【正文】 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 9 物料衡算及熱量衡算 10 塔板數(shù)的計算 11 精餾塔工藝設(shè)計 16 溢流裝置的設(shè)計 17 塔板布置和其余結(jié)構(gòu)尺寸的選取 18 塔板流動性能校核 19 負荷性能圖 21 塔計算結(jié)果表 24 4 附：塔設(shè)計圖 第四章 再沸器的設(shè) 計 25 設(shè)計任務(wù)與設(shè)計條件 25 估算設(shè)備尺寸 26 傳熱系數(shù)的校核 26 循環(huán)流量校核 30 再沸器主要結(jié)構(gòu)尺寸和計算結(jié)果表 35 附：再沸器設(shè)計圖 第五章 輔助設(shè)備的設(shè)計 36 冷凝器 36 其它換熱設(shè)備 36 容器 38 管路設(shè)計及泵的選擇 39 第六章 管路設(shè)計 43 第七章 控制方案 45 附：工藝流程圖 設(shè)計心得及總結(jié) 46 附錄一 主要符號說明 48 附錄二 參考文獻 49 5 第一章 概述 精餾是分離過程中的重要單元操作之一，所用設(shè)備主要包括精餾塔，再沸器和冷凝器 。 說明中對精餾塔的設(shè)計計算做了較為詳細的闡述，對于再 沸器、輔助設(shè)備和管路和控制方案的設(shè)計也做了簡要的說明。 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，機械等各種學(xué)科，是一項綜合性很強的工作；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)。 本設(shè)計說明書包括概述、方案流程簡介、精餾塔、再沸器、輔助設(shè)備、管路設(shè)計和控制方案共七章。 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。 精餾塔 精餾塔是一圓形筒體，塔內(nèi)裝有多層塔板或填料，塔中部 適宜位置設(shè)有進料板。 簡單精餾中，只有一股進料，進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。 本設(shè)計為篩板塔，篩板的突出優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、造價低、塔板阻力小且效率高。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。 本設(shè)計采用 立式熱虹吸式再沸器， 它是一垂直放置的管殼式換熱器。 立式熱虹吸特點： ▲循環(huán)推動力：釜液和換熱器傳熱管氣液混合物的密度差。 ▲殼程不能機械清洗，不適宜高粘度、或臟的傳熱介質(zhì)。 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)得以進行，最常用 的冷凝器是管殼式換熱器。 流程如下： 原料（丙稀和丙烷的混合液體）經(jīng)進料管由精餾塔中的某一位置（進料板處）流入塔內(nèi)，開始精餾操作；當(dāng)釜中的料液建立起適當(dāng)液位時，再沸器進行加熱，使之部分汽化返回塔內(nèi)。將塔頂蒸氣凝液部分作為塔頂產(chǎn)品取出，稱為餾出 物?；亓饕簭乃斞厮飨?，在下降過程中與來自塔底的上升蒸氣多次逆向接觸和分離。 工藝流程 物料的儲存和運輸 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)定的運行。 8 另外，常在特 定地方設(shè)置人孔和手孔，以便定期的檢測維修。 設(shè)備選用 精餾塔選用篩板塔，配以立式熱虹吸式再沸器。 2．操作條件 ： 1）塔頂操作壓力： P=（表壓） 2）加熱劑及加熱方法：加熱劑 ——水蒸氣 加熱方法 ——間壁換熱 3）冷卻劑：循環(huán)冷卻水 4）回流比系數(shù)： R/Rmin=。 MW=*42+*44= kg/kmol。 qmW = qnW?MW/3600 = kg/s qmF = qnF?MF/3600 = kg/s 其中： MD， MW， MF——塔頂，塔底，進料物流摩爾質(zhì)量 kg/kmol； qmD， qmW， qmF——塔頂。 3. 塔內(nèi)氣、液相流量： 1）精餾段： qnL = R?qnD。 2）提餾段： qnL’ = qnL+q?qnF。 qnL’=qnV’+qnW’。 qnV’=qnV 4. 熱量衡算 1）再沸器熱流量： Qr=qmV’ ? r39。 則塔底壓力可以通過公式： P=+NT/***。 結(jié)論：理論進料為 30 塊板，理論總板數(shù)為 92 塊（包括釜） 實際進料第 50 塊板，實際總塔板數(shù)為 152 塊。 kg/s 提餾段液相流量 qmL39。 1 4 15 ??? ?ATD 15 進料處兩板間距增大為 設(shè)置 7 個人孔，人孔所在處兩板間距增大為 裙座取 5m,塔頂空間高度 ,釜液上方氣液分離高度取 2m. 設(shè)釜液停留時間為 30min 釜液高度：22 *1 4 1 * 5 1 2 0 0 *4*1 8 0 04*60*30 ???DqH l vw ??= 所以，總塔高 h=++5++2++7*≈79m 溢流裝置的設(shè)計 1. 降液管 （弓形） 由上述計算可得：降液管截面積： Ad=AT= 由 Ad/AT=,得： lw/D= 所以， 堰長 lw==，堰寬 Bd=，降液管面積 = m2 2．溢流堰 溢流強度 qvLh’/lw=*3600/=(100130).合格 收縮系數(shù) E 近似為 1 則堰上液頭高： = 合適 取堰高 hw=。 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。 2）塔板阻力計算 干板阻力 ho： 據(jù) d0/δ=5/3=,查《化工原理》（下冊） P118 的圖 ，得 C0= 故 22 ) 5 5 (8 9 5 *2 1)(2 1 ???? CouoLVgho ??= 液柱 塔板清液層阻力 hL： dT AAsqVua 2? ?? =(*)= 氣體動能因子 Fa= 8 9 2 ??Vua ? = 查《化工原理》（下冊） P118 的圖 ， 得 β=，故 hL=β（ hw+how） =*(+)= 液柱 表面張力阻力 ha： ha=**5 *104104303 ?? ???Lgd ? ? = m 液柱 所以 hf=ho+hL+ha= 液柱 3）降液管液泛校核 由 hdhfhowhwHd ?????? ,取 ? =0，則 =0 其中 ud 是底隙流速 282 )()(3 hblw lqvgudhd ? ???? ?= m 液柱，于是 18 hdhfho whwHd ???? = 液柱 取降液管中泡沫層密度 Φ=，則 Hd’=Hd/= m 液柱 , 而 Ht+hw=+= Hd’,故不會發(fā)生降液管液泛。 降液管流速 Ub=Ht/T=5）嚴重漏液校核 Ho’=+（ hw+how） ha =+*= m 液柱 , 穩(wěn)定系數(shù) k=0,hhuu ooo ?=～ ,故不會發(fā)生嚴重漏液。39。39。(mm) 篩孔個數(shù) 3557 降液管液體停留時間 ι（ s） 篩孔直徑（ mm） 7 底隙流速 ub（ m/s） 開孔率（ %） 氣相負荷上限（ m3/h） 氣相負荷下限（ m3/h） 操作彈性 第四章 再沸 器的設(shè)計 設(shè)計任務(wù)與設(shè)計條件 1．選用立式熱虹吸式再沸器 塔頂壓力： 壓力降： Nphf=18010－ 3= 塔底壓力 =+= 2．再沸器殼程與管程的設(shè)計 22 殼程（蒸汽） 管程 溫度（ ℃ ） 100 壓力（ MPa 絕壓） 蒸發(fā)量： Db= q,mVs =物性數(shù)據(jù) 殼程凝液在溫度（ 100℃ ）下的物性數(shù)據(jù)： 潛熱： rc=熱導(dǎo)率： λc =(m*K) 粘度： μc =*s 密度： ρc =管程流體在（ ℃ ， ）下的物性數(shù)據(jù)： 潛熱： rb=液相熱導(dǎo)率： λb =(m*K) 液相粘度： μb =*s 液相密度： ρb =460kg/m3 液相定比壓熱容： Cpb= (kg*k) 液相表面張力： ζ=氣相粘度 ： μv =*s 氣相密度 ： ρv =28kg/m3 蒸氣壓曲線斜率（ Δt/ΔP） = m2 K/kg 估算設(shè)備尺寸 熱流量： =*278182= 2500911w ccbbR VDQ ?? ?? 2