【導讀】本設(shè)計為分離乙醇-水混合物，采用篩板式精餾塔。精餾塔是提供混合物氣、液兩。它是利用混合物中各組分揮發(fā)能力的差異，通過。液相和氣相的回流，使混合物不斷分離，以達到理想的分離效果。塔頂冷凝方式是采用全凝器，塔釜的加熱方式是使用再沸器。精餾過程的計算包括物料衡算，熱量衡算,塔板數(shù)的確定等。然后對精餾塔進行設(shè)。最后進行流體力學驗算、繪制塔板負荷性能圖。精餾塔是進行精餾的一種塔式汽液接觸裝置，又稱為蒸餾塔?；S中精餾操作是在直立圓形的精餾塔內(nèi)進行的，塔內(nèi)裝有若。底引入上升蒸汽流和從塔頂引入下降液。由此可知，單有精餾塔還不能完成精餾操。本次設(shè)計的泡罩塔是化工生產(chǎn)中主要的氣液傳質(zhì)設(shè)備。通過對精餾塔的運算，調(diào)試出塔的工藝流程、其優(yōu)點是，可利用壓力較低的蒸汽加熱，塔釜只需安裝。的能量僅有5%左右被利用。能直接用來做塔釜的熱源，但可用作低溫熱源，供別處使用。溫度后再用于加熱釜液。

　　

【正文】 ? ? ? ?hkgQq hm / 6, ?????? ? 38 表 塔釜再沸器規(guī)格 公稱直徑 /mm 公稱壓力Pg MPa 管程數(shù) N 管子根數(shù) n 1100 6 830 中心排管數(shù) 管程流通面積 / 2m 計算換熱面積 / 2m 換熱管長度 /mm 32 9000 39 第 5 章 泡罩塔工藝設(shè)計結(jié)果 項目 數(shù)值 塔徑 D/m 精 提 板間距 mHT/ 板上液層高度 /Lhm 空塔氣速 精餾塔 1/( . )u ms? 提餾塔 1/( . )u ms? 溢流堰長度 /wlm 精 提 溢流堰高度 精餾段 /whm 提餾段 /whm 降液管截面積 /fA m2 精 提 降液管高度 /dWm 精 提 降液管底隙高度 精餾段 0/hm 40 提餾段 0/hm 塔板壓降 精餾段 /phm 提餾段 /phm 液體在降液管內(nèi)的停留時間 精餾段 /s? 提餾段 /s? 降液管內(nèi)的清液高度 精餾段 /dHm 提餾段 /dHm 液相負荷下限 精餾段 3//sL m s 提餾段 3//sL m s 液相負荷上限 3//sL m s 精 提 操作彈性 精餾段 提餾段 41 ? ? ? ???? 第 6章 塔體的初步設(shè)計 第 塔有效高度的計算 （ 1）精餾段有效高度的計算： ? ? ? ? ? ?mNZ ??????? （ 2）提餾段有效高度的計算： ? ? ? ? ? ?mNZ ??????? （ 3） 每隔 8 層塔板開一人孔，人孔高度為 ，共開 4 個， （ 4）塔頂間距： mH ? （ 5）塔底空間高度：取產(chǎn)品停留時間θ＝ 10～ 15min。計算結(jié)果再加上 1～ 2m作為塔底空間，即： mALH TSB 4 3 60100 0 3 5 1 6 ???????? ? （ 6）進料板處板間距： mHF 1? 塔高： ????? TFBD HHHHH 42 ? ? mmmuVd sf 450447 0031 ?????? ? 第 裙座的計算 ?? ，故選擇圓筒形群座 第 節(jié) 塔體各接管設(shè)計 各接管尺寸的確定 （ 1）進料管 f? =( kg/m3) 進料體積流量： ? ?smFMVffsf / 3????? ? 料液由高位槽進塔時，料液流速取 ~。由泵輸送時，流速取 ~。取適宜的輸送速度 : smuf /2? ,故 經(jīng)圓整選取熱軋無縫鋼管（ GB816387），規(guī)格： ?? (2) 釜殘液出料管 ???????39 1 3 5 7 mkgW? 43 ? ?smLMV L LsL / 3????? ?mmmuVd sL ?????? ?? ? mmmuVd sw 5004 96 00 14 ?????? ?釜殘液的體積流量： ? ?smWMVwWsw /0 0 1 4 6 0 09 1 3 0 9 8 2 0 3????? ? 釜液流出的速度一般取 ~。 取適宜的輸送速度： smuw /? ， 則經(jīng)圓整選取熱軋無縫鋼管（ GB816387），規(guī)格： mm560?? (3) 回流液管 ??????? 33 43 50 mkgL? 回流液體積流量： 利用液體的重力進行回流，一般流速為 ~。 取適宜的回流速度： smuL /? 那么經(jīng)圓整選取熱軋無縫鋼管（ GB816387），規(guī)格： mm7127?? (4)塔頂上升蒸汽管 塔頂上升蒸汽的體積流量： ? ?smVMVVVsV / 3????? ? 飽和水蒸汽壓力在 295kPa（表壓）以下時，蒸汽在管中流速為 20~40m/s。表壓在785kPa 以下時，流速取為 40~60m/s；表壓在 2950kPa 以上時，流速取為 80m/s。 取適宜的速度： smuv /20? 44 ? ? mmmuVd sV 5 185 2 ?????? ?那么： 經(jīng)圓整選取拉制黃銅管，規(guī)格： mm20630?? 第 節(jié) 罐設(shè)計 容器填充系數(shù)取 k= 進料罐（常溫貯料） 在 20℃時， 錯誤 !未找到引用源。 33 / 9 8,/7 9 5 mkgmkg ?? 水乙 ?? 3/ 1 5 9 9 1 mkg???混? 壓力取 （絕對壓力） 進料 ?Fx 進料質(zhì)量流量 .9 59 6 k g/ h9 59 5?F 進料罐容積kFV L???? ? 其中 錯誤 !未找到引用源。 為停留時 間，取 4天， 進料罐容積 33 1 6 1 52 8 9 6 1 4 2449 5 9 5 9 5 mmkFV L ??? ?????? ? ? 回流罐（ 40℃） 3/ mkg?水? 錯誤 !未找到引用源。 ， 3/777 mkg?乙? ， 3/ mkg?混? 取停留時間為 錯誤 !未找到引用源。 ?? 所以 45 ? ? 339。 mMDRV ?????????乙乙? ? 339。 3 2 mkVV ??? 圓整后取 319m 餾出產(chǎn)品罐 取產(chǎn)品停留時間為 5天，即 錯誤 !未找到引用源。 =120 3/ mkg?混? hkmolD ? 所以 34 5 8 8 8 467 6 9 1 0 mVo ??? mkVV o ???? ? 圓整為 1108 錯誤 !未找到引用源。 。 釜液罐 取停留時間為 5天，即 錯誤 !未找到引用源。 =120 h ， 3/ mkg?混? hkm olW ? hMWVw 3m0 2 3 8 9 182 3 0 7 6 ????? ? 水 hmkVV w ????? ? 圓整取 錯誤 !未找到引用源。 。 46 第 塔體手孔及人孔的設(shè)計 人孔數(shù)目根據(jù)塔板安裝方便和物料的清洗程度而定。對于不需要經(jīng)常清洗的物料，一般每隔 8~10 塊塔板設(shè)置一個人孔；對于易結(jié)垢 、結(jié)焦的物系需經(jīng)常清洗，則每隔 3~4 塊塔板開一個人孔。 乙醇 水體系屬于不需要經(jīng)常清洗的物料，選擇每隔 8 層開一個人孔。則，人孔數(shù)： 21823 ?????????pn 人孔直徑一般為 450~600mm，選擇人孔高度為 800mm。 第 節(jié) 封頭的選用 封頭分為橢圓形封頭、蝶形封頭等幾種，本設(shè)計采用橢圓形封頭，由公稱直徑dN=2020mm，查得曲面高度 h1=450mm，直邊高度 h。 =40mm，內(nèi)表面積 F 封 =，容積 V 封 =，選用封頭 DN1800 6， JB115473。 第 節(jié) 吊柱的選取 對于較高的室外無框架的整體塔，在塔頂設(shè)置吊柱，對于補充和更換填料、安裝和拆卸內(nèi)件，既經(jīng)濟又方便，一般取 15m以上的塔物設(shè)吊柱，本設(shè)計中塔高度大，因設(shè)計塔徑 D=1800mm，可選用吊柱 500kg， S=1000mm， L=3400mm， H=1000mm，材料為A3。 47 結(jié) 論 本設(shè)計的重點在于計算，計算主要包括工藝計算、設(shè)備計算以及附屬設(shè)備計算三部分。工藝計算中主要進行了物料衡算，計算出了回流比、進料口氣液相密度和流量等基本數(shù)據(jù)；設(shè)備計算主要是對精餾塔的精餾段和提餾段 的相關(guān)數(shù)據(jù)以及塔高進行計算，計算出了精餾段和提餾段的塔徑、塔板間距、塔截面積以及塔高等數(shù)據(jù)，并繪制出負荷性能圖；附屬設(shè)備計算主要對塔頂全凝器和塔釜再沸器等附屬設(shè)備的數(shù)據(jù)進行計算，以便選取相應(yīng)的器材規(guī)格。 在計算過程中我進行了相關(guān)的各項校核，如：在估算塔徑時，得到的塔徑計算值在選定的塔板間距對應(yīng)的塔徑范圍之內(nèi)；在選定的塔徑下霧沫夾帶是否符合標準，并對可選的不同塔徑進行霧沫夾帶的比較，從而得到最優(yōu)解；在選定降液管面積后，校驗降液管中液體流速和滯留時間是否符合要求；通過校核穩(wěn)定系數(shù)來確定開孔面積的選擇是否合理；通 過液泛的校核來檢驗出口堰高度的選擇是否正確以及進一步驗證塔板間距選擇是否得當?shù)鹊?。這些驗證與校核重復說明了本設(shè)計的嚴謹性與可執(zhí)行性，還能進一步說明本設(shè)計的操作彈性較好。 我感覺到課程設(shè)計鍛煉了我們搜索有用信息的能力，各種狀態(tài)下的物性參數(shù)都要親自去查出來，翻閱文獻，查找資料，在這一步步的設(shè)計準備過程中，自己的能力也在不斷的提高。 而且在設(shè)計過程中，我們深深體會到實際情況的復雜性。課程設(shè)計的內(nèi)容來源于書本，又高于書本，因為要考慮很多實際狀態(tài)，而不是書本上最常見的理想狀態(tài)了?？傆幸惶煳覀兌紩厴I(yè)，要面臨的就是這些 實際狀態(tài)下的情況，這次設(shè)計過程就訓練了我們面對這些不理想狀態(tài)的應(yīng)對能力。 48 參考文獻 [1] 王志魁．化工原理 [M]．化學工業(yè)出版社， 2020． [2] 申迎華，郝笑剛編．化工原理課程設(shè)計 [M]．北京：化學工業(yè)出版社， 2020． [3] 楊祖榮．化工原理 [M]．北京：化學工業(yè)出版社， 2020． [4]陳倩中，化工設(shè)備設(shè)計全書 化工容器設(shè)計 [M]．上海：上?？萍汲霭嫔?， 1985． [5]中國石化等編．化工工藝設(shè)計手冊（第三版） [M]．化學工業(yè)出版社， 2020． [6]石油化學工業(yè)部石油化 工規(guī)劃設(shè)計組織編．塔的工藝計算 [M]．北京：石油化學工業(yè)出版社，1977． [7]中國石化集團上海工程有限公司，化工工藝設(shè)計手冊 [M]．化學工業(yè)出版社， 2020． 2738． [8]李克永．化工機械手冊 [M]．天津大學出版社， 1991． [9]鐘秦．化工原理 [M]．北京：國防工業(yè)出版社， 2020．