【正文】 kg/s 塔頂溫度 tbd ℃ 塔底溫度 tbw ℃ 塔頂壓力 Pd MPa （絕） 51 塔底壓力 Pw MPa （絕） 精餾塔工藝設(shè)計 1 物性數(shù)據(jù) ， ℃ 下，丙烷的物性數(shù)據(jù)（以塔底為標(biāo)準(zhǔn)）：查得 氣相密度： ρV =28kg/ m3 液相密度： ρL =460kg/ m3 液相表面張力： ζ= 氣相流量： qmVs’=’=qmVs’/ρv=液相流量： qmLs’=’=qmLs’/ρL=兩相流動參數(shù)： ???????? LVVqm LqmVLVqv LqvF ???? 設(shè)間距： TH = 查費(fèi)克關(guān)聯(lián)圖得 20C = 氣體負(fù)荷因子 C： 20 20CC ???? ???? )(? = 液泛氣速 fu ： LVf VuC ?????=28 ?= 泛點(diǎn)率取fuu =， 操作氣速 u= 52 所需氣體流道截面積 A： sVA u? =選取單流型，弓形降液管板，取 DTAA =，則TAA =1 DTAA = 故塔板截面積 AT =A/=， 塔徑 D： = m ， 圓整：取 則實(shí)際塔板截面面積 TA = m2， 降液管截面積 DA = m2 氣體流道截面積 A= ，實(shí)際操作氣速 u=qV’/A= m2 實(shí)際泛點(diǎn)率fuu =，在 ～ 之內(nèi) 且選 TH =， D= 符合經(jīng)驗(yàn)關(guān)系 實(shí)際板數(shù) 180 塊， 初選塔板間距 ，則塔高 Z=180*=81m。 第二次迭代得到的結(jié)果與假設(shè)接近，可認(rèn)為收斂。 利用 excel 計算出塔底壓力 ， α= 計算出 d1= ， d2= 。 再通過精餾線與 q 線的交點(diǎn)。} printf(total=%d\n,n)。 if(xamp。 n=n+1。amp。 for(。w2） 。a,amp。 則塔底壓力可以通過公式： P=N**460*。 2.《化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊》劉光啟，劉杰主編，化學(xué)化工出版社，2020 年。 總的來說，這的確是段難忘的經(jīng)歷。并從和同學(xué)們的交流中，找到自己工作中的錯誤，汲 44 取他人優(yōu)秀的設(shè)計思想和方法，使自己的設(shè)計盡量達(dá)到優(yōu)秀。在物 流股方面，做到了細(xì)致認(rèn)真的分劃總結(jié)，得到了 12 個流股，并對其物性進(jìn)行了詳細(xì)的總結(jié)?？梢钥偨Y(jié)為先看例子，利用其數(shù)據(jù)練習(xí)查圖表，并與結(jié)果相比較，熟練后在用自己的數(shù)據(jù)查。 我覺得，在設(shè)計中，找資料的能力也得到了提高，從物性參數(shù)到標(biāo)準(zhǔn)件尺寸和各種圖表，都需要找 資料，查圖表，算參數(shù)等等。很是費(fèi)力。 42 將本設(shè)計的控制方案列于下表 序號 位置 用途 控制參數(shù) 介質(zhì)物性 ρ (kg/m3) 1 FIC01 進(jìn)料流量控制 0－ 3000 kg/h 丙烷 丙稀 ρL= 2 FIC02 回流定量控制 0－ 1500 kg/h 丙稀 ρL=470 3 PIC01 塔壓控制 0－ 2MPa 丙稀 ρV= 4 HIC01 釜液面控制 0－ 3m 丙烷 ρL=460 5 HIC02 回流罐液面控制 0－ 1m 丙稀 ρL=470 6 TIC01 釜溫控制 40－ 60℃ 丙烷 ρV=28 設(shè)計心得及總結(jié) 課程設(shè)計的兩周是充實(shí)，充滿困難，辛苦和收獲。 6．儀表接管 選管規(guī)格： Ф323 . 7．塔底蒸汽回流管 取原料流速： u=20m/s 體積流量： qnvs= /kmol h 則43600 nvs LqMdu??? = m 取管子規(guī)格 Ф42, 其內(nèi)徑為 35mm， 所求各管線的結(jié)果如下： 名稱 管內(nèi)液體流速（ m/s） 管線規(guī)格（ mm） 進(jìn)料管 Ф766 頂蒸氣管 . Ф21915 頂產(chǎn)品管 Ф705 回流管 Ф1946 釜液流出管 Ф57 儀表接管 / Ф323 塔底蒸氣回流管 10 Ф42 第七章 控制方案 精餾塔的控制方案要求從質(zhì)量指標(biāo)、產(chǎn)品產(chǎn)量和能量消耗三個方面進(jìn)行綜合考慮。走殼程。 管程溫度為 ℃ 管程流率： qmvs=Ktt ttt m )()(21ln 21 ??? ?????? ????? 33 取潛熱 r=傳熱速率： Q= qmVs?r= 殼程取焓變： ΔH=Cp* (t1t2)=*20=則殼程流率： qc=Q/ΔH=*3600/=假設(shè)傳熱系數(shù)： K=850 w/(m2?K) 則傳熱面積： 圓整后 取 A=180m2 其它換熱設(shè)備 1．進(jìn)料預(yù)熱器 用 80℃ 水為熱源，出口約為 60℃ 走殼程 料液由 20℃ 加熱至 45℃ ，走管程 傳熱溫差： 管程液體流率： qmfh=3600 qmfs=3600* =管程液體焓變： ΔH=Cp* (t1t2)=*25=77kJ/kg 傳熱速率： Q= qmfsΔH=77/3600= 殼程水焓變： ΔH’ =Cp* (t1’t2’)= *20=殼程水流率： q=Q*3600/ΔH’=*3600/=假設(shè)傳熱系數(shù)： K=850w/(m2?K) 則傳熱面積： 圓整后 取 A=11m2 3. 塔頂產(chǎn)品冷卻器 5 mtK QAm ????Ktt ttt m 20604580ln )2060()4580(21ln 21 ??? ?????? ????? mtK QAm ???? 34 擬用 10℃ 水為冷卻劑，出口溫度為 20℃ 。C 污垢熱阻 w/m2? K 阻力損失 Pa 熱負(fù)荷 kW 傳熱溫差 186。C 熱容 kJ/kg●186。 2??? ???? V ViV Gd ? 33 00 ????VeV R?282 225 ?????? VViVV GdLP ??VL GGG ?? ?????bLiL Gd ? 31 液相摩擦系數(shù) 液相流動阻力 △ PL5 管程出口段阻力 △ P5 = 循環(huán)阻力 △ Pf=△ P1 +△ P2 +△ P3 +△ P4 +△ P5 =++++ = 又因 △ PD= 所以 =在 ~ 之間 循環(huán)推動力略大于循環(huán)阻力，說明所設(shè)的出口汽化率 Xe= 基本正確，因此所設(shè)計的再沸器可以滿足傳熱過程對循環(huán)流量的要求。s) ??? xGG V ???? V ViV Gd ? ????VeV R?paGdLPVViCDVV 223 ????? ?? ???? b LiL Gd ? ????LeL R?4602 223 ????? bLiCDLL GdLP ??41 / 41 / 441 / 4L1 / 4V3 )2 0 . 6 8 84 ( )P P(P 33 ??????? 30 動量變化引起的阻力系數(shù) : 管內(nèi)動能變化產(chǎn)生阻力 △ P4 =**⑤ 管程出口段阻力 △ P5 a 氣相流動阻力 △ Pv5 氣液總質(zhì)量流速 G = (m2s) 釜液在傳熱管內(nèi)流動的雷諾數(shù) 傳熱管內(nèi)流體流動摩擦系數(shù) = 傳熱管顯熱段阻力 △ P2 = 8 8 2 ???? ii DWG0 8 ???? bi GD? ????iei R?)19 (34 )02 (2?? iiDDLbiii GDLP ?? 2 21 ??* * ??? bi GD? ???? eR?4602 222 ?????? biBC GdLP ??????? 22 Tii NdWG 29 ③ 傳熱管蒸發(fā)段阻力 △ P3 a 氣相流動阻力 △ Pv3 釜液總質(zhì)量流速 G=(m2 ??? ? ) 39。39。 降液管流速 Ub=Ht/T=5）嚴(yán)重漏液校核 Ho’=+（ hw+how） ha =+*= m 液柱 , 穩(wěn)定系數(shù) k=0,hhuu ooo ?=～ ,故不會發(fā)生嚴(yán)重漏液。 塔板布置和其余結(jié)構(gòu)尺寸的選取 1．塔板布置及其他結(jié)構(gòu)尺寸的選取 由于 D(～ ),采用分塊式塔板； 取塔板厚度 t=4mm。 kg/s 提餾段液相流量 qmL39。 則塔底壓力可以通過公式： P=+NT/***。 qnL’=qnV’+qnW’。 3. 塔內(nèi)氣、液相流量： 1）精餾段： qnL = R?qnD。 MW=*42+*44= kg/kmol。 設(shè)備選用 精餾塔選用篩板塔，配以立式熱虹吸式再沸器。 工藝流程 物料的儲存和運(yùn)輸 精餾過程必須在適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置一定數(shù)量不同容積的原料儲罐、泵和各種換熱器，以暫時儲存，運(yùn)輸和預(yù)熱（或冷卻）所用原料，從而保證裝置能連續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)行。將塔頂蒸氣凝液部分作為塔頂產(chǎn)品取出，稱為餾出 物。 冷凝器 用以將塔頂蒸氣冷凝成液體，部分冷凝液作塔頂產(chǎn)品，其余作回流液返回塔頂，使塔內(nèi)氣液兩相間的接觸傳質(zhì)得以進(jìn)行，最常用 的冷凝器是管殼式換熱器。 立式熱虹吸特點(diǎn)： ▲循環(huán)推動力：釜液和換熱器傳熱管氣液混合物的密度差。然而經(jīng)長期研究發(fā)現(xiàn)其尚能滿足生產(chǎn)要求，目前應(yīng)用較為廣泛。 簡單精餾中，只有一股進(jìn)料，進(jìn)料位置將塔分為精餾段和提餾段，而在塔頂和塔底分別引出一股產(chǎn)品。 在設(shè)計過程中，得到了老師的指導(dǎo)及同學(xué)們的幫助，同學(xué)們一起討論更讓我感受到設(shè)計工作是一種集體性的勞動，少走了許多彎路，避免了不少錯誤，也提高了效率。 1 化工過程與設(shè)備課程設(shè)計 （精餾塔及輔助設(shè)備設(shè)計） 2 前言 化工原理是化工及其相關(guān)專業(yè)學(xué)生的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，其課程設(shè)計涉及多學(xué)科知識，包括化工，制圖，控制，機(jī)械等各種學(xué)科，是一項綜合性很強(qiáng)的工作；是鍛煉工程觀念和培養(yǎng)設(shè)計思維的好方法，是為以后的各種設(shè)計準(zhǔn)備條件；是化工原理教學(xué)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是鞏固和深化理論知識的重要環(huán)節(jié)。 鑒于學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)和知識水平有限，設(shè)計中難免存在錯誤和不足之處，請老師給予指正 感謝老師的指導(dǎo)和參閱！ 3 目錄 前言 2 第一章 概述 5 精餾塔 5 再沸器 5 冷凝器 6 第二章 方案流程簡介 7 精餾裝置流程 7 工藝流程 7 調(diào)節(jié)裝置 8 設(shè)備選用 8 處理能力及產(chǎn)品質(zhì)量 8 第三章 精餾過程系統(tǒng)設(shè)計 9 設(shè)計條件