【導讀】課程設計任務計劃書----------------------------------------. 精餾塔物料衡算-----------------------------------------. 操作壓強P的計算--------------------------------------. 塔板負荷性能圖----------------------------------------. 接管尺寸與結構----------------------------------------

　　

【正文】 圖中可查得氣相負荷上限 3, m ax m s? ,氣相負荷下限 3, min m s? ，所以可得 故操作彈性為 m axm in sVV ?? 塔板的這一操作彈性在合理的范圍 (3～ 5)之內，由此也可表明塔板設計是合理的。 ? 板式塔的結構 Ls， 3ms Vs， 3ms 吉林化工學院化工原理課程設計 24 ? 塔體的結構 板式塔內部裝有塔板、降液管、各物流的進出口及人孔（手孔）、基坐、 除沫 器等附屬裝置。除一般塔板按設計間距安裝外，其它處根據(jù)需要決定 其間距。 塔頂空間 塔頂空間指塔內最上層塔板與塔頂?shù)拈g距。為利于出塔氣體夾帶的液滴沉降，此段遠高于板間距，取 。 塔底空間 （ 1）、塔底儲液空間依儲液量停留 3－ 5min 或更長時間而定。 （ 2）、塔底液面至下層塔板之間要有 的間距。 人孔 對于 mmD 1000? 的板式塔，為安裝、檢修的要求，每隔 8層塔板設一人孔，本塔共開 3個人孔。提餾段開 2個人孔精餾段開 1個。人孔處板間距為 800mm，直徑為 500mm，其伸出塔體的筒長為 200mm。 塔高 實際塔板數(shù) N=26 人孔 PN3? 塔板間距 TH ? 進料板處間距 FH ? 人孔處板間距 PH ? 桾座高度 2H 3m? 封頭高度 1H ? 塔 空間高度 HD= 塔底空間高度 HB= F P T F F P P D B 1 2( 1 ) H + H + H + HH N N N H N H N H? ? ? ? ? ? ? 所以總高度 H=(26131)? +1? +3? ++++3= ? 塔板結構 塔徑為 ，超過 800mm，故采用整塊式；由于鋼度、安裝、檢修等要求，多將塔板分成數(shù)塊送入塔內。為了檢修方便，取一塊作為通道板，通 道板的寬度取 400mm。 吉林化工學院化工原理課程設計 25 第五 章 熱量衡算 ? 熱量衡算 表 4— 1 苯 — 甲苯的蒸發(fā)潛熱與臨界溫度 ? 塔頂熱量 ( 1 ) ( )C V D L DQ R D I I? ? ? ? ? 其中 (1 )VD LD D VA D VBI I X H X H? ? ? ? ? ? ? ? 0 .3 8221 11()1 rVV rTHH T?? ? ? ? ? 則 : ? 0C 時 苯 : 21( 8 0 . 6 2 7 3 . 1 5 ) / 2 8 8 . 5 1 . 2 3( 8 0 . 1 2 7 3 . 1 5 ) / 2 8 8 . 5 1 . 2 2rrTT ? ? ?? ? ? 蒸發(fā)潛熱 0 . 3 8 0 . 3 8221 11 1 1 . 2 3( ) 3 9 4 ( ) 4 0 0 . 7 1 /1 1 1 . 2 2rVV rTH H k J k gT? ?? ? ? ? ? ? ??? 甲苯 : 21( 8 0 . 5 2 7 3 . 1 5 ) / 3 1 8 . 5 7 1 . 1 1(1 1 0 . 6 3 2 7 3 . 1 5 ) / 3 1 8 . 5 7 1 . 2 0rrTT ? ? ?? ? ? 蒸發(fā)潛熱 0 . 3 8 0 . 3 8221 11 1 1 . 1 1( ) 3 6 3 ( ) 2 8 9 . 2 3 /1 1 1 . 2rVV rTH H k J k gT? ?? ? ? ? ? ? ??? 39。7 8 . 3 9 /7 8 . 3 9 8 1 . 7 9 6 4 1 1 . 5 2 /DDM k g m o lD M D k J k g?? ? ? ? ? (1 )0 . 9 8 4 0 0 . 7 1 (1 0 . 9 8 ) 2 8 9 . 2 33 8 6 . 9 1 /V D L D D V A D V BI I X H X Hk J k g? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ?? 物質 沸點 0C 蒸發(fā)潛熱 KJ/Kg 臨界溫度 TC/K 苯 394 甲苯 363 吉林化工學院化工原理課程設計 26 39。6( 1 ) ( )3 .5 1 6 4 1 1 .5 2 3 8 6 .9 18 .7 1 1 0 /C V D L DQ R D I IkJ kg? ? ? ? ?? ? ??? ? 塔底熱量 ( 1 ) ( )C V D L DQ R D I I? ? ? ? ? 其中 (1 )VD LD D VA D VBI I X H X H? ? ? ? ? ? ? ? 0 .3 8221 11()1 rVV rTHH T?? ? ? ? ? 則 : ? 0C 苯 : 21(1 0 9 . 1 2 7 3 . 1 5 ) / 2 8 8 . 5 1 . 3 2( 8 0 . 1 2 7 3 . 1 5 ) / 2 8 8 . 5 1 . 2 2rrTT ? ? ?? ? ? 蒸發(fā)潛熱 0 . 3 8 0 . 3 8221 11 1 1 . 3 2( ) 3 9 4 ( ) 4 5 4 . 2 9 /1 1 1 . 2 2rVV rTH H k J k gT? ?? ? ? ? ? ? ??? 甲苯 : 21(1 0 9 . 1 2 7 3 . 1 5 ) / 3 1 8 . 5 7 1 . 1 9 9 9(1 1 0 . 6 3 2 7 3 . 1 5 ) / 3 1 8 . 5 7 1 . 2 0 4 7rrTT ? ? ?? ? ? 蒸發(fā)潛熱 0 . 3 8 0 . 3 8221 11 1 1 . 1 9 9 9( ) 3 6 3 ( ) 3 5 9 . 7 4 /1 1 1 . 2 0 4 7rVV rTH H k J k gT? ?? ? ? ? ? ? ??? 39。9 1 . 7 1 / 9 1 . 7 1 1 0 3 . 2 1 9 4 6 5 . 3 9 /WWM k g m o lW M W k J k g?? ? ? ? ? ( 1 )( 1 0 .0 3 ) 3 5 9 .7 4 0 .0 3 4 5 4 .2 93 3 5 .2 7 /LW V W W V B W V AI I X H X Hk J k g? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ?? 39。7( 1 ) ( )3 .5 1 9 4 6 5 .3 9 3 3 5 .2 71 .1 1 1 0 /C V W L WQ R W I IkJ kg? ? ? ? ?? ? ??? 吉林化工學院化工原理課程設計 27 第六章 附屬設備設計 ? 接管尺寸與結構 接管的合適尺寸與在操作條件下管內的適宜流速的選擇密切相關。塔頂蒸 汽的適宜流速為：常壓操作時取 12~20ms ，絕對壓力在 6000 ~ 14000Pa時取30~50ms，絕對壓力小于 6000Pa 時取 50~70ms 。進料管內的適宜流速為：重力回流取 ~ ，強制回流取 ~ 。 進料管內適宜流速為：由高 位槽入塔時取 ~ ，由泵 輸送時取 ~ 。塔釜出料管內適宜流速一般取 ~。由公式計算得到尺寸均應圓整到相應規(guī)格的管徑。 ? 進料管 當塔徑 800D mm? ，且物料清潔不易聚合時，一般采用簡單的進料管，如圖 當塔徑 800D mm? 時，人不能進入塔內檢修，為了檢修方便，進料管應 采用帶外套的可拆結構，如圖 吉林化工學院化工原理課程設計 28 ? 塔釜出料管 當塔支座直徑小于 800mm 時，塔底出料管一般采用如圖 a 所示，當塔支座直徑大于 800mm 時，出料管可采用如圖 b 所示，為了安裝方便，引出管通道直徑應大于管法蘭外徑。 ? 進氣管 當對氣體分布要求不高時，采用如圖 a 所示結構的進氣管；當塔徑較大且進氣要求均勻時，可采用如圖 b 所示結構的進氣管，管上開有 3 排小孔，管徑及小孔直徑與數(shù)量由工藝條件決定。當蒸汽直接加熱 釜液時，蒸汽進入管安裝在液 面以下 ，管上小孔是朝下方或斜下方的，小孔直徑通常為 5~10mm ，各孔中心相聚 5~10 倍孔徑。全部小孔截面積 為進氣管截面積的 ~ 倍。當進氣管安裝在液面以上時，小孔是朝上方或斜上方的。 吉林化工學院化工原理課程設計 29 ? 再沸器 再沸器的任務是將部分塔底的液體蒸發(fā)以便進行徑流分離。再沸器是熱交換設備，根據(jù)加熱面安排的需要，再沸器的構造可以是夾套式、蛇管式或列管式；加熱方式可以是間接加熱或直接加熱。 選擇時應 注意以下 幾點 ： ① 使設備成本低（保持較高的傳熱系數(shù)）； ② 使換熱表面盡可能清潔（防止傳熱管表面結垢）； ③ 對于易熱分解的產品，應使其停留時間短，加熱壁溫低； ④ 能滿足分離要求。 小型再沸器可直接安裝在塔底部，但再沸器的橫截面積要略大于塔體的截面，對于較大型的塔，再沸器一般安裝在塔外。工業(yè)上使用最多的形式有：強制循環(huán)式、臥式熱虹吸式、立式熱虹吸式和凱爾特式。在立式再沸器中，被蒸發(fā)的液體在管內通過；在臥式再沸器中，被蒸發(fā)液體在管外通過。再沸器容量大時塔的操作穩(wěn)定，蒸汽分離空間大時可防止蒸氣中夾帶液體。對易起泡系統(tǒng)尤為有利。采用臥式再沸器，可以使塔和建筑物的總高度降低；由于產品在臥式再沸器中 的停留時間較長。因此不適宜用于蒸發(fā)對熱不穩(wěn)定的產品。 熱虹吸式再沸器利用再沸器中氣 液混合物和塔底 液體的密度差為推動力，增加流體在管內的流動速度，減少污垢的沉積，提高了傳熱系數(shù)，裝置緊湊，占地面積小。 凱爾特式再沸器一次通過蒸發(fā)的氣液比可達 80%，相當于一塊理論板。再沸器的傳熱面積可任意選用，釜液結焦時清洗方便，但金屬消耗量和占地面積都大。 當塔底產品是廢水時，通常采用直接水蒸氣加熱，這樣可節(jié)省再沸器的投資成本。 ? 冷凝器 冷凝器的任務是冷凝離開塔頂?shù)恼羝员銥榉蛛x提供足夠的回流。冷凝的優(yōu)點是未凝的產品富集了輕組分，冷凝器為分離提供了一塊理論板。當全凝時，部分冷凝凝液作為回流返回，冷凝沒 有分離作用。 在小型精餾塔中，冷凝器可采用蛇形式；對大型設備一般采用列管式。為了提高冷卻介質的流速，使其傳熱系數(shù)提高，一般安排冷卻介質在管內流動，蒸汽在管外冷凝，對于小型精餾塔，冷凝器一般安裝在塔頂，冷凝液靠重力作用回流入塔。冷凝器距塔頂回流口的高度，可根據(jù)管道阻力損失進行估算。工業(yè)上常用的幾種回流形式 對于大型精餾塔，往往講冷凝器安裝在離地面約 5m 的支架上，以保證泵在輸送回流液時，不會出現(xiàn)氣蝕現(xiàn)象。采用泵進行強制回流時，回流屬冷回流，其回流比容易控制，且對安放冷凝器的支座要求不高，安裝與檢修都比較 方便。 吉林化工學院化工原理課程設計 30 計算結果匯總 符號 單位 計算數(shù)據(jù) 精餾段 提餾段 各段平均溫度 tm ℃ 各段相對揮發(fā)度 ? 各段平均壓強 Pm kPa 平均流量 氣相 Vs m3/s 液相 LS m3/s 實際塔板數(shù) N 塊 12 14 板間距 HT m 塔的有效高度 Z m 塔徑 D m 空塔氣速 U m/s 0． 783 塔板液流型式 單溢流 單溢流 溢 流 裝 置 溢流管型式 弓形 弓形 堰長 LW m 堰高 hw m 溢流堰寬度 Wd m 管底與受液盤距離 H0 板 上清液層高度 hL m 孔徑 D0 m 吉林化工學院化工原理課程設計 31 孔間距 T m 孔數(shù) N 11515 開孔面積 Aa m2 篩孔氣速 U0 m/s 塔板壓降 Δ P0 aP 堰上液層高度 Hd m 霧沫夾帶 ev kg/kg 負荷上限 液沫夾帶控制 負荷下限 漏液控 制 氣相最大負荷 Vmax m3/s 氣相最小負荷 Vmin m3/s 操作彈性 致 謝 課程設計對于我們是一次嚴峻的考驗，綜合檢驗了學過的知識，培養(yǎng)了我們理論聯(lián)系實際的能力。幫助我們更加深入的理解了化工生產單元操作以及設計要求，使我們所學的知識不局限于書本，鍛煉了我們工程設計思維能力。通過對這次化工原理的課程設計使我增長了許多實際的知識，也在大腦中確