【導讀】板式精餾塔設計任務書。生產(chǎn)能力（進料量）40000噸／年。操作周期330天／年。塔頂產(chǎn)品組成≥98％。塔底產(chǎn)品組成≤1%. 塔徑及精、提餾段塔板結構尺寸的確定。塔板的流體力學校核。塔板的負荷性能圖。總塔高、總壓降及接管尺寸的確定。第一部分設計概述。第二部分塔的工藝計算

　　

【正文】 ?? ? 圓整后取管徑為 mm10370?? 校核 smDVu vs 4 3 6 39。39。439。 22 ????? ?,與 smu 25? 相差不大，故設備可用。 十 、 塔附屬設備的計算 ① 筒體厚度計算公式為： ? ?CtiC PDP ?? ??? 2 其中， a1 1 1 13 2 0 MPK P aP C ???? ,1400i mmD ? 材質取為 Q235B，工作溫度 ≤20oC。 查表得， ? ? ,113MPat ?? 取 ?? （采用帶墊板的雙面焊對接接頭，局部無損檢測） 則 mm8 0 1 1 32 1 4 0 01 1 ???? ??? 對碳素鋼和低合金鋼其最小計算厚度 mm3?? 取 圓整量圓整量則 ??????? , 1dn21 CCmmC ??。 圓整后，取名義厚度 ,5mmn ?? 復驗 ,%6 mmmmn ???? 故最后取 . mmC ? 塔體厚度為 5mm厚的 Q235B 制作。 ② 校核水壓試驗強度： 根據(jù)式： ? ? ,2 Se eiTT DP ??? ?? ??? ? ?? ? ???????? ???????? a1 1 0 0,1 3 1 t0 MPPPCtM P aPP CT ，時， ?? , mmCne ????? ?? 查表得 MPaS 235?? 28 則 ? ? , 4 0 M P aT ?? ????而 MPaS ??? , ST ??? ? 故水壓強度試驗足夠。 封頭選為標準橢圓形封頭，即.3 9 0h,mm40,3 5 ,2,22 00 mmhhmmDhbahD iiiii ???????? 則取直邊高度則? ? ?????? ???? ???? 應取mmPDP Ct iC，則取則 ,4 1d12 ?????? CCmmCd ??? 圓整后采用 mmn 5?? 厚的鋼板。復驗 ,%6 mmmmn ???? 故最后取. mmC ? 空塔氣速較大，塔頂帶液嚴重以及工藝過程中不許出塔氣速夾帶霧滴的情況下，設置除沫器，以減少液體夾帶損失，確保氣體純度，保證后續(xù)設備的正常操作。 這里選用絲網(wǎng)除沫器，其具有比表面積大，質量輕，空隙大及實用方便等優(yōu)點。 設計氣速選?。篤VLku ? ?? ??? ,系數(shù) ??k smu /8 96 0 96 001 ??? 除沫器直徑： muVD S ????? ? 故選取不銹鋼除沫器，類型：標準型，材料：不銹鋼絲網(wǎng)（ 1Cr18Ni9Ti），絲網(wǎng)尺寸，圓絲 ? 。 塔底常用裙座支撐，裙座的結垢性能好，連接處產(chǎn)生的局部阻力小，所以它 29 是設備的主要支座形式，為了制作方便，一般采用圓筒形。裙座內(nèi)徑為 1400mm,取裙座壁厚 20mm， 則基礎環(huán)內(nèi)徑： mmD ib 1 2 4 010)~()2021 4 0 0( 3 ?????? 基礎環(huán)外徑： mmD ob 164010)~()2021400( 3 ?????? 圓整 ： mmDmmD obib 1700,1300 ?? ，基礎環(huán)厚度，考慮到腐蝕余量取 14mm，考慮到再沸器裙座高取 1m，地角螺栓直徑去 30M 。 一般每隔 4— 5m設一個人孔，本塔中共 23 塊板，須設 4 個人孔，每個孔直徑為 450mm。 塔總體高度的設計 板式塔的塔高（不包括裙座）由下式?jīng)Q定： 頂封群 HHHHHH Bl ????? +H 人孔 塔頂部空間高度 頂H 是指塔頂?shù)谝粚拥剿敚ú缓忸^）的直線距離，取為1200mm。 塔的底部空間高度 BH 是指塔底最末一層塔盤到塔底（不含封頭）的距離，釜液停留時間取 10min。 H 人孔 是指由于加人孔而多增加的高度，塔板間距是 400mm，如果加人孔取板間距為 600mm。 ? ?mHLVRRVHBSWWB 2360039。,/)2134(23323????????????????則其中， ??????? 提’精 NHNHH TTi mH ????????? ）（ 選取列管式換熱器，冷 凝水循環(huán)與氣體方向相反，即逆流式。冷水走管程， 30 物料蒸汽走殼程，傳熱系數(shù)： )/(800 2 smWK ?? ，又信陽地區(qū)平均溫度為 25oC，所以選用 25oC 的冷卻水，設水升溫 10oC. 對于逆流： T C? ? C? t 25 C? ?35 C? Ctt ttt m ???? ?????? ????? )()(ln )()(ln1212 故全凝器面積： 22, ????????AmtK QAmC，則實際面積取安全系數(shù)為 選用 Φ323mm的碳鋼管，管心距為 40mm，傳熱管長度取為 3m,管子正三角形排列。 為確定泵輸送一定流量所需的揚程 H，應對輸送系統(tǒng)進行機械能衡算，這里選擇原料罐內(nèi)的液面與進料口處的管截面建立機械能衡算式： ? ?? ?????????32122fff hhhgugPZH ? 式中： ? Z—— 兩截面處位頭差 ?P?—— 兩截面處靜壓頭差 gu22?—— 兩截面處動壓頭差 ?1fh —— 直管阻力 ?2fh —— 管件、閥門局部阻力 ?3fh —— 流體流經(jīng)設備的阻力 對進料管 smuF /39。? ， 3/ mkgLD ?? 31 提升壓頭 mgu F 2 39。h22 ???? 設料液表面至加料空位置為 10m，管長為 20m，有兩個 ?90 彎頭， ?? ， k P aPPPudsPamkgmLedLeDFFFFFFFF)(39。Re/,30/4433??????????????????????????????????為湍流料液 在原料液內(nèi)的液面與進料口建立機械能衡算： mHgPguZHemgudLeLHFFFFFF42002)(2)(2222????????????????????????????? 以回流罐為例，回流罐通過的物流量： skgsK m o lhk m o lDRL h /4 4 )14 1 ()1( ????????設凝液在回流罐中停留的時間為 10min，罐的填充系數(shù) ? 為 ，則該罐的容積 V計算如下 ： ?????? ??? 故回流罐容積可取 V= 3m 十一、 精餾塔設計計算結果匯總一覽表 項目 精餾段 提餾段 塔徑 D， m 板間距 HT， m 塔板型式 單溢流弓形降液管 單溢流弓形降液管 32 實際塔板數(shù) 空塔氣速 u， m/s 堰長 lW， m 堰高 hW， m 板上液層高度 hL， m 降液管底隙高度 ho， m 浮閥數(shù) N，個 閥孔氣速 uo， m/s 閥孔動能因數(shù) Fo 臨界閥孔氣速 uoc， m/s 孔心距 t， m 排間距 t’， m 單板壓降△ pp， kPa 液體在降液管內(nèi)停留時間 s 安定區(qū)寬度 Ws,m 邊緣固定區(qū)寬度 Wc,m 弓形降液管寬度 Wd,m 開孔率 % 泛點率 % 液相負荷上限 (Ls)max， m3/s 液相負荷下限 (Ls)min， m3/s 漏液線 12 135 7 123 33 十二、參考文獻 [1] 王國勝 .化工原理課程設計 [M]. 大連 :大連理工大學出版社 ,2020 [2] 陳敏恒 ,從德滋 ,方圖南 ,等 .化工原理 (上、下冊第三版 )[M]. 北京 :化學工業(yè)出版社 .2020 [3] 中國石化集團 上海工程有限公司 .化工工藝設計手冊 (上 )[M]. 北京 :化學工業(yè)出版社 ,2020 [4] 唐倫成編著 .化工原理課程設計簡明教程 ,第一版 [M]. 哈爾濱 :哈爾濱工業(yè)大學出版社 ,2020 [5] 匡國柱 ,史啟才 .化工單元過程及設備課程設計 [M]. 北京 :化學工業(yè)出版社 ,2020 [6] 劉光啟 ,馬連湘 ,劉杰 .化學化工物性數(shù)據(jù)手冊 (有機卷 )[M]. 北京 :化學工業(yè)出版社 ,2020 [7]《化工 設備 設計手冊》編寫組 .金屬設備 (上 )[M].上海 :上海人民出版社 ,1975 [8] 北京化工研究院 “ 板式 塔 ” 專題組 ,浮閥塔 [M].北京 :燃料化學工業(yè)出版社 ,1972 [9] 管國鋒 , 趙汝溥 .《化工原理》 (第二版 ). 北京 : 化學工業(yè)出版社 , 2020年 [10] 畢誠敬 . 《化工原理課程設計》 . 天津 : 天津科學出版社， 1996年 [11] 林大鈞 . 《 化工機械設計制圖 》 . 北京 : 科教 出版社 , 1999年 [12] 伍欽，梁坤 .《板式精餾塔設計》 .北京：化學工業(yè)出版社， 2020年 [13] 化學工程編委會 . 《化學工程手冊》 (第 13卷 )，北京 : 化學工業(yè)出版社， 1989 [14] 劉佩茹 . 《化工過程與設備》 . 北京 : 中國輕工業(yè)出版社 , 1994年 [15] 潘國昌 , 郭慶豐 . 《化工過程設備與設計》 . 北京 : 化學工業(yè)出版社 , 1996年 附錄 1 主要符號說明 符號 意義 計量單位 M 摩爾質量 kg/kmol F 進料率 kmol/s D 塔頂采出 量 kmol/s W 塔底采出 量 kmol/s q 進料熱狀況 x 液相摩爾分率 y 氣相摩爾分率 R 回流比 L 液相負荷 kmol/s 34 V 氣相負荷 kmol/s TN 理論塔板數(shù) PN 實際塔板數(shù) P 操作壓力 Pa t 溫度 ℃ ρ 密度 kg/m3 σ 表面張力 mN/m μ 粘度 mPas SV 氣相體積流率 m3/s SL 液相體積流率 m3/s maxu 最大空塔氣速 m/s TH 板間距 m Lh 板上清液高度 m C20 負荷系數(shù) C 負荷因子 m/s u 空塔氣速 m/s D 塔徑 m AT 塔截面積 m2 Z 有效高度 m lW 堰長 m hW 溢流堰高度 m hOW 堰上液層高度 m Wd 降液管寬度 m Af 截面積 m2 ? 降液管中停留時間 s h0 降液管底隙高度 m 35 Ws 邊緣區(qū)寬度 m Wc 無效區(qū)寬度 m Aa 開孔區(qū)面積 m2 t 孔中心距 mm φ 開孔率 h 阻力 Pa E 液流收縮系數(shù) ET 塔板效率 K 穩(wěn)定系數(shù) Hd 降液 管內(nèi)液層高 m CP 比熱容 kJ/(kmol? ℃ ) Q 熱量 kJ/h H? 潛化熱 kJ/kg hW 蒸汽用量 kg/h g 重力加速度 m/s2 N 塔板數(shù)目 hc 與干板壓強降相當?shù)囊褐叨? m 下標 A， 1 輕組分 B， 2 重組分 D 餾出液 F 加料 m 平均值 W 釜液 L 液相 V 氣相