乙醇-水精馏塔浮阀塔课程设计

燕京理工学院课程设计化工原理课程设计乙醇水混合液精馏塔设计刘入菡应用化学专业应化1104班学号110130106指导教师顾明广摘 要本设计为分离乙醇-水混合物，采用筛板式精馏塔。精馏塔是提供混合物气、液两相接触条件，实现传质过程的设备。它是利用混合物中各组分挥发能力的差异，通过液相和气相的回流，使混合物不断分离，以达到理想的分离效果。选择精馏方案时因组分的沸点都不高所以选择常压，进料为泡点进料，回流是泡点回流。塔顶冷凝方式是采用全凝器，塔釜的加热方式是使用再沸器。精馏过程的计算包括物料衡算，热量衡算,塔板数的确定等。然后对精馏塔进行设计包括：塔径、塔高、溢流装置。最后进行流体力学验算、绘制塔板负荷性能图。 乙醇精馏是生产乙醇中极为关键的环节，是重要的化工单元。其工艺路线是否合理、技术装备性能之优劣、生产管理者及操作技术素质之高低，均影响乙醇生产的产量及品质。工业上用发酵法和乙烯水化法生产乙醇，单不管用何种方法生产乙醇，精馏都是其必不可少的单元操作。浮阀塔具有下列优点：1、生产能力大。2、操作弹性大。3、塔板效率高。4、气体压强降及液面落差较小。5、塔的造价低。浮阀塔不宜处理易结焦或黏度大的系统，但对于黏度稍大及有一般聚合现象的系统，浮阀塔也能正常操作。关键词：乙醇水精馏 浮阀塔 连续精馏 塔板设计I目 录前 言 1第一章 设计任务书21.1、设计条件21.2、设计任务21.3、设计内容3第二章 设计方案确定及流程说明5第三章 塔板的工艺设计73.1、全塔物料衡算 73.2、塔内混合液物性计算 83.3、适宜回流比 153.4、溢流装置 213.5、塔板布置与浮阀数目及排列 223.6、塔板流体力学计算 253.7、塔板性能负荷图 293.8、塔高度确定 33第四章 附属设备设计354.1、冷凝器的选择 354.2、再沸器的选择 36第五章 辅助设备的设计385.1、辅助容器的设计385.2、管道设计39III燕京理工学院课程设计第六章 控制方案42第七章 设计心得与体会42附录一 主要符号说明43附录二 塔计算结果表45附录三 管路计算结果表47文 献 综 述48IV燕京理工学院课程设计前 言 乙醇（C2H5OH），俗名酒精，是基本的工业原料之一，与酸碱并重，它作为再生能源犹为受人们的重视。工业上常用发酵法（C6H10O5）n和乙烯水化法制取乙醇。乙醇有相当广泛的用途，除用作燃料，制造饮料和香精外，也是一种重要的有机化工原料，如用乙醇制造乙酸、乙醚等；乙醇又是一种有机溶剂，用于溶解树脂，制造涂料。 要想把低纯度的乙醇水溶液提升到高纯度，要用连续精馏的方法，因为乙醇和水的挥发度相差不大。精馏是多数分离过程，即同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程，因此可使混合液得到几乎完全的分离。化工厂中精馏操作是在直立圆形的精馏塔内进行的，塔内装有若干层塔板或充填一定高度的填料。为实现精馏分离操作，除精馏塔外，还必须从塔底引入上升蒸汽流和从塔顶引入下降液。可知，单有精馏塔还不能完成精馏操作，还必须有塔底再沸器和塔顶冷凝器，有时还要配原料液预热器、回流液泵等附属设备，才能实现整个操作。 浮阀塔与20世纪50年代初期在工业上开始推广使用，由于它兼有泡罩塔和筛板塔的优点，已成为国内应用最广泛的塔型，特别是在石油、化学工业中使用最普遍。浮阀有很多种形式，但最常用的形式是F1型和V-4型。F1型浮阀的结果简单、制造方便、节省材料、性能良好，广泛应用在化工及炼油生产中，现已列入部颁标准（JB168-68）内，F1型浮阀又分轻阀和重阀两种，但一般情况下都采用重阀，只有处理量大且要求压强降很低的系统中，才用轻阀。浮阀塔具有下列优点：1、生产能力大。2、操作弹性大。3、塔板效率高。4、气体压强降及液面落差较小。5、塔的造价低。浮阀塔不宜处理易结焦或黏度大的系统，但对于黏度稍大及有一般聚合现象的系统，浮阀塔也能正常操作。2一 设计任务书1.1 设计条件处理量：106000吨/年操作条件：精馏塔塔顶压强：1. 03 atm（绝对压强)进料液状态：自选回流比：自选加热蒸汽压力：低压蒸汽单板压降：75mm液柱乙醇-水平衡数据自查液料组成（质量分数）：45%塔顶产品质量组成（质量分数）：93%塔顶易挥发组分回收率：99%每年实际生产天数：330天1.2 设计任务精馏塔的物料衡算塔板数的确定精馏塔的工艺条件及有关数据的计算精馏塔的塔体工艺尺寸的计算塔板主要工艺尺寸的计算塔板的流体力学验算塔板负荷性能图精馏塔接管尺寸的计算1.3设计内容 工艺设计选择工艺流程和工艺条件1) 加料方式：贮罐 加料泵 精馏塔。2) 进料热状态：泡点进料，进料根据能量充分合理利用和节能原则，可利用塔顶蒸汽的冷凝热对料液进行预热至沸点。3) 塔顶蒸汽冷凝方式：在分凝器中利用塔顶蒸汽的冷凝热对料液进行预热，饱和液体进入回流罐，饱和气体然后在全凝器中进一步冷凝成饱和液体进入回流罐。4) 再沸器加热方式：间接加热。5) 塔顶产品的出料状态：塔顶产品冷却至常温后进产品贮槽。塔底采出物流的能量另作它用。精馏工艺计算 物料衡算确定各物料流量。确定适宜回流比。精馏塔设备设计塔板设计和流体力学计算对精馏段和提馏段分别进行塔板设计和流体力学计算。确定溢流装置的设计，塔盘布置，塔盘流动性能的校核。绘制塔板汽液负荷性能图分别画出精馏段和提馏段的塔板汽液负荷性能图。精馏塔机械结构和塔体附件a.接管规格：根据流量和流体性质，选取经验流速，确定进料管、塔顶蒸汽管、回流液管、塔釜再沸器进液管和蒸汽管的接管规格。b.全塔高度：包括上下封头、裙座高度。附属设备设计和选用完成塔底再沸器的详细设计计算。泵选型。换热器选型：对原料预热器、塔顶产品冷却器等进行选型。塔顶冷凝器设计选型：根据换热量、回流管内流速、冷凝器高度对塔顶冷凝器设计选型。原料和产品储罐的设计计算。输送管路的设计计算。控制仪表的选择参数。编写设计说明书设计说明书是将本设计的详细介绍和说明。设计说明书应根据设计指导思想阐明设计特点，列出设计主要技术数据，对有关工艺流程和设备选型作出技术上和经济上的论证和评价。应按设计程序列出计算公式和计算结果，对所选用的物性数据和使用的经验公式、图表应注明来历。设计说明书应附有带控制点的工艺流程图，精馏塔、塔板结构和再沸器工艺条件图，计算机程序框图和源程序。设计说明书具体包括以下内容：封面；目录；绪论；工艺流程、设备及操作条件；塔工艺和设备设计计算；塔机械结构和塔体附件及附属设备选型和计算；设计结果概览；附录；参考文献；设计体会等。图纸用2#图纸绘制带控制点的工艺流程图1张；第二章 设计方案确定及流程说明塔设备是炼油、化工、石油化工等生产中广泛应用的气液传质设备。根据塔内气液接触部件的形式，可以分为填料塔和板式塔。板式塔属于逐级接触逆流操作，填料塔属于微分接触操作。工业上对塔设备的主要要求：（1）生产能力大（2）分离效率高（3）操作弹性大（4）气体阻力小结构简单、设备取材面广等。 本设计的任务为分离乙醇水二元混合物，采用连续精馏流程。本设计采用泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔。塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐之中。回流比根据经济核算得到，且最适宜回流比与最小回流比的关系范围为。塔底采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。 塔板类型选择浮阀塔的优点是结构简单、制造方便、造价低；塔板开孔率大，生产能力大；由于阀片可以随气量的变化自由升降，故操作弹性大；因上升气流水平吹入液层，气液接触时间长，塔板效率高。其缺点是处理易结焦、高粘度的物性时，阀片易于塔板粘结，故操作过程中有时会发生阀片脱落和卡死等现象，导致塔板效率下降。但乙醇水物系属于不易结焦、低粘度物系，因而不存在上述问题。综合考虑各类塔板的优缺点和待分离物系特点，确定选择浮阀塔，类型为常用的F1型。 操作压力的选择条件设定塔顶操作压力为常压，不需设置真空设备或加压设备。塔底压力略高于常压，但非常压下物系平衡数据较难获得，故在计算过程中不考虑压力变化引起的物系组成变化和温度变化，这是本设计的一个不足之处。进料热状况的选择本设计采用泡点进料，此时，进料热状态参数q=1，精馏段和提馏段气体摩尔流量相同，体积流量也相近，塔径基本相同。加热方式的选择本设计采用间接蒸汽加热，塔底设再沸器，加热蒸汽温度120。能量的利用问题精馏塔塔底再沸器输入的能量大部分被塔顶冷却剂带走，能量利用率较低，故利用温度较高的产品（乙醇）或副产品（水）以及冷凝后的加热蒸汽对原料液进行余热，也可通过别的方式利用余热。 图21乙醇-水精馏塔工艺流程简图第三章 塔板的工艺设计3.1 全塔物料衡算3.1.1 原料液质量组成（乙醇，下同）摩尔组成 质量流量 平均摩尔质量 摩尔流量 3.1.2 塔顶采出液质量组成 摩尔组成 质量流量 平均摩尔质量 摩尔流量 3.1.3 塔底采出液质量流量 质量组成 摩尔流量 摩尔组成 平均摩尔质量 3.2 塔内混合液物性计算3.2.1 温度常压下乙醇水物系的平衡数据见表2，利用拉格朗日插值法(或安托因方程)求的各点温度。 表31 常压下乙醇-水系统t-x-y数据进料温度（泡点） （）塔顶温度（露点） ()塔底温度（泡点） ()精馏段平均温度 ()提馏段平均温度 ()3.2.2 密度已知：混合液密度 混合气密度 3.2.3 平均摩尔质量精馏段 ()液相组成 气相组成 所以 提馏段 ()液相组成 气相组成 所以 3.2.4 液相质量组成精馏段 提馏段 3.2.5 纯物质密度温度/乙醇水温度/乙醇水80735971.895 720961.8585730968.6100716958.490724965.3不同温度下乙醇和水的密度见表2 表32 不同温度下乙醇和水的密度精馏段 ()乙醇 水 提馏段 ()乙醇 水 3.2.6 液相密度精馏段 提馏段 3.2.7 气相密度 精馏段 提馏段 3.2.8表面张力二元有机物水溶液表面张力可用下式计算公式 式中，下标w和o分别代表纯水和纯有机物，上标代表表面层，和分别代表水和有机物在表面层内的比体积分数，由下列诸式联立求出： 而体积分数和分别为 式中，q为与有机物特征和大小有关的常数，对于乙醇，q=2。不同温度下乙醇和水的表面张力见表3表33 不同温度下乙醇和水的表面张力温度()708090100乙醇表面张力(dyn/cm2)1817.1516.215.2水表面张力(dyn/cm2)64.362.660.758.8 精馏段 ()表面张力：乙醇 水 摩尔体积：乙醇 水 已知X1=0.4316,XW=1-X1=1-0.4316=0.5684 联立解得 提馏段 ()表面张力：乙醇 水 摩尔体积：乙醇 水 已知X0=0.0568 ,XW=1-X0=1-0.0568=0.9432所以： 联立解得 3.2.9 粘度()查表得：()查表得：乙醇和水见表4表34 液体粘度数据关联温度708090100110乙醇0.5230.4950.4060.3610.324水0.40610.35650.31650.28380.2589根据公式提馏段粘度：根据公式提馏段粘度：3.2.0 相对挥发度精馏段挥发度：由提馏段挥发度：由3.3 适宜回流比3.3.1 最小回流比根据表1，用AutoCAD软件作出常压下乙醇水物系的x-y图（图1），过塔顶采出点D（0.8387，0.8387）作平衡曲线的切线，故最小回流比读得（图1）： ，取实际回流比 图31 最小回流比3.3.2 塔内物料气液相体积流量计算 精馏段摩尔流量： 质量流量：体积流量： 提馏段摩尔流量：质量流量：体积流量： 3.3.3 理论塔板数关于理论板层数的计算，通常可以采用图解法和逐板计算法。精馏段操作线方程为： 精馏段操作线方程为：y = 0.6951 x - 0.2257提馏段操作线方程为：根据点（0.8387，0.8387）起在平衡线和操作线间画阶梯与平衡线交点小于0.0035为止，得理论值NT=19块，进料板为16块。提馏段操作线方程为：y =1.7606 x - 0.0027图32 理论塔板数3.3.4 理论塔板数如图，理论塔板数：含再沸器理论塔板数为19，进料板是第16块。精馏段理论塔板数，提馏段理论塔板数（含进料板）3.3.5 塔板效率本体系为非理想体系，故根据分别计算精馏段和提馏段塔板效率。精馏段 提馏段 3.3.6 实际塔板数精馏段 提馏段 （包括进料板，不含再沸器）总板数 （不含再沸器）全塔效率3.3.7 塔径的初步计算塔径的设计以避免塔内气液两相的异常流动为原则，即使他的空塔气速低于发生过量液沫夹带液泛的气速，然后，根据空塔气速计算塔径。 精馏段气液流动参数塔板间距，则由史密斯关联图，可得安全系数取0.7，安全气速塔径 圆整 提馏段气液流动参数 塔板间距，则 由费尔关联图，可得安全系数取0.7，安全气速塔径 圆整 塔截面积 空塔气速 提馏段：精馏段：3.3.8热量衡算乙醇与水的比热容见表五：表35乙醇与水的比热容温度tD=78.25tF=82.57tw=99.17乙醇的摩尔比热容149.5151.8水的摩尔比热容75.675.6 加热蒸汽用量的计算原料液平均摩尔比热容：原料液的焓：原料液带入的热量：回流液的焓近似取纯C2H5OH的焓：回流液带入的热量：塔顶蒸汽的热焓近似地取纯乙醇蒸汽的焓：塔顶蒸汽带出的热量： 塔底产品的焓近似地取纯水的焓：3.4 溢流装置因塔径D = 2.0m，可选用单溢流弓形降液管，采用平直堰，凹形受液盘。各项计算如下。（1）堰长：（2）溢流堰高度：采用平直堰，堰上液层高度由公式求得。 (取E=1)精馏段：故：提馏段： 故：（3）弓形降液管宽度Wd 和截面积Af 由，查弓形降液管参数图，得： 查图可知，。则，验算液体在降液管内停留时间：精馏段：提馏段：故降液管设计合理。（4） 降液管底隙高度：对于精馏段取降液管底隙流速： 对于提馏段取降液管底隙流速： ，故降液管底隙高度设计合理。3.5 塔板布置与浮阀数目及排列3.5.1 塔板分布由于塔径大于800mm，故采用单溢流型分块式塔板，以便于人孔拆装塔板。3.5.2 浮阀数目与排列因D = 2.0m 1.5m，取破沫区的宽度，边缘区宽度本设计采用F1型重阀，孔径，取浮阀动能因子 精馏段孔速：每层塔板上浮阀数：塔板上鼓泡区面积按照下式计算：其中则：浮阀排列方式采用等腰三角形叉排，取孔中心距：t1=0.075m则排间距 考虑到塔径较大，需采用分块式塔板，而各分块的支撑与衔接也要占去一部分鼓泡区面积，因此排间距应小些，取t2 = 0.075m，以等腰三角形叉排方式作图，排得浮阀数目为N = 342个。塔板布置如图3。按照N = 342，重新核算孔速及阀孔动能因子：，在913之间开孔率： 图33 精馏段塔板浮阀布置图提馏段孔速：每层塔板上浮阀数：塔板上鼓泡区面积：浮阀排列方式采用等腰三角形叉排，取孔中心距t1=0.075m则排间距 考虑到塔径较大，需采用分块式塔板，而各分块的支撑与衔接也要占去一部分鼓泡区面积，因此排间距应小些，以等腰三角形叉排方式作图，图34 提馏段塔板浮阀布置图排得浮阀数目为N = 300 个。塔板布置如图4。按照N = 300，重新核算孔速及阀孔动能因子：，在913之间开孔率：3.6 塔板流体力学计算3.6.1 塔板压降精馏段干板压降由式确定临界流速;解得：，则 气体通过充气液层的压降计算公式为，。 液体表面张力阻力引起的压降可以忽略故 每层板的压降 提馏段（1）干板压降解得：，则（2）气体通过充气液层的压降计算公式为，。（3）液体表面张力阻力引起的压降可以忽略每层板的压降：3.6.2 降液管液泛校核为了防止降液管中液体发生液泛现象，应控制降液管内清液层高度，精馏段塔板阻力 流动阻力 板上清液层高 ，符合防止淹塔要求。提馏段塔板阻力 流动阻力 板上清液层高 ， 3.6.3 雾沫夹带本设计中控制泛点率在0.8以内，来避免过量液沫夹带。泛点率通过公式计算：其中液相流程长液流面积并取物性系数K=1 精馏段根据气相密度与塔板间距，由泛点负荷因子关联图（图5），得泛点负荷因子 ，泛点率 提馏段泛点负荷因子 泛点率 由以上计算，雾沫夹带能满足eV0.1(kg 液/kg 气)气的要求。图5 泛点负荷因子关联图3.6.4 漏液前面在进行塔板上的浮阀数目计算及排列的时候已经核算过，阀孔动能因子变化不大，仍在正常操作范围内，不会造成漏液。3.7 塔板性能负荷图3.7.1 雾沫夹带上限线按泛点率为80%确定气液流量关系，求出雾沫夹带线方程，并作出雾沫夹带上限线。精馏段 提馏段 最后得表： 表36 物沫表带线上的气液体积流量精馏段Ls(cm3/s)0.010.0080.0150.02Vs(cm3/s)5.05725.184.75084.44提馏段Ls(cm3/s)0.010.0080.0150.02Vs(cm3/s)6.3296.48326.99356.9583.7.2 降液管液泛线根据，降液管液泛线方程为公式 且精馏段 提馏段 3.7.3 液相负荷上限线液体的最大流量应保证降液管中停留时间不低于3-5s，取降液管内停留时间5s为液相负荷上限，则精馏段 （提馏段同）3.7.4 液相负荷下限线取堰上液头高度为0.006m作为液相负荷下限条件，E=1.0，即精馏段 （提馏段同）3.7.5 气相负荷下限线对于F1型重阀，以作为规定气体最小负荷的标准，则精馏段 ： 提馏段 ： 3.7.6 塔板负荷性能图根据7.17.5计算结果，作出塔板负荷性能图。在任务规定的气、液符合下的操作点P（设计点）处在适宜操作区内的适中位置。塔板的气相符合上限完全由物沫夹带控制，操作下限由漏液控制。精馏段 在图中做出精馏段的操作点，如图，连接操作点与原点，交负荷性能图于两点，并由此确定气相负荷上限，气相负荷下限，操作弹性。图36 精馏段负荷性能图提馏段 在图中做出精馏段的操作点，如图，连接操作点与原点，交负荷性能图于两点，并由此确定气相负荷上限，气相负荷下限，操作弹性图37 提馏段负荷性能图3.8 塔高度确定3.8.1 裙座为了制作方便一般采用圆筒形裙座，由于裙座内径大于800mm，故裙坐壁厚取16nm。基础环内径：基础环外径：圆整Dbi=1800mm,Dbo=2300mm，基础环厚度。考虑到腐蚀余量取18nm，考虑到再沸器，裙座高度取3m,地脚螺栓直径取30m。3.8.2 人孔人孔：是一般每隔6-8块塔板才设一个人孔，本塔中共37块板，需设置4个人孔。每个孔直径为450mm，在设置人孔处，板间距为450mm，裙座上应开设2个人孔，直径450mm。 3.8.3 顶部空间塔的顶部空间高度是指塔顶第一层塔盘到塔顶封头的直线距离，顶部空间高度，取除沫器到第一块板的距离为450mm，塔顶部空间高度为1200mm。3.8.4 底部空间塔的底部空间高度是指塔底最末一层塔盘到塔底封头的直线距离，釜液停留时间取5min，Rv=0.1423.8.5进料板进料板板间距取3.8.6 塔体总高第四章 附属设备设计4.1冷凝器的选择 按泡点回流设计，即饱和蒸汽冷凝且回流，冷却水的进口温度为25，出口温度为45逆流操作。由化工原理（杨祖荣主编）“液体比热容共线图”可以查得在不同温度下乙醇、水的比热容，得表41。热负荷Qc表 41 不同温度下水和乙醇的汽化热208090100140乙醇88.93838.14815.8792.5768.3水2331.22307.82283.12258.42232.0 塔顶，插值法求得乙醇的汽化热：水的汽化热：平均汽化热： 冷却水用量取冷却水的进口温度20，出口温度40，水的比热容为4.174KJ/(kg)则 总传热系数K查表，取K=600W/（m2），作为传热面积。出料液面积：78.25（饱和气）78.25（饱和液）冷却水温度：2035泡点回流时的平均温差tm：t1=58.25，t2=43.25。换热面积A圆整后取183m3,查表取得换热管长4.5m，公称直径900mm，公称压力1.6MPa，管程数6。则冷凝器型号为：AEL 900 1.6 185.8 4.5/25 6 。4.2 再沸器的选择（1）塔底 ， 根据插值法得出（2）总传热系数K查表，取K=600W/（m2）（3）平均温差tm（4）换热面积A圆整后468m3。查表取得换热管长9.0m，公称直径1000mm，公称压力2.5MPa，管程数6，则冷凝器型号为：AEL 1000 2.5 487.7- 9.0/25 6 第五章 辅助设备的设计5.1 辅助容器的设计容器填充系数取k=0.75.1.1进料罐（常温贮料）在20时，水，乙醇，压力取1.24Mpa （绝对压力）。进料XF=0.2425，平均密度可得：进料质量流量进料罐容积其中为停留时间，取4天，则 圆整取2252m35.1.2回流罐（40），取停留时间为 。则：圆整后取22m3。5.1.3馏出产品罐取产品停留时间为5天，即=120 h，则 5.1.4釜液罐取停留时间为5天，即=120 h, 。则 5.2 管道设计 表51各接管尺寸的确定公称直径DN/mm不保温设备接管/mm保温设备接管长 /mm使用公称压/MPa1580130420501001501.6703501502001.6705001.0 5.2.1 进料管线取料液流速 u=1.6m/s 则 。当tF=82.57根据插值法，得:取管子规格683。5.2.2回流管采用直接回流管，取原料流速u=1.6m/s，t=78.25，则，,取管子规格252.5。5.2.3 釜液流出管取釜液流速u=1.6m/s,tw=99.17。根据插值法得。则 ，取管子规格252.5。5.2.4塔顶蒸汽出料管直管出气，取出口气速u=20m/s,Vs1=4.065m3/s。选管规格 5309。5.2.5塔釜进气管采用直管，取蒸汽流速 u=23m/s，则取管子规格50812。5.2.6筒体和封头筒体用钢板卷制而成的筒体，其公称直径的值等于内径。当筒体直径较小时可直接采用无缝钢管制作，此时公称直径的值等于钢管外径。根据所设计的塔径，先按内压容器设计厚度，厚度计算见下式：，式中 ：计算压力，根据设计压力确定；塔径；焊接接头系数，对筒体指纵向焊接系数；设计温度下材料的许用应力，与钢板的厚度有关。由上式计算出的计算厚度加上腐蚀裕量得到设计厚度。 壁厚选6mm,所用材质为A3。封头本设计采用椭圆形的封头，由公称直径DN=2000mm，查得曲面高度h1=500mm，直边高度h0=40m2。5.2.7除沫器设计气速选取：，。除沫器直径：5.3 吊柱本设计中塔高度，因此设吊柱。因设计塔径D=2000mm，可选用吊柱500kg，S=1000mm,L=3400mm,H=1000mm,材料为A3。第六章 控制方案精馏塔的控制方案要求从质量指标、产品产量和能量消耗三个方面进行综合考虑。精馏塔最直接的质量指标是产品浓度。由于检测上的困难，难以直接按产品纯度进行控制。最常用的间接质量指标是温度。第七章 设计心得与体会历时一个星期，终于完成了课程设计。我感觉到课程设计锻炼了我们搜索有用信息的能力，各种状态下的物性参数都要亲自去查出来，翻阅文献，查找资料，在这一步步的设计准备过程中，自己的能力也在不断的提高。最后十分感谢顾明广老师在课程设计过程中给予我热情的指导，不厌其烦解答我的各种问题，使我顺利完成课设。也感谢和我一起进行设计、计算讨论的同学，我们一起探讨，一起学习、一起进步。这是一个非常难忘的过程，复杂但充实，再次特别感谢！附录一 主要符号说明符号意义与单位符号意义与单位A换热面积 m2qnF进料摩尔流量 kmol/hAa塔板上有效传质区面积 m2qnL液相摩尔流量 kmol/hAf降液管截面积 m2qnv气相摩尔流量 kmol/hAT塔截面积 m2qnW釜液摩尔流量 kmol/h相对挥发度L1液相体积流量 m3 /hCF计算液泛速度的负荷因子L2液相体积流量 m3 /sC20液体表面张力20mN/m时的负荷因子Vs2气相体积流量 m3 /hD塔径 mVs2气相体积流量 m3 /sdo浮阀孔直径 mQc热负荷 w(kw)ET塔板效率r摩尔汽化潜热 kj/kmolFo气体的动能因子kg1/2/(s*m1/2)T热力学温度 KFLV两相流动参数t摄氏温度 lw堰长 mU空塔气速 m/sho降液管底隙 mu设计或操作气速 m/shc干板压降 mus液泛气速 m/shl气体通过充气液层的压降muo阀孔气速 m/shp塔板阻力（以清液层高度表示 m）uMax最大气速 m/shd流动阻力（以清液层高度表示 ）mu/h降液管底隙流速 m/shL板上清液层高度 mua通过有效传质区的气速 m/show堰上液层高度 mWc塔板无效区宽度 mhw釜液高度 mWs塔板破沫区宽度 mHw堰高 mWd降液管宽度 mH/d降液管内清液层高度 mK相平衡常数HT塔板间距 mk塔板的稳定性系数H塔高 m粘度 mPa/sN浮阀个数密度 kg/m3Nt理论塔板数液体表面张力 mN/mNp实际塔板数时间 sp系统总压力 kPa组分分压 kPa降液管中泡沫层的相对密度Pp塔板阻力降 Pa浮阀的开孔率M摩尔质量 kg/kmolx液相摩尔分数qm质量流量kmol/hy气相摩尔分数qnD馏出液摩尔流量 kmol/h下标A.B组分名称min最小o乙醇max最大w水n塔板序号c冷却水opt适宜D馏出液q精馏段、提馏段交点W釜液e平衡F进料R再沸器h小时V气相s秒L液相1精馏段2提馏段附录二 塔计算结果表（1）操作条件及物性参数操作压力：塔顶 0.103 MPa（绝压） 塔底 0.124 MPa（绝压）操作温度：塔顶 78.25 塔底 99.17 名称精馏段提馏段气相密度（Kg/m3）1.230.91液相密度（Kg/m3）801.02923.58气相体积流率（kg/s）4.0654.197液相体积流率（kg/s）0.003670.00526液相表面张力（dyn/cm2）22.0537.53(2) 塔板主要工艺尺寸及水力学核算结果名称精馏段提馏段最小回流比Rmin 1.5199回流比 R2.2799各段平均温度 t （）80.4190.87液相评价组成 x0.43160.0568气相平均组成 y0.62590.3268液相评价分子量ML （Kg/Kmol）30.08419.59气相平均分子量 MV （Kg/Kmol）35.5229.15理论塔板数153实际塔板数307塔内径D（m）2.01.7板间距HT（m）0.450.45液流型式单溢流型单溢流型降液管截面积与塔截面积比Af/AT0.07210.0721出口堰堰长lw（m）1.31.3弓形降液管宽度Wd（m）0.22320.2232出口堰堰高hw（mm）3632降液管底隙ho（mm）21.731无效区宽度Wc（mm）6060破沫区宽度Ws（mm）100100浮阀个数N315300浮阀直径（mm）3939孔心距（mm）7577排间距（mm）7786开孔率（%）13.3511.34空塔气速u（m/s）1.291.33泛点率F/uf0.600.5158动能因子F011.0511.18孔口流速U0（m/s）9.9611.72降液管流速Uh（m/s）0.100.15稳定系数k0.70.7堰上液层高度how（mm）0.0140.018每块塔板压降 Pp（mm）6762降液管清液层高度Hw（mm）0.0360.032降液管液体停留时间（s）55气相负荷上限（m3/s）5.34506.5109气相负荷下限（m3/s）1.54261.8472操作弹性3.423.52附录三 管路计算结果表：名称管内液体流速（m/s）管线规格（mm）进料管1.6683塔顶蒸气管205309回流管1.6252.5釜液流出管1.6252.5塔釜进气管2350812 文献综述 1马江全.冷一欣化工原理课程设计M.北京：中国石化出版社，2011.2杨祖荣.刘丽英.刘伟.化工原理M.北京：化学工业出版社，2013.3匡国柱.史启才.化工单元过程及设备课程设计M.北京：化学工业出版社，2002.4 刘光启.马连湘.刘杰等化工物性算图手册M.北京：化学工业出版社，2002.49