精馏塔课程设计乙醇水苯甲苯氯苯

会计学1精馏塔课程设计乙醇水苯甲苯氯苯精馏塔课程设计乙醇水苯甲苯氯苯1 1、课程设计的目的、课程设计的目的、课程设计的目的、课程设计的目的树立和培养工程意识；树立和培养工程意识；树立和培养工程意识；树立和培养工程意识；查阅资料，搜集、处理数据和选用公式的能力；查阅资料，搜集、处理数据和选用公式的能力；查阅资料，搜集、处理数据和选用公式的能力；查阅资料，搜集、处理数据和选用公式的能力；工程计算能力（包括使用计算工具的能力）工程计算能力（包括使用计算工具的能力）工程计算能力（包括使用计算工具的能力）工程计算能力（包括使用计算工具的能力）用规范的工程语言（文字、图、表格）表达设计用规范的工程语言（文字、图、表格）表达设计用规范的工程语言（文字、图、表格）表达设计用规范的工程语言（文字、图、表格）表达设计意图的能力；意图的能力；意图的能力；意图的能力；实事求是、科学、严谨的工作作风实事求是、科学、严谨的工作作风实事求是、科学、严谨的工作作风实事求是、科学、严谨的工作作风。概 述2、本次课程设计的基本内容 设计任务书第1页/共65页3 3、课程设计安排及要求、课程设计安排及要求、课程设计安排及要求、课程设计安排及要求 时间：时间：时间：时间：1111月月月月2222日日日日1111月月月月2626日日日日上午：指导：必须在设计室上午：指导：必须在设计室上午：指导：必须在设计室上午：指导：必须在设计室下午：设计下午：设计下午：设计下午：设计 地点：地点：地点：地点：周一：综周一：综周一：综周一：综A622A622（下午）（下午）（下午）（下午）周二：综周二：综周二：综周二：综A325A325（1-61-6节）综节）综节）综节）综A622A622（7.87.8节）节）节）节）周三：综周三：综周三：综周三：综A520A520周四：综周四：综周四：综周四：综A535A535周五：综周五：综周五：综周五：综A325A325（上午）综（上午）综（上午）综（上午）综A422A422（下午）（下午）（下午）（下午）完成时间：完成时间：完成时间：完成时间：1111月月月月2626日下午日下午日下午日下午3:003:00前前前前 每天上午检查进度每天上午检查进度每天上午检查进度每天上午检查进度 成绩考核成绩考核成绩考核成绩考核：五级分制：五级分制：五级分制：五级分制第2页/共65页4 4、推荐的参考资料、推荐的参考资料、推荐的参考资料、推荐的参考资料P P5050贾绍义、柴诚敬贾绍义、柴诚敬贾绍义、柴诚敬贾绍义、柴诚敬.化工原理课程设计化工原理课程设计化工原理课程设计化工原理课程设计天津大学出版社天津大学出版社天津大学出版社天津大学出版社 2002.82002.8陈敏恒等编陈敏恒等编陈敏恒等编陈敏恒等编.化工原理化工原理化工原理化工原理上、下册（第二版）上、下册（第二版）上、下册（第二版）上、下册（第二版）化学工业出版社化学工业出版社化学工业出版社化学工业出版社 1999.61999.6吴俊生、邵惠鹤编吴俊生、邵惠鹤编吴俊生、邵惠鹤编吴俊生、邵惠鹤编.精馏设计、操作和控制精馏设计、操作和控制精馏设计、操作和控制精馏设计、操作和控制中国石化出版社中国石化出版社中国石化出版社中国石化出版社 1997.121997.12化工原理课程设计化工原理课程设计化工原理课程设计化工原理课程设计大连理工大学出版社大连理工大学出版社大连理工大学出版社大连理工大学出版社 2006.82006.8浮阀式精馏塔设计浮阀式精馏塔设计浮阀式精馏塔设计浮阀式精馏塔设计大连工业大学化工原理教研室编大连工业大学化工原理教研室编大连工业大学化工原理教研室编大连工业大学化工原理教研室编第3页/共65页目录：目录：目录：目录：第一章第一章设计方案的确定和说明设计方案的确定和说明一一确定工艺流程的原则确定工艺流程的原则二二设计方案及参数设计方案及参数三三工艺流程图工艺流程图（示意图）（示意图）第二章第二章工艺计算工艺计算一一回流比的选择回流比的选择二二理论板数理论板数N NT T的确定的确定三三实际板数实际板数Np的计算的计算四四物料衡算物料衡算第4页/共65页第三第三第三第三章章塔和塔板的工艺设计塔和塔板的工艺设计塔和塔板的工艺设计塔和塔板的工艺设计一一塔径计算塔径计算二二塔板布置塔板布置三三浮阀数目及排列浮阀数目及排列 四四溢流装置溢流装置第四第四第四第四章章流体力学验算流体力学验算流体力学验算流体力学验算一一流体各参数的验算流体各参数的验算二二负荷性能图负荷性能图第5页/共65页第五第五第五第五章章塔的辅助设备设计塔的辅助设备设计塔的辅助设备设计塔的辅助设备设计一一塔顶冷凝器的选型塔顶冷凝器的选型二二塔釜的设计塔釜的设计三三加热蒸汽管的设计计算加热蒸汽管的设计计算乙醇、水乙醇、水（塔底再沸器的选型（塔底再沸器的选型苯、甲苯苯、甲苯(氯苯氯苯)）四四接管尺寸设计接管尺寸设计第六第六第六第六章章塔的结构设计塔的结构设计塔的结构设计塔的结构设计一一塔盘结构设计塔盘结构设计二二塔体设计塔体设计三三设备装置图设备装置图第6页/共65页第七第七第七第七章章设计结果总汇及设计评述设计结果总汇及设计评述设计结果总汇及设计评述设计结果总汇及设计评述一一设计结果汇总表设计结果汇总表二二设计评述设计评述参考文献参考文献参考文献参考文献第7页/共65页第一章第一章设计方案的确定和说明设计方案的确定和说明一、设计方案一、设计方案一、设计方案一、设计方案 装置流程的确定装置流程的确定（精馏过程（精馏过程（精馏过程（精馏过程 连续还连续还连续还连续还是间接是间接是间接是间接、塔的类型和塔板形式、塔的类型和塔板形式、塔的类型和塔板形式、塔的类型和塔板形式、供料方式供料方式供料方式供料方式 泵泵泵泵?高位槽高位槽高位槽高位槽?）操作压力操作压力（写明原因写明原因写明原因写明原因）进料状态进料状态（是汽相还是液相进塔是汽相还是液相进塔是汽相还是液相进塔是汽相还是液相进塔 写明原写明原写明原写明原因因因因）塔底加热方式及加热介质塔底加热方式及加热介质（写明写明写明写明原因原因原因原因）热能的综合利用：热能的综合利用：如何充分利用塔如何充分利用塔如何充分利用塔如何充分利用塔顶和塔底的热量（顶和塔底的热量（顶和塔底的热量（顶和塔底的热量（说明说明说明说明）设计要有独到之处设计要有独到之处第8页/共65页二、设计参数二、设计参数进料量、进料组成、产品组进料量、进料组成、产品组成、残液组成、成、残液组成、冷却剂温度（进口冷却剂温度（进口15，出出口口40）、）、加热热源加热热源三、工艺流程图（示意图）在设计说明书中画示意图（画出设备、阀门、物料流向）第9页/共65页第二部分第二部分第二部分第二部分工艺计算工艺计算工艺计算工艺计算一、回流比的选择一、回流比的选择一、回流比的选择一、回流比的选择1、组成的换算：、组成的换算：所给组成均是质量分率，需换算成摩尔分率所给组成均是质量分率，需换算成摩尔分率所给组成均是质量分率，需换算成摩尔分率所给组成均是质量分率，需换算成摩尔分率（写出计算过程）（写出计算过程）（写出计算过程）（写出计算过程）2、最小回流比、最小回流比Rmin （乙醇乙醇-水）水）在已给在已给在已给在已给x xy y平衡曲线上作切线平衡曲线上作切线平衡曲线上作切线平衡曲线上作切线第10页/共65页3、操作时的适宜回流比R R=（1.22.1)Rmin经验值 R=（35）（苯-甲苯(氯苯)）找到q线与平衡线的交点坐标（xe,ye）第11页/共65页二、理论板数二、理论板数二、理论板数二、理论板数N NT T的确定的确定的确定的确定作图法：作图法：作图法：作图法：（乙醇）乙醇）提馏段操作线方程：提馏段操作线方程：提馏段操作线方程：提馏段操作线方程：由于直接蒸汽加热，由于直接蒸汽加热，由于直接蒸汽加热，由于直接蒸汽加热，不同于以前间接加热不同于以前间接加热不同于以前间接加热不同于以前间接加热NT=阶梯数-1第12页/共65页（苯-甲苯(氯苯)）第13页/共65页三、实际板数三、实际板数三、实际板数三、实际板数N Np p的计算的计算的计算的计算1、全塔效率、全塔效率E0E0=5055%2、实际塔板数、实际塔板数NP：要分别算出精馏段、提馏段的要分别算出精馏段、提馏段的实际板数，以及加料位置实际板数，以及加料位置 第14页/共65页 四、物料衡算（乙醇-水）直接蒸汽加热时：对于泡点进料：（以摩尔为单位）先将F换成摩尔流量以上的单位是摩尔（mol/s），要换成质量（kg/s）和体积（m3/s）的单位。第15页/共65页分子量：分子量：分子量：分子量：精馏段气、液均按塔顶混合物分子量计：精馏段气、液均按塔顶混合物分子量计：精馏段气、液均按塔顶混合物分子量计：精馏段气、液均按塔顶混合物分子量计：M=MM=MA Ax xD D+M+MB B(1-x(1-xD D)提馏段气、液均按塔底（近似为提馏段气、液均按塔底（近似为提馏段气、液均按塔底（近似为提馏段气、液均按塔底（近似为纯水纯水纯水纯水）分子量计。）分子量计。）分子量计。）分子量计。密度：密度：密度：密度：、汽相密度：可按理想气体计算：精馏段按塔顶常压提馏段按加热热源即饱和水蒸汽的压强第16页/共65页（）液相密度：B即水的密度由温度查表（可近似取1000）精馏段L密度：取进料密度和塔顶密度平均值提馏段L密度：取进料密度和塔釜密度平均值（1）纯酒精：（2）混合液：确定塔顶和塔底的温度进料、塔顶：由给定的质量分数查汽液平衡数据表附录一：塔底：105107 第17页/共65页 四、物料衡算（苯-甲苯(氯苯)）总物料衡算：D+W=F易挥发组分物料衡算：DxD+WxW=FxF联立可解得D、W以上的单位是摩尔（mol/s），要换成质量（kg/s）和体积（m3/s）的单位。对于泡点进料：（以摩尔为单位）先将F换成摩尔流量第18页/共65页分子量：分子量：精馏段气、液均按塔顶混合物分子量计：精馏段气、液均按塔顶混合物分子量计：精馏段气、液均按塔顶混合物分子量计：精馏段气、液均按塔顶混合物分子量计：M=MM=MA Ax xD D+M+MB B(1-x(1-xD D)提馏段气、液均按塔底混合物分子量计。提馏段气、液均按塔底混合物分子量计。提馏段气、液均按塔底混合物分子量计。提馏段气、液均按塔底混合物分子量计。M=MM=MA Ax xWW+M+MB B(1-x(1-xWW)密度：密度：（苯（苯（苯（苯-甲苯）甲苯）甲苯）甲苯）进料：进料：进料：进料：F F=790kg/m=790kg/m3 3塔顶：塔顶：塔顶：塔顶：D D=813kg/m=813kg/m3 3塔釜：塔釜：塔釜：塔釜：WW=780kg/m=780kg/m3 3精馏段上升气体：精馏段上升气体：精馏段上升气体：精馏段上升气体：V V=2.7kg/m=2.7kg/m3 3提馏段上升气体：提馏段上升气体：提馏段上升气体：提馏段上升气体：V V=3.4kg/m=3.4kg/m3 3 精馏段下降液体：精馏段下降液体：精馏段下降液体：精馏段下降液体：(F F+D D)/2)/2提馏段下降液体：提馏段下降液体：提馏段下降液体：提馏段下降液体：(F F+WW)/2)/2、第19页/共65页密度：密度：（苯（苯（苯（苯-氯苯）氯苯）氯苯）氯苯）进料、塔顶、塔釜：进料、塔顶、塔釜：进料、塔顶、塔釜：进料、塔顶、塔釜：t t的确定：由给定的质量分数查汽液平衡数据表的确定：由给定的质量分数查汽液平衡数据表的确定：由给定的质量分数查汽液平衡数据表的确定：由给定的质量分数查汽液平衡数据表 精馏段上升气体：精馏段上升气体：精馏段上升气体：精馏段上升气体：V V=2.58kg/m=2.58kg/m3 3提馏段上升气体：提馏段上升气体：提馏段上升气体：提馏段上升气体：V V=4.08kg/m=4.08kg/m3 3 精馏段下降液体：精馏段下降液体：精馏段下降液体：精馏段下降液体：(F F+D D)/2)/2提馏段下降液体：提馏段下降液体：提馏段下降液体：提馏段下降液体：(F F+WW)/2)/2第20页/共65页 （列出物料衡算结果总汇表）项目mol/sM(kg/kmol)kg/s(kg/m3)m3/sFDW*(W)VL 由以上计算出的混合物分子量和密度，可将F、D、W*(W)、V、L、分别化成kg/s和m3/s的单位，为下一步计算塔径、管径作好准备。第21页/共65页第三部分第三部分第三部分第三部分塔和塔板塔和塔板塔和塔板塔和塔板的工艺尺寸设计的工艺尺寸设计的工艺尺寸设计的工艺尺寸设计一、塔径的计算一、塔径的计算一、塔径的计算一、塔径的计算1、板间距、板间距：H HT T=300600mm=300600mm 板上清液层高度板上清液层高度：h hL L可取可取可取可取50100mm50100mm 2、塔径、塔径：分别分别分别分别计算精馏段和提馏段的塔径。计算精馏段和提馏段的塔径。计算精馏段和提馏段的塔径。计算精馏段和提馏段的塔径。方法如下：方法如下：方法如下：方法如下：（精馏段、提馏段分开算）第22页/共65页（1）液泛速度：）液泛速度：(5-3)(5-4)精馏段提馏段乙醇-水=17.3 45.1 dyn/cm 苯-甲苯=20.4 19.0 dyn/cm苯-氯苯=21.3 20.5 dyn/cmC气体负荷参数 操作温度下的表面张力=20dyn/cmC20可查书上P20（51）图第23页/共65页图51 史密斯关联图体积流量第24页/共65页（2 2）空塔气速）空塔气速）空塔气速）空塔气速u=u=（0.60.80.60.8）u u允许允许允许允许（3 3）塔径）塔径）塔径）塔径计算出的塔径计算出的塔径计算出的塔径计算出的塔径D D需要圆整，参照需要圆整，参照需要圆整，参照需要圆整，参照P P5656附录四附录四附录四附录四。同时需要重新核算空塔气速，看其是否在允许范围同时需要重新核算空塔气速，看其是否在允许范围同时需要重新核算空塔气速，看其是否在允许范围同时需要重新核算空塔气速，看其是否在允许范围内。内。内。内。(5-2)(5-1)第25页/共65页二、二、二、二、塔板塔板塔板塔板布置布置布置布置塔板面积分为四个区域：塔板面积分为四个区域：塔板面积分为四个区域：塔板面积分为四个区域：（1 1）鼓泡区）鼓泡区）鼓泡区）鼓泡区（2 2）溢流区）溢流区）溢流区）溢流区（3 3）安定区：）安定区：）安定区：）安定区：WWs s=60110mm=60110mm（4 4）边缘区：）边缘区：）边缘区：）边缘区：WWc c=3075mm=3075mm第26页/共65页三三三三浮阀数目及排列浮阀数目及排列浮阀数目及排列浮阀数目及排列1、阀孔气速、阀孔气速浮阀按（浮阀按（浮阀按（浮阀按（JB111868JB111868）标准化选型）标准化选型）标准化选型）标准化选型选选选选F1F1（V1V1）型重阀，）型重阀，）型重阀，）型重阀，3939阀孔气速阀孔气速阀孔气速阀孔气速 F F0 0气体动能因数，取气体动能因数，取气体动能因数，取气体动能因数，取F F0 0=912=912合适合适合适合适注：V为气相的密度，不是V(5-5)第27页/共65页2、阀孔数、阀孔数由D、N0查书P56附录四可知：AT、AD、L、H、孔数N0、孔间距t、开孔率 重新核对F0是否在（912）之间，如果不符合，需要重新计算。(5-6)第28页/共65页3、浮阀排列、浮阀排列在塔板有效区域内，排列浮阀，以得到准确在塔板有效区域内，排列浮阀，以得到准确在塔板有效区域内，排列浮阀，以得到准确在塔板有效区域内，排列浮阀，以得到准确的阀孔数。的阀孔数。的阀孔数。的阀孔数。75t第29页/共65页四、溢流装置四、溢流装置四、溢流装置四、溢流装置包括包括包括包括溢流堰、降液管溢流堰、降液管溢流堰、降液管溢流堰、降液管和和和和受液盘受液盘受液盘受液盘等部件。等部件。等部件。等部件。D2000D2000D2000时，采用双溢流时，采用双溢流时，采用双溢流时，采用双溢流（1 1）堰形式）堰形式）堰形式）堰形式：h hOWOW6mm6mm时，采用平直堰，不必采用时，采用平直堰，不必采用时，采用平直堰，不必采用时，采用平直堰，不必采用齿形堰齿形堰齿形堰齿形堰 h hOWOW=2.84=2.841010-3-3E(LE(LS S/L/LWW)2/32/3 h hOWOW 堰上液层高度堰上液层高度堰上液层高度堰上液层高度EE液流收缩系数，一般取液流收缩系数，一般取液流收缩系数，一般取液流收缩系数，一般取E=1E=1 L LS S液流量（液流量（液流量（液流量（mm3 3/h/h）L LWW堰长堰长堰长堰长堰高堰高堰高堰高：h hWW=h hL L-h-hOWOW（5-10）（5-9）第30页/共65页（2 2）降液管降液管降液管降液管：管内停留时间：管内停留时间：管内停留时间：管内停留时间：（3 3）受液盘：）受液盘：）受液盘：）受液盘：采用凹形受液盘，盘深采用凹形受液盘，盘深采用凹形受液盘，盘深采用凹形受液盘，盘深50mm50mm，降液管底部与塔盘平齐，降液管底部与塔盘平齐，降液管底部与塔盘平齐，降液管底部与塔盘平齐，盘上开泪孔，当盘上开泪孔，当盘上开泪孔，当盘上开泪孔，当D1400mmD1400mm时开时开时开时开两个，否则开一个两个，否则开一个两个，否则开一个两个，否则开一个。（35）秒有弓形和圆形两类。塔底最后一块板的受液盘，称液封受液盘，其深度及面积都应大一些，以保证液封，要指明所取的数据（盘深）。（5-14）第31页/共65页第四部分第四部分第四部分第四部分流体力学验算流体力学验算流体力学验算流体力学验算(只算精馏段只算精馏段只算精馏段只算精馏段)目的：目的：目的：目的：验算在上述各项工艺参数已确定的塔内，验算在上述各项工艺参数已确定的塔内，验算在上述各项工艺参数已确定的塔内，验算在上述各项工艺参数已确定的塔内，要完成规定的气、液负荷，塔能否正常工作。要完成规定的气、液负荷，塔能否正常工作。要完成规定的气、液负荷，塔能否正常工作。要完成规定的气、液负荷，塔能否正常工作。内容：内容：内容：内容：（1 1）各种参数的验算：）各种参数的验算：）各种参数的验算：）各种参数的验算：塔板压强降、液泛、雾沫夹带、泄漏和液面落塔板压强降、液泛、雾沫夹带、泄漏和液面落塔板压强降、液泛、雾沫夹带、泄漏和液面落塔板压强降、液泛、雾沫夹带、泄漏和液面落差差差差（2 2）绘制负荷性能图）绘制负荷性能图）绘制负荷性能图）绘制负荷性能图第32页/共65页一、各种参数的验算一、各种参数的验算一、各种参数的验算一、各种参数的验算1、压降、压降单板单板单板单板PPf f=PPC C+P+PL L+P+P （PP 可略）可略）可略）可略）或或或或h hf f=h=hc c+h hl l l l（1 1）干板压降：）干板压降：）干板压降：）干板压降：计算阀孔临界气速计算阀孔临界气速计算阀孔临界气速计算阀孔临界气速u u0C0C：1.825若u0 u0C，则用阀全开前公式计算压降，即（6-1）（6-4）（6-2）第33页/共65页若若若若u u0 0 u u0C0C，则用阀全开后公式计算压降，即，则用阀全开后公式计算压降，即，则用阀全开后公式计算压降，即，则用阀全开后公式计算压降，即（2）汽体通过清液层压降：hl=（0.40.5）hL 每块板的压降约在3070mm水柱范围内 hc的单位为 mH2O（6-3）第34页/共65页2、液泛验算、液泛验算降液管内液层高度降液管内液层高度降液管内液层高度降液管内液层高度H Hd d应为：应为：应为：应为：H Hd d=h=hf f+h+hL L+h+hd d 流动阻力损失流动阻力损失流动阻力损失流动阻力损失液层厚度产生的压差液层厚度产生的压差液层厚度产生的压差液层厚度产生的压差单板总压降单板总压降单板总压降单板总压降h hL L=50100mm=50100mm之间，依已定的数据之间，依已定的数据之间，依已定的数据之间，依已定的数据计算计算计算计算其中：液流量堰长降液管底隙高度，取50mm（6-7）（6-8）第35页/共65页若若若若H Hd d （H HT T+h hWW），则不能发生液泛，否则），则不能发生液泛，否则），则不能发生液泛，否则），则不能发生液泛，否则须修改原来计算或设定的数据。须修改原来计算或设定的数据。须修改原来计算或设定的数据。须修改原来计算或设定的数据。一般取一般取一般取一般取=0.5=0.53、雾沫夹带验算、雾沫夹带验算雾沫夹带量雾沫夹带量雾沫夹带量雾沫夹带量e eV V0.1kg0.1kgL L/kg/kgV V时才符合要求时才符合要求时才符合要求时才符合要求当大塔泛点率当大塔泛点率当大塔泛点率当大塔泛点率80%80%时，时，时，时，小塔泛点率小塔泛点率小塔泛点率小塔泛点率70%70%时，可确保时，可确保时，可确保时，可确保e eV V0.180%F80%时，将出现雾沫夹带，取上面计时，将出现雾沫夹带，取上面计时，将出现雾沫夹带，取上面计时，将出现雾沫夹带，取上面计算的算的算的算的F F值较大的公式，将值较大的公式，将值较大的公式，将值较大的公式，将F=80%F=80%代入，可得到关于代入，可得到关于代入，可得到关于代入，可得到关于V Vs sLLs s间的表达式，利用该式画线。间的表达式，利用该式画线。间的表达式，利用该式画线。间的表达式，利用该式画线。此时孔速(6-13)(6-14)第38页/共65页3、液相负荷下限线、液相负荷下限线可画出一条垂直线。可画出一条垂直线。可画出一条垂直线。可画出一条垂直线。4、液相负荷上限线、液相负荷上限线计算出的液相量是常数，即是一条垂直线。计算出的液相量是常数，即是一条垂直线。计算出的液相量是常数，即是一条垂直线。计算出的液相量是常数，即是一条垂直线。=5秒(6-15)(6-16)第39页/共65页5、液泛线、液泛线H Hd d=0.5(H=0.5(HT T+h+hww)(a)(a)H Hd d=h=hf f+h+hL L+h+hd d (b)(b)(a)(a)、(b)(b)两式联立并整理可得：两式联立并整理可得：两式联立并整理可得：两式联立并整理可得：其中：N：孔数：取0.5 0：取0.5h0=0.05m(6-17)第40页/共65页以上计算的各值代回总式中，可得以上计算的各值代回总式中，可得以上计算的各值代回总式中，可得以上计算的各值代回总式中，可得V Vs s=(L(Ls s)间间间间的关系式，在图上可做出一条曲线，即为液泛线。的关系式，在图上可做出一条曲线，即为液泛线。的关系式，在图上可做出一条曲线，即为液泛线。的关系式，在图上可做出一条曲线，即为液泛线。6、操作线、操作线依塔物料衡算，计算出的依塔物料衡算，计算出的依塔物料衡算，计算出的依塔物料衡算，计算出的V Vs s、L Ls s得一操作点得一操作点得一操作点得一操作点P P，联结原点、操作点的直线即为操作线。操作线与，联结原点、操作点的直线即为操作线。操作线与，联结原点、操作点的直线即为操作线。操作线与，联结原点、操作点的直线即为操作线。操作线与五种线的两个交点五种线的两个交点五种线的两个交点五种线的两个交点V Vmaxmax和和和和V Vminmin，得操作弹性，得操作弹性，得操作弹性，得操作弹性K K第41页/共65页将以上五种线作图将以上五种线作图将以上五种线作图将以上五种线作图1 1、汽相下限线、汽相下限线、汽相下限线、汽相下限线2 2、汽相上限线、汽相上限线、汽相上限线、汽相上限线3 3、液相下限线、液相下限线、液相下限线、液相下限线4 4、液相上限线、液相上限线、液相上限线、液相上限线5 5、液泛线、液泛线、液泛线、液泛线汽体负荷性能图：VmaxVminVLm3/sm3/sP第42页/共65页第五部分第五部分第五部分第五部分塔的附属设备设计塔的附属设备设计塔的附属设备设计塔的附属设备设计一、塔顶冷凝器的选型一、塔顶冷凝器的选型一、塔顶冷凝器的选型一、塔顶冷凝器的选型1、冷凝器放置方式：、冷凝器放置方式：立式或卧式立式或卧式立式或卧式立式或卧式指明原因、所用冷凝器的个数指明原因、所用冷凝器的个数指明原因、所用冷凝器的个数指明原因、所用冷凝器的个数2、冷凝器的选型、冷凝器的选型水平放置时，取水平放置时，取水平放置时，取水平放置时，取K=600W/mK=600W/m2 2 垂直放置时，取垂直放置时，取垂直放置时，取垂直放置时，取K=500W/mK=500W/m2 2 计算传热量计算传热量计算传热量计算传热量QQ=V=Vr、传热温差、传热温差、传热温差、传热温差ttmm、计算传热面、计算传热面、计算传热面、计算传热面积积积积A A、实际传热面积（应是计算面积的、实际传热面积（应是计算面积的、实际传热面积（应是计算面积的、实际传热面积（应是计算面积的1.21.2倍）、选倍）、选倍）、选倍）、选型型型型（写出相应的参数，如公称直径、管程数、管子数量、管长、换热面积、公称压力等）塔顶温度：由给定的质量分数查汽液平衡数据表第43页/共65页二、加热蒸汽鼓泡管的设计计算二、加热蒸汽鼓泡管的设计计算二、加热蒸汽鼓泡管的设计计算二、加热蒸汽鼓泡管的设计计算（乙醇乙醇-水）水）1、加热蒸汽用量、加热蒸汽用量近似取提馏段上升蒸汽量近似取提馏段上升蒸汽量近似取提馏段上升蒸汽量近似取提馏段上升蒸汽量2、计算加热管直径及孔数、计算加热管直径及孔数蒸汽气速：蒸汽气速：蒸汽气速：蒸汽气速：u=2040m/su=2040m/s加热管直径：加热管直径：加热管直径：加热管直径：计算出管径后要进行圆整，然后再校核管中气速计算出管径后要进行圆整，然后再校核管中气速计算出管径后要进行圆整，然后再校核管中气速计算出管径后要进行圆整，然后再校核管中气速塔釜采用直接蒸汽加热，直管开孔通入蒸汽公称直径DN ，规格 。第44页/共65页3、蒸汽管上的孔数、蒸汽管上的孔数孔径取孔径取孔径取孔径取d d0 0=10mm=10mm，孔距，孔距，孔距，孔距t=2dt=2d0 0=20mm=20mm，小孔总，小孔总，小孔总，小孔总面积一般是加热管横截面积的（面积一般是加热管横截面积的（面积一般是加热管横截面积的（面积一般是加热管横截面积的（1.21.51.21.5）倍。孔数：）倍。孔数：）倍。孔数：）倍。孔数：管在塔内有效长度：塔径管在塔内有效长度：塔径管在塔内有效长度：塔径管在塔内有效长度：塔径（0.150.30.150.3）mm第45页/共65页 列数n 行数n 孔列数：孔行数：第46页/共65页管实际能排列的行数：管实际能排列的行数：管实际能排列的行数：管实际能排列的行数：（1 1）比较实际行数与计算所需行数，看是否够用）比较实际行数与计算所需行数，看是否够用）比较实际行数与计算所需行数，看是否够用）比较实际行数与计算所需行数，看是否够用（2 2）蒸汽加热管只在下半圆上开孔，以减少液）蒸汽加热管只在下半圆上开孔，以减少液）蒸汽加热管只在下半圆上开孔，以减少液）蒸汽加热管只在下半圆上开孔，以减少液滴飞溅滴飞溅滴飞溅滴飞溅到上一塔板，降低分离效率到上一塔板，降低分离效率到上一塔板，降低分离效率到上一塔板，降低分离效率。第47页/共65页 二、再沸器的选型（苯-甲苯(氯苯)）（塔底釜液或查r的温度：由xw查汽液平衡数据表）第48页/共65页三、接管尺寸三、接管尺寸1 1、进料管：、进料管：、进料管：、进料管：液速取：（液速取：（液速取：（液速取：（0.40.80.40.8）或）或）或）或 （1.521.52）m/sm/s2 2、塔顶蒸汽管：、塔顶蒸汽管：、塔顶蒸汽管：、塔顶蒸汽管：气气气气速取；速取；速取；速取；u=u=（12201220）m/sm/s3 3、回流管：、回流管：、回流管：、回流管：液速取：液速取：液速取：液速取：（0.20.50.20.5）或）或）或）或 （1.521.52）m/sm/s4 4、塔顶出料管：、塔顶出料管：、塔顶出料管：、塔顶出料管：液速取：液速取：液速取：液速取：（0.20.50.20.5）5 5、塔釜出料管：、塔釜出料管：、塔釜出料管：、塔釜出料管：液速取：液速取：液速取：液速取：u=u=（0.51.00.51.0）m/sm/s6 6、(苯苯苯苯-甲苯甲苯甲苯甲苯(氯苯氯苯氯苯氯苯)塔釜排液管：塔釜排液管：塔釜排液管：塔釜排液管：液速取：液速取：液速取：液速取：u=u=（0.51.0m/s0.51.0m/s）7 7、(苯苯苯苯-甲苯甲苯甲苯甲苯(氯苯氯苯氯苯氯苯)再沸器进口管：再沸器进口管：再沸器进口管：再沸器进口管：液速取；液速取；液速取；液速取；u=u=（0.51.00.51.0）m/sm/s8 8、(苯苯苯苯-甲苯甲苯甲苯甲苯(氯苯氯苯氯苯氯苯)再沸器出口管：再沸器出口管：再沸器出口管：再沸器出口管：气速取；气速取；气速取；气速取；u=u=（15251525）m/sm/s第49页/共65页接管在塔外部长度可依是否有保温层及方便作业为准则，一般可取200mmd需按无缝钢管圆整为标准值，再校正流速u各种液、气流量均需用体积数据（m3/s）代入计算管径。公称直径DN ，规格 。第50页/共65页第六部分第六部分第六部分第六部分塔的结构设计塔的结构设计塔的结构设计塔的结构设计一、塔板的结构设计一、塔板的结构设计一、塔板的结构设计一、塔板的结构设计1、塔板（、塔板（精馏段与提馏段可不相同，要分别说明）精馏段与提馏段可不相同，要分别说明）精馏段与提馏段可不相同，要分别说明）精馏段与提馏段可不相同，要分别说明）：D800mmD800mm时采用单溢流、分块式塔板，自身梁时采用单溢流、分块式塔板，自身梁时采用单溢流、分块式塔板，自身梁时采用单溢流、分块式塔板，自身梁式结构。式结构。式结构。式结构。（弓形板（弓形板（弓形板（弓形板2 2块、通道板块、通道板块、通道板块、通道板1 1块、矩形板块、矩形板块、矩形板块、矩形板1212块）块）块）块）第51页/共65页 （1 1）通道板）通道板）通道板）通道板（2 2）矩形板）矩形板）矩形板）矩形板L=D-2H-56400 42043分块塔板的宽度定为400mm和420mm的原因，是能使其通过450或500的人孔 第52页/共65页（3 3）弓形板：）弓形板：）弓形板：）弓形板：带自身梁带自身梁带自身梁带自身梁D Dg g200020002000时，时，时，时，f=30mmf=30mm nn分块数；分块数；分块数；分块数；1818塔板各分块间的间隙，塔板各分块间的间隙，塔板各分块间的间隙，塔板各分块间的间隙，mmmmeDgf塔板与壁面间距弓形板的弧边直径D=Dg-2f弓高(8-1)第53页/共65页2、塔板厚度、塔板厚度板厚：板厚：板厚：板厚：D Dg g=8001400mm=8001400mm，=4mm=4mm D Dg g=16002000mm=16002000mm，=6mm=6mm3、泪孔泪孔（凹形受液盘上）（凹形受液盘上）D Dg g14001400时，开一个泪孔时，开一个泪孔时，开一个泪孔时，开一个泪孔1010D Dg g14001400时，开两个泪孔时，开两个泪孔时，开两个泪孔时，开两个泪孔1010，这时支撑板在中央，这时支撑板在中央，这时支撑板在中央，这时支撑板在中央，两孔间距两孔间距两孔间距两孔间距600mm600mm，距离堰边，距离堰边，距离堰边，距离堰边50mm50mm。第54页/共65页二、塔体设计二、塔体设计二、塔体设计二、塔体设计（一）塔顶空间：（一）塔顶空间：高度高度高度高度H HD D=1.01.5m=1.01.5m（二）（二）塔釜的设计2、釜内液层高度h2釜内装填系数一般在0.60.7 之间，如取0.65，塔釜高度HB=h1+h2 （一般1.52m）1、釜中液面距最底层塔板距离h1：为了避免带液过多，釜中液面至最底层塔板距离h1至少在0.50.7m以上W*h1h2第55页/共65页（三）人孔为便于安装、检修，一般每隔810层塔板设一人孔。人孔直径：450或500人孔处板间距：HT=600700mm（四）进料板处空间高度 要比正常板间距大一些（五）塔体总有效高度：H=HD+HB+S HT+(N-2-S)HT+HFS人孔数，一般每810块板开一个人孔（注：S是指H范围内的人孔，不是总人孔）(8-2)第56页/共65页第七章第七章设计结果总汇及设计评述设计结果总汇及设计评述一、设计结果汇总表一、设计结果汇总表一、设计结果汇总表一、设计结果汇总表1、工艺计算参数、工艺计算参数2、塔、塔板结构参数、塔、塔板结构参数3、流体力学参数、流体力学参数项目符号单位数值第57页/共65页二、设计评述3.设计体会、意见或建议1.设计的创新与特色2.问题的探讨 节能措施与效果 设备结构的改进 精馏操作自动控制的改进 全塔压降的影响 设计存在的问题（例近似计算的误差等）如何调整结构参数或工艺参数使得操作点更合理第58页/共65页文后参考文献表编排格式1.参照标准：2.编排格式：专著、论文集、学位论文、报告 序号 主要责任者.文献题名.出版地：出版者，出版年.起止页码.1 贾绍义,柴诚敬.化工原理课程设计.天津：天津大学出版社,2002 期刊文章 序号 主要责任者.文献题名.刊名,年,卷（期）：起止页码.2 方志杰.异蔗糖和烯丙醇的酸催化反应.精细化工,2002,16(1),49-50.中国学术期刊技术规范：CAJ-CD B/T1-1998第59页/共65页设备条件图（示意图）基本要求：图幅：坐标纸；图框：留装订边；标题栏：校内使用；比例：缩小；字体与图线：绘图字体；内容：设备主要结构及尺寸所有接管规格、定（方）位尺寸接管表（连接形式及标准）技术特性表（工作介质，温度，压力，有效容积）技术要求：制造、保温、试漏、试压等要求零（部）件表（代号，名称，规格，数量，推荐材料）第60页/共65页设计说明书编写及装订次序设计说明书编写及装订次序1.标题页2.设计任务书4.目录5.第一章 设计方案的确定和说明6.第二章 工艺计算7.第三章 塔和塔板的工艺设计8.第四章 流体力学验算9.第五章 塔的辅助设备设计10.第六章 塔的结构设计11.第七章 设计结果总汇及设计评述12.参考文献13.图纸：平衡曲线图、负荷性能图、设备图（竖）（横）每一章要重起一页第61页/共65页技术特性表：序号序号 名称名称 指标指标 1操作压力操作压力常压常压 2操作温度操作温度78110C 3工作介质工作介质乙醇乙醇水混合液水混合液 4加热热源加热热源0.06MPa饱和水蒸汽饱和水蒸汽10mm 50mm 40mm 5mm第62页/共65页常见阀门图例l截止阀l闸 阀l止回阀l疏水器 l三通阀l角阀l球阀l安全阀l气动阀l电磁阀l电机操作l汽缸操作第63页/共65页图幅与规格（GB/T 14689-1993）标题栏（GB/T 10609.1-1989）（学号）（学院、专业）(日期)指导（比例）(日期)设计（图号）（图纸名称）大连工业大学10101060123025160YH041-学号-01第64页/共65页