乙醇-水溶液連續(xù)浮閥精餾塔設(shè)計(jì) - 1 - 副本

1、五邑大學(xué) 化工設(shè)計(jì)乙醇-水溶液連續(xù)浮閥精餾塔設(shè)計(jì)專業(yè)：化學(xué)工程與工藝 班級(jí)： 121101班 學(xué)生姓名： 楊 烜 指導(dǎo)教師： 羅儒顯 完成時(shí)間：2022年3月14日 44目錄1.前言51.1精餾原理及其在化工生產(chǎn)上的應(yīng)用51.2精餾塔對(duì)塔設(shè)備的要求51.3常用板式塔類型及本設(shè)計(jì)的選型61.4本設(shè)計(jì)所選塔的特性71.4.1生產(chǎn)能力大71.4.2操作彈性大71.4.3塔板效率高71.4.4氣體壓降及液面落差小71.4.5的造價(jià)較低72設(shè)計(jì)題目92.1設(shè)計(jì)思路92.2設(shè)計(jì)流程93設(shè)汁任務(wù)及操作條件103.1設(shè)計(jì)題目103.2設(shè)計(jì)條件104.塔板的設(shè)計(jì)114.1. 塔板的工藝設(shè)計(jì)114.1.1精餾塔全

2、塔物料衡算114.1.2 常壓下乙醇水氣液平衡組成（摩爾）與溫度關(guān)系124.1.3塔徑的初步設(shè)計(jì) 214.1.4溢流裝置23 4.2塔板的流體力學(xué)計(jì)算26 4.2.1 氣相通過浮閥塔板的壓降 28 4.2.2 淹塔28 4.2.3 物沫夾帶29 4.2.4 塔板負(fù)荷性能圖30 4.2.5 浮閥塔設(shè)計(jì)工藝參數(shù)335. 塔附件設(shè)計(jì)355.1接管 355.1.1 進(jìn)料管 355.1.2回流管 35 5.1.3塔釜出料管 35 5.1.4塔頂蒸汽出料管 35 5.1.5塔釜進(jìn)氣管 35 5.1.6法蘭 355.2筒體和封頭35 5.2.1筒體 36 5.2.2封頭 365.3 除沫器 375.4 裙座

3、 385.5 吊柱385.6 人孔396. 塔總體高度的設(shè)計(jì)396.1 塔的頂部空間高度 396.2 塔的底部空間高度 397 附屬設(shè)備設(shè)計(jì)407.1 冷凝器的選擇 407.2 再沸器的選擇 40參考文獻(xiàn)41感想41 摘 要 本設(shè)計(jì)是以乙醇水物系為設(shè)計(jì)物系，以浮閥塔為精餾設(shè)備分離乙醇和水。浮閥塔是化工生產(chǎn)中主要的氣液傳質(zhì)設(shè)備，此設(shè)計(jì)針對(duì)二元物系乙醇水的精餾問題進(jìn)行分析，選取，計(jì)算，核算，繪圖等，是較完整的精餾設(shè)計(jì)過程。 通過畫圖計(jì)算得出理論板數(shù)為24塊，回流比為3.52,算出塔效率為41.07%，實(shí)際板數(shù)為56塊，進(jìn)料位置為第49塊，在板式塔主要工藝尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算中得出塔徑為0.6m，有效塔高

4、19.454m，浮閥數(shù)（精餾段每塊27，提餾段每塊19）。通過浮閥塔的流體力學(xué)驗(yàn)算，證明各指標(biāo)數(shù)據(jù)均符合標(biāo)準(zhǔn)。本次設(shè)計(jì)過程正常，操作合適。關(guān)鍵詞：乙醇、水、浮閥連續(xù)精餾精餾塔1.前言1.1精餾原理及其在化工生產(chǎn)上的應(yīng)用 實(shí)際生產(chǎn)中，在精餾柱及精餾塔中精餾時(shí)，上述部分氣化和部分冷凝是同時(shí)進(jìn)行的。對(duì)理想液態(tài)混合物精餾時(shí)，最后得到的餾液(氣相冷卻而成)是沸點(diǎn)低的B物質(zhì)，而殘液是沸點(diǎn)高的A物質(zhì)，精餾是多次簡單蒸餾的組合。精餾塔底部是加熱區(qū)，溫度最高；塔頂溫度最低。精餾結(jié)果，塔頂冷凝收集的是純低沸點(diǎn)組分，純高沸點(diǎn)組分則留在塔底。1.2精餾塔對(duì)塔設(shè)備的要求 精餾設(shè)備所用的設(shè)備及其相互聯(lián)系，總稱為精餾裝置，

5、其核心為精餾塔。常用的精餾塔有板式塔和填料塔兩類，通稱塔設(shè)備，和其他傳質(zhì)過程一樣，精餾塔對(duì)塔設(shè)備的要求大致如下： (1)生產(chǎn)能力大：即單位塔截面大的氣液相流率，不會(huì)產(chǎn)生液泛等不正常流動(dòng)。(2)效率高：氣液兩相在塔內(nèi)保持充分的密切接觸，具有較高的塔板效率或傳質(zhì)效率。(3)流體阻力小：流體通過塔設(shè)備時(shí)阻力降小，可以節(jié)省動(dòng)力費(fèi)用，在減壓操作是時(shí)，易于達(dá)到所要求的真空度。(4)有一定的操作彈性：當(dāng)氣液相流率有一定波動(dòng)時(shí)，兩相均能維持正常的流動(dòng)，而且不會(huì)使效率發(fā)生較大的變化。 (5)結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低，安裝檢修方便。 (6)能滿足某些工藝的特性：腐蝕性，熱敏性，起泡性等。1.3常用板式塔類型及本設(shè)計(jì)的選型

6、 常用板式塔類型有很多，如：篩板塔、泡罩塔、舌型塔、浮閥塔等。而浮閥塔具有很多優(yōu)點(diǎn)，且加工方便，故有關(guān)浮閥塔板的研究開發(fā)遠(yuǎn)較其他形式的塔板廣泛，是目前新型塔板研開發(fā)的主要方向。近年來與浮閥塔一直成為化工生中主要的傳質(zhì)設(shè)備，浮閥塔多用不銹鋼板或合金 。實(shí)際操作表明，浮閥在一定程度的漏夜?fàn)顟B(tài)下，使其操作板效率明顯下降，其操作的負(fù)荷范圍較泡罩塔窄，但設(shè)計(jì)良好的塔其操作彈性仍可達(dá)到滿意的程度。 浮閥塔塔板是在泡罩塔板和篩孔塔板的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它吸收了兩者的優(yōu)點(diǎn)。所以在此我們使用浮閥塔，浮閥塔的突出優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低，制造方便；塔板開孔率大，生產(chǎn)能力大等。乙醇與水的分離是正常物系的分離，精餾的意

7、義重大，在化工生產(chǎn)中應(yīng)用非常廣泛，對(duì)于提純物質(zhì)有非常重要的意義。所以有必要做好本次設(shè)計(jì)1.4本設(shè)計(jì)所選塔的特性1.4.1生產(chǎn)能力大 由于塔板上浮閥安排比較緊湊，其開孔面積大于泡罩塔板，生產(chǎn)能力比泡罩塔板大 20%40%，與篩板塔接近。1.4.2操作彈性大 由于閥片可以自由升降以適應(yīng)氣量的變化，因此維持正常操作而允許的負(fù)荷波動(dòng)范圍比篩板塔，泡罩塔都大。1.4.3塔板效率高 由于上升氣體從水平方向吹入液層，故氣液接觸時(shí)間較長，而霧沫夾帶量小，塔板效率高。1.4.4氣體壓降及液面落差小 因氣液流過浮閥塔板時(shí)阻力較小，使氣體壓降及液面落差比泡罩塔小。1.4.5的造價(jià)較低浮閥塔的造價(jià)是同等生產(chǎn)能力的泡罩

8、塔的 50%80%，但是比篩板塔高 20%30%。 但是，浮閥塔的抗腐蝕性較高（防止浮閥銹死在塔板上），所以一般采用不銹鋼作成，致使浮閥造價(jià)昂貴，推廣受到一定限制。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各種新型填料，高效率塔板的不斷被研制出來，浮閥塔的推廣并不是越來越廣。2設(shè)計(jì)題目乙醇水連續(xù)精餾塔的設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)思路首先，乙醇和水的原料混合物進(jìn)入原料罐，在里面停留一定的時(shí)間之后，通過泵進(jìn)入原料預(yù)熱器，在原料預(yù)熱器中加熱到泡點(diǎn)溫度，然后，原料從進(jìn)料口進(jìn)入到精餾塔中。因?yàn)楸患訜岬脚蔹c(diǎn)，混合物中既有氣相混合物，又有液相混合物，這時(shí)候原料混合物就分開了，氣相混合物在精餾塔中上升，而液相混合物在精餾塔中下降。氣相混合

9、物上升到塔頂上方的冷凝器中，這些氣相混合物被降溫到泡點(diǎn)，其中的液態(tài)部分進(jìn)入到塔頂產(chǎn)品冷卻器中，停留一定的時(shí)間然后進(jìn)入乙醇的儲(chǔ)罐，而其中的氣態(tài)部分重新回到精餾塔中，這個(gè)過程就叫做回流。液相混合物就從塔底一部分進(jìn)入到塔底產(chǎn)品冷卻器中，一部分進(jìn)入再沸器，在再沸器中被加熱到泡點(diǎn)溫度重新回到精餾塔。塔里的混合物不斷重復(fù)前面所說的過程，而進(jìn)料口不斷有新鮮原料的加入。最終，完成乙醇和水的分離。2.2設(shè)計(jì)流程 乙醇水混合液經(jīng)原料預(yù)熱器加熱，進(jìn)料狀況為汽液混合物q=1 送入精餾塔，塔頂上升蒸汽采用全凝器冷凝，一部分入塔回。乙醇水混合液經(jīng)原料預(yù)熱器加熱，進(jìn)料狀況為汽液混合物q=1 送入精餾塔，塔頂上升蒸汽采用全凝

10、器冷凝，一部分入塔回流，其余經(jīng)塔頂產(chǎn)品冷卻器冷卻后，送至儲(chǔ)罐,塔釜采用直接蒸汽加熱,塔底產(chǎn)品冷卻后,送入貯罐(附流程圖)。圖2-1 流程圖3設(shè)汁任務(wù)及操作條件3.1設(shè)計(jì)題目：浮閥精餾塔連續(xù)回收乙醇與水混合物中的乙醇3.2設(shè)計(jì)條件：（1）處理量：乙醇與水混合物 （1000學(xué)號(hào)×60）kg/h（2）進(jìn)料濃度：質(zhì)量百分比 30% 學(xué)號(hào)1-10號(hào)學(xué)生              25%  學(xué)號(hào)11-20號(hào)學(xué)生     

11、;         20%  學(xué)號(hào)21-30號(hào)學(xué)生              15%  學(xué)號(hào)31-40號(hào)學(xué)生 （3）進(jìn)料狀態(tài)：泡點(diǎn)進(jìn)料（4）分離要求：餾出液乙醇濃度94%（質(zhì)量百分比）        釜液中乙醇濃度0.5% （質(zhì)量百分比）（5）冷卻水溫度：進(jìn)口溫度25，出口最高溫

12、度45。（6）加熱蒸汽壓力：4kgf/cm2 （絕對(duì)壓力）（7）操作壓力：常壓（8）加熱方式：直接蒸汽加熱4.塔板的設(shè)計(jì)4.1. 塔板的工藝設(shè)計(jì) 4.1.1精餾塔全塔物料衡算 ：原料液流量 （kmol/h） ：原料組成（摩爾分?jǐn)?shù)） ：塔頂產(chǎn)品流量（kmol/h） ：塔頂組成（摩爾分?jǐn)?shù)）：塔底殘液流量（kmol/h） ：塔底組成（摩爾分?jǐn)?shù)）原料乙醇組成： 塔頂組成： 塔底組成： 根據(jù)已知數(shù)據(jù)可以計(jì)算： 物料衡算式： 聯(lián)立代入求解：， 4.1.2 常壓下乙醇水氣液平衡組成（摩爾）與溫度關(guān)系 表3-1 乙醇-水氣液平衡組成（摩爾）與溫度關(guān)系溫度/液相氣相溫度/液相氣相溫度/液相氣相1000

13、082.723.3754.4579.357.3268.4195.51.9017.0082.326.0855.8078.7467.6373.8589.07.2138.9181.532.7359.2678.4174.7278.1586.79.6643.7580.739.6561.2278.1589.4389.4385.312.3847.0479.850.7965.6484.116.6150.8979.751.9865.99圖3-1 乙醇-水氣液平衡圖（1）溫度 利用表中數(shù)據(jù)由拉格朗日插值可求得、 精餾段平均溫度： 提餾段平均溫度：（2） 密度 已知：混合液密度：混合氣密度： 精餾段： 已知：液相組

14、成：， %氣相組成： ，%所以 表3-2 不同溫度下乙醇和水的密度溫度/乙水溫度/乙水80735971.895720961.8585730968.6100716958.490724965.3求得在下的乙醇和水的平均密度 液相密度： 氣相密度：因?yàn)?提餾段 已知：液相組成： ， 氣相組成：， %所以 同理求得在下的乙醇和水的平均密度 ： 液相密度： 氣相密度：（3） 混合液體表面張力 二元有機(jī)物-水溶液表面張力可用下列各式計(jì)算 公式： 注： ， ， ， , , 上式中下角標(biāo)，w,o,s分別代表水、有機(jī)物及表面部分，xw、xo指主體部分的分子數(shù)，Vw、Vo主體部分的分子體積，w、o為純水、有機(jī)物的

15、表面張力，對(duì)乙醇q = 2。 精餾段 表3-3 不同溫度下的表面張力溫度/708090100乙醇表面張力/10-2N/m21817.1516.215.2水表面張力/10-2N/m264.362.660.758.8 乙醇表面張力： ，水的表面張力： ， 因?yàn)椋?聯(lián)立方程組 ， 代入求得： ，解得，。提餾段 ， 乙醇表面張力： ，水的表面張力： ， 因?yàn)?，所?聯(lián)立方程組 ， 代入求得：解得。（4） 混合物的粘度 .0，查表得： ，查表得：精餾段粘度： 提餾段粘度： （5） 相對(duì)揮發(fā)度 精餾段揮發(fā)度：由得 所以 提餾段揮發(fā)度：由得 （6）理論塔板的計(jì)算 理論板的計(jì)算方法：可采用逐板計(jì)算法，圖解

16、法，在本次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中采用圖解法，詳見附圖。 根據(jù)1.01325×105Pa下，乙醇水的氣液平衡組成關(guān)系可繪出平衡曲線，即x-y曲線圖（見附圖），泡點(diǎn)進(jìn)料， 所以q = 1，即q為一直線，本平衡具有下凹部分，操作線尚未落到平衡線前，已與平衡線相切。 已知，。由乙醇水的氣液平衡組成關(guān)系可繪出平衡曲線得，所以，操作回流比。精餾段操作線方程：提餾段操作線方程： 在圖上作操作線，在平衡線與操作線間畫階梯，過精餾段操作線與q線交點(diǎn)，由此得到理論板NT = 24塊(包括再沸器)，加料板為第20塊理論板。板效率與踏板結(jié)構(gòu)，操作條件、物質(zhì)的物理性質(zhì)及流體力學(xué)性質(zhì)有關(guān)，它反應(yīng)了實(shí)際塔板上傳質(zhì)過程進(jìn)行的程

17、度。板效率奧康奈爾公式計(jì)算。 精餾段： 已知： 所以： ,故NP精=48塊。提餾段： 已知： 所以： ,故NP提=8塊。全塔所需實(shí)際塔板數(shù)：NP=48+8=56塊全塔效率： （7）氣液相體積流量計(jì)算 已知精餾段： 已知：， ，則有質(zhì)量流量： 體積流量： 提餾段：因本設(shè)計(jì)為飽和液體進(jìn)料，所以 已知： ， ，則有質(zhì)量流量： 體積流量：， 4.1.3塔徑的初步設(shè)計(jì) （1）精餾段 由 ，式中C可由Smith關(guān)聯(lián)圖查出： 橫坐標(biāo)數(shù)值： 取板上層清夜層高度：m 塔板間距：m Smith關(guān)聯(lián)圖：圖3-2 Smith關(guān)聯(lián)圖查圖可知=0.076 =1424.89/3600=0.3958m3/s 圓整： 橫截面積

18、：，空塔氣速：（2）提餾段 橫坐標(biāo)數(shù)值： 取板上層清夜層高度： 塔板間距：m查圖可知， m3/s 圓整：=0.6m 橫截面積：，空塔氣速：4.1.4溢流裝置 (1) 堰長LW 取 出口堰高：本設(shè)計(jì)采用平直堰，堰上液高度how按下式計(jì)算 ,近似取 精餾段 提餾段 （2） 弓形降液管的寬度和橫截面 圖3-3 拱形降液管參數(shù)圖查圖得: 則 驗(yàn)算降液管內(nèi)停留時(shí)間： 精餾段： 提餾段： 停留時(shí)間5S,故降液管可使用。 (3) 降液管底隙高度 精餾段 取降液管底隙的流速，則 提餾段 取， 取,因?yàn)椴恍∮?0mm，故滿足要求。 4.1.5塔板布置及浮閥數(shù)目與排列 （1）塔板分布 本設(shè)計(jì)塔徑D=0.6m，采用

19、分塊式塔板，以便通過人孔裝拆塔板。 （2）浮閥數(shù)目與排列 精餾段F0=9-12,選用F1型浮閥，其孔徑d0=39.0mm。取閥孔動(dòng)能因子，則孔速 每層塔板上浮閥數(shù)目為： 溢流堰前的安全區(qū)寬度 ，進(jìn)口堰后的安全區(qū)寬度。 且對(duì)于直徑小的塔D<1m，因塔板面積小，安全區(qū)要相應(yīng)減少，故取破沫區(qū)寬度。 無效區(qū)，小塔一般取，大塔一般取，故取。 由于， 計(jì)算塔板上的鼓泡區(qū)面積，即：,其中 ， 所以： =0.151 浮閥排列方式采用等腰三角形叉排，取同一個(gè)橫排的孔心距， m按, ，以等腰三角形叉排方式作圖，排得閥數(shù)27個(gè)。 圖3-4 塔板閥孔的排按N=27重新核算孔速及閥孔動(dòng)能因數(shù) 閥孔動(dòng)能因數(shù)變化不大

20、，仍在913范圍內(nèi) 塔板開孔率提餾段 取閥孔動(dòng)能因子，則每層塔板上浮閥數(shù)目為：，按， m估算排間距， 取，排得閥數(shù)為19塊 。 按N=19塊重新核算孔速及閥孔動(dòng)能因數(shù) 閥孔動(dòng)能因數(shù)變化不大，仍在913范圍內(nèi) 。 塔板開孔率。4.2 塔板的流體力學(xué)計(jì)算 4.2.1 氣相通過浮閥塔板的壓降 可根據(jù)計(jì)算 (1)精餾段 干板阻力： 因U01U0c1，故：板上充氣液層阻力 取液體表面張力所造成的阻力 此阻力很小，可忽略不計(jì)，因此與氣體流經(jīng)塔板的壓降相當(dāng)?shù)母叨葹?。(2) 提餾段 干板阻力： 因U01U0c2，故： 板上充氣液層阻力 取 液體表面張力所造成的阻力 此阻力很小，可忽略不計(jì)，因此與單板的壓降相

21、當(dāng)?shù)囊褐叨葹?4.2.2 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。 （1）精餾段 單層氣體通過塔板壓降所相當(dāng)?shù)囊褐叨?液體通過液體降液管的壓頭損失 板上液層高度 取，已選定HT=0.45m，=0.0646m 則 0.5（0.45+0.0646）=0.257 可見所以符合防止淹塔的要求。 （2）提餾段 單板壓降所相當(dāng)?shù)囊褐叨?m 液體通過液體降液管的壓頭損失 板上液層高度 取=0.5，則0.5（0.45+0.58）=0.515 可見所以符合防止淹塔的要求。 4.2.3 物沫夾帶 （1）精餾段 板上液體流經(jīng)長度： 板上液流面積： 查物性系數(shù)，泛點(diǎn)負(fù)荷系數(shù)圖 對(duì)于直徑小于900m

22、m的塔，F(xiàn)1<65-75%，由以上計(jì)算可知，物沫夾帶能夠滿足的要求。 （2）提餾段 取物性系數(shù)，泛點(diǎn)負(fù)荷系數(shù)圖 ，由計(jì)算可知，符合要求。 4.2.4 塔板負(fù)荷性能圖 （1） 物沫夾帶線 據(jù)此可作出負(fù)荷性能圖中的物沫夾帶線，按泛點(diǎn)率65%計(jì)算：精餾段 整理得： 由上式知物沫夾帶線為直線，則在操作范圍內(nèi)任取兩個(gè)值算出。提餾段 整理得： 表3-4 各工作段相應(yīng)的、和、 值精餾段 整理得： 由上式知物沫夾帶線為直線，則在操作范圍內(nèi)任取兩個(gè)值算出 提餾段 整理得：精餾段 (m3/s)0.0020.01 (m3/s)0.46250.3245提餾段 (m3/s)0.0020.01 (m3/s)0.50

23、60.336（2）液泛線 由此確定液泛線，忽略式中 而 精餾段 整理得： 提餾段 整理得：。操作范圍內(nèi)任取若干個(gè)值，算出相應(yīng)得值： 表3-5 各工作段相應(yīng)的Ls和Vs值精餾段 (m3/s)0.0010.0030.0040.007 (m3/s)0.7O.6430.6140.519提餾段(m3/s)0.0010.0030.0040.007(m3/s)0.9630.9350.9220.88（3）液相負(fù)荷上限 液體的最大流量應(yīng)保證降液管中停留時(shí)間不低于35s 液體在降液管內(nèi)停留時(shí)間 以作為液體在降液管內(nèi)停留時(shí)間的下限，則 （3） 漏液線 對(duì)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

24、（5） 液相負(fù)荷下限 取堰上液層高度作為液相負(fù)荷下限條件作出液相負(fù)荷下限線，該線為與氣相流量無關(guān)的豎直線。 取，則=0.000333(m2/s)由以上15作出塔板負(fù)荷性能圖(除主要圖外其余略）圖3-5 塔板負(fù)荷性能圖由塔板負(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(diǎn)p（設(shè)計(jì)點(diǎn)）處在適宜的位置；塔板的氣相負(fù)荷上限完全由物沫夾帶來控制，操作下限由漏液控制；4.2.5浮閥塔設(shè)計(jì)工藝參數(shù)表3-6浮閥塔工藝設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果項(xiàng)目符號(hào)單位計(jì)算數(shù)據(jù)備注精餾段提餾段塔徑Dm0.60.6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/s1.401.442堰長lwm0.390.39堰

25、高h(yuǎn)wm0.064710.0573板上液層高度m0.070.07降液管底隙高h(yuǎn)0m0.010080.03744浮閥數(shù)N2719等腰三角形叉排閥孔氣速u0m/s12.2617.96同一橫排孔心距浮閥動(dòng)能因子F012.8715.86相鄰橫排中心距離臨界閥孔氣速u0cm/s9.7811.72孔心距tm0.0750.071排間距tm0.0700.080單板壓降pPPa725.831062.0液體在降液管內(nèi)停留時(shí)間s30.1611.30降液管內(nèi)清液層高度Hdm0.150.1525泛點(diǎn)率%57.1053.205. 塔附件設(shè)計(jì) 5.1接管 5.1.1 進(jìn)料管 進(jìn)料管的結(jié)構(gòu)類型很多，有直管進(jìn)料管、彎管進(jìn)料管、

26、T型進(jìn)料管。本設(shè)計(jì)采用直管進(jìn)料管。管徑計(jì)算如下： ,取=953kg/m3 查標(biāo)準(zhǔn)系列選取。5.1.2回流管 塔頂溫度取乙醇沸點(diǎn)值即78.3得=747.63kg/m3，采用直管回流管，取 查表選取。5.1.3塔釜出料管 取，其中釜底液密度按飽和水在100°C時(shí)密度算為958.4。直管出料， 查表取值。5.1.4塔頂蒸氣出料管 塔頂出料按95%乙醇算的密度：1.498kg/m3，取u=30m/s。直管出氣，取出口氣速 5.1.5塔釜進(jìn)氣管 采用直管，通入塔的水蒸氣體積流量取提餾段上升蒸汽的流量V=0.428m3/s,取u=23m/s 查表取值。5.1.6法蘭 由于常壓操作，所有法蘭均采用

27、標(biāo)準(zhǔn)管法蘭，平焊法蘭，由不同的公稱直徑，選用相應(yīng)法蘭。 進(jìn)料管接管法蘭：Pg6Dg70HG5010-58 回流管接管法蘭：Pg6Dg50HG5010-58 塔釜出料管法蘭：Pg6Dg80HG5010-58 塔頂蒸氣管法蘭：Pg6Dg500HG5010-58 塔釜蒸氣進(jìn)氣法蘭：Pg6Dg500HG5010-585.2 筒體與封頭 5.2.1筒體 壁厚選2mm。5.2.2封頭 封頭分為橢圓形封頭、碟形封頭等幾種，本設(shè)計(jì)采用橢圓形封頭，由公稱直徑，查得曲面高度，直邊高度，內(nèi)表面積，容積。 選用封頭Dg600×3,JB1154-73。5.3 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

28、過程中不許出塔氣速夾帶霧滴的情況下，設(shè)置除沫器，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)除沫器以及程流除沫器。本設(shè)計(jì)采用絲網(wǎng)除沫器，其具有比表面積大、重量輕、空隙大及使用方便等優(yōu)點(diǎn)。 設(shè)計(jì)氣速選?。?除沫器直徑： 選取不銹鋼除沫器：類型：標(biāo)準(zhǔn)型，規(guī)格：40-100，材料：不銹鋼絲（1Gr18Ni9）, 絲網(wǎng)尺寸：圓絲0.235.4 裙座 塔底采用群坐支持，群做的結(jié)構(gòu)性能好，連接外產(chǎn)生的局部阻力小，所以他是塔設(shè)備的主要支座形式，為了制作方便，一般采用圓筒形。由于群坐內(nèi)徑>800mm，故群坐壁厚取16mm.基礎(chǔ)環(huán)內(nèi)經(jīng)：Dbi=(600+2&#

29、215;16)-(0.20.4) ×103= 332mm 基礎(chǔ)環(huán)外經(jīng)：Dbo=(600+2×16)+(0.20.4) ×103= 962mm 圓整：Dbi=400mm,Dbo=1000mm；基礎(chǔ)環(huán)厚度，考慮到腐蝕余量取18mm，考慮到再沸器，群坐高度取3m,地腳螺栓直接取M30。5.5 吊柱對(duì)于較高的室內(nèi)無框架的整體塔，在塔頂設(shè)置吊柱，對(duì)于補(bǔ)充和更換填料、安裝和拆卸內(nèi)件，即又方便的一項(xiàng)設(shè)施，一般取15m以上的塔物設(shè)吊柱，本設(shè)計(jì)中塔高度大，因此設(shè)吊柱。因?yàn)樵O(shè)計(jì)塔徑D=600mm，可選用吊柱200kg。S=500mm，L=1200mm,H=500mm。材料為A3。5.

30、6 人孔 人孔是安裝或檢修人員進(jìn)出塔的唯一通道，人孔的設(shè)置應(yīng)便于進(jìn)入任何一層塔板，由于設(shè)置人孔處塔間距離大，且人孔設(shè)備過多會(huì)使制造塔時(shí)塔體的彎曲度難于達(dá)到要求，一般每隔1020快塔板才設(shè)一個(gè)人孔 。本塔中共有56快塔板，需設(shè)置5個(gè)人孔，每個(gè)孔直徑為300mm。在設(shè)置人孔出板間距600mm，群坐上應(yīng)給開兩個(gè)人孔，直徑為300mm。人孔伸入塔內(nèi)應(yīng)與塔內(nèi)壁修平，其邊緣需倒棱和磨圓。人孔法蘭的密封面形及墊片用材，一般與塔的接管法蘭相同，本設(shè)計(jì)也是如此。6. 塔總體高度的設(shè)計(jì) 6.1 塔的頂部空間高度 塔頂空間距離要大于板間距，為了利于氣體夾帶的液滴沉降，取塔頂空間HD=1.2m。6.2 塔的底部空間高

31、度 塔的底部空間高度是指塔底最末一層塔盤到塔底下封頭切線的距離，釜液停留時(shí)間取5min。 6.3 塔主體高度塔的人孔設(shè)在塔操作側(cè)，一般在塔板上方的鼓泡區(qū)，每3-8層塔板布置一個(gè)人孔，但本設(shè)計(jì)由于塔徑小不能設(shè)置人孔故須設(shè)手孔每5塊塔板一個(gè)手孔且進(jìn)料塔頂塔底各取一個(gè)手孔，故手孔數(shù)為12。塔體總高度：0.774+1.4+19.485+1.2+0.19=23.0492m7 附屬設(shè)備設(shè)計(jì) 7.1 冷凝器的選擇 有機(jī)物蒸氣冷凝器設(shè)計(jì)選用的總體傳熱系數(shù)一般范圍為5001000kcal/(m2h·)。 從乙醇水溶液的相平衡數(shù)據(jù)查的Xd=0.859時(shí)的泡點(diǎn)為78.21°C。t=78.21&#

32、176;C時(shí)， 乙醇的比汽化熱為：860KJ/kg 摩爾汽化熱為：86046=39600KJ/Kmolt=78.21°C時(shí)， 水的比汽化熱為：2400KJ/Kg 摩爾汽化熱為：240018=43200KJ/Kmol組成為Xd=0.859的乙醇水溶液的摩爾汽化熱為：=396000.859+432000.141=40107.6KJ/mol進(jìn)入冷凝器的組成為0.859的蒸汽全部冷凝為泡點(diǎn)液體熱負(fù)荷為：冷卻水溫度：25°C-45°C逆流操作： 面積： 因?yàn)樵摼s塔為直接蒸汽加熱，所以可以不用安裝再沸器。參考文獻(xiàn)1王志魁,劉麗英,劉偉.化工原理.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,201

33、0.5 2馬江權(quán),冷一欣.化工原理課程設(shè)計(jì).北京:中國石油出版社,2011.13賈紹義,柴誠敬.化工原理課程設(shè)計(jì).天津:天津大學(xué)出版社,20024方利國,董新法.化工制圖Auto CAD實(shí)戰(zhàn)教程與開發(fā).北京:化學(xué)工業(yè)出版社,20045陳英蘭, 劉玉蘭. 常用化工單元設(shè)備的設(shè)計(jì)M. 上海：華東理工大學(xué)出版社, 2005 感想工科大學(xué)生應(yīng)具有較高的綜合能力，解決實(shí)際生產(chǎn)問題的能力，課程設(shè)計(jì)是一次讓我們接觸實(shí)際生產(chǎn)的良好機(jī)會(huì)，我們應(yīng)充分利用這樣的時(shí)機(jī)認(rèn)真去對(duì)待每一項(xiàng)任務(wù)，為將來打下一個(gè)穩(wěn)固的基礎(chǔ)。而先進(jìn)的設(shè)計(jì)思想、科學(xué)的設(shè)計(jì)方法和優(yōu)秀的設(shè)計(jì)作品是我們所應(yīng)堅(jiān)持的設(shè)計(jì)方向和追求的目標(biāo)。 經(jīng)過兩周的學(xué)習(xí)和研究，作為一個(gè)本科生，由于我個(gè)人經(jīng)驗(yàn)的相對(duì)匱乏，難免有許多設(shè)計(jì)不周的地方，如果沒有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及同組同學(xué)們的共同努力，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是很困難的