化工原理課程設(shè)計(jì)-乙醇-水精餾塔設(shè)計(jì)

大連民族學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)說明書題 目： 乙醇一水連續(xù)精儲(chǔ)塔的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)人： 1104 系 別： 生物工程 班 級(jí)： 生物工程121班指導(dǎo)教師： 老師 設(shè)計(jì)日期：設(shè)14年10月21日~11月3日溫馨提示：本設(shè)計(jì)有一小部分計(jì)算存在錯(cuò)誤，但步驟應(yīng)該沒問題化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書、設(shè)計(jì)題目乙醇一水精儲(chǔ)塔的設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)任務(wù)及操作條件.進(jìn)精儲(chǔ)塔的料液含乙醇30%(質(zhì)量)，其余為水.產(chǎn)品的乙醇含量不得低于92.5%(質(zhì)量)。.殘液中乙醇含量不得高于0.1%(質(zhì)量)。.處理量為17500t/a,年生產(chǎn)時(shí)間為7200h。.操作條件(1)精儲(chǔ)塔頂端壓強(qiáng)4kPa(表壓)。(2)進(jìn)料熱狀態(tài)泡點(diǎn)進(jìn)料。(3)回流比R=2Rmino(4)加熱蒸汽低壓蒸汽。(5)單板壓降A(chǔ)0.7kPa。三、設(shè)備型式設(shè)備型式為篩板塔。四、廠址廠址為大連地區(qū)。五、設(shè)計(jì)內(nèi)容.設(shè)計(jì)方案的確定及流程說明.塔的工藝計(jì)算.塔和塔板主要工藝尺寸的設(shè)計(jì)(1)塔高、塔徑及塔板結(jié)構(gòu)尺寸的確定。(2)塔板的流體力學(xué)驗(yàn)算。(3)塔板的負(fù)荷性能圖。.設(shè)計(jì)結(jié)果概要或設(shè)計(jì)一覽表.輔助設(shè)備選型與計(jì)算.生產(chǎn)工藝流程圖及精儲(chǔ)塔的工藝條件圖.對(duì)本設(shè)計(jì)的評(píng)述或有關(guān)問題的分析討論目錄TOC\o"1-5"\h\z前言 1\o"CurrentDocument"第一章概述 1\o"CurrentDocument"塔型選擇 1\o"CurrentDocument"操作壓強(qiáng)選擇 1\o"CurrentDocument"進(jìn)料熱狀態(tài)選擇 1\o"CurrentDocument"加熱方式 2\o"CurrentDocument"回流比的選擇 2\o"CurrentDocument"精微流程的確定 2\o"CurrentDocument"第二章主要基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 2\o"CurrentDocument"水和乙醇的物理性質(zhì) 2常壓下乙醇一水的氣液平衡數(shù)據(jù) 3\o"CurrentDocument"A,B,C—Antoine常數(shù) 4第三章設(shè)計(jì)計(jì)算 4塔的物料衡算 4料液及塔頂、塔底產(chǎn)品含乙醇摩爾分率 4平均分子量 4物料衡算 4\o"CurrentDocument"塔板數(shù)的確定 4理論塔板數(shù)M的求取 4全塔效率Et的求取 5實(shí)際塔板數(shù)N 6\o"CurrentDocument"塔的工藝條件及物性數(shù)據(jù)計(jì)算 6操作壓強(qiáng)Pm 6溫度tm 6平均摩爾質(zhì)量Mm 6平均密度即 7液體表面張力om 8液體粘度生m 8\o"CurrentDocument"氣液負(fù)荷計(jì)算 9\o"CurrentDocument"塔和塔板主要工藝尺寸計(jì)算 9塔徑D 9溢流裝置 11塔板布置 12篩孔數(shù)n與開孔率6 13塔有效高度Z 13塔高計(jì)算 13\o"CurrentDocument"篩板的流體力學(xué)驗(yàn)算 14氣體通過篩板壓強(qiáng)降的液柱高度hp 14霧沫夾帶量ev的驗(yàn)算 15漏液的驗(yàn)算 15液泛的驗(yàn)算 15\o"CurrentDocument"塔板負(fù)荷性能圖 16霧沫夾帶線（1） 16液泛線（2） 17液相負(fù)荷上限線（3） 18漏液線（氣相負(fù)荷下限線）（4） 18液相負(fù)荷下限線（5） 18篩板塔的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果總表 20精儲(chǔ)塔附屬設(shè)備選型與計(jì)算 20冷凝器計(jì)算 20預(yù)熱器計(jì)算 21各接管尺寸計(jì)算 21\o"CurrentDocument"第四章設(shè)計(jì)評(píng)述與心得 23\o"CurrentDocument"設(shè)計(jì)中存在的問題及分析 23\o"CurrentDocument"設(shè)計(jì)心得 23參考文獻(xiàn) 24依此值在VsLs圖上作線（5）即為液相負(fù)荷下限線，如圖9所示。圖9精微段負(fù)荷性能圖將以上圖9精微段負(fù)荷性能圖將以上5條線標(biāo)繪于圖9（VsLs圖）中，即為精儲(chǔ)段負(fù)荷性能圖。P為操作點(diǎn),OP為操彳^線。。瞰與線（1）的交點(diǎn)相應(yīng)氣相負(fù)荷為Vs,max,O瞰與氣相負(fù)荷下限線（4）的交點(diǎn)相應(yīng)氣相負(fù)荷為Vs,min可知本設(shè)計(jì)精儲(chǔ)段塔板上限由霧沫夾帶控制， 下限由漏液控制，但操作點(diǎn)不在相應(yīng)區(qū)域內(nèi)，塔板結(jié)構(gòu)參數(shù)還需要調(diào)整。同理求得提儲(chǔ)段負(fù)荷性能圖如圖100 0 Li j j j j J 1 j X jQh 】0氣m1s0Ol5 I ：.5 2253154 4.55”圖10提微段負(fù)荷性能圖可知提儲(chǔ)段塔板上限由液泛控制，下限由霧沫夾帶控制，但操作點(diǎn)不在相應(yīng)區(qū)域內(nèi)，塔板結(jié)構(gòu)參數(shù)還需要調(diào)整。

3.8篩板塔的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果總表項(xiàng)目符號(hào)單位計(jì)算數(shù)據(jù)精儲(chǔ)段提儲(chǔ)段各段平均壓強(qiáng)PmkPa114.40125.95各段平均溫度tmC93.0107.1平均流量氣相PVsm3/s0.560.53液相Lsm3/s0.000600.00032實(shí)際塔板數(shù)N塊267板間距Htm0.30.3塔的有效高度PZm7.51.8塔徑Dm1.01.0空塔氣速rum/s0.7130.675塔板液流型式--單流型單流型溢流裝置溢流管型式--弓型弓型堰長lwm0.60.6堰圖hwm0.0530.056溢流堰寬度Wdm0.0980.098管底與受液盤跑離hOm0.0250.015板上清液層局度hLm孔徑d。mm55孔間距Tmm1515孔數(shù)rn個(gè)41844184開孔回積m20.0820.082篩孔氣速uom/s6.836046塔板壓降rappkPa0.400.44液體在降液管中停留時(shí)間Ts44降液管內(nèi)清夜層圖度Hdm0.1110.109霧沫夾帶evkg液/kg氣［0.030.02負(fù)荷上限--霧沫夾帶控制液泛控制負(fù)荷卜限--漏液控制霧沫夾帶控制氣相最大負(fù)荷Vs,maxm3/s0.8-氣相最小負(fù)荷Vs,minm3/s0.7-操作彈性--1.14-3.9精儲(chǔ)塔附屬設(shè)備選型與計(jì)算選列管式原料預(yù)熱器，強(qiáng)制循環(huán)式列管全凝器，列管式塔頂及塔底產(chǎn)品冷卻器，熱虹吸式再沸器。冷凝器計(jì)算設(shè)原料液初始溫度為43C,由汽液平衡數(shù)據(jù)查得組成Xf=0.144醇乙醇一水溶液泡點(diǎn)溫度為99.46C,在平均溫度（94.66+43）/2=71.23C下：乙醇的汽化潛熱r乙二1000kJ/kg水的汽化潛熱r水=2499kJ/kg。[2]則可得平均汽化潛熱r r；zXF r7K(1 xF) 1000 0.144 24990.856 2283.14kJ/kgQC VMr 76.02434.6392283.14 6.01 106kJ/h取水為冷凝介質(zhì)，具進(jìn)出冷凝器的溫度分別為[2]r乙二1000kJ/kg水的汽化潛熱r水=2499kJ/kg。[2]則可得平均汽化潛熱r r；zXF r7K(1 xF) 1000 0.144 24990.856 2283.14kJ/kgQC VMr 76.02434.6392283.14 6.01 106kJ/h取水為冷凝介質(zhì)，具進(jìn)出冷凝器的溫度分別為[2]一.一.一一..一C4.182kJ/kgc,于是冷凝水用量可求得：20c和30c則平均溫度下的比熱WCQC

32 3)6.01106 5,八 1.4410kg/h4.182(3020)3.9.2預(yù)熱器計(jì)算(1)加熱蒸汽量以釜?dú)堃侯A(yù)熱原料液，則將原料加熱至泡點(diǎn)所需的熱量Qf為Qf WFCfHf2-tF1),tFm=64C,在進(jìn)出預(yù)熱器的平均溫度以及tFm=64c的情況下查得比熱C4.188kJ/kgC[2],則― 17500 103 5Qf 4.188(84.66-43) 4.24 10kJ/h7200釜?dú)堃悍懦龅臒崃浚?QwWWC(tW1tW2),若將釜?dú)堃簻囟冉抵羣w2=55C,那么平均溫度twm=(99.8+55)/2=77.4C,查其比熱為Cw 4.19kJ/kgC[2],貝U一 一一一__ 一一一_ 一一 一5Qw 91.18 18.856 4.19 (99.8 -55) 3.23 10kJ/h可知，Qw<Qf,于是理論上不可以直接用釜?dú)堃杭訜嵩弦褐僚蔹c(diǎn)。加熱蒸汽理論用量為：QC(t2 t1)(4.24 3.23) 1054.19(100~~55T535.67kg/h(2)傳熱面積t (丁1t2)-tm _(99.8 84.66)-(5543) 。 13.5CIn—T2根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值，總傳熱系數(shù)積In99.8 84.665543K=290~870W/m2-C,取K=650W/m2-C,則傳熱面QA—Ktm4.2465013.5105 248.32M各接管尺寸計(jì)算(1)進(jìn)料管進(jìn)料體積流量碼 110.32也7024 0.00068225m3f884.973600取適宜的輸送速度Uf2.0m/s,故,Mf4 0.00068225df、 0.021m,u: 23.14經(jīng)圓整選取熱軋無縫鋼管(YB231-70),規(guī)格：①32X5mm40.00068225實(shí)際管內(nèi)流速：uf 廠1.80m/s140.0222(2)釜?dú)堃撼隽瞎芨獨(dú)堃旱捏w積流量：、,WM91.1818.01 3,VSW W 0.0005m3/sw3600970.20取適宜的輸送速度uW1.5m/s,則40.40.0005,20m經(jīng)圓整選取熱軋無縫鋼管(YB231-70),規(guī)格：①經(jīng)圓整選取熱軋無縫鋼管(YB231-70),規(guī)格：①32X5mm實(shí)際管內(nèi)流速：Uw4 0.0005 1.32m/s3.14 0.0222(3)回流液管

回流液體積流量VSLLMLL56.88430.VSLLMLL56.88430.205816.3236000.0006m3/s利用液體的重力進(jìn)行回流，取適宜的回流速度uL0.5m/s,那么」 40.0006d. 0.039m0.53.14經(jīng)圓整選取熱軋無縫鋼管(YB231-70),規(guī)格：①45X2.5mm七『》、力、士 40.0006頭際官內(nèi)流速：ul r0.48m/s3.14 0.042(4)塔頂上升蒸汽管已算出塔頂上升蒸汽的體積流量為 0.56m3/s取適宜速度uv=20m/s,那么44440.56

\203140.19m經(jīng)圓整選取熱軋無縫鋼管（YB231-70）,規(guī)格：①203X6mm實(shí)際管內(nèi)流速：Usv4 0.56實(shí)際管內(nèi)流速：Usv 19.6m/s14 0.1912（5）水蒸汽進(jìn)口管已算出通入塔的水蒸氣體積流量 0.53m3/s,取適宜速度uv=25m/s,那么40.40.53253.140.164m經(jīng)圓整選取熱軋無縫鋼管（YB231-70）,規(guī)格：①180X5mm實(shí)際管內(nèi)流速:usv4 實(shí)際管內(nèi)流速:usv4 0.533.14 0.170223.4m/s第四章設(shè)計(jì)評(píng)述與心得設(shè)計(jì)中存在的問題及分析設(shè)計(jì)中降液管底隙高度ho過小，可能會(huì)引起堵塞；在漏液的驗(yàn)算中，篩板穩(wěn)定系數(shù)K值過小，在設(shè)計(jì)負(fù)荷下可能會(huì)產(chǎn)生過量漏液；在精儲(chǔ)段和提儲(chǔ)段負(fù)荷性能圖中，操作點(diǎn)P均不在有效范圍內(nèi)。以上各項(xiàng)問題均與Ls,VS相關(guān)，可能是因?yàn)長S值過小導(dǎo)致上述問題。設(shè)計(jì)心得這份化工原理課程設(shè)計(jì)讓我收獲頗多。首先讓我熟悉了精儲(chǔ)塔的設(shè)計(jì)，學(xué)習(xí)了一般化工設(shè)計(jì)的流程。我在這份設(shè)計(jì)上花了比別人多很多的時(shí)間來修改說明書、畫CAD圖。在這一遍一遍的修改中，我總結(jié)了以下幾點(diǎn)心得。細(xì)心是設(shè)計(jì)成功的前提。一遍遍的修改是因?yàn)橛绣e(cuò)誤，而每一點(diǎn)小錯(cuò)誤都將影響到整個(gè)設(shè)計(jì)的計(jì)算，這樣的修改很浪費(fèi)時(shí)間。容易發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤還好，如果是不容易發(fā)現(xiàn)的問題，設(shè)計(jì)完成后，投入生產(chǎn)制造，可能會(huì)造成很大的損失。設(shè)計(jì)過程中必須足夠細(xì)心，避免錯(cuò)誤出現(xiàn)。不僅僅是化工原理課程設(shè)計(jì)，我們對(duì)待其他學(xué)習(xí)工作也都應(yīng)該注意這一點(diǎn)。學(xué)足以致用。以前總是覺得學(xué)這么多理論知識(shí)沒什么用，可通過本次化工原理課程設(shè)計(jì)，我明白了學(xué)足以致用。以前雖然學(xué)習(xí)了化工原理課程，但僅僅限于會(huì)做題，我甚至都不知道也都沒想過可以運(yùn)用自己所學(xué)知識(shí)完成一個(gè)精儲(chǔ)塔的設(shè)計(jì)。 雖然這次設(shè)計(jì)還有很多問題，還存在一些未完成的內(nèi)容