化工原理課程設(shè)計(jì)---板式精餾塔的設(shè)計(jì)

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2023年全國(guó)碩士研究生考試考研英語(yǔ)一試題真題（含答案詳解+作文范文）_第1頁(yè)

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文檔簡(jiǎn)介

1、　　化工原理課程設(shè)計(jì)　　板式精餾塔的設(shè)計(jì)　　2011年8月　　目錄　　緒論..............

2、................................................................................................................................3　　設(shè)計(jì)概況簡(jiǎn)介..............................................................

3、................................................................3　　設(shè)計(jì)條件................................................................................................................................

4、......3　　3.1題目..........................................................................................................................................3　　3.2設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)................

5、..................................................................................................................3　　3.3操作條件...........................................................................

6、.......................................................3　　4、工藝要求計(jì)算...............................................................................................................................3</

7、p>　　4.1精餾塔的物料衡算..................................................................................................................4　　4.2溫度的確定.............................................

8、.................................................................................4　　4.3密度的確定...........................................................................................................

9、...................5　　4.4混合液體表面張力..................................................................................................................7　　4.5操作壓力的計(jì)算..................

10、..................................................................................................10　　4.6混合物得黏度........................................................................................

11、................................10　　4.7相對(duì)揮發(fā)度的計(jì)算................................................................................................................11　　4.8氣液相體積流量計(jì)算...

12、.........................................................................................................12　　4.9理論板圖解和逐板計(jì)算.............................................................................

13、...........................15　　4.10實(shí)際板數(shù)的計(jì)算..................................................................................................................20　　主體設(shè)備設(shè)計(jì)............

14、................................................................................................................20　　5.1精餾塔的塔體工藝尺寸計(jì)算....................................................................

15、............................20　　5.2精餾塔的有效高度計(jì)算........................................................................................................22　　5.3塔板主要工藝尺寸的計(jì)算...........

16、.........................................................................................23　　篩板流體力學(xué)計(jì)算..................................................................................................

17、..................25　　6.1阻力的計(jì)算............................................................................................................................25　　6.2液面落差的計(jì)算..........

18、..........................................................................................................27　　6.3液沫夾帶..................................................................................

19、..............................................27　　6.4漏液........................................................................................................................................27</p

20、>　　6.5液泛........................................................................................................................................28　　塔板負(fù)荷性能圖..............................

21、..........................................................................................29　　7.1漏液線...................................................................................................

22、.................................29　　7.2液沫夾帶線............................................................................................................................29　　7.3液相

23、負(fù)荷下限線....................................................................................................................30　　7.4液相負(fù)荷上限線................................................................

24、....................................................31　　7.5液泛線....................................................................................................................................31<

25、;/p>　　塔附件設(shè)計(jì)................................................................................................................................33　　9.1接管.....................................

26、...................................................................................................33　　9.2筒體與封頭........................................................................................

27、....................................36　　9.3塔體總高度............................................................................................................................37　　能量

28、衡算..................................................................................................................................37　　ASPEN PLUS軟件模擬.................................................

29、.........................................................38　　11.1模擬流程圖..........................................................................................................................39</

30、p>　　11.2模擬結(jié)果..............................................................................................................................39　　12、設(shè)計(jì)結(jié)果匯總表.................................

31、.....................................................................................41　　緒論　　化工原理課程設(shè)計(jì)是化工專業(yè)學(xué)生必修的一門(mén)課程?；ぴ碚n程設(shè)計(jì)是化工原理學(xué)習(xí)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，是綜合應(yīng)用本門(mén)課程和有關(guān)先修課程所學(xué)知識(shí)

32、，完成以單元操作為主的一次設(shè)計(jì)實(shí)踐。通過(guò)課程設(shè)計(jì)使學(xué)生掌握化工設(shè)計(jì)的基本程序和方法，并在查閱技術(shù)資料、選用公式和數(shù)據(jù)、用簡(jiǎn)潔文字和圖表表達(dá)設(shè)計(jì)結(jié)果、制圖以及計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算等能力方面得到一次基本訓(xùn)練，在設(shè)計(jì)過(guò)程中還應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想和實(shí)事求是、嚴(yán)肅負(fù)責(zé)的工作作風(fēng)。通過(guò)化工原理課程設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，我們應(yīng)該建立工程的思想，在解決實(shí)際問(wèn)題的時(shí)候把問(wèn)題做近似合理的簡(jiǎn)化，從而使問(wèn)題得到解決。<b

33、>　　設(shè)計(jì)概況簡(jiǎn)介　　在做課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)充分查找相關(guān)資料，其中基本物性數(shù)據(jù)的查找相當(dāng)關(guān)鍵。在選取經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式的時(shí)候，應(yīng)該注意選取的關(guān)聯(lián)式的適用范圍。同時(shí)，在處理大量數(shù)據(jù)時(shí)，必須能夠熟練的使用計(jì)算機(jī)。比如用計(jì)算的方法求取理論板數(shù)時(shí)，當(dāng)計(jì)算量很大時(shí)，可以根據(jù)已經(jīng)總結(jié)的相平衡經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式編寫(xiě)程序求解。當(dāng)需要將方程聯(lián)系求解時(shí)，通過(guò)計(jì)算機(jī)求解將相當(dāng)方便（特別是當(dāng)方程為隱式方程

34、時(shí)，計(jì)算機(jī)就能體現(xiàn)其優(yōu)勢(shì)）。本課程設(shè)計(jì)在手工計(jì)算的基礎(chǔ)上加入了化工軟件的模擬，模擬結(jié)果顯示能達(dá)到分離的要求，也證實(shí)了之前的計(jì)算是合理的。　　通過(guò)化工原理課程設(shè)計(jì)，也發(fā)現(xiàn)自己還欠缺很多方面的知識(shí)。比如CAD，ASPEN PLUS等軟件不能熟練的應(yīng)用。同時(shí)word排版方面的知識(shí)也很欠缺。　　3、設(shè)計(jì)條件

35、;　　3.1題目　　乙醇—水物系連續(xù)精餾塔的設(shè)計(jì)　　3.2設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)　　生產(chǎn)能力：21280噸/年生產(chǎn)天數(shù)330天　　原料：料液初溫23℃<p

36、>　　料液質(zhì)量百分?jǐn)?shù)38%　　分離要求：產(chǎn)品質(zhì)量百分?jǐn)?shù)94%　　殘液質(zhì)量百分?jǐn)?shù)0.6%　　3.3操作條件　　塔頂操作壓強(qiáng)：常壓；　　采取4atm的飽和蒸汽間接加熱；

37、　　回流比：自選；　　泡點(diǎn)進(jìn)料；　　E、設(shè)備形式：篩板塔；　　4、工藝要求計(jì)算　　4.1精餾塔的物料衡算<p

38、>　　通過(guò)全塔物料橫算，可以求出精餾產(chǎn)品的流量、組成和進(jìn)料流量、組成之間的關(guān)系。　　將各個(gè)質(zhì)量分?jǐn)?shù)轉(zhuǎn)化為摩爾分?jǐn)?shù)　　由物料衡算式可算出產(chǎn)品流量D和釜?dú)堃毫髁縒　　解得　　4.2溫度的確定&l

39、t;/p>　　由《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè) 上》第二版2-379頁(yè)數(shù)據(jù)見(jiàn)下表 　　表1 乙醇-水二組分氣液平衡與溫度的關(guān)系　　由內(nèi)插法　　計(jì)算進(jìn)料料液的溫度：　　解得℃

40、　　塔頂溜出液溫度:　　解得℃　　再沸器的溫度:　　解得℃

41、　精餾段平均溫度:　　℃　　提餾段平均溫度：　　℃　　4.3密度的確定<

42、;p>　　由《化工原理課程設(shè)計(jì)（天大版）》148頁(yè)可知　　混合液體密度：　　混合氣體密度：　　4.3.1精餾段計(jì)算　　精餾段平均液相組成：<b

43、>　　解得　　精餾段平均氣相組成：　　解得　　所以　　4.3.2提餾段計(jì)算　　提餾段平均液相組成：<

44、;p>　　解得　　提餾段平均氣相組成：　　解得　　所以　　由《化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè) 無(wú)機(jī)卷》第3頁(yè)查得水的密度隨溫度的組成<

45、;p>　　由《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊(cè)》第495頁(yè)查的乙醇密度對(duì)溫度的組成　　表2 不同溫度下乙醇和水的密度　　在精餾段對(duì)應(yīng)的溫度℃時(shí)，由內(nèi)插法　　解得　　解得<p

46、>　　在提餾段對(duì)應(yīng)的溫度℃時(shí)，由內(nèi)插法　　解得　　解得　　精餾段　　解得

47、　　解得　　提餾段：　　解得　　4.4混合液體表面張力　　由《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊(cè)》第93頁(yè)　　二元有機(jī)物-水溶液表

48、面張力計(jì)算公式：　　其中：；　??；　?。?lt;/b>　??；　??；<

49、/b>　??；　??；　　各個(gè)符號(hào)的定義為：下標(biāo)w、o、S分別直水，有機(jī)物及表面部分;指主體部分的分子分率；指主體部分的摩爾體積；為純水及有機(jī)物表面的張力。對(duì)于乙醇，q為2。　　由《化學(xué)化工物性

50、數(shù)據(jù)手冊(cè)（有機(jī)卷）》第580頁(yè)得　　表3 液體表面張力 　　4.4.1精餾段的計(jì)算　　精餾段溫度為80.87℃　　乙醇的表面張力：　　解得</p&

51、gt;　　水的表面張力： 　　解得　　聯(lián)立方程（注：運(yùn)用LINGO軟件直接求解）　　解得　　所以</b&g

52、t;　　4.4.2提餾段的計(jì)算　　提餾段的溫度為91.76℃　　乙醇表面張力：　　解得　　水的表面張力：</p

53、>　　解得　　聯(lián)立方程（注：運(yùn)用LINGO軟件直接求解）　　解得　　所以　　4.5操作壓力的計(jì)算&l

54、t;p>　　單板壓降0.7kPa；　　塔頂操作壓力PD=101.3kPa；　　4.6混合物得黏度　　由《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊(cè)》第493頁(yè)得下表　　表4 乙醇黏度-溫度關(guān)系　　表5 水

55、黏度-溫度關(guān)系　　4.6.1精餾段的計(jì)算　　解得　　解得　　所以精餾段的黏度　　4.6.2提餾段的計(jì)算</p&

56、gt;　　解得　　解得　　所以提餾段的黏度　　4.7相對(duì)揮發(fā)度的計(jì)算　　4.7.1精餾段相對(duì)揮發(fā)度的計(jì)算<

57、p>　　由于得　　則相對(duì)揮發(fā)度　　4.7.2提餾段相對(duì)揮發(fā)度的計(jì)算　　由于得　　則相對(duì)揮發(fā)度

58、　　4.8氣液相體積流量計(jì)算　　泡點(diǎn)進(jìn)料，；　　查《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》（上冊(cè) 第二版）第2-379頁(yè)得乙醇~水溶液體系的平衡數(shù)據(jù)　　表6 乙醇~水溶液體系的平衡數(shù)據(jù)　　有圖1，過(guò)點(diǎn)做乙醇-

59、水相平衡曲線的切線。由圖得此切線的斜率為 　　由化工原理知識(shí)可知，由切線的斜率可求最小回流比　　解得　　塔頂相對(duì)揮發(fā)度的計(jì)算：　　，查圖1可知。　　塔底相

60、對(duì)揮發(fā)度的計(jì)算：　　，查圖得。　　采用圖解法求取最小理論板數(shù)為12塊。圖形見(jiàn)附圖。　　4.8.1最優(yōu)回流比的確定　　查《化學(xué)工程手冊(cè)》（第二版上卷）第13-56頁(yè)得吉利蘭經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)圖的關(guān)聯(lián)式&l

61、t;b>　　其中：　　用計(jì)算機(jī)做數(shù)值解，得出回流比與理論板數(shù)的關(guān)系　　圖2 回流比與理論板數(shù)的關(guān)系　　根據(jù)R與作圖　　圖3 回流比R與關(guān)系曲線　　由圖形可知，當(dāng)回流

62、比R取3.65時(shí)，曲線出現(xiàn)極小值點(diǎn)。則回流比確定為3.65。　　4.8.2精餾段氣液流量的計(jì)算　　由之前計(jì)算得　　所以質(zhì)量流量 　　體積流量 </p&g

63、t;　　4.8.3提餾段氣液流量的計(jì)算　　泡點(diǎn)進(jìn)料，q=1，　　由之前計(jì)算得 　　質(zhì)量流量：　　體積流量：</b

64、>　　4.9理論板圖解和逐板計(jì)算　　精餾段操作線方程：　　即　　提餾段操作線方程：　　即&l

65、t;/b>　　4.9.1M-T圖解法求取理論板數(shù)　　由于相平衡曲線在靠近共沸點(diǎn)處與操作線靠的很近，故將圖形局部放大進(jìn)行圖解。　　圖4 圖解法局部放大圖形　　由圖數(shù)階梯數(shù)，可知所需要的理論板數(shù)為23塊（含再沸器），不含再沸器的理論板數(shù)為22塊。

66、　　圖5 圖解法求取理論板數(shù)（整個(gè)相平衡曲線）　　4.9.2逐板計(jì)算　?。?）根據(jù)表1乙醇-水相平衡數(shù)據(jù)，內(nèi)插　　解得 　　根據(jù)表1乙醇-水相平衡數(shù)據(jù)，內(nèi)插

67、;　　解得 　?。?）根據(jù)表1乙醇-水相平衡數(shù)據(jù)，內(nèi)插　　解得 　　根據(jù)表1乙醇-水相平衡數(shù)據(jù)，內(nèi)插　　解得

68、　?。?）根據(jù)表1乙醇-水相平衡數(shù)據(jù)，內(nèi)插　　解得 　?。?）根據(jù)表1乙醇-水相平衡數(shù)據(jù)，內(nèi)插　　解得 　　根據(jù)表1乙醇-水相平衡數(shù)據(jù)，內(nèi)插<p

69、>　　解得 　　根據(jù)表1乙醇-水相平衡數(shù)據(jù)，內(nèi)插解得 　　根據(jù)表1乙醇-水相平衡數(shù)據(jù)，內(nèi)插解得 　　根據(jù)表1乙醇-水相平衡數(shù)據(jù)，內(nèi)插解得 　　根據(jù)表1乙醇-水相平衡數(shù)據(jù)，內(nèi)插解得

70、;　　根據(jù)表1乙醇-水相平衡數(shù)據(jù)，內(nèi)插解得 　　根據(jù)表1乙醇-水相平衡數(shù)據(jù)，內(nèi)插解得 　　根據(jù)表1乙醇-水相平衡數(shù)據(jù)，內(nèi)插解得 　　根據(jù)表1乙醇-水相平衡數(shù)據(jù)，內(nèi)插解得 　　根據(jù)表1乙醇-水相平衡數(shù)據(jù)，內(nèi)插解得 　　根據(jù)

71、表1乙醇-水相平衡數(shù)據(jù)，內(nèi)插解得 　　根據(jù)表1乙醇-水相平衡數(shù)據(jù)，內(nèi)插解得 　　根據(jù)表1乙醇-水相平衡數(shù)據(jù)，內(nèi)插解得 　　根據(jù)表1乙醇-水相平衡數(shù)據(jù)，內(nèi)插解得 　　根據(jù)表1乙醇-水相平衡數(shù)據(jù)，內(nèi)插解得 　　根據(jù)表1乙醇-

72、水相平衡數(shù)據(jù)，內(nèi)插解得 　　換用提餾段操作線方程　　根據(jù)表1乙醇-水相平衡數(shù)據(jù)，內(nèi)插解得　　根據(jù)表1乙醇-水相平衡數(shù)據(jù)，內(nèi)插解得 　　因?yàn)?，所以逐板?jì)算完畢。所需要的理論板數(shù)為24塊（含再沸器），不含再沸器的理論板數(shù)為23塊。

73、;　　比較M-T圖解法和逐板計(jì)算法，結(jié)果吻合的很好。　　4.10實(shí)際板數(shù)的計(jì)算　　4.10.1精餾段的計(jì)算　　由之前的計(jì)算可知： 　　查《化工工業(yè)設(shè)計(jì)手冊(cè)》（上版）第2-163頁(yè)　　塊取塊&

74、lt;/p>　　4.10.2提餾段的計(jì)算　　由前述計(jì)算得： 　　塊（不包括再沸器）取3塊。　　全塔所需要的板數(shù)為48塊（不包括再沸器）。　　全塔效率為

75、;　　5、主體設(shè)備設(shè)計(jì)　　5.1精餾塔的塔體工藝尺寸計(jì)算　　5.1.1塔徑的計(jì)算　　5.1.1.1精餾段的計(jì)算　　由《板式塔設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)》第27頁(yè)得史密斯關(guān)聯(lián)圖<b&g

76、t;　　圖6 史密斯關(guān)聯(lián)圖　　由化工原理可知：　　橫坐標(biāo)　　取板間距，板上層液高度，　　所以&l

77、t;b>　　查圖6得　　所以　　取安全系數(shù)為0.7　　，圓整后取　　塔截面積為</p&g

78、t;　　實(shí)際空塔氣速為　　5.1.1.2提餾段的計(jì)算　　取板間距，板上層液高度，　　查圖6 得　　，圓整后取&l

79、t;p>　　塔截面積為　　實(shí)際空塔氣速為　　5.2精餾塔的有效高度計(jì)算　　精餾段有效高度為：　　提餾段有效高度為：

80、　　在進(jìn)料板上開(kāi)人孔，其高度為0.45m　　所以精餾塔的有效高度為　　5.3塔板主要工藝尺寸的計(jì)算　　5.3.1溢流裝置　　在塔徑小于2.2m時(shí)，選用單溢流方形降液管，采用凹形受液盤(pán)（可在低液

81、量時(shí)形成良好的液封，有緩沖作用，對(duì)0.6m以上的塔適用）　　5.3.1.1堰長(zhǎng)：取　　5.3.1.2溢流堰的高度：選平直堰，　　由《化學(xué)工程師手冊(cè)》第884頁(yè)，其中，E取1。　　對(duì)于精餾段&

82、lt;b>　　所以　　取板上層清液高度為　　所以　　對(duì)于提餾段　　所以

83、　　所以　　5.3.1.3方形降液管寬度Wd和截面積　　由《化學(xué)工程師手冊(cè)》第884頁(yè)得方形降液管參數(shù)圖　　圖7 方形降液管截道面參數(shù)比例　　由，查圖7得，

84、　　所以　　查《化學(xué)工程師手冊(cè)》第886頁(yè)得　　停留時(shí)間校核液體在降液管的停留時(shí)間　　精餾段：　　提餾段：<

85、p>　　所以降液管設(shè)計(jì)的合理。　　5.3.1.4降液管底隙高度　　精餾段：　　提餾段：　　符合要求。　　5.3

86、.1.5選用凹形受液盤(pán)：深度取（待定）　　5.3.2塔板的布置　　5.3.2.1塔板的布置：因?yàn)?，所以采用分布式?lt;/p>　　5.3.2.2邊緣區(qū)寬度的確定　　查《化學(xué)工程師手冊(cè)》第883頁(yè)，對(duì)于塔徑小于1.5m的塔，，取。對(duì)于小塔，。取。

87、;　　5.3.3開(kāi)孔面積的計(jì)算　　查《化學(xué)工程師手冊(cè)》第883頁(yè)得　　其中，　　所以　　5.3.4篩孔計(jì)算及排列　　物性無(wú)腐蝕，可選用碳鋼板。取篩孔直徑。

88、篩孔一般為正三角形排列，取孔中心距。　　篩孔數(shù)目個(gè)，式中為鼓泡區(qū)面積，等于，為1.3388m2,。　　開(kāi)孔率　　氣體通過(guò)篩孔的氣速為　　精餾段：<b

89、>　　提餾段：　　篩板的流體力學(xué)計(jì)算　　6.1阻力的計(jì)算　　6.1.1干板阻力計(jì)算　　查《化學(xué)工程師手冊(cè)》得　　查《化工工藝設(shè)計(jì)

90、手冊(cè)》（上冊(cè) 第二版）第2-199頁(yè)干篩孔的流量系數(shù)圖　　圖8 干篩孔的流量系數(shù)　　因?yàn)?，查圖得。　　精餾段：液柱　　提餾段：液柱&l

91、t;p>　　6.1.2氣體通過(guò)液層的阻力　　精餾段： 　　查《化學(xué)工程師手冊(cè)》第892頁(yè)充氣因子圖　　·　　圖8 充氣因子

92、　　由圖可知，　　所以，液柱　　提餾段：　　查圖8得。　　所以米液柱。</

93、b>　　6.1.3液體表面張力及阻力的計(jì)算　　精餾段：　　查《化學(xué)工程師手冊(cè)》第892頁(yè)，液體表面張力產(chǎn)生的阻力：米液柱　　氣體通過(guò)每層塔板得液柱高度　　米液柱<

94、/b>　　氣體通過(guò)每層塔板的壓降為　　滿足設(shè)計(jì)要求。　　提餾段：液體表面張力產(chǎn)生的阻力：　　液柱　　液柱<

95、;/p>　　氣體通過(guò)每層塔板的壓降為　　滿足設(shè)計(jì)要求。　　6.2液面落差的計(jì)算：　　對(duì)于篩板塔，液面落差很小，可以忽略液面落差的影響。　　6.3液沫夾帶</p&g

96、t;　　查《化學(xué)工程師手冊(cè)》第891頁(yè)：　　精餾段： 　　提餾段：　　液沫夾帶量在允許的范圍內(nèi)。　　6.4漏液

97、　　查《化學(xué)工程師手冊(cè)》第893頁(yè)：對(duì)篩板塔，漏液點(diǎn)氣速由　　精餾段：　　實(shí)際孔速　　穩(wěn)定系數(shù)　　提餾段：</b&

98、gt;　　實(shí)際空速　　穩(wěn)定系數(shù)　　因?yàn)镵值在之間，故本設(shè)計(jì)無(wú)明顯的液漏。　　6.5液泛　　查《化學(xué)工程師手冊(cè)》第89

99、3頁(yè)，為防止塔內(nèi)發(fā)生液泛，降液管內(nèi)液層高度應(yīng)服從　　已知乙醇-水物系（易發(fā)泡物系）。　　精餾段：　　，板上不設(shè)進(jìn)堰口。　　滿足要求。&

100、lt;p>　　提餾段：　　所以本設(shè)計(jì)不會(huì)發(fā)生液泛。　　塔板負(fù)荷性能圖　　7.1漏液線　　由，

101、　　，（為之前計(jì)算的開(kāi)孔率）　　精餾段：　　.　　提餾段：　　7.2液沫夾帶線

102、　　以為限，求取關(guān)系　　精餾段：　　其中，　　所以　　所以&l

103、t;/p>　　解得　　提餾段：　　所以　　所以　　解得

104、　　7.3液相負(fù)荷下限線　　對(duì)于平直堰，取堰上高度作為最小液體負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)（因?yàn)檠呱弦簩痈叨忍?，?huì)造成液體在堰上分布不均，影響傳質(zhì)效果最小為6mm）。　　所以　　取E=1，則

105、　　7.4液相負(fù)荷上限線　　以作為液體在降液管中停留下限（由實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，液體的停留時(shí)間不應(yīng)小于s）　　所以　　由此可以做出與全流量無(wú)關(guān)的液體負(fù)荷上限線。　　7.5液泛線<

106、/p>　　由　　聯(lián)立解得　　因?yàn)樵谥兴嫉谋壤苄?，在整體中可以忽略。　　將的關(guān)系式代入，整理得　　精餾段：

107、　　所以　　解得　　提餾段：　　所以　　解得

108、;　　用計(jì)算機(jī)作圖，可得精餾段和提餾段的性能負(fù)荷圖。　　圖9 精餾段的負(fù)荷性能圖　　圖10 提餾段的負(fù)荷性能圖　　由圖可知精餾段。提餾段　　塔附件的設(shè)計(jì)

109、;　　9.1接管　　查《化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)》(無(wú)機(jī)卷）第3頁(yè)　　表7 飽和水密度　　查《化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)》(有機(jī)卷）第495頁(yè)　　表8 乙醇密度&

110、lt;p>　　9.1.1進(jìn)料管（本設(shè)計(jì)采用直流管進(jìn)料）　　，取。有設(shè)計(jì)要求可知，由內(nèi)插法得水和乙醇的密度。　　. 解得。　　解得　　由

111、;　　所以，解得　　所以　　查《化工機(jī)械工程手冊(cè)》第17-38頁(yè)，直管尺寸表。選取公稱直徑為40的管道。　　9.1.2回流管<b&

112、gt;　　采取值回流管，取。　　，由內(nèi)插法得水和乙醇的密度　　解得　　解得　　所以解得　　圓整

113、取公稱直徑為50mm。　　9.1.3塔釜出料管（液體0.5～3m/s,氣體15～30m/s）。　　取直管出料（忽略塔釜的乙醇）　　=28.49mm，圓整取30mm。　　9.1.4塔頂蒸汽出料管　　選直管出氣口氣速為 </p

114、>　　圓整取400mm　　9.1.5塔釜進(jìn)氣管　　采用直管進(jìn)氣，氣速取。　　圓整后取400mm。　　9.2筒體與封頭<b

115、>　　9.2.1筒體　　材質(zhì)采用，查表在溫度小于150℃時(shí)，許用應(yīng)力為　　單板壓降為0.7，塔頂為101.3，進(jìn)料板得壓降為 　　Q235-B查《化工機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ)》第125頁(yè)對(duì)于焊接接頭，　　所以</p

116、>　　圓整后取6mm。　　9.2.2封頭　　封頭采用橢圓封頭，封頭厚度近似等于筒體厚度。所以筒體和封頭可以采用同樣厚度的鋼板。公稱直徑查得曲邊高度直邊高度內(nèi)表面積為2.9716容積為　　9.2

117、..3除沫器　　當(dāng)空塔氣速較大時(shí)，塔頂滯液現(xiàn)象嚴(yán)重，以及工藝過(guò)程中不允許出塔氣體夾帶霧滴的情況，設(shè)置除沫器，以減少液體夾帶損失。確保氣體純度及后續(xù)設(shè)備的正常工作。常用的除沫器有折流板式除沫器、絲網(wǎng)除沫器以及程流除沫器。本設(shè)計(jì)采用絲網(wǎng)除沫器。其具有表面積大，重量輕，空隙大以及使用方便等優(yōu)點(diǎn)。采用上述除沫器，將除沫器設(shè)在人孔上面。　　比例

118、系數(shù)通常取0.085～1.0，本設(shè)計(jì)取k=0.233　　選用不銹鋼除沫器，規(guī)格為700mm。　　9.2.4吊柱　　查《化工工藝手冊(cè)》（第四版下）　　選取質(zhì)量為254kg，材料為A3<

119、b>　　9.2.5人孔　　一般每隔10～20層踏板設(shè)置一人孔，塔板數(shù)為48，本設(shè)計(jì)開(kāi)人孔數(shù)4個(gè)，每個(gè)直徑為450mm孔板間距為600mm。　　9.2.6裙座　　選取裙座直徑為2000mm，開(kāi)孔數(shù)為2個(gè)，直徑為450mm開(kāi)孔中心高度為H=900mm裙座

120、高度取3m。　　9.2.7法蘭　　由于常壓操作，所有的法蘭均采用標(biāo)準(zhǔn)管法蘭。不同的公稱直徑采用相應(yīng)的法蘭。　　進(jìn)料管接管法蘭：　　回流管接管法蘭：</p

121、>　　塔釜出料管法蘭：　　塔頂蒸汽管法蘭：　　塔釜蒸汽管法蘭：　　9.3塔體總高度　　9.3

122、.1塔頂空間高度指塔頂?shù)牡谝粚?，塔盤(pán)到塔頂封頭的直線距離。取除沫器第一塊板的距離為600mm，塔頂部空間高度為1200mm。　　9.3.2塔的底部空間高度是指塔底最末層，塔盤(pán)到塔底下封頭切線的距離，釜液停留時(shí)間取5min。　　9.3.3塔立體高度　　所以

123、　　能量衡算　　精料溫度為23℃,，查《化學(xué)化工數(shù)據(jù)手冊(cè)》（無(wú)機(jī)卷）第42頁(yè)得下表　　表9 水的汽化潛熱　　單位換算關(guān)系為

124、;　　塔頂 　　解得　　塔底 　　解得　　表10 乙醇的汽化潛熱　　由內(nèi)插法，對(duì)于塔頂解得&l

125、t;/p>　　對(duì)于塔底解得　　所以質(zhì)量流量：　　再沸器水汽流率：　　4atm飽和蒸汽間接加熱， 　　aspen plus軟件模擬&l

126、t;p>　　11.1模擬流程圖　　采用ASPEN PLUS中的RADFRAC模塊進(jìn)行模擬，流程圖如下　　圖11 RADFRAC模擬流程圖　　11.2模擬結(jié)果　　11.2.1

127、熱負(fù)荷　　冷凝器的熱負(fù)荷為2958kW，再沸器的熱負(fù)荷為3457kW。　　11.2.2溫度分布　　圖12 溫度沿塔板的分布圖　　11.2.3氣液流量沿塔板的分布　　圖12 氣液摩爾流量沿塔板的分布</p&

128、gt;　　11.2.3塔頂和塔底數(shù)據(jù)表　　計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)一覽表：　　表11 塔頂和塔底計(jì)算計(jì)算結(jié)果匯總表　　由計(jì)算結(jié)果可知塔頂乙醇含量為86.79%，塔底乙醇含量為0.00072%。由于設(shè)計(jì)時(shí)采用的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式與ASPEN PLUS軟件自帶的物性方法和數(shù)據(jù)庫(kù)不完全相同，所以計(jì)算結(jié)果又一定偏

129、差，但是在允許的范圍內(nèi)。　　設(shè)計(jì)結(jié)果匯總表　　參考文獻(xiàn)　　[1] 柴誠(chéng)敬等編．化工原理課程設(shè)計(jì)[M]．天津科學(xué)技術(shù)出版社，1994．　　[2] 化學(xué)工程手冊(cè)編委會(huì)編．化學(xué)工程手冊(cè)（第二版）[M]．

130、化學(xué)工業(yè)出版社，1996　　[3] 盧煥章等編．石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊(cè)[M]．化學(xué)工業(yè)出版社，1982　　[4] 潘國(guó)昌等編．化工設(shè)備設(shè)計(jì)[M]．清華大學(xué)出版社，2001　　[5] 婁愛(ài)娟，吳志泉，吳敘美編．化工設(shè)計(jì)[M]．華東理工大學(xué)出版社，2002　　[6] 賈紹義，柴

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