(工藝技術(shù))分離醋酸-水混合物常壓精餾(篩板)塔的工藝設(shè)計(jì)

1、化工原理課程設(shè)計(jì)化工原理課程設(shè)計(jì)化工原理課程設(shè)計(jì)化工原理課程設(shè)計(jì)- -由下面的經(jīng)驗(yàn)公式估算，即Ap=3(巴2)(6-2)22殼程流動(dòng)阻力殼程流動(dòng)阻力的計(jì)算公式很多，在此介紹埃索法計(jì)算殼程壓強(qiáng)降A(chǔ)P0的公式，即ZAp=(Ap+Ap)FN(6-3)012ss式中API流體橫過管束的壓強(qiáng)降，Pa;AP2流體通過折流板缺口的壓強(qiáng)降，Pa;FS殼程壓強(qiáng)降的結(jié)垢校正因數(shù)；液體可取1.15，氣體可取1.0。Ap=Ffn(N+1)竺Ap=N(3.5-2h)竺(6-4)10cB22BD2式中F管子排列方法對(duì)壓強(qiáng)降的校正因數(shù)，對(duì)正三角形排列F=0.5，對(duì)轉(zhuǎn)角三角形為0.4，正方形為0.3；f殼程流體的摩擦系數(shù)；0

2、N橫過管束中心線的管子數(shù)；Nc值可由下式估算：C管子按正三角形排列：n=L1(6-5)c管子按正方形排列：n=1.19打(6-6)c式中n換熱器總管數(shù)。N折流擋板數(shù)；Bh折流擋板間距；u按殼程流通截面積A0計(jì)算的流速，m/s，而A=h(D-nd)。00c09.2.2管殼式換熱器的選型和設(shè)計(jì)計(jì)算步驟計(jì)算并初選設(shè)備規(guī)格a確定流體在換熱器中的流動(dòng)途徑b根據(jù)傳熱任務(wù)計(jì)算熱負(fù)荷Q。c確定流體在換熱器兩端的溫度，選擇列管換熱器的形式；計(jì)算定性溫度,并確定在定性溫度下的流體物性。d計(jì)算平均溫度差，并根據(jù)溫度差校正系數(shù)不應(yīng)小于0.8的原則，決定殼程數(shù)。e依據(jù)總傳熱系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)值范圍，或按生產(chǎn)實(shí)際情況，選擇總傳熱

3、系數(shù)K值。f由總傳熱速率方程Q=KSAt，初步計(jì)算出傳熱面積S,并確定換熱器的m基本尺寸（如D、L、n及管子在管板上的排列等），或按系列標(biāo)準(zhǔn)選擇設(shè)備規(guī)格。（2）計(jì)算管程、殼程壓強(qiáng)降根據(jù)初定的設(shè)備規(guī)格，計(jì)算管程、殼程流體的流速和壓強(qiáng)降。檢查計(jì)算結(jié)果是否合理或滿足工藝要求。若壓降不符合要求，要調(diào)整流速，在確定管程數(shù)或折流板間距，或選擇另一規(guī)格的換熱器，重新計(jì)算壓強(qiáng)降直至滿足要求為止。（3）核算總傳熱系數(shù)計(jì)算管程、殼程對(duì)流傳熱系數(shù)，確定污垢熱阻Rsi和Rso,在計(jì)算總傳熱系數(shù)K，比較K的初設(shè)值和計(jì)算值，若K/K=1.151.25，則初選的換熱器合適。否則需另設(shè)K值，重復(fù)以上計(jì)算步驟。9.3再沸器精餾

4、塔底的再沸器可分為：釜式再沸器、熱虹吸式再沸器及強(qiáng)制循環(huán)再沸器。（1）釜式式再沸器如圖6-2（a）和（b）所示。（a）是臥式再沸器，殼方為釜液沸騰，管內(nèi)可以加熱蒸汽。塔底液體進(jìn)入底液池中，再進(jìn)入再沸器的管際空間被加熱而部分汽化。蒸汽引到塔底最下一塊塔板的下面，部分液體則通過再沸器內(nèi)的垂直擋板，作為塔底產(chǎn)物被引出。液體的采出口與垂直塔板之間的空間至少停留810分鐘，以分離液體中的氣泡。為減少霧沫夾帶，再沸器上方應(yīng)有一分離空間，對(duì)于小設(shè)備，管束上方至少有300mm高的分離空間，對(duì)于大設(shè)備，取再沸器殼徑為管束直徑的1.31.6倍。(b)是夾套式再沸器，液面上方必須留有蒸發(fā)空間，一般液面維持在容積的7

5、0%左右。夾套式再沸器，常用于傳熱面較小或間歇精餾中。熱虹吸式再沸器如圖6-2(c)、(D)、(e)所示。它是依靠釜內(nèi)部分汽化所產(chǎn)生的汽、液混合物其密度小于塔底液體密度，由密度差產(chǎn)生靜壓差使液體自動(dòng)從塔底流入再沸器，因此該種再沸器又稱自然循環(huán)再沸器。這種型式再沸器汽化率不大于40%，否則傳熱不良。強(qiáng)制循環(huán)再沸器如圖6-2中(f)所示。對(duì)于高粘度液體和熱敏性氣體，宜用泵強(qiáng)制循環(huán)式再沸器，因流速大、停留時(shí)間短，便于控制和調(diào)節(jié)液體循環(huán)量。原料預(yù)熱器和產(chǎn)品冷卻器的型式不象塔頂冷凝器和塔底再沸器的制約條件那樣多，可按傳熱原理計(jì)算。圖6-2再沸器的型式9.4接管直徑各接管直徑由流體速度及其流量，按連續(xù)性方

6、程決定，即：6-7)式中：VS流體體積流量，m3/s;u流體流速，m/S；d管子直徑，m。（1）塔頂蒸氣出口管徑DV蒸氣出口管中的允許氣速UV應(yīng)不產(chǎn)生過大的壓降，其值可參照表6-1表6-1蒸氣出口管中允許氣速參照表操作壓力（絕壓）常壓14006000Pa6000Pa蒸汽速度/m/s122030505070（2）回流液管徑DR冷凝器安裝在塔頂時(shí)，冷凝液靠重力回流，一般流速為0.20.5m/s,速度太大，則冷凝器的高度也相應(yīng)增加。用泵回流時(shí)，速度可取1.52.5m/s。（3）進(jìn)料管徑dF料液由高位槽進(jìn)塔時(shí)，料液流速取0.40.8m/s。由泵輸送時(shí)，流速取為1.52.5m/s。（4）釜液排除管徑dW

7、釜液流出的速度一般取0.51.0m/s。（5）飽和水蒸氣管飽和水蒸氣壓力在295kPa（表壓）以下時(shí)，蒸氣在管中流速取為2040m/s；表壓在785kPa以下時(shí)，流速取為4060m/s；表壓在2950kPa以上時(shí)，流速取為80m/s。9.5加熱蒸氣鼓泡管加熱蒸氣鼓泡管（又叫蒸氣噴出器）若精餾塔采用直接蒸氣加熱時(shí)，在塔釜中要裝開孔的蒸氣鼓泡管。使加熱蒸氣能均勻分布與釜液中。其結(jié)構(gòu)為一環(huán)式蒸氣管，管子上適當(dāng)?shù)拈_一些小孔。當(dāng)小孔直徑小時(shí)，汽泡分布的更均勻。但太小不僅增加阻力損失，而且容易堵塞。其孔直徑一般為510mm,孔距為孔徑的510倍。小孔總面積為鼓泡管橫截面積的1.21.5倍，管內(nèi)蒸氣速度為2

8、025m/s。加熱蒸氣管距釜中液面的高度至少在0.6m以上，以保證蒸氣與溶液有足夠的接觸時(shí)間。9.6離心泵的選擇離心泵的選擇，一般可按下列的方法與步驟進(jìn)行：（1）確定輸送系統(tǒng)的流量與壓頭液體的輸送量一般為生產(chǎn)任務(wù)所規(guī)定，如果流量在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，選泵時(shí)應(yīng)按最大流量考慮。根據(jù)輸送系統(tǒng)管路的安排，用柏努利方程計(jì)算在最大流量下管路所需的壓頭。（2）選擇泵的類型與型號(hào)首先應(yīng)根據(jù)輸送液體的性質(zhì)和操作條件確定泵的類型，然后按已確定的流量Qe和壓頭He從泵的樣本或產(chǎn)品目錄中選出合適的型號(hào)。顯然，選出的泵所提供的流量和壓頭不見得與管路要求的流量Qe和壓頭He完全相符，且考慮到操作條件的變化和備有一定的裕量，所

9、選泵的流量和壓頭可稍大一點(diǎn)，但在該條件下對(duì)應(yīng)泵的效率應(yīng)比較高，即點(diǎn)（Qe、He）坐標(biāo)位置應(yīng)靠在泵的高效率范圍所對(duì)應(yīng)的H-Q曲線下方。另外，泵的型號(hào)選出后，應(yīng)列出該泵的各種性能參數(shù)。（3）核算泵的軸功率若輸送液體的密度大于水的密度時(shí)，可按N=QH-102耳核算泵的軸功率。十、設(shè)計(jì)結(jié)果匯總表塔板數(shù)30塊溢流堰長0.77m板間距0.45m溢流堰型式平頂溢流堰塔板直徑1.1m降液管結(jié)構(gòu)普通弓型降液管溢流管面積0.0817m2受液盤型式普通平地受液盤氣體流通面積0.8686m2安定區(qū)寬度0.08m回流比10.24邊緣區(qū)寬度0.04m孔徑6mm弓形降液盤寬度0.305m孔間距0.018m弓形受液盤寬度0.

10、305m開孔率0.1024降液管底部間隙高度0.04m溢流堰高0.4m十一、設(shè)計(jì)小結(jié)通過這次課程設(shè)計(jì)，我有了很多收獲。首先，通過這一次的課程設(shè)計(jì)，我進(jìn)一步鞏固和加深了所學(xué)的基本理論、基本概念和基本知識(shí)，包括對(duì)化工原理課程中的一些精餾知識(shí)的理解，也讓我懂得了學(xué)以致用，培養(yǎng)了自己分析和解決與本課程有關(guān)的具體原理所涉及的實(shí)際問題的能力。其次通過這次課程設(shè)計(jì)，對(duì)板式塔的工作原理有了初步詳細(xì)精確話的了解，加深了對(duì)設(shè)計(jì)中所涉及到的一些力學(xué)問題和一些有關(guān)應(yīng)力分析、強(qiáng)度設(shè)計(jì)基本理論的了解。使我們重新復(fù)習(xí)了所學(xué)的專業(yè)課，學(xué)習(xí)了新知識(shí)并深入理解，使之應(yīng)用于實(shí)踐，將理論知識(shí)靈活化，這都將為我以后參加工作實(shí)踐有很大的

11、幫助。非常有成就感，培養(yǎng)了很深的學(xué)習(xí)興趣。這次課程設(shè)計(jì)我投入了不少時(shí)間和精力，我覺得這是完全值得的。我獨(dú)立思考，勇于創(chuàng)新的能力得到了進(jìn)一步的加強(qiáng)。由于時(shí)間和經(jīng)驗(yàn)等方面的原因，該設(shè)計(jì)中還存在很多不足、如對(duì)原理的了解還不夠全面等等。在本次設(shè)計(jì)中我也發(fā)現(xiàn)了自己的很多不足之處，知道了自己學(xué)習(xí)中的薄弱環(huán)節(jié)在哪里，對(duì)知識(shí)的掌握還存在盲點(diǎn)，總而言之，本次課程設(shè)計(jì)讓我獲益匪淺，我相信在以后的專業(yè)設(shè)計(jì)中我能做的更好。十二、主要符號(hào)說明Aa塔板開孔（鼓泡）面積K篩板塔的穩(wěn)定系數(shù)Af降液管面積L塔內(nèi)下降液體的流里Ao篩板面積Ls塔內(nèi)下降液體的流量AT塔截面積1溢流堰長度wC0流量系數(shù)N塔板數(shù)D塔頂餾出液流量n-篩孔數(shù)D塔徑P操作壓力do篩孔直徑R回流比E液流收縮系數(shù)u-空塔氣速ET全塔效率（總板效率）ua按開孔區(qū)流通面積計(jì)算的氣速eV霧沫夾帶量uo篩孔氣速Fa氣相動(dòng)能因子uow漏液點(diǎn)氣速g重力加速度V塔內(nèi)上升蒸汽流里H板間距Vs塔內(nèi)上升蒸汽流里hc與干板壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨萕釜?dú)堃海ㄋ桩a(chǎn)品）流里hd與液體流經(jīng)降液管的壓降相當(dāng)