【正文】 3. 設(shè)置有人孔的塔板間距 HP 在有人孔的塔板處，板間距需增加，取 HP=600mm。為利于出塔氣體夾帶的液滴沉降，其高度應(yīng)大于板間距，通常取塔頂間距為（ ～ ） HT,同時考慮到安裝除沫器的需要， 取除沫器到第一塊板的距離為 600 mm，塔頂空間高度 HD取 1200mm。為檢驗(yàn)焊縫的緊密型，補(bǔ)強(qiáng)圈上需鉆 M10 螺孔一個，以通入壓縮空氣檢驗(yàn)焊縫質(zhì)量。考慮到焊接的方便，通常把補(bǔ)強(qiáng)圈放在殼體外側(cè)進(jìn)行單面補(bǔ)強(qiáng)。 補(bǔ) 強(qiáng)的形式有補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)，加強(qiáng)管補(bǔ)強(qiáng)和整鍛件補(bǔ)強(qiáng)。 第七節(jié) 補(bǔ)強(qiáng) 【 6 開孔以后，一方面由于器壁材料被削弱會引起應(yīng)力的增加和容器強(qiáng)度的減弱，應(yīng)力集中系數(shù)達(dá)到 ，另一方面由于結(jié)構(gòu)的連續(xù)性破壞，在開孔處會產(chǎn)生較大的附加彎曲應(yīng)力。人孔尺寸為 480 6mm? ? ，短節(jié)材料為 Q235A ，公稱直徑為 450 mm。 人孔主要由筒節(jié)，法蘭，蓋板和手柄組成，一般人孔手柄有兩個，通常情況下每隔 6～ 8 塊塔板需設(shè)置一個人孔，本塔共 22 塊板，需設(shè)置 3 個人孔，塔釜一個，進(jìn)料口 （從上數(shù)第 10﹑ 11 層塔板之間）一個，從上數(shù)第 7﹑ 8 層塔板之間一個。本設(shè)計的工作壓力不大，所以采用圓形人孔。人孔的形狀一般有圓形和橢圓形兩種。查得其 S=1100 mm ， L=3400 mm ， H=1000 mm ， :??? 159? 10 ， R=750， e=一般 15 m 以上的塔物設(shè)置吊柱，本實(shí)驗(yàn)中的塔較高，因此要安裝吊柱。 考慮到腐蝕裕量，裙座基礎(chǔ)環(huán)壁厚取 18 mm ；考慮到再沸器，裙座高度取 3 m ，地腳螺栓直徑取 M30。裙座結(jié)構(gòu)主要有座圈，基礎(chǔ)環(huán)，螺栓座及人孔。 記為： HG/T 21618 絲網(wǎng)除沫器 S1200100 SP 304/304 第四節(jié) 裙座 【 5】 對于較高的立式容器，為抵抗 風(fēng)載荷及地震載荷，同時為了安裝方便，一般安裝性能較好的裙式支座。 在計算塔徑時，求得，精餾段的最大氣速 umax=，以這個速度作為設(shè)計空塔氣速。 折板除沫器結(jié)構(gòu)雖然簡單，但金屬消耗量大，造價高；絲網(wǎng)除沫器則比表面積大，重量輕，空隙率達(dá)，效率高，壓降小，使用 方便。 第三節(jié) 除沫器 【 5】 對于氣體出料處，應(yīng)盡可能減少霧沫夾帶，以將低液體物料的損失，改善后續(xù)的工藝操作，為此，應(yīng)在塔的氣體出口處安裝適宜的除沫裝置。其各種設(shè)計參數(shù)如下： a. 設(shè)計壓力 該精餾塔在常壓下操作，設(shè)計壓力取為 b. 設(shè)計溫度 該精餾塔塔底采用加熱介質(zhì)為蒸汽，溫度不超過 150℃ ,因此設(shè)計溫度定為150℃。 該塔的進(jìn)氣管即為塔底再沸器的出口管，由再沸器的設(shè)計查無縫鋼管標(biāo)準(zhǔn)，取426 9? ? ⒍ 再沸器接管 【 6】 采用直管進(jìn)氣，由計算得出內(nèi)徑為 200mm 查標(biāo) 準(zhǔn)系列選取 219 6? ? 直管 7. 法蘭的選擇 【 7】 由于常壓操作，所有法蘭均采用標(biāo)準(zhǔn)管法蘭，平焊法蘭，由不同的公稱直徑，選用不同的法蘭： （ 1）進(jìn)料管接管法蘭： 65 HG 501058 ； （ 2）回流管接管法蘭： 40 HG 501058 ； （ 3）塔底 餾出液接管 法蘭： 100 HG 501058 ； （ 4）塔頂蒸汽出氣管接管法蘭： 300 HG 501058 ； （ 5）塔釜蒸汽進(jìn)氣管接管法蘭： 400 HG 501058 ； （ 6）再沸器接管法蘭： 200 HG 501058 。 該塔的出料管即為塔底再沸器的進(jìn)口管，由再沸器的設(shè)計取 uW=則W 4 3 8 .7 2 0 .0 9 3 m 9 3 m m3 .1 4 1 .6 3 6 0 0d ?? ? ??? 化工課程設(shè)計說明書（論文） 第 26 頁 共 36 頁 查無縫鋼管標(biāo)準(zhǔn)，取 108 ? ? 4. 塔頂蒸汽出料管 【 6】 對其提出料管的基本要求是：盡可能減少霧沫夾帶，以降低液體物料的損失，采用直管出料。本回流管為塔頂冷凝器的出口管，由冷凝氣的設(shè)計取 uR=2m/s, 則R 4 1 8 . 8 7 0 . 0 5 0 m = 5 0 m m3 . 1 4 2 3 6 0 0d ????? 查無縫鋼管標(biāo)準(zhǔn)，取 57 ? ? 3. 塔釜出料管 【 6】 塔底的液體出料管一般有直管出料和經(jīng)過裙座的彎管出料，本塔的塔徑不大，宜采用彎管出料。 uF取 , 則F 4 0 .0 0 5 4 0 .0 6 8 m 6 8 m m3 .1 4 1 .5d ?? ? ?? 查無縫鋼管標(biāo)準(zhǔn)，取 76 4? ? 直管 2. 回流管 【 6】 回流的方式一般有兩種，直管回流和彎管回流。 從圖中得出 該塔精餾段的氣相負(fù)荷上限 Vs， max=,氣相負(fù)荷下限 Vs， min=提餾段的氣相負(fù)荷上限 Vs， max=,氣相負(fù)荷下限 Vs， min=所以精餾段操作彈性 = ? 提餾段操作彈性 = ? 精餾塔負(fù)荷性能圖(精餾段)01234560 液體流率L(m3/s)氣體流率V(m3/s) 圖 5 精餾塔負(fù)荷性能圖 (精餾段 ) 化工課程設(shè)計說明書（論文） 第 24 頁 共 36 頁 精餾塔負(fù)荷性能圖(提餾段)01234560 液體流率L(m3/s)氣體流率V(m3/s) 圖 6 精餾塔負(fù)荷性能圖 (提餾段 ) 表 7 負(fù)荷性能參數(shù) 霧沫夾帶線 液泛線 精餾段 L（ m3/s） V（ m3/s） 提餾段 L（ m3/s） V（ m3/s） 液相上限 液相下限 液漏線 操作線 0 0 0 5 0 5 0 0 0 0 5 0 5 0 第三章 塔附件設(shè)計 第一節(jié) 接管 1. 進(jìn)料管 【 5】 進(jìn)料管的結(jié)構(gòu)類型有很多，其中直管進(jìn)料方便，而且阻力小，故采用直管進(jìn)料，化工課程設(shè)計說明書（論文） 第 25 頁 共 36 頁 則進(jìn)料管的直徑F4Vd u?? ，其中 V為進(jìn)料流量， m3/s,u 為進(jìn)料流速， m/s。 則 00 VFu ??， 2s 0 04V d Nu?? 對于精餾段， ? ? 2 3 31 m i n 50 . 0 3 9 2 2 4 0 . 8 0 9 m / s 2 9 1 2 . 4 m / h4 2 . 7 3V ?? ? ? ? ? ? 對于提餾段， ? ? 2 3 32 m i n 50 . 0 3 9 2 4 7 0 . 8 7 5 m / s 3 1 5 0 . 0 m / h4 2 . 8 2V ?? ? ? ? ? ? 3. 液相負(fù)荷上限 為保證正常傳質(zhì)過程的進(jìn)行，堰上最低液層高度為 ,取 how= 又 23ow w 41000 LhEl????? ?????? ??，代入解得： Ls=4. 液相負(fù)荷下限 液體在降液管內(nèi)的停留時間應(yīng)不低于 3~5s，取 σ =5s 由 f T f TA H A HLL? ?? ? ? 則 39。 （ 1）精餾段 化工課程設(shè)計說明書（論文） 第 19 頁 共 36 頁 c 1V17 3 . 1 7 3 . 1 6 . 0 62 . 7 3u ?? ? ?m/s 因 01u 0c1u , 2 2V 1 0 1c1 L1 2 . 7 3 7 . 5 8= 5 . 3 4 5 . 3 4 0 . 0 5 32 2 8 0 4 . 1 7 9 . 8h g??? ?? ? ? ???m l1h = 0L 0 .5 0 .07 0 .035mh? ? ? ? 綜上 hp1=hc1+ l1h = 1 p1 L 1Δ 0 .0 88 80 4 .1 7 9 .8 1 69 3. 51 P aP h g?? ? ? ? ? （ 2）提餾段 c 1V27 3 . 1 7 3 . 1 5 . 9 52 . 8 2u ?? ? ?m/s 因 02u 0c2u , 2 2V 2 0 2c2 L2 2 . 7 3 5 . 9 5= 5 . 3 4 5 . 3 4 0 . 0 5 22 2 7 8 8 . 4 1 9 . 8h g??? ?? ? ? ???m l2h = 0L 0 .5 0 .07 0 .035mh? ? ? ? 綜上 hp2=hc2+ l2h = 2 p2 L 2 0 .0 87 78 8. 41 9 .8 1 64 1. 30 P aP h g?? ? ? ? ? ? 第二節(jié) 淹塔（液泛） 【 1】 塔板不產(chǎn)生液泛的條件 d T w()H H h???，其中 d p L d d,H h h h h? ? ? 為 液 體 通 過 降 液 管 的 壓 頭 損 失 ，2d Lh lh??? ???? （ 1）精餾段 2 22d1 1 8 . 8 7 /3 6 0 00 . 1 5 3 0 . 0 0 2 41 . 0 5 6 0 . 0 4h m a b??? ? ??????， 則 d1 0 .0 8 7 + 0 .0 7 + 0 .0 0 2 4 = 0 .1 5 9 4 mH ? T w 1( ) 0 .5 ( 0 .45 0 .051 ) 0 .251mHh? ? ? ? ? ? d1 T w 1()H H h???符合要求 化工課程設(shè)計說明書（論文） 第 20 頁 共 36 頁 （ 2）提餾段 2d2 3 8 . 7 2 /3 6 0 00 . 1 5 3 0 . 0 1 7 6 m1 . 0 5 6 0 . 0 3h ?????????, 則 d2 0 .087 + 6+ = 6mH ? T w 2( ) 0 .5 ( 0 .4 5 0 .0 3 9 ) 0 .2 4 4 5 mHh? ? ? ? ? ? d2 T w 2()H H h???符合要求 第三節(jié) 霧沫夾帶 【 1】 霧沫夾帶率有兩個公式如下： VssLV1b c F1 .36100%V L ZF A K C??? ???? VsLV1T c F100%0 .78VF A K C?????? 二者結(jié)果取最大值，要保證V1kg0 . 1 8 0 %kgeF??液 ， 則氣 其中 d b T f2 , 2Z D W A A A? ? ? ?， Kc 為物性系數(shù)，本系統(tǒng)為無泡沫正常體系， Kc為 1， CF為泛點(diǎn)負(fù)荷系數(shù)，可查圖得到。=70mm以等腰三角形叉排方式作圖，排得 閥數(shù) n=224 個 圖 3 精餾段篩板圖 實(shí)際孔速1012 m / s4Vudn??? 則動能因子 0 01 V 1 12 .13Fu ???符合要求 開孔率 20 0 . 0 3 92 2 4 1 3 . 3 1 %1 . 6dn d? ?? ??? ? ????? ???? 化工課程設(shè)計說明書（論文） 第 18 頁 共 36 頁 （ 2）提餾段 孔速 002 V2 12 7 . 1 5 m / s2 . 8 2Fu ?? ? ? 27 3 4 5 . 6 0 / 3 6 0 0 2 4 9 . 0 1 2 5 0( 3 . 1 4 / 4 ) 0 . 0 3 9 7 . 1 5N ? ? ??? 個 按 t=75mm,估算排間距 , t 39。=70mm。取邊緣區(qū)寬度 Wc=,安定區(qū)寬度 Ws=. 化工課程設(shè)計說明書（論文） 第 17 頁 共 36 頁 又開孔區(qū)面積 222a 2 ( a r c s in )180rxA x r x r?? ? ?【 3】 其中ds()2Dx W W? ? ? c2DrW?? 2a0. 5m = 0. 75 m 1. 38 mx r A? ? ? （ 1）精餾段 孔速 001 V1 12 7 . 2 6 m / s2 . 7 3Fu ?? ? ? 閥數(shù)27 0 6 7 . 4 6 / 3 6 0 0 2 2 6 . 4 8 2 2 7( 3 . 1 4 / 4 ) 0 . 0 3 9 7 . 2 6N ? ? ??? 個 浮閥排列方式采用等腰三角形叉排，取一個橫排的孔心距 t=75mm,則叉排距t 39。根據(jù)機(jī)械部標(biāo)準(zhǔn) JB111868,選用 F1 型 33g 重閥，孔徑 d0=39mm，選擇碳鋼材料來制作浮閥，其厚度 δ =2mm 1. 浮閥的數(shù)目與排列 【 1】 孔速可由公式 00 V1Fu ??確定，其 中 F0 為閥孔的動能因子，一般取 8~12，本設(shè)計中， F0取為 12。為提高塔板面積的利用率，采用弓形降液管。 即 NT 精 =5 塊 NT 提 =7 塊 2． 實(shí)際塔板數(shù) 【 1】 已知 O’connell 公式 —— 塔板效率 ET=(αμ L),其中 α 為平均相對揮發(fā)度，μ L為平均粘度 （ 1）精餾段 0 . 24 5T 0 .4 9 ( 2. 52 3 0 .2 86 ) 0. 53 1E ?? ? ? ? TPT5 9 . 4 2 1 00 . 5 3 1NN E? ? ? ?精精