.98m/s取安全系數(shù)為0.7，則空塔氣速為：1.386m/s所以精餾段塔體的直徑為：2.68m，為了防止精餾段塔徑大于提留段，造成塔的穩(wěn)定性下降，所以按標準塔徑園整后為：。因此提餾段塔體實際的截面積為：6.15m2提餾段塔體實際的空塔氣速：=1.27m/s驗證：U2=4VS2/πD2=4*7.82/2.82π=1.27，u2/uMAX=0.64，0.6<0.64<0.8，故塔徑D=2.8m合適。2.8塔高的設(shè)計精餾段：Z精=(N精-1)HT=(23-1)*0.7=15.4m提餾段：Z提=(N提-1)HT=(35-1)*0.7=23.8m開人孔，每隔5塊板開一人孔，從進料板算：精餾段有5個人孔，提餾段有7個人孔，封頭1.5m，裙座高4m，塔釜高1m塔高；Z=Z精+Z提+13*0.1+1.5+5+1=48.8m

第三章、塔板的工藝計算3.1溢流裝置的計算由于，可選用平直堰弓形降液管，采用凹形受液盤。各項計算如下：3.1.1堰長lw的計算取lw=0.6*2.8=1.68m3.1.2溢流堰高度的計算（本設(shè)計中選用平直堰）溢流堰高度的計算公式為：，本設(shè)計中選用平直堰，堰上液層高度的計算公式:（弗蘭西斯公式[2]）,查圖9可知，其中近似取E=1,則圖3.液流收縮系數(shù)E精餾段：hOW1=0.00284E23=0.00284*1*230.03*36001.68=0.045m，hW1=0.07-0.045=0.025m∈(0.提餾段：hOW1=0.00284E23=0.00284*1*230.034*36001.68=0.049m，hW2=0.07-0.049=0.021m∈所以，溢流堰高度設(shè)計合理。3.1.3弓形降液管寬度WD和截面積Ar計算由,查圖10，得:AF/AT=0.05，WD/D=0.1即:AF=0.05*6.15=0.307m2，WD=0.1*2.8=0.28m。所以，精餾段停留時間：提餾段停留時間：由上述計算結(jié)果可知，二者的停留時間都大于5秒，故弓形降液管寬度Wd和截面積Ar設(shè)計合理。圖4.弓形降液管參數(shù)3.1.4降液管底隙高度和凹形堰深度的計算精餾段：取uO=0.5m/s則ho=LS1/(lw*uO)=0.035m為了防止液泛，故應選ho=0.04m（，符合要求）凹形堰深度h1>h0，取h1=0.06m提餾段：取u0’=0.5m/s，則=LS2/(LW*u0’)=0.040m為了防止液泛，故應選=0.05m（，符合要求）凹形堰深度h1>h0，取h1=0.07m3.2塔板布置及開孔區(qū)的計算3.2.1塔板分布本設(shè)計塔徑，通過人孔裝拆塔板。3.2.2開孔區(qū)計算常壓下，td0=3，d0作圖可知，開孔區(qū)孔個數(shù)共約有28200個，開孔率φ=28200*π開孔區(qū)面積A計算得；A=5.00m2則φ=0.55/5=11.07％孔面積A0=φA=0.553m2精餾段；u0=A0=提餾段；u0=A0=第四章、塔板的流體力學計算4.1氣相通過篩板塔板的壓力降氣相通過浮閥塔板的壓力降的計算公式為:4.1.1篩板塔干板阻力hc計算：hc=0.051()2，δ=53=查篩板的孔流系數(shù)圖P196頁，得C0=0.772精餾段：hc=0.051*2.489595.25(提餾段：hc=0.051*2.533587.43(4.1.2氣體通過液層的阻力hl計算hl=βhL，動能因素Fa=ua，ua=，鼓泡區(qū)面積=A-2AdAd為降液管面積：Ad=0.34m2，則有=5.74m2精餾段：ua=7.815.47=1.43m/s，F(xiàn)a=提餾段：ua，=7.825.47=1.43m/s，F(xiàn)a=分別查充氣系數(shù)圖P196，得：精餾段：β=0.57，液層阻力hl=βhL=0.57*0.07=0.0399m液柱提餾段：β，=0.57，液層阻力hl=βhL=0.57*0.07=0.0399m液柱4.1.3液體表面張力hσ的計算hσ=4精餾段：hσ=4*0.01638595.25*9.81*0.005=2.24*10提餾段：hσ，=4*0.01578587.43*9.81*0.005=2.19*10氣體通過每層塔板的壓降精餾段：ΔPP=hpρL1g=(hc+hl+hσ)ρg=(0.070+0.0399+0.00224)*595.25*9.81=654.83Pa<0.7KPa提餾段：ΔPP’=(0.071+0.0399+0.00219)*587.43*9.81=651.70Pa<0.7KPa4.2液面落差由于塔徑較大，液面落差Δ可忽略不計4.3液沫夾帶液沫夾帶量=σ(-)3.2泡沫層高度=2.5hL=0.175m精餾段：=0.01638(1.430.7-0.175)3.2=8.59kg液/kg氣提餾段：=0.01528(1.430.7-0.175)3.2=9.2kg液/kg氣故本設(shè)計中液沫夾帶量在允許范圍內(nèi)4.4漏液由3mm<d0<12mm用u0,min=4.4C0(0.0056+0.13-)，=精餾段：=4*0.01638u0,min=4.4*0.772*0.0056實際孔速u0=14.12>5.86穩(wěn)定系數(shù)K=14.125.86=提餾段：=2.19u’0,min=4.4*0.772*0.0056實際孔速u0=14.14>5.62穩(wěn)定系數(shù)K=14.145.62=故本設(shè)計無明顯漏液4.5液泛Hd=ψ(HT+hW)，一般物系ψ=0.5精餾段：ψ(HT+hW)=0.5*（0.7+0.025）=0.363m液柱提餾段：ψ(HT+h，W)=0.5*（0.7+0.021）=0.361m液柱又因Hd=(hp+hL+hd)，hd=hd1+hd2精餾段：hd1=0.153()2=0.153*(0.030.04*1.68)2=0.030hd2=0.1()2，忽略不計提餾段：hd’=hd1=0.153()2=0.153*(0.030.04*1.68)2=0.030精餾段：Hd=0.112+0.07+0.030=0.212<0.363m液柱提餾段：Hd=0.113+0.07+0.039=0.222<0.363m液柱故本設(shè)計中不會發(fā)生液泛現(xiàn)象4.6塔板負荷性能圖4.6.1液沫夾帶線以=0.1kg液/kg氣為限由=(-)3.2，ua=-AT=π4=6.15m2，Af=0.307AT=1.89m2精餾段：ua=4.28=0.235hf=2.5hL=2.5(hW+hOW)=2.5(0.025+0.00284-=0.638-1.18*23故=0.0168(0.2350.638-1.18*23整理得：=15.83-29.28*2提餾段：ua=0.235，hf=2.5hL=2.5(hW+hOW)=2.5(0.021+0.00284-=0.648-1.18*23故=0.01578(0.2350.648-1.18*23整理得：=16.0-29.11*24.6.2液泛線令Hd=ψ(HT+hW)，一般物系ψ=0.5Hd=hp+hL+hd，hp=hc+hl+hσ，hl=βhL，hL=hW+hOW聯(lián)立得ψHT+(ψ-β-1)hW=(β+1)hOW+hd+hσ忽略hσ，將hOW與LS，hd與LS，hc與VS的關(guān)系代入上式：整理：a’Vs2=b’-c’Ls2-d’Ls2/3a’=0.051()b’=ψHT+(ψ-β-1)hWc’=0.153d’=0.00284E(1+β)(3600)2/3精餾段：a’=0.051(2.489595.25)=1.26*10-b’=0.5*0.7+(0.5-0.57-1)*0.025=0.323c’=0.153=33.88d’=0.00284*1*(1+0.57)(36001.68)2/3故有0.00126VS2=0.323-33.88Ls2-0.741Ls2/3VS2=256.35-26888.89Ls2-588.10Ls2/3提餾段：a’=0.051(2.533587.43)=1.29*10-b’=0.5*0.7+(0.5-0.57-1)*0.021=0.328c’=0.153=21.68d’=0.00284*1*(1+0.57)(36001.68)2/3故有0.00129VS2=0.328-21.68Ls2-0.741Ls2/3VS2=254.26-16806.20Ls2-574.42Ls2/34.6.3液相負荷上限線以θ=4s為液體在降液管中的停留時間下限θ==精餾段：Ls,min=4=0.307*0.74=0.537m提餾段：Ls,min=4=0.307*0.74=0.537m4.6.4漏液線由u0,min=4.4C0(0.0056+0.13-)，u0,min=hL=hW+hOW，hOW=0.00284E2精餾段：=4.4C0A0(0.0056=29.070.00661+0.063*2提餾段：=4.4C0A0(0.0056=28.630.00614+0.061*24.6.5液相負荷下限線平直堰，取堰上液層高度how=0.006m作為最小液體負荷標準h=0.00284E23精餾段：Ls,min=1.43*10-3m3/s提餾段：Ls,min=1.43*10-3m3/s4.6.6操作線精餾段y=0.9185x+0.0776提餾段y=1.0817x-0.00164.6.7負荷性能圖按所得數(shù)據(jù)作圖，精餾段：圖5.精餾段負荷性能圖圖6.提餾段負荷性能圖第五章、其他輔助設(shè)備的計算及選型5.1管徑尺寸的計算5.1.1進料管進料管的結(jié)構(gòu)類型很多，有直管進料管、T型進料管、彎管進料管。本設(shè)計采用直管進料管，管徑計算如下：LS=ρ=267.05*43.20584.45*3600=5.48*10DF=42π取Φ60X3mm無縫鋼管核算：u’=4π5.1.2餾出液回流管采用直流回流管，取uR=0.1m/s，ρL=606.04VS=3600ρ=133.37*42.27606.04*3600=d12=4π=4*0.0026取Φ60X3mm無縫鋼管核算：u=4*0.00260.0036*3.145.1.3釜液出料管VS=W=133.68*44.05590.41*3600=取u=1.5m/sD=4π=4*0.00277取Φ50X3mm無縫鋼管u=4π=4*0.002773.14*0.00255.1.4法蘭由于常壓操作，所有法蘭均采用標準法蘭，平焊法蘭，由不同的公稱直徑，選用相應法蘭。進料管接管法蘭：Pg6Dg60HG5010-58回流管接管法蘭：Pg6Dg60HG5010-58塔底出料管法蘭：Pg6Dg50HG5010-585.2其他附件的選取5.2.1人孔的選取根據(jù)塔頂、塔底空間與進料板上方各開一人孔的原則和每隔4~5塊板設(shè)一人孔的規(guī)定，在5層塔板上，進料板上、塔頂和塔底開人孔，共開13個人孔。取人孔直徑為450，設(shè)人孔處板間距為800。5.2.2其它數(shù)值的選取根據(jù)相關(guān)計算取：塔頂空間高度：，塔底空間高度：，裙座高度：，塔和封頭的厚度6mm，取曲邊橢圓封頭高度：，直邊高度：H直=25mm，封頭厚度：S=8mm[8]，裙座上設(shè)置兩個人孔，直徑450mm，高1.5m，裙座厚度為30mm，基礎(chǔ)環(huán)厚度為30mm，基礎(chǔ)環(huán)內(nèi)徑：D=(2800+2*30-300)=2560mm基礎(chǔ)環(huán)外徑：D=(2800+2*30+300)=3160mm圓整取基礎(chǔ)環(huán)內(nèi)徑2600mm，基礎(chǔ)環(huán)外徑3200mm。封頭：標準橢圓封頭，公稱直徑dg=1800mm，曲面高度h1=450mm，直徑高度h2=40mm,選用封頭：Dg1800x14，JB1154-135.3泵tF=-44.9°CρA=655.5kg/m3ρB=584.2kg/m3μ=0.45*0.216+0.55*0.177=0.195mpa.sd=0.0566mu=2m/sRe=duρμ=0.0566*2*614.3εd查表得設(shè)置閥門3個90度彎頭3個對于加料泵管長取5.5m有F=11527.78kg/hXF=0.462μF=0.1956mpa.s流量qv=11527.78/613.4QUOTE11111.11613.4=18.11m3/hRe=duρμ=56.6*613.4*20.1956=3.55*10^5>4000λ=0.032δ=0.75*5+0.17*3=4.26由伯努利方程得HF=(λLD+δ)u故料液泵的揚程H=ΔZHf型號IS65-50-160第六章、全塔的熱量衡算6.1塔頂冷凝器的計算已知XD=0.904查x-y數(shù)據(jù)可得露點溫度t=-50°C以液氮為冷卻介質(zhì)液氮入口溫度為t1=-160°C出口溫度取為t2=-140°C查數(shù)據(jù)知丙烯在-50°C時汽化熱為18.032丙烷在-50°C時汽化熱為19.06冷凝器熱負荷Qc=Vrc=V(XARA+XBRB)V=MTRD=43.07*12.5*128.41=69132.734KJ/molRc=XARA+XBRB=0.904*18.13=kj/molQc=VR=1.25*10^6kj/mol傳熱平均溫差：Δtm=t2-t取傳熱系數(shù)K（w.m2.°C）=200所需傳熱面積A=Qc/360K*Δtm=6.2預熱器的計算丙烯平均化熱容：107.05J/(mol.k)丙烷平均化熱熔：129.15j/(mol.k)平均熱容：CPF=XACpa+XBCPB=0.4500*102.65+0.55*129.15=117.23J/mol平均潛熱：rF=XAra+XBrB=0.4500*18.032+0.55*19.06=18.60kj/mol預熱器熱負荷：Q=FCPF(t1-t2)+Frf=257.41*117.23*(45+20)+257.41*18.60=1.96*10^6kj/h所需傳熱面積為A=Q/3600KAT再沸器：tw=-42.2°C空氣20~15°C丙烯汽化潛熱:18.26Kj/mol丙烷氣化潛熱:18.79kj/molRc=XARA+XBRB=0.0184*18.26+0.1816*18.79=18.78KJ/molQ=Wrc=128.997*18.78=2.42*10^6kj/hΔtm=t1-tA=Q/3600KΔ

第七章、塔的相關(guān)說明篩板塔工藝設(shè)計計算結(jié)果及主要符號說明表9.計算結(jié)果及符號說明表項目符號單位計算數(shù)據(jù)備注精餾段提餾段各段平均溫度℃-44.3-43.6汽相體積流率VSm3/s7.817.82液相體積流率LSm3/s0.0300.034塔徑2.82.8實際塔板數(shù)N塊2335板間距0.70.7塔板類型單溢流弓形降液管空氣塔速1.271.386堰長1.681.68堰高0.0250.021板上液層高度0.060.06降液管底隙高度0.040.04開孔數(shù)個2820028200等腰三角形叉排鼓泡面積m25.5365.536孔間距0.0150.015單板壓降654.83651.70液體在降液管內(nèi)停留時間7.166.32降液管內(nèi)清液層高度0.130.13汽相負荷上限7.927.75汽相負荷上限0.750.62霧沫夾帶控制操作彈性3.503.77漏液控制

第八章、安全與環(huán)保（1）安全注意事項丙酮是高揮發(fā)性液體，一旦進入大氣對流層(大氣層下層)，將與其他氣體反應形成大氣層中的臭氧。臭氧是一種城市的主要煙霧和污染物，能影響呼吸系統(tǒng)，特別是像哮喘、過敏患者是更敏感的個體。如果丙酮進入水中，則被微生物降解或再揮發(fā)進入大氣中。丙酮在水中主要被微生物降解，通過捕獲凈化和回收溶劑是減少污染的有效方法。在高分子聚合材料方面，纖維制造廠和相關(guān)的支持廠可經(jīng)過回收溶劑能減少化學物排放和節(jié)省開支。工廠可安裝活性炭吸附裝置使回收和再生丙酮回到醋酸纖維垃圾生產(chǎn)工藝中。泄漏處置：疏散泄漏污染區(qū)人員至安全區(qū)，禁止無關(guān)人員進入污染區(qū)，切斷火源。建議應急處理人員戴自給式呼吸器，穿一般消防防護服。在確保安全情況下堵漏。噴水霧會減少蒸發(fā)，但不能降低泄漏物在受限制空間內(nèi)的易燃性。用沙土或其它不燃性吸附劑混合吸收，然后收集運至廢物處理場所處置。也可以用大量水沖洗，經(jīng)稀釋的洗水放入廢水系統(tǒng)。如大量泄漏，利用圍堤收容，然后收集、轉(zhuǎn)移、回收或無害處理后廢棄。密閉操作，全面通風。操作人員必須經(jīng)過專門培訓，嚴格遵守操作規(guī)程。建議操作人員佩戴過濾式防毒面具（半面罩），戴安全防護眼鏡，穿防靜電工作服，戴橡膠耐油手套。遠離火種、熱源，工作場所嚴禁吸煙。使用防爆型的通風系統(tǒng)和設(shè)備。防止蒸氣泄漏到工作場所空氣中。避免與氧化劑、還原劑、堿類接觸。灌裝時應控制流速，且有接地裝置，防止靜電積聚。搬運時要輕裝輕卸，防止包裝及容器損壞。配備相應品種和數(shù)量的消防器材及泄漏應急處理設(shè)備。倒空的容器可能殘留有害物。（2）環(huán)境保護認真執(zhí)行環(huán)境保護方針、政策、堅持污染防治設(shè)施無污染設(shè)備同時設(shè)計、同時施工、同時投產(chǎn)?，F(xiàn)將“三廢”治理措施分析如下：廢水：各設(shè)備間接冷卻水回收用于煉焦車間熄焦用，工藝產(chǎn)品分離水送往生化裝置進行處理，設(shè)備沖洗水經(jīng)初步沉淀和油水分離后送入生化處理。廢氣：水凝氣體回收引入列管戶前燃燒，產(chǎn)品貯槽加水噴淋裝置和氮密封措施，防止揮發(fā)發(fā)污染大氣環(huán)境。廢渣：生產(chǎn)過程中生產(chǎn)的廢渣送往回收工段作為原料使用。

第九章、塔的評價本設(shè)計采用直接蒸汽加熱，利用壓力較低的蒸汽加熱，節(jié)省了一些操作費用和設(shè)備費用；采用塔釜餾出液加熱進料液，使得能量得到充分利用，同時增大能量利用率。該塔塔徑2.8m，塔高13.22m比較適宜，便于操作，且精餾段提餾段圓整的塔徑一樣，能方便的計算。每一層塔板間的壓降均小于0.7kPa，符合設(shè)計要求；降液管內(nèi)停留時間和塔板的開孔率在驗算下也都符合要求。唯一美中不足的就是精餾段操作彈性設(shè)計的比較低，略大于3。但總體上而言，我們設(shè)計的塔大致符合設(shè)計要求。第十章、心得體會課程設(shè)計是化工學習當中的非常重要的一環(huán)，本次課程設(shè)計時間不到兩周略顯得倉促一些。但是通過本次每天都過得很充實的課程設(shè)計，從中得到的收獲還是非常多的。

這次課程設(shè)計我得到的題目是設(shè)計精餾塔，由于理論知識的不足，再加上平時沒有什么設(shè)計經(jīng)驗，一開始的時候有些手忙腳亂，不知從何入手。在老師的諄諄教導，和同學們的熱情幫助下，使我找到了信心?，F(xiàn)在想想其實課程設(shè)計當中的每一天都是很累的，臨答辯那兩天更是一直畫圖修改再畫圖在修改到深夜兩點才爬到床上去。有的同學更是選擇了一整夜的學習、畫圖、找資料。其實正向老師說得一樣，設(shè)計所需要的東西都在書上了，當時自己老是想找到什么捷徑來完成這次任務。但是化學工程的課程設(shè)計沒有那么簡單，你想copy或者你想自己胡亂蒙兩個數(shù)據(jù)上去來騙騙老師都不行，因為你的每一個數(shù)據(jù)都要一步一算過來或者在化工手冊上找到出處，不然的話就麻煩了。我因為這個就吃了不少的虧，比如在我在計算精餾塔的塔徑時，沒注意塔徑與板間距的關(guān)系，致使我設(shè)計的精餾塔出現(xiàn)了較大的結(jié)構(gòu)錯誤，間接導致了我以后的驗算和負荷性能圖的錯誤，逼不得已，又從頭算起。雖然種種困難我都已經(jīng)克服，但是還是難免我有些疏忽和遺漏的地方。完美總是可望而不可求的，不在同一個地方跌倒兩次才是最重要的。抱著這個心理我一步步走了過來，最終完成了我的任務。

課程設(shè)計過程中培養(yǎng)了我的綜合運用化工課程及其他課程理論知識和CAD的運用，真正做到了學以致用。在此期間我與我們同學之間互相幫助，共同面化工課程設(shè)計當中遇到的困難，培養(yǎng)了我們的團隊精神。在這些過程當中我充分的認識到自己在知識理解和接受應用方面的不足，特別是自己的系統(tǒng)的自我學習能力的欠缺，將來要進一步加強，今后的學習還要更加的努力。本次課程設(shè)計不僅僅是對自己所學的知識的一次系統(tǒng)總結(jié)與應用，還是對自己體質(zhì)的一次檢驗，檢驗結(jié)果是勉強合格。

本次課程設(shè)計由于時間的倉促，還有許多地方有不足之處。再加上課程設(shè)計選在臨近期末考試期間進行，就更顯得不是很人性化了。而且答辯正好在兩門專業(yè)課考試之后，一邊要做課程設(shè)計，一邊又要忙于準備復習，真是焦頭爛額，但是艱難困苦玉汝于成，這次課程設(shè)計看來我是無法忘記的了。在此，也感謝陳蘇芳老師不辭辛苦，頂著炎炎烈日前來指導我們學習，老師辛苦了。參考文獻［1］賈紹義、柴誠敬.化工原理課程設(shè)計[M].天津：天津大學出版社,2021.8［2］劉雪暖、湯景凝.化工原理課程設(shè)計[M].山東：石油大學出版社，2021.5［3］王勝國.化工原理課程設(shè)計.大連：大連理工大學出版社,2021.1［4］馮伯華.化工工程手冊（1）化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù).北京：化工工業(yè)出版社，1979.7［5］姚玉英.化工原理.天津：天津科學技術(shù)出版社，1992［6］王志魁.化工原理.北京：化工工業(yè)出版社，2021.1［7］賀匡國.化工容器及設(shè)備簡明設(shè)計手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社，2021.1［8］吳俊生、邵惠鶴.精餾設(shè)計、操作和控制.北京：中國石化出版社，2021.12［9］汪鎮(zhèn)安.化工工業(yè)設(shè)計手冊.上冊、下冊.北京：化學工業(yè)出版社，2021.2［10］陳敏恒，叢德茲，方圖南，齊鳴齋.化工原理(上、下冊)(第二版).北京：化學工業(yè)出版社，2021［11］化學工程手冊編輯委會.化學工程手冊，第1篇化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；第13篇氣液傳質(zhì)設(shè)備.北京：化學工業(yè)出版社，1986［12］柴誠敬，劉國維，李阿娜.化工原理課程設(shè)計.天津：天津科學技術(shù)出版社，1995［13］陳維杻，傳遞過程與單元操作.杭州：浙江大學出版社，1993暑期實習報告我們馬上就要上大三了，在大一大二的時候，我就想應該找點工作來做做，可惜一直都因沒有適當安排好時間而作廢，我正想這個假期應該可以去上班試試看，總歸得回歸社會嘛，農(nóng)村在暑期基本上農(nóng)活并不多，我就想這確實是個去實習的好機會，可能今后未必就有這么好的機會。巧的是，老師也這么要求，那我就更是有這個必要去實習實習了。我剛開始就是去小鎮(zhèn)上找找看，有沒有什么活干，我看到街上的昭示，有百貨超市啊，餐館啊，還有就是招人打小工的，不過因為畢竟這個是需要蓋章的，所以呢，超市就是個不錯的選擇，而且關(guān)鍵在于，在我們今天這個市場經(jīng)濟帶動作用下，懂得銷售技巧是非常好的，不光要求把商品推銷出去，把自己推銷出去，還有把一種理念，一個招牌打出去。我本來平時就比較喜歡和人交流，就喜歡人與人交流的那種思想碰撞的感覺，人也和藹可親，可是呢，感覺有時候又缺乏一定的技巧，最后給人一種不存在的感覺，有些不服氣，這不，這文銘家用電器超市啊是賣家用電器的，我們那邊的離一公里的兩個小鎮(zhèn)都開有他們的店，他們家在一邊，只能照看一頭的生意，另外一頭是新開的，就需要個可靠的人給他們照看家用電器和家具，他們是希望招一個能說會道而且可靠的人，給他們招呼客人。如果遇到什么生意，需要把人家客人款待好些，讓他們看看家用電器和家具，給他們介紹介紹價格和性能什么的，然后說服他們到老板家那個小鎮(zhèn)去說去看，我二姨家就住在街上，和這家人關(guān)系很好，聽說我需要找工作，就向他們介紹我，而且還不說，我和他們的侄女就是初中同學，我也去過他們家玩，只是他們需要招的是長期的工作人員，我說我一個月，然后把他們出的工資降低，又和他們再說說，終于就在他們的另一個小鎮(zhèn)承擔起了負責人的態(tài)度，平時我就住在我大娘家，我大娘家的對面就是那個超市。找工作的路途讓我明白，這個社會人脈是很重要的，人更愿意相信和自己有些關(guān)系，有些來往的人，這會增加一種信任度，還有就是人際交流，自己需要展示好的品質(zhì)，比如誠實，謙虛，和藹可親，有說服力。誠實是最打動人的，如果一個人油腔滑調(diào)，旁人是不會