廣大化工原理課程設(shè)計和大型化工裝置拆除運輸方案

PAGE59-化工原理課程設(shè)計任務(wù)書設(shè)計題目：乙醇—水連續(xù)精餾塔的設(shè)計班級：化工131姓名：學(xué)號：指導(dǎo)老師：毛桃嫣目錄前言……………………4設(shè)計任務(wù)書……………5設(shè)計方案簡介………………..6概念……………….61.1.1塔設(shè)備簡介……………………...61.1.2板式塔簡介……………………...61.2設(shè)計方案………….71.2.1塔類型的選用…………………...71.2.2操作壓力………………………..81.2.3進料狀態(tài)………………………...81.2.4加熱方式………………………..81.2.5回流比…………..81.2.6冷卻方式………………………..81.2.7工藝流程圖……………………..8第二章工藝計算……………………..92.1精餾塔全塔物料衡算…………….92.2常壓下乙醇—水氣、液平衡組成與溫度……….102.3求最小回流比和操作回流比…………………...112.4求精餾塔的氣、液相負(fù)荷………122.5精餾段操作線方程……………...132.6提餾段操作線方程……………...132.7圖解法求理論板層數(shù)…………...132.8實際塔板數(shù)的求取……………...132.9冷凝器熱負(fù)荷和冷卻水消耗量………………...14第三章主要工藝尺寸的計算………143.1操作壓力………………………..143.2操作溫度的計算………………..153.3平均摩爾質(zhì)量計算……………..153.4密度……………..163.5混合液體表面張力……………..173.6混合物的黏度…………………..193.7相對揮發(fā)度……………………..203.8塔徑計算………………………..203.9溢流裝置………………………..223.10弓形降液管的寬度和橫截面積………………233.11降液管底隙高度………………243.12塔板布置及浮閥數(shù)目與排列…………………253.13氣體通過復(fù)發(fā)踏板的壓降……………………283.14淹塔……………303.15物沫夾帶………………………313.16塔的負(fù)荷性能圖………………33第四章精餾塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計…………404.1接管……………..404.2筒體與封頭……………………..434.3除沫器…………..454.4裙座……………..464.5人孔……………..474.6吊柱……………..474.7塔總體高度設(shè)計………………..49第五章輔助設(shè)備的選型和計算……………………515.1冷凝器1………………………...515.2冷凝器2………………………...515.3熱量衡算………………………..52第六章設(shè)計結(jié)果一覽表……………54參考文獻……………..57結(jié)束語………………..58附錄…………………..59前言課程設(shè)計是課程教學(xué)中綜合性和實踐性較強的教學(xué)環(huán)節(jié)，是理論聯(lián)系實際的橋梁，是使學(xué)生體察工程實際問題復(fù)雜性、學(xué)習(xí)化工設(shè)計基本知識的初次嘗試。通過課程設(shè)計，要求學(xué)生能綜合利用本課程和前修課程的基本知識，進行融會貫通的獨立思考，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。通過課程設(shè)計，要求學(xué)生了解工程設(shè)計的基本內(nèi)容，掌握化工設(shè)計的程序和方法，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決工程實際問題的能力。同時，通過課程設(shè)計，還可以使學(xué)生樹立正確的設(shè)計思想，培養(yǎng)實事求是、嚴(yán)肅認(rèn)真、高責(zé)任感的工作作風(fēng)。課程設(shè)計是增強工程觀念，培養(yǎng)提高學(xué)生獨立工作能力的有益實踐。本設(shè)計采用連續(xù)精餾分離乙醇—水二元混合物的方法。連續(xù)精餾塔在常壓下操作，被分離的乙醇—水二元混合物由連續(xù)精餾塔中部進入塔內(nèi)，以一定的回流比由連續(xù)精餾塔的塔頂采出含量合格的乙醇，由塔底采出水。在設(shè)計過程中應(yīng)考慮到設(shè)計的精餾塔應(yīng)具有較大的生產(chǎn)能力，并且滿足工藝要求，另外還要節(jié)省能源，綜合利用余熱。經(jīng)濟合理，冷卻水進出口溫度的高低，一方面影響到冷卻水用量，另一方面影響到所需傳熱面積的大小。即對操作費用和設(shè)備費用均有影響，因此，設(shè)計是否合理關(guān)系到生產(chǎn)過程的經(jīng)濟問題。化工生產(chǎn)中所處理的原料，中間產(chǎn)物，粗產(chǎn)品幾乎都是由若干組分組成的混合物，而且其中大部分都是均相物質(zhì)。生產(chǎn)中為了滿足儲存、運輸、加工和使用的需求，時常需要將這些混合物分離為較純凈或幾乎純態(tài)的物質(zhì)。塔設(shè)備是化工、煉油生產(chǎn)中最重要的設(shè)備類型之一。本設(shè)計是針對工業(yè)生產(chǎn)中的乙醇—水溶液這一二元物質(zhì)中進行乙醇的提純精餾方案，根據(jù)給出的原料性質(zhì)及組成、產(chǎn)品性質(zhì)及組成，對精餾塔進行設(shè)計和物料衡算。通過設(shè)計核算及試差等計算初步確定精餾塔的進料、塔頂、塔底操作條件及物料組成。同時對精餾的基本結(jié)構(gòu)包括塔的主要尺寸進行了計算和選型，對塔頂冷凝器、塔底再沸器、相關(guān)管道尺寸及儲罐等進行了計算和選型。在計算設(shè)計過程中參考了有關(guān)的資料。為精餾塔的設(shè)計計算提供了技術(shù)支持和保證。通過對精餾塔進行設(shè)計和物料衡算等方面的計算，進一步加深了對化工原理、石油加工單元過程原理等的理解深度，開闊了視野，提高了計算、繪圖、計算機的使用等方面的知識和能力。

設(shè)計任務(wù)書設(shè)計任務(wù)：試設(shè)計一連續(xù)浮閥精餾塔以分離乙醇—水混合物。具體工藝參數(shù)如下：1、生產(chǎn)能力：原料處理量105000噸/年乙醇產(chǎn)品。2、原料液中含乙醇24%（質(zhì)量），其余為水。3、產(chǎn)品要求：餾出液中的乙醇含量為93%（質(zhì)量）。釜液中的乙醇含量不高于1%（質(zhì)量）。設(shè)備的年運行時間平均為300天(7200小時）。二、設(shè)計條件：1、加熱方式：直接蒸汽加熱，蒸汽壓力為1.0~2.0kg/cm2。2、操作壓力：常壓。3、進料狀況：冷液進料。4、冷卻水進口溫度：30℃，出口溫度505、塔板形式：浮閥塔板。三、應(yīng)完成的工作量：1、確定全套精餾裝置的流程，繪制工藝流程示意圖，標(biāo)明所需的設(shè)備、管線及有關(guān)控制或觀測所需的主要儀表與裝置。2、精餾塔的工藝設(shè)計，塔的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計。3、輔助裝置的設(shè)計和選型；估算冷卻水用量和冷凝器的換熱面積、水蒸氣用量。4、編寫設(shè)計說明書一份。5、繪制精餾塔的裝配圖一張（一號圖紙）。1.設(shè)計方案簡介1.1概念1.1.1塔設(shè)備簡介具有一定形狀（截面大多是圓形）、一定容積、內(nèi)外裝置一定附件的容器。塔設(shè)備是石油、化工、醫(yī)藥、輕工等生產(chǎn)中的重要設(shè)備之一，在塔設(shè)備內(nèi)可進行氣液或液液兩相間的充分接觸，實施相間傳質(zhì)，因此在生產(chǎn)過程中常用塔設(shè)備進行精餾、吸收、解吸、氣體的增濕及冷卻等單元操作過程。一類塔形的化工設(shè)備。用以使氣體與液體、氣體與固體、液體與液體或液體與固體密切接觸，并促進其相互作用，以完成化學(xué)工業(yè)中熱量傳遞和質(zhì)量傳遞過程。所采用材料必須對被處理的物料具有耐腐蝕性能。并按其所能承受的壓力進行設(shè)計。根據(jù)其結(jié)構(gòu)可分為板式塔和填料塔二類。常用的有泡罩塔、填料塔、篩板塔、淋降板塔、浮閥塔、凱特爾塔、槽形塔（S型塔）、舌型塔、穿流柵板塔、轉(zhuǎn)盤塔以及導(dǎo)向篩板塔等。應(yīng)用于蒸餾、吸收、萃取、吸附等操作。1.1.2板式塔簡介板式塔是一類用于氣液或液液系統(tǒng)的分級接觸傳質(zhì)設(shè)備，由圓筒形塔體和按一定間距水平裝置在塔內(nèi)的若干塔板組成。廣泛應(yīng)用于精餾和吸收，有些類型（如篩板塔）也用于萃取，還可作為反應(yīng)器用于氣液相反應(yīng)過程。操作時（以氣液系統(tǒng)為例），液體在重力作用下，自上而下依次流過各層塔板，至塔底排出；氣體在壓力差推動下，自下而上依次穿過各層塔板，至塔頂排出。每塊塔板上保持著一定深度的液層，氣體通過塔板分散到液層中去，進行相際接觸傳質(zhì)。（1）泡罩塔通常用來使蒸氣（或氣體）與液體密切接觸以促進其相互間的傳質(zhì)作用。塔內(nèi)裝有多層水平塔板，板上有若干個供蒸氣（或氣體）通過的短管，其上各覆蓋底緣有齒縫或小槽的泡罩，并裝有溢流管。操作時，液體由塔的上部連續(xù)進入，經(jīng)溢流管逐板下降，并在各板上積存液層，形成液封；蒸汽（或氣體）則由塔底進入，經(jīng)由泡罩底緣上的齒縫或小槽分散成為小氣泡，與液體充分接觸，并穿過液層而達液面，然后升入上一層塔板。短管裝在塔內(nèi)的，稱內(nèi)溢流式；也有裝在塔外的，稱外溢流式。泡罩塔廣泛用于精餾和氣體吸收。泡罩塔板是工業(yè)上應(yīng)用最早的塔板，它主要由升氣管及泡罩構(gòu)成。泡罩安裝在升氣管的頂部，分圓形和條形兩種，以前者使用較廣。泡罩有f80、f100、f150mm三種尺寸，可根據(jù)塔徑的大小選擇。泡罩的下部周邊開有很多齒縫，齒縫一般為三角形、矩形或梯形。泡罩在塔板上為正三角形排列。操作時，液體橫向流過塔板，靠溢流堰保持板上有一定厚度的液層，齒縫浸沒于液層之中而形成液封。升氣管的頂部應(yīng)高于泡罩齒縫的上沿，以防止液體從中漏下。上升氣體通過齒縫進入液層時，被分散成許多細(xì)小的氣泡或流股，在板上形成鼓泡層，為氣液兩相的傳熱和傳質(zhì)提供大量的界面。泡罩塔板的優(yōu)點是操作彈性較大，塔板不易堵塞；缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價高，板上液層厚，塔板壓降大，生產(chǎn)能力及板效率較低。泡罩塔板已逐漸被篩板、浮閥塔板所取代，在新建塔設(shè)備中已很少采用。（2）浮閥塔浮閥塔是開發(fā)的一種新塔型，廣泛應(yīng)用于精餾、吸收和解吸等過程，其特點是在每個篩孔處安裝一個可上下移動的閥片。當(dāng)篩孔氣速高時，閥片被頂起上升，空速低時，閥片因自身重而下降。閥片升降位置隨氣流量大小自動調(diào)節(jié)，從而使進入液層的氣速基本穩(wěn)定。又因氣體在閥片下側(cè)水平方向進入液層，既減少液沫夾帶量，又延長氣液接觸時間。浮閥塔，一種板式塔，用于氣液傳質(zhì)過程中。浮閥的閥片可以浮動，隨著氣體負(fù)荷的變化而調(diào)節(jié)其開啟度，因此，浮閥塔的操作彈性大，特別是在低負(fù)荷時，仍能保持正常操作。浮閥塔由于氣液接觸狀態(tài)良好，霧沫夾帶量小(因氣體水平吹出之故)，塔板效率較高，生產(chǎn)能力較大。塔結(jié)構(gòu)簡單，制造費用便宜，并能適應(yīng)常用的物料狀況，是化工、煉油行業(yè)中使用最廣泛的塔型之一。在分離穩(wěn)定同位素時采用在克服泡罩塔缺陷的基礎(chǔ)上發(fā)展起鼓泡式接觸裝置。浮閥塔有活動泡罩、圓盤浮閥、重盤浮閥和條形浮閥四種形式。浮閥主要有V型和T型兩種，特點是：生產(chǎn)能力比泡罩塔約大20%～40%；氣體兩個極限負(fù)荷比為5～6，操作彈性大；板效率比泡罩塔高10%～15%；霧沫夾帶少，液面梯度小；結(jié)構(gòu)難于泡罩塔與篩板塔之間；對物料的適應(yīng)性較好等，通量大、放大效應(yīng)小，常用于初濃段的重水生產(chǎn)過程。（3）篩板塔扎板塔的一種，內(nèi)裝若干層水平塔板，板上有許多小孔，形狀如篩；并裝有溢流管或沒有溢流管。操作時，液體由塔頂進入，經(jīng)溢流管（一部分經(jīng)篩孔）逐板下降，并在板上積存液層。氣體（或蒸氣）由塔底進入，經(jīng)篩孔上升穿過液層，鼓泡而出，因而兩相可以充分接觸，并相互作用。泡沫式接觸氣液傳質(zhì)過程的一種形式，性能優(yōu)于泡罩塔。為克服篩板安裝水平要求過高的困難，發(fā)展了環(huán)流篩板；克服篩板在低負(fù)荷下出現(xiàn)漏液現(xiàn)象，設(shè)計了板下帶盤的篩板；減輕篩板上霧沫夾帶縮短板間距，制造出板上帶擋的的篩板和突孔式篩板和用斜的增泡臺代替進口堰，塔板上開設(shè)氣體導(dǎo)向縫的林德篩板。篩板塔普遍用作H2S-H2O雙溫交換過程的冷、熱塔。應(yīng)用于蒸餾、吸收和除塵等。在工業(yè)上實際應(yīng)用的篩板塔中，兩相接觸不是泡沫狀態(tài)就是噴射狀態(tài)，很少采用鼓泡接觸狀態(tài)的。1.2設(shè)計方案1.2.1塔類型的選用本次設(shè)計方案的任務(wù)是設(shè)計一種精餾塔，來實現(xiàn)分離乙醇—水混合物。應(yīng)老師的要求，此次設(shè)計選用浮閥塔。浮閥塔是開發(fā)的一種新塔型，廣泛應(yīng)用于精餾、吸收和解吸等過程。其主要特點是在塔板的開孔上裝有可浮動的浮閥，氣流從浮閥周邊以穩(wěn)定的速度水平地進入塔板上液層進行兩相接觸，浮閥可根據(jù)氣體流量的大小而上下浮動，自行調(diào)節(jié)開度。1.2.2操作壓力精餾可在常壓、加壓或減壓下進行，用哪種方式是通過處理的物料的性質(zhì)及技術(shù)上的可行性和經(jīng)濟上的和理性來綜合考慮確定的。本次設(shè)計方案采用的操作壓力是：常壓。1.2.3進料狀態(tài)進入精餾塔的原料液可能有5種熱狀況，由于不同的進料狀態(tài)，上升到精餾段的蒸汽量和下降到提餾段的液體量會發(fā)生變化。本次設(shè)計方案采用的進料狀態(tài)是：冷液進料。1.2.4加熱方式直接蒸汽加熱可利用壓力較低的蒸汽加熱，而且能節(jié)省費用。本次設(shè)計方案選用的是：直接蒸汽加熱，蒸汽壓力為1.0~2.0kg/cm2。1.2.5回流比回流比的上限為全回流時的回流比，下限就是最小回流比。在實際生產(chǎn)中，全回流情況下，雖然所需的理論板數(shù)為最少，但是得不到產(chǎn)品，若在最小回流比下工作，所需的理論板數(shù)則是無限大。因此，我們應(yīng)通過經(jīng)濟衡算來在兩個極值之間選擇一個適宜的回流比來進行操作。1.2.6冷卻方式本次設(shè)計采用常溫水進行冷卻，冷卻水進口溫度：30℃，出口溫度自定。1.2.7工藝流程圖2.工藝計算已知：原料處理量105000噸/年乙醇產(chǎn)品；原料液中含乙醇有24%（質(zhì)量），其余為水；設(shè)備的年運行時間平均為7200h；餾出液中的乙醇含量為93%（質(zhì)量）；釜液中的乙醇含量不高于1%（質(zhì)量）；回流比R自選；進料狀況：冷液進料q﹥1；操作壓力：常壓(101.3KPa)；加熱方式：直接蒸汽加熱，蒸汽壓力為1.0~2.0kg/cm2；冷卻水進口溫度：302.1精餾塔全塔物料衡算F：原料液流量（kmol/s）XF：原料組成（mol%）D：塔頂產(chǎn)品流量（kmol/s）XD：塔頂組成（mol%）W：塔底產(chǎn)品流量（kmol/s）XW：塔底組成（mol%）原料乙醇組成：XF==11%塔頂組成：XD==84%塔底組成：XW==0.394%進料量：F=105000噸/年==0.1922（kmol/s）=691.92（kmol/h）物料衡算式：F=D+WFXF=DXD+W聯(lián)立代入求解：D=0.0244（kmol/s）=87.84（kmol/h）W=0.1678（kmol/s）=604.08（kmol/h）2.2常壓下乙醇—水氣、液平衡組成與溫度關(guān)系（如圖所示）溫度/℃液相氣相溫度/℃液相氣相溫度/℃液相氣相1000082.723.3754.4579.357.3268.4195.51.91782.326.0855.878.7467.6373.85897.2138.9181.532.7359.2678.4174.7278.1586.79.6643.7580.739.6561.2278.1589.4389.4385.312.3847.0479.850.7965.6484.116.6150.8979.751.9865.99溫度利用圖表中的數(shù)據(jù)由拉格朗日插值可求得tFtDtW①tF:=tF=85.44℃②tD:=tD=78.25℃③tW:=tW=99.07℃④精餾段平均溫度：===81.85℃⑤提餾段平均溫度：===92.26℃2.3求最小回流比和操作回流比a.最小回流比采用作圖法求最小回流比。因為是冷液體進料，指定原料液溫度為30℃，由平衡數(shù)據(jù)使用插值法可得原料液的泡點溫度是85.44℃。由表查得乙醇的汽化熱為825.941kJ/㎏,水的汽化熱是357.810kJ/㎏。故原料液的汽化熱是進料溫度為30℃，泡點溫度是85.44℃，故平均溫度為由附錄查得57.72℃時，乙醇的比熱容為2.853kJ/kg·K,水的比熱容為4.185kJ/kg·K，故原料液的平均比熱容為則進料熱狀況為則q線方程為：乙醇和水的汽化熱和熱容表溫度乙醇水汽化熱熱容汽化熱熱容kJ/kgkJ/kg.KkJ/kgkJ/kg.K0985.292.2304.21210969.662.342.044.19120953.212.3883.94.18330936.032.46125.694.17440918.122.55167.514.17450899.312.65209.34.17460879.772.76251.124.17870859.322.88292.994.18780838.053.01334.944.19590815.793.14376.984.208100792.523.29419.14.22000.100.200.300.400.50.60.70.80.91.00.100.200.300.400.500.600.700.800.901.0故最小回流比為：=1.54b.實際回流比在實際操作中，常取最小回流比的（1.1～2.0）倍作為實際回流比，在本設(shè)計系統(tǒng)中，當(dāng)回流比最小時，塔板數(shù)為無窮大，故設(shè)備費為無窮大。當(dāng)R稍大于時，塔板數(shù)便從無窮多銳減到某一值，塔的設(shè)備費隨之銳減。當(dāng)R繼續(xù)增加時，塔板數(shù)固然仍隨之減少，但已較緩慢。另一方面，由于R的增加，上升蒸汽量隨之增加，從而使塔徑、蒸餾釜、冷凝器等尺寸相應(yīng)增大，故R增加到某一數(shù)值以后，設(shè)備費又回升。取R=1.7=1.7*1.54=2.6182.4求精餾塔的氣、液相負(fù)荷由于進料方式為冷液進料進料，故：2.5精餾段操作線方程為2.6提餾段操作線方程為2.7圖解法求理論板層數(shù)采用如圖解法求理論板層數(shù)000.100.200.300.400.50.60.70.80.91.00.100.200.300.400.500.600.700.800.901.0求解結(jié)果為：總理論板層數(shù)NT=19，其中NT，精=15，NT，提=4，進料板位置NF=162.8實際塔板數(shù)的求取(1)精餾段α=3.44，μ=0.3738（mpa*s）精餾段實際板層數(shù)N精=15/0.4607=32，同理：提餾段實際板層數(shù)N提=4/0.39=10總實際板數(shù)NP=N精+N提=32+10=42實際進料板為第33塊板。全塔效率：2.9全冷凝器熱負(fù)荷和冷卻水消耗量因塔頂溜出液幾乎為純乙醇，故其焓可按純乙醇進行計算，tD=78.25℃,=841.71kJ/mol冷凝器的熱負(fù)荷設(shè)冷卻水進、出冷凝器溫度為30℃和50℃冷卻水消耗量為：3.主要工藝尺寸的計算3.1操作壓力塔頂操作壓力(常壓)每層塔板壓降進料板壓力塔底壓力精餾段平均壓力提餾段平均壓力3.2操作溫度的計算①進料板溫度：=85.44℃②塔頂溫度：③塔釜溫度：④精餾段平均溫度：⑤提餾段平均溫度：⑥全塔平均溫度：平均摩爾質(zhì)量計算①塔頂?shù)囊合嘟M成塔頂?shù)臍庀嘟M成則=0.84*46+（1-0.84）*18=41.52kg/kmol②進料板液相組成進料板氣相組成則③塔底液相組成塔底氣相組成則④精餾段的平均摩爾質(zhì)量

⑤提餾段的平均摩爾質(zhì)量密度混合液密度：=混合氣密度：精餾段：=81.85℃液相組成：=27.47%氣相組成：=56.61%所以=46*0.2747+18*（1-0.2747）=25.69（kg/kmol）=46*0.5661+18*（1-0.5661）=33.85（kg/kmol）提餾段：=92.26℃液相組成：=4.55%氣相組成：=27.92%所以=46*0.0455+18*（1-0.0455）=19.27（kg/kmol）=46*0.2792+18*（1-0.2792）=25.49（kg/kmol）不同溫度下乙醇和水的密度溫度/℃溫度/℃80735971.895720961.8585730968.6100716958.490724965.3求得在與下的乙醇和水的密度。=81.85℃，，=733.82（kg/），=970.62（kg/）同理：=92.26℃，=722.19（kg/）=964.04（kg/）在精餾段：液相密度：==796.60（kg/）氣相密度：（kg/）在提餾段：液相密度：==908.18（kg/）氣相密度：=25.49*=0.851（kg/）3.5混合液體表面張力下式中表w、o、s分別代表水、有機物及表面部分，、指主體部分的分子數(shù)，、為主體部分的分子體積，、為純水、有機物的表面張力，對乙醇q=2。①精餾段=81.85℃乙醇和水不同溫度下的表面張力溫度/℃708090100乙醇表面張力/mN/m1817.1516.215.2水表面張力/mN/m64.362.660.758.8（）=（）乙醇表面張力：，=17.260水表面張力：，=62.249因為=0.2747，所以=1-0.2747=0.7253B=㏒（）=㏒0.90=-0.046Q=0.441*=0.441*（）*（）=-0.987A=B+Q=-0.046-0.987=-1.03聯(lián)立方程組A=㏒，代入求得：=0.262，=0.738=0.262*62.249+0.738*17.26=2.24,=25.18②提餾段=92.26℃（）54.05（）乙醇表面張力：，解得=15.974水表面張力：，解得=60.2718.84因為=0.0455，所以=1-0.0455=0.9545B=㏒（）=㏒8.84=0.95Q=0.441*)=-0.790A=B+Q=0.95-0.790=0.160聯(lián)立方程組A=㏒（），代入求得：=0.679，=0.321=41.21混合物的黏度=81.85℃，查表得μ=0.3491（mpa*s），=0.4389（mpa*s）=92.26℃，查表得=0.3091（mpa*s），=0.385（mpa*s）精餾段黏度：μ=x+μ（1-x）=0.4389*0.2747+0.3491*（1-0.2747）=0.3738（mpa*s）提餾段黏度：μ=x+（1-x）=0.385*0.0455+0.3091*（1-0.0455）=0.3126（mpa*s）3.7相對揮發(fā)度①精餾段揮發(fā)度：由x=0.2747，=0.5661得=0.7253，=0.4339所以提餾段揮發(fā)度：x=0.0455，=0.2792得=0.9545，=0.72083.8塔徑計算可依據(jù)流量公式：式中——塔徑，m——氣體體積流量，m3/s——空塔氣速，m/s。表觀空塔氣相速度（按全塔截面計）按下式進行計算：安全系數(shù)＝（0.6～0.8）。安全系數(shù)的選取與分離物系的發(fā)泡程度密切相關(guān)。對于不發(fā)泡的物系，可取較高的安全系數(shù)，對于直徑較小及減壓操作的以及嚴(yán)重起泡的物系，應(yīng)取較低的安全系數(shù)。其中，其中（為液相密度，為氣相密度，kg/m3C為負(fù)荷因子，為極限空塔氣速，m/s）。C值可由Smith關(guān)聯(lián)圖查得：在關(guān)聯(lián)圖中，橫坐標(biāo)為；參數(shù)反映了液滴沉降空間高度對負(fù)荷因子的影響（為板間距，為板上液層高度）圖4-1-Smith關(guān)聯(lián)圖精餾段由u=(0.6-0.8)*,,式中C可由史密斯關(guān)聯(lián)圖查出；橫坐標(biāo)數(shù)值：取板間距：HT=0.45m，=0.07m，則HT-=0.38（m）查圖可知,=0.079*=2.069（m/s）（m/s）橫截面積：，空塔氣速提餾段橫坐標(biāo)數(shù)值：0.045HT=0.45m，=0.07m，則HT-=0.38（m）查圖可知,=0.092*=3.00（m/s）（m/s）圓整：，橫截面積：空塔氣速3.9溢流裝置溢流裝置包括降液管、溢流堰、受液盤等幾個部分，它們都是液體的通道，其結(jié)構(gòu)和尺寸對塔的性能有著非常重要的影響，因此它的設(shè)計就顯得極為重要。堰長根據(jù)液體負(fù)荷和溢流型式而定。對單溢流，一般取為（0.6～0.8）D,其中D為塔徑。板上液層高度為堰高與堰上液層高度之和，即：=+式中——板上液層高度，m——堰高，m——堰上液層高度，m。堰高則由板上液層高度及堰上液層高度而定。堰長=0.65D=0.651.8=1.17出口堰高：本次設(shè)計采用平直堰，堰上液高度按下式計算：m，近似取E=1精餾段=9.76*10^-3-=0.07-9.76*10^-3=0.060（m）提餾段=0.0226（m）-=0.07-0.0226=0.0474（m）3.10弓形降液管的寬度和橫截面積弓形降液管的寬度及截面積可根據(jù)堰長與塔徑之比查圖來求算。實際上，在塔徑D和板間距一定的條件下，確定了溢流堰長，就已固定了弓形降液管的尺寸。降液管的截面積應(yīng)保證液體在降液管內(nèi)有足夠的停留時間，使溢流液體中夾帶的氣泡能來得及分離。為此液體在降液管內(nèi)的停留時間不應(yīng)小于3～5s，對于高壓下操作的塔及易起泡沫的系統(tǒng)，停留時間應(yīng)更長些。因此，在求得降液管截面積之后，應(yīng)按下式驗算降液管內(nèi)液體的停留時間，即：D=1800mm，，查得：0.124，0.0721則驗算降液管內(nèi)停留時間：精餾段：θ=提餾段：θ=停留時間>5，故降液管可用。3.11降液管底隙高度h0降液管下端與受液盤之間的距離稱為底隙，以表示。降液管中的液體是經(jīng)底隙和堰長構(gòu)成的長方形截面流至下塊塔板的，為減小液體阻力和考慮到固體雜質(zhì)可能在底隙處沉積，所以不可過小。但若過大，氣體又可能通過底隙竄入降液管，故一般底隙應(yīng)小于溢流堰高，以保證形成一定的液封，一般不應(yīng)低于6mm，即。按下式計算：（1.9）式中，——液體通過降液管底隙時的流速，m/s。根據(jù)經(jīng)驗，一般取。降液管底隙高度一般不宜小于20～25mm。為簡便起見，有時運用式子=-0.006來確定精餾段：取降液管底隙的流速則提餾段：取降液管底隙的流速則因為不小于20mm，故滿足要求。3.12塔板布置及浮閥數(shù)目與排列（1）塔板分布本設(shè)計塔徑D=1.8m，采用分塊式塔板，以便通過人孔裝拆塔板。（2）浮閥數(shù)目與排列①精餾段：取浮閥動能因子=12，則孔速為：=10.34（m/s）每層塔板上浮閥數(shù)目為：

（采用F1型浮閥）取邊緣區(qū)寬度為0.06m，安定區(qū)寬度可取為0.10m鼓泡區(qū)為氣液接觸有效區(qū)，其面積（單流型）按下式計算：其中：=0.84（m）=0.577（m）所以，求得浮閥個數(shù)后，應(yīng)在草圖上進行試排列。閥孔一般按正三角形排列，常用的中心距有75、100、125、150（mm）等幾種，它又分順排和叉排兩種，通常認(rèn)為錯排時的接觸情況較好，采用較多。對于大塔，當(dāng)采用分塊式結(jié)構(gòu)時，不便于錯排，但本課程設(shè)計的塔徑為1.8m，相對較小，所以選用錯排。選用閥孔也可按等腰三角形排列，此時多固定底邊尺寸B，例如B為70、75、80、90、100、110（mm）等。如果塔內(nèi)氣相流量變化范圍較大，可采用—排輕浮閥一排重浮閥相間排列，以提高塔的操作彈性。對于整塊式塔板，多采用正三角形錯排，孔心距t為75～125mm。對于分塊式塔板，宜采用等腰三角形錯排，此時常把同一橫排的閥孔中心距，定為75mm，而相鄰兩排間的閥孔中心距可取為65mm，80mm，100mm等幾種尺寸。故在本次課程設(shè)計中，采用等腰三角形叉排。浮閥排列采用等腰三角形叉排，取同一個橫排的孔心距，則可按下式估算間距，即：排間距：由于塔徑較大，必須采用分塊式塔板，而各分塊的支撐與銜接也要占去一部分鼓泡區(qū)面積，因此，排間距應(yīng)比計算的要小一些，故取為：。按,，用AutoCAD畫圖，得閥數(shù)249個。按N=重新核算孔速及閥孔動能因數(shù)：10.68m/s閥孔動能因數(shù)變化不大，仍在9-13范圍內(nèi)。塔板開孔率=②提餾段取浮閥動能因子=12，則孔速為：=13.01（m/s）每層塔板上浮閥數(shù)目為：

（采用F1型浮閥）按，取，排得閥數(shù)為246塊。按N=重新核算孔速及閥孔動能因數(shù)：14.03m/s閥孔動能因數(shù)變化不大，仍在9-13范圍內(nèi)。塔板開孔率=3.13氣體通過浮閥塔板的壓降氣體通過每層浮閥塔板的壓降應(yīng)為：其中為氣體通過一層浮閥塔板的壓強降，Pa；為氣體通過干板阻力所產(chǎn)生的壓強降，Pa；為氣體克服板上充氣液層的靜壓強所產(chǎn)生的壓強降，Pa；為氣體克服液體表面張力所產(chǎn)生的壓強，Pa。習(xí)慣上，常把這些壓強降折合成塔內(nèi)液體的液柱高度表示，故上式又可寫成式中，是與相當(dāng)?shù)囊褐叨龋?，m是與相當(dāng)?shù)囊褐叨龋?，m是與相當(dāng)?shù)囊褐叨龋?，m是與相當(dāng)?shù)囊褐叨龋?，m①精餾段(1)干板阻力氣體通過浮閥塔板的干板阻力，在浮閥全部開啟前后有著不同的規(guī)律。板上所有浮閥剛好全部開啟時，氣體通過閥孔的速度稱為臨界速度，以表示。因，故：=5.34*=0.03（m）(2)板上充氣液層阻力一般用下面的經(jīng)驗公式計算=式中，—板上液層高度，m；—反映板上液層充氣程度的因數(shù)，稱為充氣因數(shù)，無量綱，液相為水時，=0.5;為油時，=0.2～0.35;為碳?xì)浠衔飼r，=0.4～0.5。取=0.5，液面表面張力所造成的阻力：此阻力很小，可忽略不計，因此與氣體流經(jīng)塔板的壓降相當(dāng)?shù)母叨葹椋禾狃s段因，故：=5.34*=0.05（m）取=0.5，3.14淹塔為了防止發(fā)生淹塔現(xiàn)象，要求控制降液管中清液高度，即精餾段單層氣體通過塔板壓降所相當(dāng)?shù)囊褐叨龋?0.065（m）液體通過液體降液管的壓頭損失：=0.153()=0.153*=0.001（m）③板上液層高度則因為＝0.5，所以＝0.5*（0.45+0.06）=0.255（m）可見，所以符合防止液泛的要求。提餾段①單層氣體通過塔板壓降所相當(dāng)?shù)囊褐叨龋?0.085（m）②液體通過液體降液管的壓頭損失：=0.153()=0.153*=0.001（m）③板上液層高度則因為＝0.5，所以＝0.5*（0.45+0.0474）=0.249（m）可見，所以符合防止液泛的要求。3.15物沫夾帶通常用操作時的空塔氣速與發(fā)生液泛時的空塔氣速的比值作為估算霧沫夾帶量的指標(biāo)。此比值稱為泛點百分?jǐn)?shù)，或稱泛點率。在下列泛點率數(shù)值范圍內(nèi)，一般可保證霧沫夾帶量達到規(guī)定的指標(biāo)，即＜0.1kg液/kg氣：大塔泛點率＜80％直徑0.9m以下的塔泛點率＜70％減壓塔泛點率＜75％泛點率可按下面的經(jīng)驗公式計算,即：泛點率（a）或泛點率（b）式中，—分別為塔內(nèi)氣、液負(fù)荷，；，—分別為塔內(nèi)氣、液密度，kg/；—板上液體流徑長度，m，對單溢流塔板，=，其中為塔徑，為弓形降液管寬度；—板上液流面積，，對單溢流塔板，，其中為塔截面積，為弓形降液管截面積；—泛點負(fù)荷系數(shù)，可根據(jù)氣相密度及板間距查圖而得K—物性系數(shù)，其值見表表6-1物性系數(shù)參考表系統(tǒng)物性系數(shù)系統(tǒng)物性系數(shù)無泡沫，正常系統(tǒng)1.0多泡沫系統(tǒng)（如胺）0.73氟化物（如氟里昂）0.9嚴(yán)重起泡系統(tǒng)0.6中等起泡系統(tǒng)（如油吸收塔、乙二醇再生塔）0.85形成穩(wěn)定泡沫的系統(tǒng)（如堿再生塔）0.3一般按式（a）和式（b）分別計算泛點率，而取其中大者為驗算的依據(jù)。若上二式之一算得的泛點率不在規(guī)定的范圍以內(nèi)，則應(yīng)適當(dāng)調(diào)整有關(guān)參數(shù)，如板間距、塔徑等，并重新計算。精餾段板上流體流徑長度：板上液流面積：2.54-2*0.183=2.174（）查物性系數(shù)K=1.0，泛點負(fù)荷系數(shù)圖（如下圖）查得泛點率=泛點率=根據(jù)上兩式計算出泛點率都在80％以下，故可知物沫夾帶能夠滿足的要求。（2）提餾段查表可知：K=1.0，泛點率=泛點率=根據(jù)上兩式計算出泛點率都在80％以下，故可知物沫夾帶能夠滿足的要求。3.16塔的負(fù)荷性能圖（1）物沫夾帶線已知泛點率，取=0.1kg液/kg氣為物沫夾帶底限，即泛點率為80%對于一定的物系及一定的塔板結(jié)構(gòu)，式中均為已知值，相應(yīng)于=0.1的泛點率上限值亦可確定，將各已知數(shù)代入上式，便得出的關(guān)系式，據(jù)此可作出負(fù)荷性能圖中的物沫夾帶線。精餾段：整理得：0.182616=0.0382+1.84144，即=4.78-48.21由上式知物沫夾帶線為直線，則在操作范圍內(nèi)任取兩個值求出②提餾段整理得：0.17392=0.0306+1.84144，即=5.68-60.18計算出的、、、見下表。精餾段LS(m3/s)0.0020.01Vs(m3/s)4.684.3提餾段L'S(m3/s)0.0020.01V's(m3/s)5.565.01液泛線因為＝＝，由此確定液泛線，忽略式中項。因為，，其中將上式分別代入，得到：因物系一定塔板結(jié)構(gòu)尺寸一定，則及等均為定值，而與又有如下關(guān)系，即式中閥孔數(shù)N與孔徑亦為定值。因此，可將式簡化為與的關(guān)系式精餾段整理得：提餾段整理得：在操作范圍內(nèi)任取若干個，算出相應(yīng)的值見下表。精餾段LS1(m3/s)0.0010.0030.0040.007Vs1(m3/s)5.895.585.414.7提餾段L'S1(m3/s)0.0010.0030.0040.007V's1(m3/s)9.689.399.268.90(3)液相負(fù)荷上限線關(guān)系式液體的最大流量應(yīng)保證在降液管中液體的停留時間不小于3～5。液體在降液管內(nèi)停留時間：求出上限液體流量值（常數(shù)），在圖上，液相負(fù)荷上限線為與氣體流量無關(guān)的豎直線。以作為液體在降液管內(nèi)停留時間的下限則：（4）漏液線對于F1型重閥，依作為規(guī)定氣體最小負(fù)荷的標(biāo)準(zhǔn)，則精餾段：提餾段：（5）液相負(fù)荷下限取堰上液層高度m作為液相負(fù)荷下限條件，先計算出的下限值，依次作出液相負(fù)荷下限線，該線為與氣相流量無關(guān)的豎直線。取E=1.0，則：根據(jù)上述關(guān)系式：對于精餾段：（1）物沫夾帶線：=4.78-48.21（2）降液管液泛線：（3）液相負(fù)荷上限線（4）漏液線：（5）液相負(fù)荷下限線：，作出精餾段塔板負(fù)荷性能圖：(1)—霧沫夾帶線；(2)—降液管液泛線；(3)—液相負(fù)荷上限線(4)—漏液線；(5)—液相負(fù)荷下限線根據(jù)上述關(guān)系式：對于提餾段：（1）物沫夾帶線：=5.68-60.18（2）降液管液泛線：（3）液相負(fù)荷上限線（4）漏液線：（5）液相負(fù)荷下限線：，作出提餾段的塔板負(fù)荷性能圖：(1)—霧沫夾帶線；(2)—降液管液泛線；(3)—液相負(fù)荷上限線(4)—漏液線；(5)—液相負(fù)荷下限線由塔板負(fù)荷性能圖可以看出：在任務(wù)規(guī)定的氣、液負(fù)荷下的操作點P（設(shè)計點）處在適宜操作區(qū)內(nèi)的適中位置；塔板的氣相負(fù)荷上限完全由物沫夾帶控制，操作下限有漏液控制；按固定的液氣比，由圖可查出塔板的氣相負(fù)荷上限，氣相負(fù)荷下限。所以：精餾段操作彈性=4.68/1.380=3.43；提餾段操作彈性=5.60/2.045=2.76。浮閥塔工藝設(shè)計計算結(jié)果見下表：項目符號單位計算數(shù)據(jù)備注精餾段提餾段塔徑Dm1.81.8板間距HTm0.450.45塔板類型單溢流弓形降液管分塊式塔板空塔氣速um/s1.442.08堰長lwm1.171.17堰高h(yuǎn)wm0.060.0474板上液層高度m0.070.07降液管底隙高h(yuǎn)0m0.0220.078浮閥數(shù)N249316等腰三角形叉排閥孔氣速u0m/s10.3413.01同一橫排孔心距浮閥動能因子F09.5512.94相鄰橫排中心距離臨界閥孔氣速u0cm/s9.6811.47孔心距tm0.0750.075排間距t'm0.0650.065單板壓降△PpPa507.43756.51降液管內(nèi)清液層高度Hdm0.1360.156泛點率%44.8276.9氣相負(fù)荷上限（Vs）maxm3/s4.685.60物沫夾帶控制氣相負(fù)荷下限（Vs）minm3/s1.402.03漏液控制操作彈性3.432.764.精餾塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計塔板按結(jié)構(gòu)特點，大致可分為整塊式和分塊式兩類塔板。塔徑為300~800mm時，一般采用整塊式，800mm以上用分塊式，本設(shè)計塔徑=1800mm故采用分塊式塔板，塔板分塊數(shù)為5，支承圈寬度50mm，支承板采用不銹鋼寬度50mm，厚度8m。表4-1塔徑/mm800-12001400-16001800-20002200-2400分塊數(shù)3456表4-2塔徑/mm支承圈寬度不同腐蝕裕度下支承圈厚度03＞3-5800-120040810141400-180050810142000-340060810143600-600070101214表4-3塔徑/mm800-14001600-20002200-30003200-46004800-6400支承板寬度4050607080厚度碳鋼810101214不銹鋼68810124.1接管（1）塔進料管進料管道結(jié)構(gòu)類型很多，有直觀進料管、彎管進料管、T形進料管。本設(shè)計采用直管進料管。管徑計算如下：，取，由℃查得：=968.31kg/，=729.47kg/又因為=,則：kg/查閱參考書常用管道推薦的尺寸選取φ76*4mm。（2）塔頂回流管采用直管回流管，取，查表取φ57*3.5mm。（3）塔底出料管，取又0.053m=53mm查表取φ76*4mm。塔頂蒸汽出料管直管出氣，取出口氣速u=20m/s，查表取φ456*12mm。塔釜進氣口采用直管，取出口氣速u=20m/s，查表取φ610*14mm。塔頂出料管取查管子規(guī)格表得塔頂出料管采用的熱軋無縫鋼管管結(jié)構(gòu)選型結(jié)果接管結(jié)構(gòu)外徑/mm接管壁厚/mm塔底蒸汽接管61014塔頂蒸汽出口管45612塔頂回流管573.5塔頂出料管573.5塔進料管764塔底出料管764(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)的法蘭。進料管接管法蘭：PN6DN80HG5010回流管接管法蘭：PN6DN50HG5010塔釜出料管法蘭：PN6DN80HG5010塔頂蒸汽管法蘭：PN6DN500HG5010塔釜蒸汽進氣法蘭：PN6DN600HG5010塔頂出料管法蘭：PN6DN50HG5010精餾塔各接管法蘭的尺寸接管公稱法蘭外徑法蘭螺栓孔中心圓直徑（mm）螺栓孔直徑（mm）螺栓孔數(shù)量螺紋法蘭法蘭質(zhì)量（kg）直徑（DN）（mm）內(nèi)徑Th厚度（mm）（mm）進料管6516078130144M12161.67塔頂蒸汽管4505954625502216M203017.59回流管5014059110144M12161.35塔釜出料管6516078130144M12161.67塔釜進氣管600755616.57052620M243626.57塔頂出料管5014059110144M12161.354.2筒體與封頭(1)筒體精餾塔可視為內(nèi)壓容器。其各種設(shè)計參數(shù)如下：a.設(shè)計壓力該精餾塔在常壓下操作，設(shè)計壓力取為0.5MPab.設(shè)計溫度該精餾塔塔底采用加熱介質(zhì)為蒸汽，溫度不超過150℃,因此設(shè)計溫度定為150℃。c.許用應(yīng)力該精餾塔筒體采用鋼板卷焊而成，材料選擇Q235-B，根據(jù)GB-3274，查得：d.焊縫系數(shù)按照GB150規(guī)定，焊縫系數(shù)主要考慮焊縫形式與對焊縫進行無損檢驗長度兩個因素，本設(shè)計采用全焊透對接焊，對焊縫作局部無損探傷，則=0.85筒體的設(shè)計參數(shù)設(shè)計壓力/MPa設(shè)計溫度/℃許用應(yīng)力/MPa焊縫系數(shù)0.51501130.85壁厚的確定：計算厚度由計算厚度查得，鋼板負(fù)偏差=0.8mm該系統(tǒng)中乙醇和水對筒體腐蝕較小，腐蝕裕量取2mm則筒體的設(shè)計厚度4.69+2=6.69mm則筒體的名義厚度4.69+0.8+2+△=8mm則筒體的有效厚度=(2)封頭封頭分為橢圓型封頭、碟形封頭等幾種，本設(shè)計采用橢圓型封頭，材料選用Q235-B,除封頭的拼接焊縫需100%探傷外，其余均為對接焊縫局部探傷。則=0.85由計算厚度查得，鋼板負(fù)偏差=0.8mm該系統(tǒng)中乙醇和水對筒體腐蝕較小，腐蝕裕量取2mm則封頭的名義厚度4.69+0.8+2+△=8mm則筒體的有效厚度=以內(nèi)徑為公稱直徑DN=1800mm，選用封頭為DN1800根據(jù)查得封頭曲面高度=475mm，直邊高度=25mm。內(nèi)表面積A=3.6535，容積V=0.82704.3除沫器當(dāng)空塔氣速較大，塔頂帶液現(xiàn)象嚴(yán)重，以及工藝過程中不許出塔氣體夾帶霧滴的情況下，設(shè)置除沫器可以減少液體夾帶損失，確保氣體純度，保證后續(xù)設(shè)備的正常操作。常用除沫器有折流板式除沫器﹑絲網(wǎng)除沫器以及旋流板除沫器。本設(shè)計采用絲網(wǎng)除沫器，其具有比表面積大﹑重量輕﹑空隙率大及使用方便等優(yōu)點。尤其是它具有除沫率高，壓力降小的特點，從而成為一種廣泛使用的除沫裝置。網(wǎng)絲的選擇包括材料選擇和絲徑選擇。材料選擇應(yīng)考慮到介質(zhì)的腐蝕和操作溫度。因絲網(wǎng)的絲徑很細(xì)，極易被腐蝕破壞。所以絲網(wǎng)大多采用耐腐蝕的金屬，合成纖維材料制造。絲網(wǎng)除沫器包括固定式絲網(wǎng)除沫器和抽屜式絲網(wǎng)除沫器。其中固定式絲網(wǎng)除沫器分上裝式絲網(wǎng)除沫器和下裝式絲網(wǎng)除沫器，抽屜式絲網(wǎng)除沫器是由網(wǎng)塊，導(dǎo)軌，封板，法蘭，法蘭蓋等組成，可以拆卸。本設(shè)計采用絲網(wǎng)除沫器，其具有比表面積大、質(zhì)量輕、空隙大及使用方便等優(yōu)點。①精餾段：設(shè)計氣速選?。?，系數(shù)0.107除沫器直徑：②提餾段，系數(shù)0.107除沫器直徑：取除沫器直徑為500mm，高度為160mm。本設(shè)計選用SP型不銹鋼標(biāo)準(zhǔn)型除沫器，絲網(wǎng)尺寸為0.1×0.4mm,材料：不銹鋼扁絲（1Cr18Ni9Ti）。4.4裙座為了制作方便，一般采用圓筒形。由于塔徑較大，所以座圈與塔體間采取對接焊縫。由于裙座對整個塔器而言是個至關(guān)重要的元件，支撐整個塔器，如它破壞將直接影響塔器的正常使用，并且裙座所耗費材料對整個塔而言不多，所以裙座材料選為Q235-B。裙座結(jié)構(gòu)主要有座圈，基礎(chǔ)環(huán)，螺栓座及人孔。座圈是裙式支座的基本構(gòu)件，通常為一用鋼板卷制的圓筒，其上端與塔的底封頭相焊，下端焊在基礎(chǔ)環(huán)上。座圈承受著塔的各種外載荷，并把它全部傳給基礎(chǔ)環(huán)?；A(chǔ)環(huán)的作用是承受塔的全部載荷。螺栓座的作用是用來安裝地腳螺栓。為了便于檢修和安裝，在裙座上應(yīng)開設(shè)2個不帶蓋板的長圓形檢查孔。檢查孔的高度取為500mm，直徑為400mm。由于裙座內(nèi)徑>800mm，故裙座壁厚取16mm。裙座筒體的內(nèi)徑：裙座筒體的外徑：基礎(chǔ)環(huán)內(nèi)徑：基礎(chǔ)環(huán)外徑：圓整得：,；基礎(chǔ)環(huán)厚度，考慮到腐蝕余量取18mm；4.5人孔人孔是安裝或檢修人員進出塔體的唯一通道，人孔的設(shè)置應(yīng)便于工作人員進入任何一層塔板。另外，為了檢查塔設(shè)備的內(nèi)部空間以及安裝和拆卸設(shè)備的內(nèi)部構(gòu)件，壓力容器也需開設(shè)人孔。但由于設(shè)置人孔處的的塔板間距要增大，且人孔設(shè)置過多會使制造時塔體的彎曲度難以達到要求，所以一般板式塔每隔10～20層塔板或5～10m塔段，才設(shè)置一個人孔。人孔一般設(shè)置在氣液進出口等需經(jīng)常維修清理的部位，另外在塔頂和塔釜，也各設(shè)置一個人孔。在本設(shè)計中，共有42塊塔板，共設(shè)置7個人孔，塔頂和塔釜各設(shè)置一個人孔，在進料處設(shè)置一個人孔，剩余4個看具體情況安排。4.6吊柱為方便室外較高的整體塔裝填，補充和更換填料，安裝和拆卸塔內(nèi)件，塔頂需設(shè)置吊柱。本設(shè)計中塔高度大，因此設(shè)吊柱。吊柱設(shè)置方位應(yīng)使吊柱中心線與人孔中心線間有合適的夾角，使人能站在平臺上操縱手柄，讓經(jīng)過吊鉤的垂直線可以轉(zhuǎn)到人孔附近，以便從人孔裝入或取出塔的內(nèi)件。吊柱的安裝高度是由人孔的高度，平臺高度和所吊裝的塔內(nèi)件尺寸決定的。選用吊柱時，依據(jù)的基本參數(shù)是臂長S（mm）和設(shè)計載荷G（kg）。臂長S（mm）可由塔的直徑及吊柱在塔壁上的安裝位置確定，其方位首先取決于人孔的方位。在本課程設(shè)計中，取懸臂長度S為塔的中心線與人孔伸出塔體的筒體長度之和，即S=600+200=800mm，設(shè)計載荷G（kg）應(yīng)取起吊重量的2.2倍左右，吊柱的立柱用無縫鋼管，其他零件采用Q235-A。，吊柱與塔體連接的襯板選用與塔體相同的材料，即選用Q235-B。在本設(shè)計中，塔徑D=1800mm，選用吊柱起吊重量G=500kg的吊柱，500是指吊柱起吊時的質(zhì)量，查得臂長S=1000mm，高度L=3400mm，上下支座高度差H=1000mm。吊柱的結(jié)構(gòu)型式1.下支座；2.防雨罩；3.擋銷；4.上支座；5.止動插銷；6.手把；7.吊桿；8.耳環(huán)；9.吊鉤；10.封板4.7塔總體高度設(shè)計（1）板間距HT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)。塔間距與塔徑之間的關(guān)系，應(yīng)通過流體力學(xué)驗算，權(quán)衡經(jīng)濟效益，反復(fù)調(diào)整。HT的大小與液氣和霧沫夾帶有密切關(guān)系。板間距大，可允許氣流速度較高，塔徑可小些;反之，所需的塔徑就要增大。一般來說，取較大的板間距對提高操作彈性有力，安裝檢修方便，但會增加塔的造價。因此HT應(yīng)適當(dāng)選擇。其選擇可參照表塔間距與塔徑的關(guān)系。塔間距與塔徑的關(guān)系塔徑D/m0.3～0.50.5～1.60.8～1.61.6～2.42.4～4.0板間距HT/m200～300250～350300～450350～600400～600本設(shè)計取HT＝450mm。所以根據(jù)上表可以知道原設(shè)計值相符。（2）開人孔處板間距H’T凡是人孔處板間距應(yīng)等于或大于600mm，人孔直徑一般為450~550mm。本設(shè)計人孔直徑取450mm。本設(shè)計?。?00mm。（3）進料段高度HF進料段空間高度HF取決于進料口的結(jié)構(gòu)型式和物料狀況，一般HF比HT大，有時要大一倍，為了防止進料直沖塔板，常在進料口處考慮安裝沖突實施，如防沖板，入口堰，緩沖管等，HF應(yīng)保證這些實施的安裝。本設(shè)計取HF＝1200mm（4）塔頂空間高度HD塔頂空間高度HD指塔頂?shù)谝粚铀宓剿敺忸^的底邊處的距離，其作用是安裝塔板和開人孔的需要，也是氣體中的液滴自由沉降，減少塔頂出口氣體中液滴夾帶，必要時還安裝破沫裝置。塔頂空間高度HD一般取1.0～1.5m，塔徑大時可適當(dāng)增大。本設(shè)計取HD＝1200mm（5）塔底空間高度HB塔的底部空間高度是指塔底最底層塔板到塔底下封頭切線的距離，此處取釜液停留時間取5min,塔底液面至最下層塔板之間要留有1～2m的間距，此處取1.5m。(6)總高塔總高度（不包括裙座），由下式計算得：式中HD——塔頂空間高度，mm;HT——塔板間距，mm;H'T——開有人孔的塔板間距，mm;HF——進料段空間高度，mm;HB——塔底空間高度，mm;N——實際塔板數(shù);S——人孔數(shù)目（不包括塔底和塔底人孔）。=塔體計算結(jié)果匯總與表塔體計算結(jié)果塔徑mm塔頂空間高度mm塔板間距mm進料段空間高度mm塔底空間高度mm塔高mm1800120045012001500233005.輔助設(shè)備的選型和計算5.1冷凝器1（氣體冷凝成液體）塔頂上升蒸汽經(jīng)過冷凝器（全凝器）中，全部冷凝下來成為液體。一部分液體回流至塔內(nèi)，一部分再經(jīng)冷卻器作為產(chǎn)品，或者上升蒸汽經(jīng)過冷凝器（分凝器）部分冷凝下來，作為回流液回流至塔內(nèi)，余下蒸汽再進入冷凝冷卻器，冷凝下來比進而冷卻至一定溫度作為產(chǎn)品取出。大型設(shè)備的冷凝器采用列管式，為提高冷卻水的流速，通常安裝冷卻水在管內(nèi)流動，蒸汽在管外冷凝。由于大型精餾塔很高，冷凝器一般安裝在地面，回流液由泵來輸送，屬冷液回流。其回流比控制較方便，冷凝器安裝和清晰均較方便。全冷凝器熱負(fù)荷和冷卻水消耗量因塔頂溜出液幾乎為純乙醇，故其焓可按純乙醇進行計算，即：℃冷凝器的熱負(fù)荷設(shè)換熱器采用逆流的方式，且設(shè)冷凝器的出口溫度為78.25℃，冷水的進口溫度為30℃，出口溫度為50℃，由管式換熱器總傳熱系數(shù)K可知℃）所以對數(shù)平均溫度差℃換熱面積為：因水的對流傳熱系數(shù)一般較大，且易結(jié)垢，故選擇冷卻水走換熱器管程，乙醇走殼程。5.2冷凝器2（液體冷卻）冷凝器1出來的液體溫度為78.25℃，設(shè)冷凝器2出口溫度為35℃，冷水的進口溫度為30℃，出口溫度為50℃。已知該溫度下乙醇的平均比熱容為，由管式換熱器總傳熱系數(shù)K可知℃）則：對數(shù)平均溫度差℃換熱面積為：因水和乙醇兩流體均不發(fā)生相變的傳熱過程，因水的對流傳熱系數(shù)一般較大，且易結(jié)垢，故選擇冷卻水走換熱器管程，乙醇走殼程。設(shè)冷卻水進、出冷凝器溫度為25℃和45℃冷卻水消耗量為：5.3熱量衡算水蒸汽的熱負(fù)荷和加熱蒸汽消耗量因殘釜液幾乎為純水，故其焓可按純水進行計算，即：在℃時，水蒸汽的熱負(fù)荷為查得p為0.5Mpa時水的汽化熱為2115.2kJ/kg則加熱蒸汽消耗量為：設(shè)蒸汽的進出口溫度分別為：150℃水蒸汽，150℃的水（即水蒸氣冷凝）。由管式換熱器總傳熱系數(shù)K可知℃換熱面積為：因水的對流傳熱系數(shù)一般較大，且易結(jié)垢，故選擇冷卻水走換熱器管程，正丙醇走殼程。設(shè)計結(jié)果一覽表精餾塔工藝設(shè)計結(jié)果總表1項目指標(biāo)設(shè)計壓力0.1013進料溫度/℃含乙醇的摩爾分?jǐn)?shù)塔頂84%原料11%塔底0.394%平均摩爾質(zhì)量塔頂41.52原料21.08塔底18.11流量塔頂產(chǎn)品87.84原料691.92塔底產(chǎn)品604.08上升蒸汽摩爾流量精餾段317.81提餾段636.09降液體的摩爾流量精餾段229.97提餾段1240.17操作線方程精餾段yn+1＝0.724xn+0.23提餾段ym+1＝1.95xm-0.00374溫度（℃）精餾段81.85提餾段92.26平均摩爾質(zhì)量精餾段36.102（氣相），31.3（液相）提餾段24.958（氣相），19.595（液相）氣相平均密度精餾段1.16提餾段0.851液相平均密度精餾段796.6提餾段908.18液體表面張力精餾段25.18提餾段41.21液體黏度精餾段0.3738提餾段0.3126精餾塔工藝設(shè)計結(jié)果總表2項目指標(biāo)備注精餾段提餾段塔徑1.8001.800板間距0.450.45塔板型式單溢流弓形降液管分塊式塔板(5塊)空塔氣速1.442.08溢流堰長1.171.17溢流堰高0.060.0474板上液層高度0.070.07降液管底隙高度0.0220.078浮閥數(shù)，個249316等腰三角形叉排閥孔氣速10.3413.01閥孔動能因數(shù)9.5512.94臨界閥孔氣速9.6811.47孔心距0.0750.075同一橫排的空心距排間距0.0650.065相鄰二橫排的中心線距離單板壓降507.43756.51液體在降液管內(nèi)停留時間29.547.03降液管內(nèi)清液層高度0.1360.156開孔率％13.4814.83泛點率％44.8276.9氣相負(fù)荷上限4.685.60精餾段霧沫夾帶控制提餾段液泛控制氣相負(fù)荷下限1.402.03漏液控制操作彈性3.432.76塔體計算結(jié)果總表3塔徑mm塔頂空間高度mm塔板間距mm開有人孔的塔板間距mm進料段空間高度mm塔底空間高度mm塔高mm180012004508001200150023300參考文獻[1].夏清，賈紹義主編.化工原理（上、下冊）.天津：天津大學(xué)出版社，2005.1[2].趙軍，張有忱，段成紅編.化工設(shè)備機械基礎(chǔ).北京：化學(xué)工業(yè)出版設(shè)，2007.7[3].王國勝編.化工原理課程設(shè)計.大連：大連理工大學(xué)，2006.8[4].沈文霞編.物理化學(xué)核心教程（第二版）.北京：科學(xué)出版社，2009[5].馬江權(quán)冷一欣.化工原理課程設(shè)計（第二版）[M].北京:中國石化出版社,2011.1.[6].劉光啟，馬連湘，劉杰.化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊（有機卷）[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2002.[7].尚小琴，陳勝洲，鄒漢波.化工原理實驗[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2011.8.[8].蔡紀(jì)寧，張莉彥編.化工設(shè)備機械基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書.北京：化學(xué)工業(yè)出版設(shè)，2000.6.結(jié)束語本次課程設(shè)計通過給定的生產(chǎn)操作工藝條件自行設(shè)計一套乙醇－水物系的分離的塔板式連續(xù)精餾塔設(shè)備。通過近兩周的努力，反經(jīng)過復(fù)雜的計算和優(yōu)化，終于設(shè)計出一套較為完善的塔板式連續(xù)精餾塔設(shè)備。其各項操作性能指標(biāo)均能符合工藝生產(chǎn)技術(shù)要求，而且操作彈性大，生產(chǎn)能力強，達到了預(yù)期的目的。本設(shè)計裝置應(yīng)用于分離乙醇和水的混合物，后用板式塔對其進行精餾分離，并在已經(jīng)設(shè)計好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上進行設(shè)備的設(shè)計和驗算，使本設(shè)計能安全使用，有一定的工作效益。因為精餾所進行的是汽－液兩相之間的傳質(zhì)，而作為兩相傳質(zhì)用的設(shè)備，首先必須要能使汽－液兩相能夠得到充分的接觸，以達到較好的傳質(zhì)效率。本設(shè)計說明書主要以板式精餾塔的工藝設(shè)計設(shè)備為主，在設(shè)計過程上以安全可靠為原則，一切從實際出發(fā)，查閱資料，選用公式和收集資料，較核與驗算，本設(shè)計具有可行性。由于此次課程設(shè)計是本人第一次做精餾塔這方面的設(shè)計，難免有些不足之處。但是，通過此次設(shè)計我的查閱能力、計算能力、選擇、設(shè)計以及表述等能力都有了不少的提升，而且鞏固了不少化工原理知識、化工設(shè)備知識以及很多方面的知識，使得所學(xué)過的理論知識得以跟實踐生產(chǎn)聯(lián)系起來，給我一種學(xué)以致用的感覺。培養(yǎng)了扎實、嚴(yán)謹(jǐn)、求實、創(chuàng)新的作風(fēng)，這對于我以后的學(xué)習(xí)和工作都是大有益處的。更重要的是，我們應(yīng)該將這些學(xué)習(xí)工作方法，以及優(yōu)良的作風(fēng)帶到以后的實際工作中去。在實際工作中不斷提高自己的周密設(shè)計能力，給工廠和企業(yè)帶來實際效益。在此，我要特別感謝毛桃嫣老師及每位在本次設(shè)計過程中對我的指導(dǎo)教育。在本次設(shè)計過程中，我遇到過不少的困難，例如在選著回流比、查找一些數(shù)據(jù)以及怎么選擇一些設(shè)備的過程，讓我知道了做一些事情的過程中，不能急于求全，必須靜下心來慢慢思考去做，這不僅讓我在設(shè)計過程取得成功，而且對我日后的學(xué)習(xí)，甚至于生活和工作都產(chǎn)生了極大的影響。附錄附表1常壓下乙醇—水系統(tǒng)t-x-y數(shù)據(jù)溫度t/℃液相中乙醇的摩爾分?jǐn)?shù)x氣相中的乙醇的摩爾分?jǐn)?shù)y99.90.0040.05399.80.040.5199.70.050.7799.50.121.5799.20.232.90990.313.72598.750.390.4597.650.798.7695.81.6116.3491.34.1629.9287.97.4139.1685.212.6447.4983.7517.4151.6782.325.7555.748227.356.4481.333.2458.7880.642.0962.2280.148.9264.7079.8552.68669.2879.561.0270.2979.265.6472.7178.99568.9274.6978.7572.3676.9378.675.9979.2678.479.8281.8378.2783.8784.9178.285.9786.478.1589.4189.41附表2乙醇和水的物理性質(zhì)項目分子式摩爾質(zhì)量（kg/kmol）沸點/℃汽化熱kJ/kg水18.021002258乙醇46.0778.3846附表3乙醇的密度溫度（℃）2030405060708090100110密度（kg/m3）795785777765755746735730716703附表4乙醇的表面張力溫度（℃）2030405060708090100110表面力（mN/m）22.321.220.419.818.81817.1516.215.214.4

大型化工裝置拆除運輸方案一、工程概況二、運輸路線三、運輸時間安排四、運輸車組車輛配置五、車組操作程序六、公路運輸安全措施七、運輸安全保證措施工程概況：拆除，我公司負(fù)責(zé)運輸?shù)蹉^下接貨，走公路至大慶市油田現(xiàn)場車面交貨。貨物基本信息如表：序號設(shè)備名稱外形尺寸（cm）重量（t）數(shù)量（臺）預(yù)計裝車時間1煉油設(shè)備各種2023.09，152煉油設(shè)備2023.10未完工二、運輸路線：1.運輸起止地：四、運輸車組車輛配置序號1運輸車組車輛配置1號車組參數(shù)表1廠牌陜汽產(chǎn)地中國型號F2000驅(qū)動形式6×4發(fā)動機功率440匹馬力最大扭矩2200Nm/1000-1500rpm輪胎1200R20橋荷（噸）前