【正文】 =44/= 取 55 塊 5）確定進(jìn)料板位置 精餾段板數(shù) nm =ilhFlkhkDhhli XXXX)lg (])()lg [(? （ 1） 提 留段板數(shù) mm =TlhWlkhkhhli XXFXX)lg (])()lg [(? （ 2） m+n=54 （ 3） （注 lh? 為輕關(guān)鍵組分對(duì)重關(guān)鍵組分相對(duì)揮發(fā)度，取塔頂、進(jìn)料、塔釜三處得幾何平均值） （ lh? ） i = FD ?? * = （ lh? ） T = WF ?? * = 則 nm = 取 22塊 則提留段板數(shù)為 mm =5432=32 第四節(jié) 塔徑計(jì)算 1）精餾段塔徑 a) 氣液相負(fù)合及重度 精餾段以塔頂為計(jì)算基準(zhǔn)， 表 6 塔頂各組分得臨界性質(zhì)列 組分 %（分子） Pc（ kg/cm2 ） Pc %（分子） TC Tc %（分子） 分子量M M %（分子） C2H4 C2H6 ` 305 CH4 合計(jì) 1 對(duì)比壓力： rp =cPP = = 對(duì)比溫度：cpr TTT? = 27324?? = 查得壓縮系數(shù) Z= 塔頂上升蒸汽量： G=VD=（ R+1） D=571kmol/h 體積流量： PZnRTVSD ?= 立方米 /小時(shí) 塔頂上升蒸汽重度： Υ v =表 7 進(jìn)料各組分得臨界性質(zhì) 組分 %（分子） Pc（ kg/cm2 ） Pc %（分子） TC T c %（分子） 分子量 M M %（分子） C2H4 0． 88989 30． 48 C2H6 C3H6 CH4 合計(jì) —— —— —— —— 對(duì)比壓力： rp =cPP = = 對(duì)比溫度：cpr TTT? = 27323?? = 查得壓縮系數(shù) Z= 體積流量： PZnRTVSF ?=精餾段氣相負(fù)合： FDS VVV *? =3/S 表 8 塔底各組分得臨界性質(zhì) 組分 %（分子） Pc（ kg/cm2 ） Pc %（分子） TC T c %（分子） 分子量 M M %（分子） C2H4 0． 00303 50． 48 0． 153 282． 9 0． 857 28． 05 0． 085 C2H6 0． 9870 48． 56 45． 87 305． 8 289． 6 30． 9 28． 45 C3H6 0． 04956 45． 76 190． 8 CH4 0 —— 190． 9 —— 16． 04 —— 合計(jì) 1 —— 45． 79 —— 308． 3 —— 30． 76 對(duì)比壓力： rp =cPP = = 對(duì)比溫度：cpr TTT? = 2732?? = 查得壓縮系數(shù) Z= 上升蒸汽量： G=VD=（ R+1） D=（ +1） =571 公斤 /小時(shí) 體積流量： PZnRTVSW ?= 立方米 /小時(shí) 查《輕碳?xì)浠衔飻?shù)據(jù)手冊(cè)》 圖 21 217 得各組分重度； 表 9 塔頂各組分重度 組分 C2H4 C2H6 C3H6 CH4 重度 0． 425 0． 465 —— 0 表 10 進(jìn)料各組分重度 組分 C2H4 C2H6 C3H6 CH4 重度 0． 421 0． 462 0． 54 —— 表 11 塔釜各組分重度 組分 C2H4 C2H6 C3H6 CH4 重度 0． 35 0． 427 0． 555 —— 塔頂各組分質(zhì)量流量百分比： qDC2H4= qDC2H6= qDCH4= ?lD?1 4462 6242 LD C HD C HHLD C HDCLD AHDC qqq ??? ?? 解得 γ lD = 塔底各組分質(zhì)量流量百分比： QwC2H4= qwC2H6= qwCH4= 解得γ lWw= 則精餾段液相重度 L? = LFLD ?? * = * = 液相負(fù)荷 SL = 動(dòng)能參數(shù) ??????VL2/1???????? vL?? = 取板間距 Ht = 塔板上清液層高度為 lh = 查史密斯關(guān)聯(lián)圖得 C20 = 查《輕碳化合物》圖 4 42得表面張力 表 12 混合液的表面張力 甲烷 乙烯 乙烷 丙烯 0 mD? = + = 由式?CC20 =（ ?20 ） 得 ?C =20)20(?C = 塔頂最大空塔速度 Wmax=C? ?=空塔氣速 W= W最大 = =精餾段塔徑 D=uVs?4= 取精餾段塔徑 D= 精餾段實(shí) 際空塔氣 WK =相應(yīng)的空塔動(dòng)能因數(shù)為 Fk = = 2）提餾段塔徑 提餾段氣象重度 v? ‘ =V/Vs=43。 88989 0。 48，將θ帶入（ 2）式，求的 Rm, * 0* * * ????????? Rm 解得： Rm= 取回流比 R= Rm= 2）確定最小理論板數(shù) 理論回流比可取為 Rmin = 3）確定理論板數(shù) 理論板層數(shù)由芬斯克方程求 Nmin Nmin = 1lg ])()lg [ ( ?lhWlhDhi XXXX? = 1min??RRR = 查吉利蘭圖得 2min??NNN = 解得 N= 取 44塊（不包括再沸器） 所以：理論塔板數(shù)為 44 塊。泡點(diǎn)進(jìn)料， q=1。 采用 PTK圖查出 ki值計(jì)算 yi =K iXi 塔頂溫度1??iniiky =1 假設(shè)露點(diǎn)溫度為 20℃ ?xi = 1??iniiky = + + =1 說明此溫度偏高 假設(shè)露點(diǎn)溫度為 25℃： ?xi = 1??iniiky = + + =1 試差法： 25℃ + ? ? 1=℃ 所以：塔頂溫度為 24OC 3）進(jìn)料溫度 查 PTK 圖，計(jì)算 yi =? K iXi =1 假設(shè)泡點(diǎn)進(jìn)料且溫度為 20℃ ?yi =? ?xiki* + + + 1 說明此進(jìn)料溫度過高 假設(shè)進(jìn)料溫度為 23℃ ?yi = ? ?xiki* + + + = 所以：進(jìn)料溫度為 23OC 對(duì)塔的各部位溫度列于下表中 表 4 塔的溫度 列表 塔底 塔頂 進(jìn)料 2℃ 24℃ 23℃ 第三節(jié) 塔板數(shù)的計(jì)算 1）確定最小回流比 假定塔內(nèi)各組分的相對(duì)揮發(fā)度恒定，且為衡分子流，由恩德無德公式視差求。 規(guī)定：塔頂乙烷含量， 塔釜乙烯含量〈 即 xDC2H6=, xwC2H4= 表 2 組分 C2H4 C2H6 C3H6 CH4 ∑ 進(jìn)料量 KMol/h 88． 989 9． 843 0． 510 0． 658 100 塔頂產(chǎn)品流量 KMol/h 890． 003w 0 D 塔釜產(chǎn)品流量 KMol/h 0 W 在全塔內(nèi)對(duì)乙烯進(jìn)行物料衡算： F=D+W???????? 1） f = + FXF =DY XD+WX w ?? 2） f=+w 解得 W=則塔頂塔釜摩爾分率及摩爾流量列于表 3 表 3 塔頂塔釜摩爾分率及摩爾流量 組分 C2H4 C2H6 C3H6 CH4 ∑ 塔頂 產(chǎn)品 摩爾流量 0 組成 0 1 塔底 產(chǎn)品 摩爾流量 0 組成 0 1 第二節(jié) 確定塔溫 1）塔釜溫度的確定 查 PTK 圖，計(jì)算 yi =? K iXi =1 假設(shè)泡點(diǎn)溫度為 20℃則可查烴類 PTK得 C2H C2H C3H CH4得 K i依次為 , 16, , 代入得 ?yi =? ?xiki* + 16+ +=1 說明此泡點(diǎn)溫度過高。 這樣塔頂餾出液由甲烷乙烯和少量乙烷組成。塔的通量大、分離效率高、操作彈性大，塔的性能就好。分離效率是指單位壓力降的分離效果，板式塔以板效率表示，填料塔以等板高度表示。 塔設(shè)備主要有三個(gè)參數(shù)作為其性能好 壞的評(píng)價(jià)指標(biāo)，即通量、分離效率和操作彈性。浮閥塔板的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低，生產(chǎn)能力大，操作彈性大，塔板效率較高。閥片周邊沖出幾個(gè)略向下彎的定距片，當(dāng)氣速很低時(shí)，由于定距片的作用，閥片與塔板呈點(diǎn) 接觸而坐落在閥孔上，在一定程度上可防止閥片與板面的粘結(jié)。 板式塔結(jié)構(gòu)簡圖 浮閥塔板的結(jié)構(gòu)原理 1—— 氣體出口 2—— 液體入口 3—— 塔殼 4—— 塔板 5—— 降液管 6—— 出口溢流偃 7—— 氣體入口 8—— 液體出口 浮閥塔板的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在塔板上開有若干個(gè)閥孔，每個(gè)閥孔裝有一個(gè)可上下浮動(dòng)的閥片，閥片本身連有幾個(gè)閥腿，插入閥孔后將閥腿底腳撥轉(zhuǎn) 90176。 目前在工業(yè)生產(chǎn)中，當(dāng)處理量大時(shí)多采用板式塔，而當(dāng)處理量較小時(shí)多采用填料塔。液相由塔頂噴淋裝置分布于填料層上，靠重力作用沿填料表面流下；氣相則在壓強(qiáng)差推動(dòng)下穿過填料的間隙，由塔的一端流向另一端。氣、液兩相在塔內(nèi)進(jìn)行逐級(jí)接觸，兩相的組成沿塔高呈階梯式變化。 根 據(jù)塔內(nèi)氣液接觸部件的結(jié)構(gòu)型式，塔設(shè)備可分為板式塔與填料塔兩大類。塔設(shè)備的基本功能在于提供氣、液兩相以充分接觸的機(jī)會(huì)，使質(zhì)、熱兩種傳遞過程能夠迅速有效地進(jìn)行；還要能使接觸之后的氣、液兩相及時(shí)分開，互不夾帶。 關(guān)鍵詞： 板式塔 精餾設(shè)備 填料塔 Abstract Tower equipment is the important production equipment that chemical industry , petroleum ,etc. used extensively in industry. The basic function of the tower equipment lies in offering the angry , chance in order to be fully contacted of two phase of liquid , make the quality , two kinds of hot transmittance process can go on promptly and efficiently 。還要進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)的計(jì)算。 第一部分主要進(jìn)行了物料衡算， 塔內(nèi)物件尺寸的確定，各種管徑的確定，附屬設(shè)備的選擇等等。塔設(shè)備主要應(yīng)用在石油化工行業(yè)，其種類很多，比如有常壓塔，加壓塔及減壓塔，還有按單元操作分有精餾塔，吸收塔，萃 取塔，反應(yīng)塔，填料塔，干燥塔等。 設(shè)計(jì)說明書 題 目： 萬噸 /年乙烯精餾塔設(shè)計(jì) 院 系： 機(jī)械工程學(xué)院 ___ ____________ 專 業(yè)： 過程裝備與控制工程專業(yè) _____ 內(nèi)容摘要 塔設(shè)備是化工、石油等工業(yè)中廣泛使用的重要生產(chǎn)設(shè)備。塔設(shè)備的基本功能在于提供氣、液兩相以充分接觸的機(jī)會(huì)，使質(zhì)、熱兩種傳遞過程能夠迅速有效地進(jìn)行；還要能使接觸之后的氣、液兩相及時(shí)分開，互不夾帶。 本次設(shè)計(jì)的是 萬噸乙烯精餾塔，在本次設(shè)計(jì)中主要包括三大方面的內(nèi)容：一是工藝計(jì)算，二是強(qiáng)度及穩(wěn)定性的計(jì)算，三是專題部分。 第二部分在強(qiáng)度及穩(wěn)定性計(jì)算中，計(jì)算出塔器的各部分質(zhì)量，對(duì)塔的三個(gè)危險(xiǎn)截面進(jìn)行校核，主要是質(zhì)量載荷，風(fēng)載荷和地震載荷的計(jì)算。 最后是專題部分，即吊柱的選用與校核。 Can is it exposed to gas , liquid two phase after separate in time , carry each other secretly to make also. The tower equipment is applied to the trade of petrochemical