【正文】 mm M E 22=107 Nmm地震彎矩M E 00=107 Nmm M w 11=107 NK粘度μ1 μ1=103uPa 全廠附屬設(shè)備選型 換熱器的選擇已知條件：進(jìn)口流量為：700kg/h循環(huán)冷水入口溫度：25℃，出口溫度:40℃料液入口溫度：100℃，出口溫度：30℃定性溫度：對于一般氣體和水等低粘度流體，其定性溫度可取流體進(jìn)出口溫度的平均值，故殼程混合氣體定性溫度為： T=100+30/2℃=65℃管成流體的定性溫度為： t=40+25/2=℃混合液體在65℃下的物性參數(shù)如下（近似按水的計(jì)算）：密度ρ1 ρ1 =定壓比熱容CP1 CP1=以上各計(jì)算均滿足強(qiáng)度條件及穩(wěn)定性條件。（2）地腳螺栓直徑 因?yàn)棣褺0，所以此塔必須安裝地腳螺栓，取地腳螺栓個(gè)數(shù)n=20，地腳螺栓材料的許用應(yīng)力查文獻(xiàn)[25]，可知取地腳螺栓為M24。（3）基礎(chǔ)環(huán)厚度參閱文獻(xiàn)[25]，按由筋板時(shí)，計(jì)算基礎(chǔ)環(huán)的厚度Sb。 裙座水壓試驗(yàn)應(yīng)力校核（1）水壓試驗(yàn)時(shí)，重力引起的軸向應(yīng)力σ2 （2）由彎矩引起的軸向應(yīng)力σ3 （3）最大組合軸向壓應(yīng)力校核軸向許用壓應(yīng)力取其中最小值，取因?yàn)? 故滿足要求。 （2）由試驗(yàn)壓力引起的軸向應(yīng)力σ1：（3）水壓試驗(yàn)時(shí)，重力引起的軸向應(yīng)力σ2 （4）由彎矩引起的軸向應(yīng)力σ3（5）最大組合軸向拉應(yīng)力校核 許用應(yīng)力：因?yàn)? 故滿足要求。 裙座的穩(wěn)定性校核裙座危險(xiǎn)截面00及11處的最大組合軸向壓應(yīng)力由查文獻(xiàn)[21]相應(yīng)的材料圖得B=138MPa、則：，取因?yàn)? 故滿足穩(wěn)定性條件。 筒體和裙座危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度與穩(wěn)定性校核 筒體的強(qiáng)度與穩(wěn)定性校核（1）強(qiáng)度校核 筒體危險(xiǎn)截面22處的最大組合軸向拉應(yīng)力：軸向許用應(yīng)力：因?yàn)椋蕽M足強(qiáng)度條件。 最大彎矩引起的軸向應(yīng)力截面001122Miimax/N 各塔段有效直徑Dei塔段號12345塔段長度li10001000200040006100K3400K4=2∑A/li00500250164Dei14451445194518451609（3）水平風(fēng)力計(jì)算 由下使計(jì)算各塔段的水平風(fēng)力 。 式中，塔和管線的保溫層厚度，塔頂管線外徑。 各塔段的風(fēng)振系數(shù)塔段號12345計(jì)算截面距地面高度hit/m1248脈動增大系數(shù)ξ（B類）脈動影響系數(shù)Vi（B類）振型系數(shù)Фzi1風(fēng)壓高度變化系數(shù)fi（B類）（2）有效直徑Dei設(shè)籠式扶梯與塔頂管線成90176。計(jì)算危險(xiǎn)截面得地震彎矩。，所以必須考慮高振型影響。由文獻(xiàn)[22]查得： Tg=（2類場地土，近震）。 平臺、扶梯質(zhì)量式中：qP—平臺單位質(zhì)量，為150kg/m2；HF—扶梯高度，為13m；qF—籠式扶梯的單位質(zhì)量，為40kg/m；n—平臺數(shù)量，2個(gè)。 塔的質(zhì)量載荷計(jì)算 塔殼和裙座的質(zhì)量（1）圓筒塔體圓筒總高度：H0=（2）封頭質(zhì)量查的DN800mm，厚度為10mm得橢圓封頭質(zhì)量約為73kg，則：m2=732=146kg（3）裙座質(zhì)量按圓筒計(jì)算所以，m01=m1+m2+m3=(+146+) kg = 塔內(nèi)構(gòu)件質(zhì)量 由資料可查的浮閥塔盤單位質(zhì)量為75kg/m2。K)，由得 為了保證安全生產(chǎn)，計(jì)算結(jié)果乘上安全系數(shù)C=，得換熱面積S實(shí)際=CS=19=則查閱文獻(xiàn)[18]： 冷凝器尺寸表公稱直徑/mm管程數(shù)/n管子根數(shù)換熱管長度/mm面積/m23252884500 再沸器飽和蒸汽進(jìn)口為110℃，出口溫度為70℃，可根據(jù)此溫度查的乙醇汽化潛熱為：r=。K) 根據(jù)實(shí)際取K=900 W/(m2由經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)可取出口溫度t2=70℃。全凝器選用列管式固定管板換熱器。c′=。 塔板負(fù)荷性能圖（1）霧沫夾帶線可依據(jù)下式計(jì)算，即泛點(diǎn)率＝按泛點(diǎn)率為70%進(jìn)行計(jì)算如下：對于一定物系及一定塔板結(jié)構(gòu)，式中ρV,ρL,Ab,K,CF及ZL均為已知值，eV=，將各數(shù)值帶入上式，便得出VS—LS的關(guān)系式，據(jù)此可作出負(fù)荷性能圖中的霧沫夾帶線按泛點(diǎn)率70％計(jì)算如下：精餾段： 整理得：提餾段： 整理得：（2）氣相負(fù)荷下限線對于F1重型閥，依據(jù)計(jì)算，已知，則 故，精餾段：提餾段：(3)液相負(fù)荷下限線精餾段：取E=1，已知how=，則整理得：LS=提餾段：取E=1，已知how=，則整理得：LS′=(4)液泛線已知液泛線方程為：所以可根據(jù)精餾段和提留段分別進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如下：其中已知 ①精餾段： 所以可知精餾段液泛方程為：②提餾段：同精餾段一樣，計(jì)算得出：a′=。② 液體通過降液管的壓頭損失因不設(shè)進(jìn)口堰，故精餾段： 提餾段： ③ 板上液層高度 前已選定板上液層高度hL= 所以，精餾段：Hd=(++104)m=提餾段：Hd=(++104)m= 取Ф=，又已選定HT= 對精餾段：hw=， Hd對提餾段：hw=， Hd可見，符合防止液泛現(xiàn)象發(fā)生的要求。按t=90mm以等邊三角形交叉排列作圖，排列閥數(shù)為37個(gè)， 塔板結(jié)構(gòu)圖以N=37重新核算孔速及閥孔動能因數(shù)，則精餾段： 塔板開孔率f=；提餾段：塔板開孔率f=，一般塔板開孔率在4%~12%之間，所以設(shè)計(jì)的開孔率在此范圍內(nèi)，設(shè)計(jì)合理。（7）浮閥塔計(jì)算及浮閥數(shù)目與排列采用F1型種閥，重量約為33g，孔徑為39mm；則浮閥數(shù)目可按下式計(jì)算：氣體通過閥孔的速度：。邊緣區(qū)寬度為Wc，與塔徑有關(guān)，一般可取25~50mm。 弓形降液管參數(shù)圖（6）塔板布置 ①塔板的分塊 因?yàn)樗紻=800mm，故塔板采用分塊式，根據(jù)下表可知，塔板分為3塊。塔頂：tD=℃時(shí)，(A為易揮發(fā)組分，B為難揮發(fā)組分) 所以：進(jìn)料板：，；塔釜：，所以精餾段液相平均密度為：提餾段液相平均密度為：： 塔內(nèi)各處物料密度塔頂進(jìn)料塔釜ρA(kg/m3)ρB(kg/m3)wAρL (kg/m3)精餾段平均密度ρL(kg/m3)精餾段平均密度ρV(kg/m3)提餾段平均密度ρL(kg/m3)提餾段平均密度ρV(kg/m3)（4）求液體的表面張力 查文獻(xiàn)[19]可得得25℃時(shí)，： 25℃時(shí)乙醇的表面張力乙醇摩爾分?jǐn)?shù)表面張力mN/m64 在不同溫度時(shí)對酒精的表面張力進(jìn)行換算，采用如下方法：查得乙醇Tic=243℃，水Tic=℃所以 ，： 塔內(nèi)各處表面張力塔頂進(jìn)料塔釜組成溫度℃81臨界Tmc表面張力mN/m故精餾段平均表面張力提餾段平均表面張力（5）參數(shù)匯總，： 塔內(nèi)主要參數(shù)匯總精餾段提餾段氣相密度（kg/m3）液相密度（kg/ m3）氣相分子量(g/mol)液相分子量(g/mol)表面張力(mN/m) 塔的初步計(jì)算（1）精餾塔的氣液負(fù)荷計(jì)算精餾段： 體餾段： （2） 塔徑的計(jì)算查文獻(xiàn)[17]，根據(jù)浮閥塔板間距參數(shù)，初設(shè)塔板間距HT=，取板上液層高度hl=，則: ① 精餾段塔徑的確定所以 ：C20= smith圖 ，取則：估算塔徑 ② 提餾段塔徑的確定所以, 查smith圖得C20= ，取則：估算塔徑 為了便于制造，圓整取D=800mm；查閱文獻(xiàn)[17]，根據(jù)板間距與塔徑關(guān)系，可知塔徑D與板間距合適，且有效塔高 H0=NHT=36=則塔截面積空塔氣速 (3) 溢流裝置選用單溢流弓形降液管，不設(shè)進(jìn)口堰，各項(xiàng)計(jì)算如下：① 堰長Lw， 取 Lw==480mm② 出口堰高h(yuǎn)w查閱文獻(xiàn)[17]，知hw=hlhow；采用平直堰、堰上液層高度how按照文獻(xiàn)[17]中公式計(jì)算，即 ； 其中：lh —— 液體體積流量 m3/h lw —— 堰長 m 對于精餾段：可近似取E=1，因Lw =， lh =3600m3/h=取清液高度hL=故 hw=hlhow=()m= 對于提餾段：Lw =，lh = m3/h取清液高度hL=：h′w=hlhow=()m=（4）弓形降液管寬度Wd和面積Af 因?yàn)閘w/D=： 故， 依據(jù)查閱文獻(xiàn)[17]公式計(jì)算得液體在降液管中的停留時(shí)間：所以，對精餾段： 提餾段：故降液管設(shè)計(jì)合理，并可用。（4）塔板效率的計(jì)算 查文獻(xiàn)[17]可知：塔頂：xD=，tD=℃ 塔釜：xW=，tW=℃所以塔頂和塔釜的算數(shù)平均溫度為，由此查文獻(xiàn)[17]知，℃時(shí)。因?yàn)?q=，則由可得：已知塔頂，按逐板計(jì)算方法可算：精餾段：從第一塊板下降的液相組成： 從第二塊板上升的汽相組成： 從第二塊板下降的液相組成： 從第三塊板上升的汽相組成：從第三塊板下降的液相組成： 從第四塊板上升的汽相組成：從第四塊板下降的液相組成：從第五塊板上升的汽相組成： 從第五塊板下降的液相組成： 同理可知： ，；，；，；，；，；，；，；因?yàn)?，則從第十二塊板加料，此處為進(jìn)料板。當(dāng)x∈(，)， y∈(，) 時(shí)，a=。當(dāng)x∈(，)， y∈(，) 時(shí)，a=。所以 ％以內(nèi)，所以全塔物料衡算：F=D+WFxF=DxD+WxW又因?yàn)? 所以解得 F=工藝中采用冷液進(jìn)料，又因?yàn)? L=RD 其中取R= 由《TXY》圖可知，當(dāng)xF=，乙醇—℃，在品均溫度為（+30）/2=℃下，查文獻(xiàn)[17]附錄查的乙醇與水的相關(guān)物性參數(shù)為：乙醇的比熱容 ﹒K 乙醇的汽化潛熱 864kJ/kg 水的比熱容 kJ/kg﹒K 水的汽化潛熱 2258kJ/kg 換算成摩爾單位：乙醇的摩爾比熱容 CmA= kJ/kmol﹒K 乙醇的摩爾汽化潛熱 rA=38916 kJ/kmol 水的摩爾熱熔 CmB= kJ/kmol﹒K 水的摩爾汽化潛熱 rB=40644 kJ/kmol比較水與乙醇的摩爾汽化潛熱可知，系統(tǒng)滿足衡摩爾流假設(shè)，則：加料液的品均摩爾熱容：加料液的平均汽化潛熱：所以可得： 理論塔板數(shù)的計(jì)算（1）作txy圖 查文獻(xiàn)[17]可知乙醇－水溶液氣液平衡數(shù)據(jù)，作txy圖 常壓下乙醇－水溶液的txy圖 常壓下乙醇－水溶液的xy圖（2）由平衡數(shù)據(jù)作得xy圖，求得最小回流比因?yàn)橐掖迹芤旱膞y曲線是非正常曲線，所以只能用圖解法求得最小回流比，方法是過xD點(diǎn)作與xy相切的直線，直線交于y軸（0，），求得直線的斜率k，由此可以得到k＝；所以 ＝ ，則由經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)取得 R=∈（～）Rmin，則R=。 根據(jù)工藝要求，本設(shè)計(jì)中選用浮閥塔。粘度稍大以及有一般聚合現(xiàn)象的系統(tǒng)也能正常操作。⑤ 液面梯度小。③ 塔板效率高，比泡罩塔高15%左右。 浮閥塔之所以這樣廣泛地被采用，是因?yàn)樗哂邢铝刑攸c(diǎn)：① 處理能力大，比同塔徑的泡罩塔可增加20～40%，而接近于篩板塔。塔徑從200mm到6400mm，使用效果均較好。但在處理粘稠度大的物料方面，又不及泡罩塔可靠。（2）浮閥塔在泡罩塔的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它主要的改進(jìn)是取消了升氣管和泡罩，在塔板開孔上有浮動的浮閥，浮閥可根據(jù)氣體流量上下浮動，自行調(diào)節(jié)，使氣縫速度穩(wěn)定在某一數(shù)值。② 操作彈性較小(約2～3)。④ 壓降較低，每板壓力比泡罩塔約低30%