乙醇---丙醇二元物系篩板精餾塔設計課程設計-資料下載頁

【導讀】操作壓力：常壓atmP1?（絕壓），單板壓降≤。完成該精餾塔的工藝設計，包括物料衡算、熱量衡算、篩板塔的設計計算。畫出帶控制點的工藝流程圖、精餾塔工藝條件圖。寫出該精餾塔的設計說明書，包括設計結果匯總和設計評價。

　　

【正文】 0 3 0 . 0 5 0 . 0 0 1 5 3 0 . 1 0 6 5 6dHm 液 柱 ()d T WH H H??? 故在本設計中不會發生液泛現象 . 同理測得提鎦段 ()d T WH H H???故在本設計中不會發生液泛現象 . 吉林化工學院化工原理課程設計 24 由 0 ,m i n 04 . 4 ( 0 . 0 0 5 6 0 . 1 3 ) /L L Vu c h h ? ??? ? ? ,min0,min0sVu A? 0L W Wh h h?? 2/30 ()1000 hWwLhEl? 得 ： ? ??? ? ? ???????? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?????????2 / 3, mi n 0 023 . 4 { 0 . 0 0 5 6 0 . 1 3[ ( ) ] } /100036002 . 8 4 7 4 0 . 84 . 4 0 . 7 9 4 0 . 1 4 9 9 0 . 0 0 5 6 0 . 1 3 0 . 0 3 6 3 1 ( ) 0 . 0 0 1 9 31 0 0 0 1 . 0 5 1 . 7 3 3hS W L VwsLV c A h E hlL 整理得 ?? 2 / SL 提鎦段： ,minSV ?? 2 / SL 在操作范圍內 ,任取幾個 值 ,依上式計算 值結果列于表中 3,/SL m s 3,/sV m s 3,/sV m s 由上表數據即可作出 漏液線 1 以 0. 1 /ve kg kg? 液 氣為限 ,求 SSVL? 關系如下 : 6 10 ()av L T fue Hh????? 吉林化工學院化工原理課程設計 25 由 ? ? ??? . 77 0. 13 45ssasTfVVuVAA ( )f L w owh h h h? ? ? ? 故 ?? 2 / 30. 09 07 5 1. 61 4fshL ?????? ? ?6 3 2 / . 7 1 0 ( ) 0 . 1 9 61 7 . 5 7 1 0 0 . 4 0 . 0 9 0 7 5 1 . 6 1 4Sv sVe L 整理得 ?? 2 /33. 03 9 15 .8 61SsVL 提鎦 段： ?? 2 /31. 99 8 9. 23 9Ss 在操作范圍內 ,任取幾個 值 , 依上式計算 值結果列于表中 3,/SL m s 3sv, /ms 3sv, /ms 由上表數據即可作出液沫夾帶線 2 對于平直堰 ,取堰上液層高度 ? 作為最小液體負荷標準 .由式 2 / 30 ( ) sWwLhE l?? 取 E=1,則 ??? 3 / 2 3,m i n 0 . 0 0 6 1 0 0 0 1 . 0 5( ) 0 . 0 0 0 8 9 5 /2 . 8 4 3 6 0 0sL m s ? 3 / 2 3,m i n 0 . 0 0 6 1 0 0 0 1 . 0 5( ) 0 . 0 0 0 8 9 5 /2 . 8 4 3 6 0 0sL m s 由此可做出與氣體流量無關的垂直液相負荷下限 3. 以 4s?? 作為液體在降液管中停留時間的下限 ,由式 吉林化工學院化工原理課程設計 26 4fTsAHL? ?? 故 ?? ? ? 3,m i n 0 . 1 2 5 0 . 4 0 . 0 1 2 5 /44fTS AHL m s 由此可做出與氣體流量無關的垂直液 相負荷上限 4 令 ()d T WH H H??? 由 d p l dH H H H? ? ?。 p c lh h h h?? ? ?。 1 Lhh?? 。 L w OWh h h?? 聯立得 ( 1 ) ( 1 )T W O W C dH h h h h h ?? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? 忽略 h? ,將 OWh 與 SL , dh 與 SL , Ch 與 SV 的關系帶入上式 ,并整理得 39。 2 39。 39。 2 39。 2 / 3s s sa V b c L d L? ? ? 式中 39。 200 ()() VLa Ac ??? 39。 ( 1)TWb H h? ? ?? ? ? ? 39。 / ( )Wc l h? 39。 3 2 / 336002 . 8 4 1 0 (1 ) ( ) swd E Ll??? ? ? ?? ， ? ? 及有關的數據代入得： ? ? ??39。 20 . 0 5 1 1 . 7 3 3( ) 0 . 0 0 8 4 ( 0 . 1 4 9 9 0 . 7 9 4)a ???? ? ? ? ? ? ?39。 0 . 5 0 . 4 0 ( 0 . 5 0 . 6 1 1 ) 0 . 0 3 6 3 0 . 1 6 0 xb ???39。 ( )c ?? ? ? ? ? ? ?39。 3 2 / 336002 . 8 4 1 0 1 ( 1 0 . 6 1 ) ( ) 1 . 0 3 故 ? ? ?2 2 2 / 30. 00 84 2 0. 16 0 15 9. 46 0 1. 03 9S s sV L L ? ? ?2 2 2 / 319 .0 0 18 93 8. 24 12 3. 39S S SV L L 吉林化工學院化工原理課程設計 27 同理提鎦段： ? ? ?2 2 2 / 31 6 . 7 9 4 9 1 1 . 4 2 1 0 4 . 4 6S S SV L L 在操作范圍內 ,任取幾個值 ,依上式計算結果列于表中 smLS /, 3 sm/,V 3s sm/,V 3s 由上表數據即可作出液泛線 5 根據以上各線方程 ,可做出篩板塔的負荷性能圖如圖所示 012340 吉林化工學院化工原理課程設計 28 0123 0 在負荷性能圖上 ,作出操作點 , 連接 ,即作出操作線 .由圖可知 3,min /SV m s? 3,max /SV m s? 故操作彈性為： ,max,min SVV ?? 同理可算出提鎦段：,max,min SVV ?? 板式塔的結構 塔體結構 (1)塔頂空間 指塔內最上層塔極與塔頂的間距。為利于出塔氣體夾帶的液滴沉降，其高度應 大于板間距，設計中通常取塔頂間距為 (~)HT。若需要安裝除沫器時，要根據除沫器的安裝要求確定塔頂間距。 (2)塔底空間 指塔內最下層培板到塔底間距。其值由如下因素決定： ① 塔底儲液空間依儲存液量停留 3~8 min(易結焦物料可縮短停留時間 )而定； ② 再沸器的安裝方式及安裝高度； ③ 塔底液面至最下層塔板之間要留有 1~2m的間距。 (3)人孔 對于 D≥1000mm 的板式塔，為安裝、檢修的需要，一般每隔 6~8層塔板設一人孔。人孔直徑一般為 450 mm~600mm，其伸出塔體的筒體長為 吉林化工學院化工原理課程設計 29 200~250 mm，人孔中心距操作平臺約 800~1200mm。設人孔處的板間距應等于或大于 600mm。 (4)塔高 板式塔的塔高如圖所示。可按下式計算，即 H=(nnFnP1)HT+nFHF+nPHP+HD+HB+H1+H2 式中 H—— 塔高， m； n—— 實際塔板數； nF—— 進料板數； HF—— 進料板處板間距， m； np—— 人孔數； HB—— 塔底空間高度， m； HP—— 設人孔處的板間距， m； HD—— 塔頂空間高度， m； H1—— 封頭高度， m； H2—— 裙座高度 m。 塔總體高度計算 塔體總高度利用下式計算： （ 1）塔頂封頭 封頭分為橢圓形、蝶形封頭等幾種，本設計采用橢圓形封頭。由公稱直徑 DN=1500mm，查化工原理課程設計附錄 2 得，曲面高度 h1=400mm直邊高度 h2=40mm 內表面積 2A= ,容積 3V= 。則封頭高度 H1=h1+h2=440+40= （ 2）塔頂空間 設計中取塔 頂間距考慮到需要安裝除沫器，所以選取塔 頂空間 。 （ 3）塔底空間 塔底空間高度 HB是指從塔底最下一層塔板到塔底封頭的底邊處的距離，取釜液停留時間為 5min，取塔底液面至最下一層塔板間距離為 。則： HB=(tl’ *60)/AT+ =（ 5*60*） /+ = (4) 人孔 對 D 1000mm? 的板式塔，為安裝、檢修的需要，一般每隔 6— 8塊塔板設一個人孔，本塔具有 33塊塔板，需設置 4個人孔，每個人孔直徑為 450mm，在設置人孔處板間距 PH 600mm? 。 （ 5）進料處板間距 考慮在進口處安裝防沖設施，取進料板處板間距 FH 800mm? 。 F P T F F P D B 1 2H= （ n n n 1 ） H + n H + n H + H + H + H + HPaTH =2 H =2 =??吉林化工學院化工原理課程設計 30 (6) 裙座 塔底常用裙座支撐，本設計采用圓筒形裙座；由于裙座內徑 800mm，故裙座壁厚取 16mm. 基礎環內徑： ? ? ? ? ? ?3bi ( 15 00 2 16 ) ( 0. 6 0. 2 ) 10 11 32D mm— 基礎環外徑： ? ? ? ? ? ?3bo ( 15 00 2 16 ) ( 0. 2 0. 6) 10 19 32D mm— 圓整后： bi=1200mmD , bo 2020?D mm 考慮到再沸器，取裙高 2H 3m? 。 塔體總高度： ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??? ?? ?F P T F F P P D B 1 2 H (n n n 1 )H n H n H H H H H( 33 1 5 1 ) 0. 4 1 0. 80 5 0. 6 1. 2 2. 10 07 0. 44 3 m 吉林化工學院化工原理課程設計 31 第 4 章 輔助設備及選型 精餾塔的附屬設備包括蒸氣冷凝器、產品冷卻器、再沸器 (蒸餾釜 )、原料預熱器等，可根據有關教材或化工手冊進行選型與設計。以下著重介紹再沸器 (蒸餾釜 )和冷凝器的型式和特點，具體設計計算過程從略。 （ 1）再沸器 (蒸餾釜 ) 該裝置的作用是加熱塔底料液使之部分氣 化，以提供精餾塔內的上升氣流。工業上常用的再沸器 (蒸餾釜 )有：內置式再沸器、釜式 (罐式 )再沸器、虹吸式再沸器、強制循環式再沸器等幾種，詳見第 2章換熱器設計部分。 應予指出，再沸器的傳熱面積是決定塔操作彈性的主要因素之一，故估算其傳熱面積時安全系數要選大一些，以防塔底蒸發量不足影響操作。 （ 2）塔頂回流冷凝器 塔頂回流冷凝器通常采用管殼式換熱器，有臥式、立式、管內或管外冷凝等形式。按冷凝器與塔的相對位置區分，有以下幾類。 ① 整體式及自流式 將冷凝器直接安置于塔頂，冷凝液藉重力回流入塔，此即整體式冷凝器 ，又稱內回流式，如圖 321(a)、 (b)所示。其優點是蒸氣壓降較小，節省安裝面積，可藉改變升氣管或塔板位置調節位差以保證回流與采出所需的壓頭。缺點是塔頂結構復雜，維修不便，且回流比難于精確控制。該方式常用于以下幾種情況： ① 傳熱面較小 (例如 50m2以下 )； ② 冷凝液難以用泵輸送或泵送有危險的場合； ③ 減壓蒸餾過程。 圖 321(c)所示為自流式冷凝器，即將冷凝器置于塔頂附近的臺架上，靠改變臺架高度獲得回流和采出所需的位差。 ② 強制循環式 當塔的處理量很大或塔板數很多時，若回流冷凝器置于塔頂將造成安裝、檢修等 諸多不便，且造價高，可將冷凝器置于塔下部適當位置，用泵向塔頂輸送回流，在冷凝器和泵之間需設回流罐，即為強制循環式。圖 321(d)所示為冷凝器置于回流罐之上，回流罐的位置應保證其中液面與泵入口間之位差大于泵的氣蝕余量，若罐內液溫接近沸點時，應使罐內液面比泵入口高出 3m以上。圖 321(e)所示為將回流罐置于冷凝器的上部，冷凝器置于地面，冷凝液藉壓差流入回流罐中，這樣可減少臺架，且便于維修，主要用于常壓或加壓蒸餾。 回流冷凝器的工藝計算步驟如下：