【導(dǎo)讀】師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加。而使用過的材料。均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。本次設(shè)計(jì)的浮閥塔是化。離，利用液相混合物中各組分的揮發(fā)度的不同，使易揮發(fā)組分由液相向氣相轉(zhuǎn)移，難揮發(fā)組分由氣相向液相轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn)原料混合液中各組分的分離。塔頂使用全凝器，部分回流。精餾段實(shí)際板數(shù)為17，提餾段實(shí)際板數(shù)為。漏液、液泛、霧沫夾帶的流體力學(xué)驗(yàn)算，均在安全操作范圍內(nèi)。塔的附屬設(shè)備中，所有管線均采用無縫鋼管。用140℃飽和蒸汽加熱，用15℃循水作冷凝劑。飽和蒸汽走管程，釜液走殼程。

　　

【正文】 閥孔氣速 U0與體積流量有如下關(guān)系 NdVU S200 4?? 式中各參數(shù)已知或已計(jì)算出，即 3300 . 5 。 0 . 4 5 。 0 . 0 5 。 0 . 5 。 2 . 9 1 / 。 8 0 6 . 8 / 。 7 7 。T w v lH m h m k g m k g m N? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? 0 /U m s? ； 0 ? ； 0 ? 代入上式。 整理后便可得 sV 與 sL 的關(guān)系，即 222 31 6 . 4 5 1 2 8 2 4 . 3 5 7 8 . 2 3S S SV L L? ? ? 此式即為液泛線的方程表達(dá)式。在操作范圍內(nèi)任取若干 sL 值，依 sL sV 第二章 塔板的工藝設(shè)計(jì) 23 用上述坐標(biāo)點(diǎn)便可在 ssLV負(fù)荷性能圖中繪出液泛線，圖中的 (2)。 液相負(fù)荷上限線 為了使降液管中液體所夾帶的氣泡有足夠時(shí)間分離出，液體在降液管中停留時(shí)間不應(yīng)小于 3～ 5s。所以對(duì)液體的流量須有一個(gè)限制，其最大流量必須保證滿足上述條件。 由式 秒～ 53???STf L HA? 可知，液體在降液管內(nèi)最短停留時(shí)間為 3～ 5 秒。取 5s?? 為液體在降液管中停留時(shí)間的下限，所對(duì)應(yīng)的則為液體的最大流量 maxsL ,即液相負(fù)荷上限，于是可得3m a x m a 57 05 /5 5 5f T f TssA H A HL m s L???? ? ? ?顯 然 由 式所得到的液相上限線是 一條與氣相負(fù)荷性能無關(guān)的豎直線，即負(fù)荷性能圖中的線 (3)。 氣體負(fù)荷下限線（漏液線） 對(duì)于 F1 型重閥，因 0F 5 時(shí)，會(huì)發(fā)生嚴(yán)重漏液，故取 0 5F? 計(jì) 算相應(yīng)的氣相流量 39。 min()sV 39。 2 2 30m i n 0 5( ) 0 . 0 3 9 7 7 0 . 2 7 /44 2 . 9 1sVFV d N m s??? ? ? ? ? ?? 液相負(fù)荷下限線 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。 2 336002 .8 6 0 .0 0 61000 Sw LE l?? ????? ?取 、代入 wl 的值則可求出 ? ?minsL為 3322 3m i n 0 . 0 0 6 1 0 0 0 0 . 0 0 6 1 0 0 0 0 . 6 6 0 . 0 0 0 5 4 3 /2 . 9 1 3 6 0 0 2 . 9 1 1 3 6 0 0ws lL m sE??? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ??? ? ? ? 上式后得 第二章 塔板的工藝設(shè)計(jì) 24 按上式作出的液相負(fù)荷下限線是一條與氣相流量無關(guān)的豎直線，見圖中線 (5) 所的負(fù)荷性能圖如下： 3 小結(jié) 1. 從塔板負(fù)荷性能圖中可看出，按生產(chǎn)任務(wù)規(guī)定的氣相和液相流量所得到的操作點(diǎn) P 在適宜操作區(qū)的適中位置，說明塔板設(shè)計(jì)合理。 2. 按固定的液氣比，從負(fù)荷性能圖中可查得氣相負(fù)荷上限 maxsV = m3/s,氣相負(fù)荷下限 minsV ≤ m3/s，所以可得 m a xm i n2 .7 5 4 .0 40 .6 8ssVV? ? ?操 作 彈 性 塔板的這一操作彈性在合理的范圍 (3～ 5)之內(nèi)，由此也可表明塔板設(shè)計(jì)是合理的。第三章 塔附件設(shè)計(jì) 25 第三章 塔附件設(shè)計(jì) 接管與法蘭 進(jìn)料管 進(jìn)料管的結(jié)構(gòu)類型很多，有直管進(jìn)料管、 T 型進(jìn)料管、彎管進(jìn)料管。本設(shè)計(jì)采用直管進(jìn)料管，管徑計(jì)算如下： 4 SFVD u?? 取 Fu ? ， /SV m s? 4 0 .0 0 1 4 3 3 .3 83 .1 4 1 6 1 .6D m m???? 選用管道尺寸 φ42 ? ， 40ND mm? 。 回流管 采用直管回流管，取 Ru ? 。 R ? ， 2 . 1 2 3 . 1 2 4 8 . 5 6 /L R D k m o l h? ? ? ? ? 4 8 . 5 6 7 8 . 1 1 0 . 9 9 2 4 8 . 5 6 9 2 . 1 3 0 . 0 0 843 6 0 0 8 1 4 . 2 7 0 . 0 3 2 3 23 . 1 4 1 6 1 . 6Rd m m m? ? ? ? ???? ? ?? 選用管道尺寸 φ42 ? ， 40ND mm? 。 塔底出料管 取 Wu ? ，直管出料 /L gm? ? 第三章 塔附件設(shè)計(jì) 26 2 4 . 1 8 0 . 0 1 2 7 8 . 1 1 2 4 . 1 8 0 . 9 8 8 9 2 . 1 3443 6 0 0 8 0 6 . 8 0 . 0 1 2 5 1 2 . 5 33 . 1 4 1 6 1 . 6SwwVd m m mu?? ? ? ? ???? ? ? ??選用管道尺寸 [7]φ22 ? ， 15ND mm? 塔頂蒸氣出料管 直管出氣，取出口氣速 20 /u m s? 。 14 4 0 . 5 5 0 . 1 8 7 1 8 73 . 1 4 1 6 2 0VD m m mu? ?? ? ? ?? 選用管道尺寸 φ194 24? ， 200ND mm? 塔底進(jìn)氣管 采用直管取氣速 23 /u m s? ，則 24VD u?? 24 4 0 . 5 3 0 . 1 7 1 1 7 13 . 1 4 1 6 2 3VD m m mu? ?? ? ? ?? 選用管道尺寸 φ194 10? ， 200ND mm? 法蘭 取操作壓力為 ，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)法 蘭。 表 31 進(jìn)料管接管法蘭 [8] 公稱 直徑 鋼管 外徑 A 法蘭 外徑 D 突臺(tái) 直徑 D 螺栓中心圓直徑 K 螺栓孔直徑 L 螺栓 孔數(shù) 螺栓 尺寸 80 90 200 132 160 18 8 M16 第三章 塔附件設(shè)計(jì) 27 表 32 回流管接管法蘭 公稱 直徑 鋼管 外徑 A 法蘭 外徑 D 突臺(tái) 直徑 D 螺栓中心圓直徑 K 螺栓孔直徑 L 螺栓 孔數(shù) 螺栓 尺寸 80 90 200 132 160 18 8 M16 表 33 塔底出料管接管法蘭 公稱 直徑 鋼管 外徑 A 法蘭 外徑 D 突臺(tái) 直徑 D 螺栓中心圓直徑 K 螺栓孔直徑 L 螺栓 孔數(shù) 螺栓 尺寸 50 63 165 99 125 18 4 M16 表 34 塔頂蒸汽管法蘭 公稱 直徑 鋼管 外徑 A 法蘭 外徑 D 突臺(tái) 直徑 D 螺栓中心圓直徑 K 螺栓孔直徑 L 螺栓 孔數(shù) 螺栓 尺寸 450 470 670 548 600 36 20 M33 表 35 塔底進(jìn)氣管法蘭 公稱 直徑 鋼管 外徑 A 法蘭 外徑 D 突臺(tái) 直徑 D 螺栓中心圓直徑 K 螺栓孔直徑 L 螺栓 孔數(shù) 螺栓 尺寸 400 420 620 503 550 36 16 M33 第三章 塔附件設(shè)計(jì) 28 筒體與封頭 筒體 塔頂為常壓，塔底壓力為 5 0 1 . 3 3 2 0 . 0 1 6P M P a? ? ? （ 表 壓 ），又因?yàn)樗嘴o壓力很小可忽略不計(jì)，所以塔內(nèi)的工作壓力很小，由此計(jì)算厚度小于塔體的最小厚度。 設(shè) mm3m in ???? ，選擇所用材質(zhì)為 20G。 設(shè)計(jì)溫度 ℃120?t ， mm166??? 時(shí)， ? ? MPa113?? ， 1?? ，并設(shè) amm/?? 。 n=20, mmC ??? 取 mmCCmmC n , 211 ???????????? ?? ， ?? mmCCne ??????? ?? 校核 ? ? ? ? 00 0 1322 i e MPDP ett ?? ?????? ???? 壁厚選 6mm，所用材質(zhì)為 20G。 封頭 封頭分為橢圓形封頭、蝶形封頭等幾種，本設(shè)計(jì)采用橢圓形封頭，由公稱直徑 D=1000mm，可查得 [9]曲面高 1 250mmh ? ,直邊高度 0 25h mm? ，內(nèi)表面積 ?封 ，容積 ?封 。選用封頭 gD1000 6? ， GBT251982020。 除沫器 在空塔氣速較大，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。本設(shè)計(jì)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(diǎn)。 設(shè)計(jì)氣速選?。? 39。39。 0 .1 0 7LVVu k k??????且 8 0 6 . 8 2 . 9 10 . 1 0 7 1 . 7 8 /2 . 9 1 ms?? ? ? 除沫器 直徑 4 4 0 . 5 5 0 . 6 33 . 1 4 1 6 1 . 7 8 5SVDmu? ?? ? ?? 第三章 塔附件設(shè)計(jì) 29 選取不銹鋼除沫器類型：標(biāo)準(zhǔn)型；規(guī)格： 1500；材料：不銹鋼絲網(wǎng)（ 0Cr18Ni10Ti）代號(hào)， 321， GB/T4240；絲網(wǎng)尺寸：圓絲φ [9]。 裙座 塔底常用裙座支撐，裙座的結(jié)構(gòu)性能好，連接處產(chǎn)生的局部阻力小，所以它是塔設(shè)備的主要支座形式，為了制作方便，一般 采用圓筒形。由于裙座內(nèi)徑800mm ,故裙座壁厚取 16mm。 基礎(chǔ)環(huán)內(nèi)徑： 3biD ( 1 0 0 0 2 1 6 ) 0 . 4 1 0 6 3 2 m m? ? ? ? ? ? 基礎(chǔ)環(huán)外徑： 3boD ( 1 0 0 0 2 1 6 ) + 0 . 4 1 0 1 4 3 2 m m? ? ? ? ? 經(jīng)圓整后裙座取 biD ? ， boD ? ；基礎(chǔ)環(huán)厚度考慮到腐蝕余量去；考慮到再沸器，裙座高度取 ，地腳螺栓直徑取 M22[10]。 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)便于人進(jìn)出任何一層塔板。由于設(shè)置人孔處塔間距離大，且人孔設(shè)備過多會(huì)使制造時(shí)塔體的彎曲度難以達(dá)到要求，一般每隔 10~20 塊板才設(shè)一個(gè)孔，本塔中共 32 塊板，需設(shè)置 2個(gè)人孔，每個(gè)人孔直徑為 450mm，板間距為 600mm,裙座上應(yīng)開 2 個(gè)人孔，直徑為 450mm，人孔深入塔內(nèi)部應(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狀及墊片用材，一般與塔的接管法蘭相同。 吊柱 為方便室外較高塔的安裝、檢修，塔頂需設(shè)置吊住。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。塔徑 D=1000mm 選用吊柱 Kg，懸臂長度 s=1000mm，高度 L=3400mm，上下支座高度差 H=1000mm， 248。δ =219 10，懸臂曲率半徑 R=935mm，墊板距離 e=300mm，吊鉤與封板距離 l=120mm，質(zhì)量 348Kg。HG/T2163927。 塔總體高度的設(shè)計(jì) 塔的頂部空間高度 塔的頂部空間高度是指塔頂?shù)谝粚铀P到塔頂封頭的直線距離，取除沫器到第一塊板的距離為 600mm，塔頂部空間高度為 1200mm。 第三章 塔附件設(shè)計(jì) 30 塔的底部空間高度 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。 B s v TH ( tL 39。 60 R ) /A ( 0. 5 0. 7 )? ? ? ? = ( 5 0 . 0 0 3 9 3 6 0 0 . 1 4 2 ) / 1 . 5 3 9 0 . 6 1 . 2 7 4m? ? ? ? ? 塔立體高度 1TH H N 5 1 5 0 4 5 0 ( 3 2 1 ) 5 1 5 0 1 4 7 0 0 m m = 1 4 . 7 0 m? ? ? ? ? ? ? ? ? B+ H + H + H + H 1 4 . 7 0 2 . 7 2 5 2 . 2 7 0 . 5 5 1 . 2 2 0 . 3 7 5 mHH ? ? ? ? ? ? ?1 頂 裙封第四章 輔助設(shè)備 31 第四章 輔助設(shè)備 冷凝器的選型 本設(shè)計(jì)冷凝器選用重力回流直立或管殼式冷凝器 原因：因本設(shè)計(jì)冷凝器與被冷凝氣體走管間，對(duì)于蒸餾塔的冷凝器，一般選管殼式 冷凝器或空冷器，螺旋板式換熱器，以便及時(shí)排出冷凝液。冷凝水循環(huán)與氣體之間方向相反，當(dāng)逆流式流入冷凝器時(shí)