2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、<p><b>  化工原理課程設計</b></p><p><b>  板式精餾塔的設計</b></p><p><b>  2011年8月</b></p><p><b>  目錄</b></p><p>  緒論..............

2、................................................................................................................................3</p><p>  設計概況簡介..............................................................

3、................................................................3</p><p>  設計條件................................................................................................................................

4、......3</p><p>  3.1題目..........................................................................................................................................3</p><p>  3.2設計數(shù)據(jù)................

5、..................................................................................................................3</p><p>  3.3操作條件...........................................................................

6、.......................................................3</p><p>  4、工藝要求計算...............................................................................................................................3</

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

8、.................................................................................4</p><p>  4.3密度的確定...........................................................................................................

9、...................5</p><p>  4.4混合液體表面張力..................................................................................................................7</p><p>  4.5操作壓力的計算..................

10、..................................................................................................10</p><p>  4.6混合物得黏度........................................................................................

11、................................10</p><p>  4.7相對揮發(fā)度的計算................................................................................................................11</p><p>  4.8氣液相體積流量計算...

12、.........................................................................................................12</p><p>  4.9理論板圖解和逐板計算.............................................................................

13、...........................15</p><p>  4.10實際板數(shù)的計算..................................................................................................................20</p><p>  主體設備設計............

14、................................................................................................................20</p><p>  5.1精餾塔的塔體工藝尺寸計算....................................................................

15、............................20</p><p>  5.2精餾塔的有效高度計算........................................................................................................22</p><p>  5.3塔板主要工藝尺寸的計算...........

16、.........................................................................................23</p><p>  篩板流體力學計算..................................................................................................

17、..................25</p><p>  6.1阻力的計算............................................................................................................................25</p><p>  6.2液面落差的計算..........

18、..........................................................................................................27</p><p>  6.3液沫夾帶..................................................................................

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

20、><p>  6.5液泛........................................................................................................................................28</p><p>  塔板負荷性能圖..............................

21、..........................................................................................29</p><p>  7.1漏液線...................................................................................................

22、.................................29</p><p>  7.2液沫夾帶線............................................................................................................................29</p><p>  7.3液相

23、負荷下限線....................................................................................................................30</p><p>  7.4液相負荷上限線................................................................

24、....................................................31</p><p>  7.5液泛線....................................................................................................................................31<

25、;/p><p>  塔附件設計................................................................................................................................33</p><p>  9.1接管.....................................

26、...................................................................................................33</p><p>  9.2筒體與封頭........................................................................................

27、....................................36</p><p>  9.3塔體總高度............................................................................................................................37</p><p>  能量

28、衡算..................................................................................................................................37</p><p>  ASPEN PLUS軟件模擬.................................................

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

30、p><p>  11.2模擬結果..............................................................................................................................39</p><p>  12、設計結果匯總表.................................

31、.....................................................................................41</p><p><b>  緒論</b></p><p>  化工原理課程設計是化工專業(yè)學生必修的一門課程?;ぴ碚n程設計是化工原理學習的一個重要環(huán)節(jié),是綜合應用本門課程和有關先修課程所學知識

32、,完成以單元操作為主的一次設計實踐。通過課程設計使學生掌握化工設計的基本程序和方法,并在查閱技術資料、選用公式和數(shù)據(jù)、用簡潔文字和圖表表達設計結果、制圖以及計算機輔助計算等能力方面得到一次基本訓練,在設計過程中還應培養(yǎng)學生樹立正確的設計思想和實事求是、嚴肅負責的工作作風。通過化工原理課程設計的訓練,我們應該建立工程的思想,在解決實際問題的時候把問題做近似合理的簡化,從而使問題得到解決。</p><p><b

33、>  設計概況簡介</b></p><p>  在做課程設計的過程中,應當充分查找相關資料,其中基本物性數(shù)據(jù)的查找相當關鍵。在選取經(jīng)驗關聯(lián)式的時候,應該注意選取的關聯(lián)式的適用范圍。同時,在處理大量數(shù)據(jù)時,必須能夠熟練的使用計算機。比如用計算的方法求取理論板數(shù)時,當計算量很大時,可以根據(jù)已經(jīng)總結的相平衡經(jīng)驗關聯(lián)式編寫程序求解。當需要將方程聯(lián)系求解時,通過計算機求解將相當方便(特別是當方程為隱式方程

34、時,計算機就能體現(xiàn)其優(yōu)勢)。本課程設計在手工計算的基礎上加入了化工軟件的模擬,模擬結果顯示能達到分離的要求,也證實了之前的計算是合理的。</p><p>  通過化工原理課程設計,也發(fā)現(xiàn)自己還欠缺很多方面的知識。比如CAD,ASPEN PLUS等軟件不能熟練的應用。同時word排版方面的知識也很欠缺。</p><p><b>  3、設計條件</b></p>

35、;<p><b>  3.1題目</b></p><p>  乙醇—水物系連續(xù)精餾塔的設計</p><p><b>  3.2設計數(shù)據(jù)</b></p><p>  生產(chǎn)能力:21280噸/年 生產(chǎn)天數(shù)330天</p><p>  原料:料液初溫23℃</p><p

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

37、<p><b>  回流比:自選;</b></p><p><b>  泡點進料;</b></p><p>  E、設備形式:篩板塔;</p><p><b>  4、工藝要求計算</b></p><p>  4.1精餾塔的物料衡算</p><p

38、>  通過全塔物料橫算,可以求出精餾產(chǎn)品的流量、組成和進料流量、組成之間的關系。</p><p>  將各個質量分數(shù)轉化為摩爾分數(shù)</p><p>  由物料衡算式可算出產(chǎn)品流量D和釜殘液流量W</p><p><b>  解得</b></p><p><b>  4.2溫度的確定</b>&l

39、t;/p><p>  由《化工工藝設計手冊 上》第二版2-379頁數(shù)據(jù)見下表 </p><p>  表1 乙醇-水二組分氣液平衡與溫度的關系</p><p><b>  由內插法</b></p><p>  計算進料料液的溫度:</p><p><b>  解得℃</b>

40、</p><p><b>  塔頂溜出液溫度:</b></p><p><b>  解得℃</b></p><p><b>  再沸器的溫度:</b></p><p><b>  解得℃</b></p><p><b> 

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

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

43、>  解得</b></p><p>  精餾段平均氣相組成:</p><p><b>  解得</b></p><p><b>  所以</b></p><p>  4.3.2提餾段計算</p><p>  提餾段平均液相組成:</p><

44、;p><b>  解得</b></p><p>  提餾段平均氣相組成:</p><p><b>  解得</b></p><p><b>  所以</b></p><p>  由《化學化工物性數(shù)據(jù)手冊 無機卷》第3頁查得水的密度隨溫度的組成</p><

45、;p>  由《石油化工基礎數(shù)據(jù)手冊》第495頁查的乙醇密度對溫度的組成</p><p>  表2 不同溫度下乙醇和水的密度</p><p>  在精餾段對應的溫度℃時,由內插法</p><p><b>  解得</b></p><p><b>  解得</b></p><p

46、>  在提餾段對應的溫度℃時,由內插法</p><p><b>  解得</b></p><p><b>  解得</b></p><p><b>  精餾段</b></p><p><b>  解得</b></p><p>

47、<b>  解得</b></p><p><b>  提餾段:</b></p><p><b>  解得</b></p><p>  4.4混合液體表面張力</p><p>  由《石油化工基礎數(shù)據(jù)手冊》第93頁</p><p>  二元有機物-水溶液表

48、面張力計算公式:</p><p><b>  其中:;</b></p><p><b> ?。?lt;/b></p><p><b> ?。?lt;/b></p><p><b> ?。?lt;/b></p><p><b> ??;<

49、/b></p><p><b>  ;</b></p><p><b>  ;</b></p><p>  各個符號的定義為:下標w、o、S分別直水,有機物及表面部分;指主體部分的分子分率;指主體部分的摩爾體積;為純水及有機物表面的張力。對于乙醇,q為2。</p><p>  由《化學化工物性

50、數(shù)據(jù)手冊(有機卷)》第580頁得</p><p>  表3 液體表面張力 </p><p>  4.4.1精餾段的計算</p><p>  精餾段溫度為80.87℃</p><p><b>  乙醇的表面張力:</b></p><p><b>  解得</b></p&

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

52、t;</p><p>  4.4.2提餾段的計算</p><p>  提餾段的溫度為91.76℃</p><p><b>  乙醇表面張力:</b></p><p><b>  解得</b></p><p><b>  水的表面張力:</b></p

53、><p><b>  解得</b></p><p>  聯(lián)立方程 (注:運用LINGO軟件直接求解)</p><p><b>  解得</b></p><p><b>  所以</b></p><p>  4.5操作壓力的計算</p>&l

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

55、黏度-溫度關系</p><p>  4.6.1精餾段的計算</p><p><b>  解得</b></p><p><b>  解得</b></p><p><b>  所以精餾段的黏度</b></p><p>  4.6.2提餾段的計算</p&

56、gt;<p><b>  解得</b></p><p><b>  解得</b></p><p><b>  所以提餾段的黏度</b></p><p>  4.7相對揮發(fā)度的計算</p><p>  4.7.1精餾段相對揮發(fā)度的計算</p><

57、p><b>  由于 得</b></p><p><b>  則相對揮發(fā)度</b></p><p>  4.7.2提餾段相對揮發(fā)度的計算</p><p><b>  由于 得</b></p><p><b>  則相對揮發(fā)度</b>

58、</p><p>  4.8氣液相體積流量計算</p><p><b>  泡點進料,;</b></p><p>  查《化工工藝設計手冊》(上冊 第二版)第2-379頁得乙醇~水溶液體系的平衡數(shù)據(jù)</p><p>  表6 乙醇~水溶液體系的平衡數(shù)據(jù)</p><p>  有圖1,過點做乙醇-

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

60、對揮發(fā)度的計算:</p><p><b>  ,查圖得。</b></p><p>  采用圖解法求取最小理論板數(shù)為12塊。圖形見附圖。</p><p>  4.8.1最優(yōu)回流比的確定</p><p>  查《化學工程手冊》(第二版上卷)第13-56頁得吉利蘭經(jīng)驗關聯(lián)圖的關聯(lián)式</p><p>&l

61、t;b>  其中:</b></p><p>  用計算機做數(shù)值解,得出回流比與理論板數(shù)的關系</p><p>  圖2 回流比與理論板數(shù)的關系</p><p><b>  根據(jù)R與作圖</b></p><p>  圖3 回流比R與關系曲線</p><p>  由圖形可知,當回流

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

63、t;<p>  4.8.3提餾段氣液流量的計算</p><p><b>  泡點進料,q=1,</b></p><p><b>  由之前計算得 </b></p><p><b>  質量流量:</b></p><p><b>  體積流量:</b

64、></p><p>  4.9理論板圖解和逐板計算</p><p><b>  精餾段操作線方程:</b></p><p><b>  即</b></p><p><b>  提餾段操作線方程:</b></p><p><b>  即&l

65、t;/b></p><p>  4.9.1M-T圖解法求取理論板數(shù)</p><p>  由于相平衡曲線在靠近共沸點處與操作線靠的很近,故將圖形局部放大進行圖解。</p><p>  圖4 圖解法局部放大圖形</p><p>  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。</p>

66、<p>  圖5 圖解法求取理論板數(shù)(整個相平衡曲線)</p><p><b>  4.9.2逐板計算</b></p><p> ?。?) 根據(jù)表1乙醇-水相平衡數(shù)據(jù),內插</p><p><b>  解得 </b></p><p>  根據(jù)表1乙醇-水相平衡數(shù)據(jù),內插</p>

67、;<p><b>  解得 </b></p><p> ?。?) 根據(jù)表1乙醇-水相平衡數(shù)據(jù),內插</p><p><b>  解得 </b></p><p>  根據(jù)表1乙醇-水相平衡數(shù)據(jù),內插</p><p><b>  解得 </b></p>

68、<p> ?。?) 根據(jù)表1乙醇-水相平衡數(shù)據(jù),內插</p><p><b>  解得 </b></p><p> ?。?) 根據(jù)表1乙醇-水相平衡數(shù)據(jù),內插</p><p><b>  解得 </b></p><p>  根據(jù)表1乙醇-水相平衡數(shù)據(jù),內插</p><p

69、><b>  解得 </b></p><p>  根據(jù)表1乙醇-水相平衡數(shù)據(jù),內插 解得 </p><p>  根據(jù)表1乙醇-水相平衡數(shù)據(jù),內插 解得 </p><p>  根據(jù)表1乙醇-水相平衡數(shù)據(jù),內插 解得 </p><p>  根據(jù)表1乙醇-水相平衡數(shù)據(jù),內插 解得 </p><p>

70、;  根據(jù)表1乙醇-水相平衡數(shù)據(jù),內插 解得 </p><p>  根據(jù)表1乙醇-水相平衡數(shù)據(jù),內插 解得 </p><p>  根據(jù)表1乙醇-水相平衡數(shù)據(jù),內插 解得 </p><p>  根據(jù)表1乙醇-水相平衡數(shù)據(jù),內插 解得 </p><p>  根據(jù)表1乙醇-水相平衡數(shù)據(jù),內插 解得 </p><p>  根據(jù)

71、表1乙醇-水相平衡數(shù)據(jù),內插 解得 </p><p>  根據(jù)表1乙醇-水相平衡數(shù)據(jù),內插 解得 </p><p>  根據(jù)表1乙醇-水相平衡數(shù)據(jù),內插 解得 </p><p>  根據(jù)表1乙醇-水相平衡數(shù)據(jù),內插 解得 </p><p>  根據(jù)表1乙醇-水相平衡數(shù)據(jù),內插 解得 </p><p>  根據(jù)表1乙醇-

72、水相平衡數(shù)據(jù),內插 解得 </p><p>  換用提餾段操作線方程</p><p>  根據(jù)表1乙醇-水相平衡數(shù)據(jù),內插 解得</p><p>  根據(jù)表1乙醇-水相平衡數(shù)據(jù),內插 解得 </p><p>  因為,所以逐板計算完畢。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。</p><p>

73、;  比較M-T圖解法和逐板計算法,結果吻合的很好。</p><p>  4.10實際板數(shù)的計算</p><p>  4.10.1精餾段的計算</p><p>  由之前的計算可知: </p><p>  查《化工工業(yè)設計手冊》(上版)第2-163頁</p><p><b>  塊 取塊</b>&

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

75、;<p><b>  5、主體設備設計</b></p><p>  5.1精餾塔的塔體工藝尺寸計算</p><p>  5.1.1塔徑的計算</p><p>  5.1.1.1精餾段的計算</p><p>  由《板式塔設計設計》第27頁得史密斯關聯(lián)圖</p><p><b&g

76、t;  圖6 史密斯關聯(lián)圖</b></p><p><b>  由化工原理可知:</b></p><p><b>  橫坐標</b></p><p>  取板間距,板上層液高度,</p><p><b>  所以</b></p><p>&l

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

78、t;<p><b>  實際空塔氣速為</b></p><p>  5.1.1.2提餾段的計算</p><p>  取板間距,板上層液高度,</p><p><b>  查圖6 得</b></p><p><b>  ,圓整后取</b></p>&l

79、t;p><b>  塔截面積為</b></p><p><b>  實際空塔氣速為</b></p><p>  5.2精餾塔的有效高度計算</p><p><b>  精餾段有效高度為:</b></p><p><b>  提餾段有效高度為:</b>

80、</p><p>  在進料板上開人孔,其高度為0.45m</p><p>  所以精餾塔的有效高度為</p><p>  5.3塔板主要工藝尺寸的計算</p><p><b>  5.3.1溢流裝置</b></p><p>  在塔徑小于2.2m時,選用單溢流方形降液管,采用凹形受液盤(可在低液

81、量時形成良好的液封,有緩沖作用,對0.6m以上的塔適用)</p><p>  5.3.1.1堰長: 取</p><p>  5.3.1.2溢流堰的高度:選平直堰,</p><p>  由《化學工程師手冊》第884頁,其中,E取1。</p><p><b>  對于精餾段</b></p><p>&

82、lt;b>  所以</b></p><p><b>  取板上層清液高度為</b></p><p><b>  所以</b></p><p><b>  對于提餾段</b></p><p><b>  所以</b></p>

83、<p><b>  所以</b></p><p>  5.3.1.3方形降液管寬度Wd和截面積</p><p>  由《化學工程師手冊》第884頁得方形降液管參數(shù)圖</p><p>  圖7 方形降液管截道面參數(shù)比例</p><p><b>  由,查圖7得,</b></p>

84、<p><b>  所以</b></p><p>  查《化學工程師手冊》第886頁得</p><p>  停留時間校核液體在降液管的停留時間</p><p><b>  精餾段:</b></p><p><b>  提餾段:</b></p><

85、p>  所以降液管設計的合理。</p><p>  5.3.1.4降液管底隙高度</p><p><b>  精餾段:</b></p><p><b>  提餾段:</b></p><p><b>  符合要求。</b></p><p>  5.3

86、.1.5選用凹形受液盤:深度?。ùǎ?lt;/p><p>  5.3.2塔板的布置</p><p>  5.3.2.1塔板的布置:因為,所以采用分布式。</p><p>  5.3.2.2邊緣區(qū)寬度的確定</p><p>  查《化學工程師手冊》第883頁,對于塔徑小于1.5m的塔,,取。對于小塔,。取。</p><p>

87、;  5.3.3開孔面積的計算</p><p>  查《化學工程師手冊》第883頁得</p><p><b>  其中,</b></p><p><b>  所以</b></p><p>  5.3.4篩孔計算及排列</p><p>  物性無腐蝕,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。</p><p>  篩孔數(shù)目個,式中為鼓泡區(qū)面積,等于,為1.3388m2,。</p><p><b>  開孔率</b></p><p>  氣體通過篩孔的氣速為</p><p><b>  精餾段:</b></p><p><b

89、>  提餾段:</b></p><p><b>  篩板的流體力學計算</b></p><p><b>  6.1阻力的計算</b></p><p>  6.1.1干板阻力計算</p><p>  查《化學工程師手冊》得</p><p>  查《化工工藝設計

90、手冊》(上冊 第二版)第2-199頁干篩孔的流量系數(shù)圖</p><p>  圖8 干篩孔的流量系數(shù)</p><p><b>  因為,查圖得。</b></p><p><b>  精餾段:液柱</b></p><p><b>  提餾段:液柱</b></p>&l

91、t;p>  6.1.2氣體通過液層的阻力</p><p><b>  精餾段: </b></p><p>  查《化學工程師手冊》第892頁充氣因子圖</p><p><b>  ·</b></p><p><b>  圖8 充氣因子</b></p>

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

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

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

95、;/p><p>  氣體通過每層塔板的壓降為</p><p><b>  滿足設計要求。</b></p><p>  6.2液面落差的計算:</p><p>  對于篩板塔,液面落差很小,可以忽略液面落差的影響。</p><p><b>  6.3液沫夾帶</b></p&g

96、t;<p>  查《化學工程師手冊》第891頁:</p><p><b>  精餾段: </b></p><p><b>  提餾段:</b></p><p>  液沫夾帶量在允許的范圍內。</p><p><b>  6.4漏液</b></p>

97、<p>  查《化學工程師手冊》第893頁:對篩板塔,漏液點氣速由</p><p><b>  精餾段:</b></p><p><b>  實際孔速</b></p><p><b>  穩(wěn)定系數(shù)</b></p><p><b>  提餾段:</b&

98、gt;</p><p><b>  實際空速</b></p><p><b>  穩(wěn)定系數(shù)</b></p><p>  因為K值在之間,故本設計無明顯的液漏。</p><p><b>  6.5液泛</b></p><p>  查《化學工程師手冊》第89

99、3頁,為防止塔內發(fā)生液泛,降液管內液層高度應服從</p><p>  已知乙醇-水物系(易發(fā)泡物系)。</p><p><b>  精餾段:</b></p><p><b>  ,板上不設進堰口。</b></p><p><b>  滿足要求。</b></p>&

100、lt;p><b>  提餾段:</b></p><p>  所以本設計不會發(fā)生液泛。</p><p><b>  塔板負荷性能圖</b></p><p><b>  7.1漏液線</b></p><p><b>  由,</b></p>

101、<p>  ,(為之前計算的開孔率)</p><p><b>  精餾段:</b></p><p><b>  .</b></p><p><b>  提餾段:</b></p><p><b>  7.2液沫夾帶線</b></p>

102、<p><b>  以為限,求取關系</b></p><p><b>  精餾段:</b></p><p><b>  其中,</b></p><p><b>  所以</b></p><p><b>  所以</b>&l

103、t;/p><p><b>  解得</b></p><p><b>  提餾段:</b></p><p><b>  所以</b></p><p><b>  所以</b></p><p><b>  解得</b>

104、</p><p>  7.3液相負荷下限線</p><p>  對于平直堰,取堰上高度作為最小液體負荷標準(因為堰上液層高度太小,會造成液體在堰上分布不均,影響傳質效果最小為6mm)。</p><p><b>  所以</b></p><p><b>  取E=1,則</b></p>

105、<p>  7.4液相負荷上限線</p><p>  以作為液體在降液管中停留下限(由實踐經(jīng)驗表明,液體的停留時間不應小于s)</p><p><b>  所以</b></p><p>  由此可以做出與全流量無關的液體負荷上限線。</p><p><b>  7.5液泛線</b><

106、/p><p><b>  由</b></p><p><b>  聯(lián)立解得</b></p><p>  因為在中所占的比例很小,在整體中可以忽略。</p><p>  將的關系式代入,整理得</p><p><b>  精餾段:</b></p>

107、<p><b>  所以</b></p><p><b>  解得</b></p><p><b>  提餾段:</b></p><p><b>  所以</b></p><p><b>  解得</b></p>

108、;<p>  用計算機作圖,可得精餾段和提餾段的性能負荷圖。</p><p>  圖9 精餾段的負荷性能圖</p><p>  圖10 提餾段的負荷性能圖</p><p>  由圖可知精餾段 。提餾段</p><p><b>  塔附件的設計</b></p><p><b>

109、;  9.1接管</b></p><p>  查《化學化工物性數(shù)據(jù)手冊》(無機卷)第3頁</p><p><b>  表7 飽和水密度</b></p><p>  查《化學化工物性數(shù)據(jù)手冊》(有機卷)第495頁</p><p><b>  表8 乙醇密度</b></p>&

110、lt;p>  9.1.1進料管(本設計采用直流管進料)</p><p>  ,取。有設計要求可知,由內插法得水和乙醇的密度。</p><p><b>  . 解得。</b></p><p><b>  解得</b></p><p><b>  由</b></p>

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

112、gt;  采取值回流管,取。</b></p><p>  ,由內插法得水和乙醇的密度</p><p><b>  解得</b></p><p><b>  解得</b></p><p><b>  所以 解得</b></p><p>  圓整

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

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

115、>  9.2.1筒體</b></p><p>  材質采用,查表在溫度小于150℃時,許用應力為</p><p>  單板壓降為0.7,塔頂為101.3,進料板得壓降為 </p><p>  Q235-B查《化工機械設備基礎》第125頁對于焊接接頭,</p><p><b>  所以</b></p

116、><p><b>  圓整后取6mm。</b></p><p><b>  9.2.2封頭</b></p><p>  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表面積為2.9716容積為</p><p><b>  9.2

117、..3除沫器</b></p><p>  當空塔氣速較大時,塔頂滯液現(xiàn)象嚴重,以及工藝過程中不允許出塔氣體夾帶霧滴的情況,設置除沫器,以減少液體夾帶損失。確保氣體純度及后續(xù)設備的正常工作。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。本設計采用絲網(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。采用上述除沫器,將除沫器設在人孔上面。</p><p>  比例

118、系數(shù)通常取0.085~1.0,本設計取k=0.233</p><p>  選用不銹鋼除沫器,規(guī)格為700mm。</p><p><b>  9.2.4吊柱</b></p><p>  查《化工工藝手冊》(第四版下)</p><p>  選取 質量為254kg,材料為A3</p><p><

119、b>  9.2.5人孔</b></p><p>  一般每隔10~20層踏板設置一人孔,塔板數(shù)為48,本設計開人孔數(shù)4個,每個直徑為450mm孔板間距為600mm。</p><p><b>  9.2.6裙座</b></p><p>  選取裙座直徑為2000mm,開孔數(shù)為2個,直徑為450mm開孔中心高度為H=900mm裙座

120、高度取3m。</p><p><b>  9.2.7法蘭</b></p><p>  由于常壓操作,所有的法蘭均采用標準管法蘭。不同的公稱直徑采用相應的法蘭。</p><p><b>  進料管接管法蘭:</b></p><p><b>  回流管接管法蘭:</b></p

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

122、.1塔頂空間高度指塔頂?shù)牡谝粚樱P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。</p><p>  9.3.2塔的底部空間高度是指塔底最末層,塔盤到塔底下封頭切線的距離,釜液停留時間取5min。</p><p>  9.3.3塔立體高度</p><p><b>  所以</b></p>

123、<p><b>  能量衡算</b></p><p>  精料溫度為23℃,,查《化學化工數(shù)據(jù)手冊》(無機卷)第42頁得下表</p><p><b>  表9 水的汽化潛熱</b></p><p><b>  單位換算關系為</b></p><p><b>

124、;  塔頂 </b></p><p><b>  解得</b></p><p><b>  塔底 </b></p><p><b>  解得</b></p><p>  表10 乙醇的汽化潛熱</p><p>  由內插法,對于塔頂 解得&l

125、t;/p><p><b>  對于塔底 解得</b></p><p>  所以 質量流量:</p><p><b>  再沸器水汽流率:</b></p><p>  4atm飽和蒸汽間接加熱, </p><p>  aspen plus軟件模擬</p>&l

126、t;p><b>  11.1模擬流程圖</b></p><p>  采用ASPEN PLUS中的RADFRAC模塊進行模擬,流程圖如下</p><p>  圖11 RADFRAC模擬流程圖</p><p><b>  11.2模擬結果</b></p><p><b>  11.2.1

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

128、gt;<p>  11.2.3塔頂和塔底數(shù)據(jù)表</p><p>  計算結果數(shù)據(jù)一覽表:</p><p>  表11 塔頂和塔底計算計算結果匯總表</p><p>  由計算結果可知塔頂乙醇含量為86.79%,塔底乙醇含量為0.00072%。由于設計時采用的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗關系式與ASPEN PLUS軟件自帶的物性方法和數(shù)據(jù)庫不完全相同,所以計算結果又一定偏

129、差,但是在允許的范圍內。</p><p><b>  設計結果匯總表</b></p><p><b>  參考文獻</b></p><p>  [1] 柴誠敬等編.化工原理課程設計[M].天津科學技術出版社,1994.</p><p>  [2] 化學工程手冊編委會編.化學工程手冊(第二版)[M].

130、化學工業(yè)出版社,1996</p><p>  [3] 盧煥章等編.石油化工基礎數(shù)據(jù)手冊[M].化學工業(yè)出版社,1982</p><p>  [4] 潘國昌等編.化工設備設計[M].清華大學出版社,2001</p><p>  [5] 婁愛娟,吳志泉,吳敘美編.化工設計[M].華東理工大學出版社,2002</p><p>  [6] 賈紹義,柴

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