化工原理精餾塔課程設計

1、<p><b>　　課程設計</b></p><p>　　設計題目：板式設計精餾塔</p><p><b>　　學生姓名： </b></p><p><b>　　學 號：</b></p><p><b>　　專業(yè)班級：</b></p&

2、gt;<p><b>　　指導老師：</b></p><p>　　2011年01月21日</p><p><b>　　設計任務書</b></p><p>　　化工原理課程設計任務書</p><p>　　專業(yè) 班級 姓名 學號

3、 </p><p>　　設計題目：板式精餾塔設計</p><p>　　設計時間：2011年1月10日 至 2010年1月21日</p><p><b>　　指導老師： </b></p><p>　　設計任務：年處理 120000 kg乙醇--水溶液系統(tǒng)</p><p>　　1、料液含乙醇2

4、8%，餾出液含乙醇不少于94 wt%，殘液含乙醇不大于0.05 wt%</p><p><b>　　2、操作條件：</b></p><p>　?。?）泡點進料，回流比R= 1.5 Rmin。</p><p>　　（2）塔釜加熱蒸汽壓力：間接0.2 MPa（表壓），直接0.1 MPa（絕壓）。</p><p>　　（3）

5、塔頂全凝器冷卻水進口溫度20℃，出口溫度50 ℃。</p><p>　?。?）常壓操作。年工作日300~320 d，每天工作24 h。</p><p>　　（5）設備形式（篩板塔、浮閥塔、泡罩塔等）自選。</p><p>　?。?）安裝地點：合肥</p><p><b>　　任務來源：合肥酒廠</b></p>

6、<p><b>　　設計主要內(nèi)容：</b></p><p>　　工藝流程的確定，塔和塔板的工藝尺寸計算，塔板的流體力學驗算及負荷性能圖，輔助設備的計算與選型，主體設備的機械設計。</p><p><b>　　設計報告：</b></p><p>　　1、設計說明書一份。（格式：按照本科畢業(yè)設計論文書寫格式）&l

7、t;/p><p>　　2、主體設備總裝圖一張（1#圖紙），帶控制點工藝流程圖（3#圖紙）一張。</p><p>　　中文摘要：在化工、石油、醫(yī)藥、食品等生產(chǎn)中，常需將液體混合物分離以達 </p><p>　　到提純或回收有用組分的目的，而蒸餾就是其中一種方法。隨著化 學</p><p>　　工業(yè)的發(fā)展，蒸餾技術、設備及理論也有了很大的發(fā)展

8、。蒸餾操作的</p><p>　　理論依據(jù)是借混合液中各組分揮發(fā)性的差異而達到分離的目的。在操 </p><p>　　作中進行多次的氣體部分冷凝或液體部分氣化稱為精餾。習慣上，混</p><p>　　合物中的易揮發(fā)組分稱為輕組分，難揮發(fā)組分成為中組分。為此，掌</p><p>　　握氣液相平衡關系，熟悉各種塔型的操作特性，對選擇、設計和分析&

9、lt;/p><p>　　分離過程中的各種參數(shù)是非常重要的。</p><p>　　關鍵字：精餾，蒸餾，篩板，塔</p><p>　　abstract： In the chemical, petroleum, pharmaceutical, food and other production, </p><p>　　often need a

10、liquid mixture separation to achieve purification or recycled </p><p>　　useful components purpose, and the distillation is one of the methods. </p><p>　　Along with the development of chemi

11、cal industry, distillation technology, </p><p>　　equipment and theory also has greatly developed. The theoretical basis of </p><p>　　the distillation operation was borrowed between each co

12、mposition of </p><p>　　volatile differences and to achieve the purpose of separation. In the </p><p>　　operation of gas part of multiple condensing or liquid part gasification </p>&

13、lt;p>　　called distillation. Traditionally, mixture of volatile components called light </p><p>　　components, difficult volatile component becomes component. Therefore, </p><p>　　grasps the

14、gas-liquid balance relationship, familiar with all kinds of tower </p><p>　　operation characteristics of selection, design and analysis of various </p><p>　　parameters separation process is very

15、 important.</p><p>　　keywords：rectification,distillation,sieve plate,pagoda</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　中文摘要.............................................................

16、.....................................................................................3</p><p>　　abstract.......................................................................................................

17、..............................................4</p><p><b>　　第一章緒論7</b></p><p>　　1.1塔板的類型與選擇7</p><p>　　1.1.1泡罩塔板7</p><p>　　1.1.2篩孔塔板7</p><p>

18、;　　1.1.3浮閥塔8</p><p>　　1.2塔的選擇因素8</p><p>　　1.2.1與物性有關的因素8</p><p>　　第二章流程的確定和說明9</p><p>　　2.1設計方案的選定9</p><p>　　2.1.1操作壓強的選擇9</p><p>　　2.1.

19、2進料熱狀態(tài)的選擇9</p><p>　　2.1.3加熱方式10</p><p>　　2.2設計方案的確定及流程說明10</p><p>　　2.3工藝草圖10</p><p>　　第三章塔板的工藝設計11</p><p>　　3.1工藝計算：11</p><p>　　3.1.1塔的

20、物料衡算：11</p><p>　　3.1.2平均摩爾質量11</p><p>　　3.1.3物料衡算11</p><p>　　3.1.4回流比的確定12</p><p>　　3.1.5各物理性質的計算12</p><p>　　3.1.6氣液相體積流量計算17</p><p>　　3

21、.1.7理論塔板計算18</p><p>　　3.2塔和塔板主要工藝尺寸計算18</p><p>　　3.2.1塔徑初步設計18</p><p>　　3.3溢流裝置計算20</p><p>　　3.3.1堰長20</p><p>　　3.3.2堰高21</p><p>　　3.3.3

22、弓形降液管寬度和截面積21</p><p>　　3.4塔板布置及浮閥數(shù)目與排列22</p><p>　　3.4.1塔板分塊22</p><p>　　3.4.2邊緣區(qū)寬度確定22</p><p>　　3.4.3開孔區(qū)面積計算22</p><p>　　3.4.4篩孔計算及其排列22</p><

23、;p>　　3.5篩板流體力學驗算23</p><p>　　3.5.1液柱高度的計算23</p><p>　　3.5.2液柱落差24</p><p>　　3.5.3液沫夾帶24</p><p>　　3.5.4漏液25</p><p>　　3.5.5液泛25</p><p>　　3

24、.6塔板負荷性能圖26</p><p>　　3.6.1漏液線26</p><p>　　3.6.2液泛線26</p><p>　　3.6.3液相負荷下限線27</p><p>　　3.6.4液相上限線27</p><p>　　3.6.5液泛線27</p><p>　　3.7板式塔結構與

25、附屬設備的計算32</p><p>　　3.7.1接管32</p><p>　　3.7.2簡體與封頭34</p><p>　　3.7.3除沫器35</p><p>　　3.7.4裙座35</p><p>　　3.7.5吊柱36</p><p>　　3.7.6人孔36</p&g

26、t;<p>　　3.8塔總體高度的設計36</p><p>　　3.8.1塔的頂部空間高度36</p><p>　　3.8.2底部空間高度36</p><p>　　3.8.3塔立體高度36</p><p>　　3.9附屬設備的設計37</p><p>　　3.9.1冷凝器的選擇37</p

27、><p>　　3.9.2再沸器的選擇37</p><p>　　3.9.3離心泵選擇38</p><p>　　3.10機械設備設計38</p><p>　　3.10.1質量載荷38</p><p>　　3.10.2風載荷和風彎矩39</p><p>　　3.10.3塔體的強度和穩(wěn)定性校核4

28、0</p><p>　　3.10.4裙座的強度和穩(wěn)定性計算41</p><p><b>　　第四章總結44</b></p><p>　　4.1設計總結44</p><p>　　4.2心得體會45</p><p>　　附錄一：常壓下乙醇-水系統(tǒng)t-x-y數(shù)據(jù)48</p>&l

29、t;p>　　附錄二：乙醇溫度組成數(shù)據(jù)及圖51</p><p>　　乙醇——水浮閥塔精餾工藝設計</p><p><b>　　第一章緒論</b></p><p>　　塔設備是化工、煉油、石油化工、生物化工和制藥等生產(chǎn)中廣泛應用的氣液傳質設備。根據(jù)塔內(nèi)氣液接觸部件的結構形式，可分為板式塔和填料塔兩類。板式塔內(nèi)設置一定數(shù)量的板塔，氣體以鼓泡或

30、噴射形式穿過板上的液層，進行傳質與傳熱。在正常操作下，氣相為分散相，液相為連續(xù)相，氣相組成呈階梯變化，屬逐級接觸逆流操作過程。填料塔內(nèi)裝有一定高度的填料層，液體自塔頂沿填料表面下流，氣體逆流向上（有時也采用并流向下）流動，氣液兩相密切接觸進行傳質和傳熱。在正常操作下，氣相為連續(xù)相，液相為分散相，氣相組成呈連續(xù)變化，屬微分逆流操作過程。</p><p>　　1.1塔板的類型與選擇</p><p&

31、gt;<b>　　1.1.1泡罩塔板</b></p><p>　　泡罩塔板是工業(yè)上應用最早的塔板，其主要元件為升氣管及泡罩。泡罩安裝在升氣管的頂部，分圓形與條形兩種。國內(nèi)應用較多的是圓形泡罩。泡罩尺寸分為80mm、100mm、150mm三種，可根據(jù)塔徑的大小來選擇，通常塔徑小于1000mm，選用80mm的泡罩；塔徑大于2000mm，選用150mm的泡罩。</p><p&g

32、t;　　泡罩塔板的優(yōu)點是操作彈性較大，液氣比范圍大，不易堵塞，適于處理各種物料。其缺點是結構復雜，造價高；板塔液層厚，塔板壓降大，生產(chǎn)能力及塔板效率較低。</p><p><b>　　1.1.2篩孔塔板</b></p><p>　　篩孔塔板簡稱篩板，結構特點為塔板上開有許多均勻的小孔。根據(jù)孔徑的大小，分為小孔徑篩板（孔徑為3~8mm）和大孔徑篩板（孔徑為10~25mm

33、）兩類。工業(yè)上一小孔徑篩板為主，大孔徑篩板多用于某些特殊場合（如分離粘度大、易結焦的物系）。篩板的優(yōu)點是結構簡單，造價低；板上液面落差小，生產(chǎn)能力較大；氣體分散均勻，傳質效率較高。其缺點是篩孔易堵塞，不宜處理粘度大的、易結焦的物料。盡管篩板傳質效率高，但若操作和設計不當，易產(chǎn)生漏液，濕的操作彈性減小，傳質效率下降。</p><p><b>　　1.1.3浮閥塔</b></p>

34、<p>　　浮閥塔是在泡罩塔板和篩孔塔板的基礎上發(fā)展起來的，它吸收了兩種塔板的優(yōu)點。其結構特點是在塔板上開有若干個閥孔，每個閥孔裝有一個可以上下浮動的閥片。氣流從浮閥周邊水平得進入塔板上液層，浮閥可以根據(jù)氣流流量的大小而上下浮動，自行調(diào)節(jié)。浮閥的類型很多，國內(nèi)常用的有F1型V-4型及T型等，其中F1型浮閥應用最為普遍。</p><p>　　浮閥塔板的優(yōu)點是結構簡單、操作方便、造價低；塔板開孔率大，生產(chǎn)能

35、力大；由于閥片隨氣量變化自由升降，故操作彈性大；因上升氣流水平吹入液層，氣液接觸時間較長，故塔板效率較高，其缺點是處理易結焦、高粘度的物料時，閥片易與塔板粘結；在操作過程中有時會發(fā)生閥片脫落或卡死等現(xiàn)象，使塔板效率和操作彈性下降。</p><p>　　以上介紹的僅是幾種較為典型的浮閥形式。由于浮閥生產(chǎn)能力大，操作彈性大及塔板效率高等優(yōu)點，且加工方便，故有關浮閥塔的研究開發(fā)較其他型式的塔板廣泛，是目前新型塔板研究開

36、發(fā)的主要方向。</p><p><b>　　1.2塔的選擇因素</b></p><p>　　塔的選擇因素很多，主要有物料性質、操作條件、塔設備的制造安裝和維修等。</p><p>　　1.2.1與物性有關的因素</p><p>　　易起泡的物系在板式塔中有較嚴重的泡沫夾帶現(xiàn)象或引起液泛，故選用填料塔為宜。因為填料不易形成

37、泡沫。</p><p>　　對以腐蝕介質，可選用</p><p>　　精餾的設計包括設計方案的選定、主要工藝計算、繪制負荷性能圖等。理論塔板數(shù)精餾段24塊，提餾段4.2塊。本設計選用了篩板塔，篩板塔上有均布的篩孔，上升氣流經(jīng)篩孔分散、鼓泡通過上液層，形成氣液密切接觸的泡沫層（或噴射的液滴層）。</p><p>　　第二章流程的確定和說明</p><

38、;p>　　2.1設計方案的選定</p><p>　　工業(yè)上對塔設備的主要要求：（1）生產(chǎn)能力大（2）傳質、傳熱效率高（3）氣流的摩擦阻力?。?）操作穩(wěn)定、適應性強、操作彈性大（5）結構簡單、材料耗用量少（6）制造安裝容易，操作維修方便。此外不易堵塞、耐腐蝕等。</p><p>　　2.1.1操作壓強的選擇</p><p>　　精餾操作可在常壓、減壓和加壓條件下

39、進行，操作壓強常取決于冷凝溫度。一般，除熱敏性物料外，凡通過常壓蒸餾不難實現(xiàn)分離要求，并能用江河水或循環(huán)水將餾出物冷凝下來的系統(tǒng)，都應采用常壓蒸餾；對熱敏性物料或混合液沸點過高的系統(tǒng)則宜采用減壓蒸餾；對常壓下餾出物冷凝溫度過低的系統(tǒng)，需提高塔壓或采用深井水、冷凍鹽水作為冷凝劑；而常壓呈氣態(tài)的物料必須采用加壓蒸餾。</p><p>　　2.1.2進料熱狀態(tài)的選擇</p><p>　　進料熱狀

40、態(tài)以進料熱狀態(tài)參數(shù)q表達，即</p><p>　　有五種進料狀態(tài)，即q>1時，為低于泡點溫度的進料；q=1時，為泡點下的飽和液體；q=0，為露點下的飽和蒸汽；1>q>0時，為介于泡點和露點間的氣液混合物；q<0時，為高于露點的過熱蒸汽進料。進料熱狀況不同，影響塔內(nèi)各層塔板的氣液相負荷。</p><p>　　原則上，在供熱量一定情況下，熱量應盡可能由塔底輸入，使產(chǎn)生的

41、氣相回流在全塔發(fā)揮作用。為使塔的操作穩(wěn)定，免受季節(jié)氣溫影響，精、提餾段采用相同塔徑以便于制造，則常采用飽和液體進料，但需增設原料預熱器。若工藝要求減少塔釜加熱量避免釜溫過高、料液產(chǎn)生聚合或結焦，則采用氣態(tài)進料。</p><p><b>　　2.1.3加熱方式</b></p><p>　　蒸餾多采用間接蒸汽加熱，設置再沸器。有時也可采用直接蒸汽，例如蒸餾釜殘液中的主要的

42、主份是水，且在低濃度下輕組分的相對揮發(fā)度較低時（如乙醇和水的混合液）宜采用直接蒸汽加熱，其優(yōu)點是可以利用壓強較低的加熱蒸汽以節(jié)省操作費用，并省掉間接加熱設備。但由于直接蒸汽的加入，對釜內(nèi)溶液起一定稀釋作用，在進料條件和產(chǎn)品純度、輕組分收率一定的前提下，釜液組成相應降低，故需在提餾段增加塔板以達到生產(chǎn)要求。 </p><p>　　2.2設計方案的確定及流程說明</p><p>　　精餾裝置

43、有精餾塔、原料預熱器、再沸器、冷凝器、釜液冷卻器和產(chǎn)品冷卻等設備。熱量又塔釜送入，物料在塔內(nèi)經(jīng)過多次部分冷凝和部分氣化進行精餾分離，由冷卻器和冷凝器的冷卻介質將余熱帶走。</p><p>　　乙醇-水混合液原料經(jīng)預熱器加熱到泡點溫度后送入精餾塔進料板，在進料板上與自塔上部向下流的液體混合，逐板溢流，最后流入塔釜。操作時，塔釜流出來的液體經(jīng)再沸器部分氣化后，液體被取出，作為塔底產(chǎn)品，即為釜殘液，氣體進入冷凝器被冷凝

44、，并將部分冷凝液送回塔頂作為回流液，其余部分被冷凝器冷凝后送出作為塔頂產(chǎn)品，經(jīng)冷凝器冷卻后送入貯槽。</p><p><b>　　2.3工藝草圖</b></p><p>　　第三章塔板的工藝設計</p><p><b>　　3.1工藝計算：</b></p><p>　　3.1.1塔的物料衡算：<

45、;/p><p>　　料液及塔頂、塔底產(chǎn)品含乙醇摩爾分數(shù)：</p><p>　　F：原料液流量（kmol/s） :原料組成（摩爾分數(shù)，下同）</p><p>　　D: 塔頂產(chǎn)品流量（kmol/s） :塔頂組成</p><p>　　W:塔頂殘液流量（kmol/s） :塔底組成</p>

46、<p>　　3.1.2平均摩爾質量</p><p><b>　　3.1.3物料衡算</b></p><p>　　3.1.4回流比的確定</p><p>　　由乙醇-水相平衡數(shù)據(jù)畫得相平衡圖，作出輔助線y=x，取點（0.85972,0.85972）</p><p>　　3.1.5各物理性質的計算</p&g

47、t;<p>　　常壓下乙醇-水氣液平衡組成（摩爾）與溫度的關系：</p><p><b>　　1、溫度</b></p><p>　　利用表中數(shù)據(jù)由拉格朗日插值課求得、、：</p><p><b>　　2、密度</b></p><p><b>　　精餾段：</b>&

48、lt;/p><p>　　不同溫度下乙醇和水的密度：</p><p>　　求得在與下的乙醇密度， </p><p><b>　　同理得：</b></p><p>　　液相密度： </p><p>　　3、混合液體表面張力</p><p>　　二元有機物水

49、溶液表面張力可用下列各式計算：</p><p>　　式中下角標，w、o、s分別代表水、有機物及表面部分，Xw、Xo指主體部分的分子數(shù)，VW、VO指主體部分的分子體積，δW、δO為純水、有機物的表面張力，對乙醇q=2.</p><p><b>　　4、混合物的粘度</b></p><p><b>　　5、相對揮發(fā)度</b>&

50、lt;/p><p>　　3.1.6氣液相體積流量計算</p><p><b>　　已知：</b></p><p>　?。?）提餾段：q=1</p><p>　　已知： </p><p>　　3.1.7理論塔板計算</p

51、><p>　　實際塔板數(shù)：51+9=60塊</p><p>　　3.2塔和塔板主要工藝尺寸計算</p><p>　　3.2.1塔徑初步設計</p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　， </b></p><p>　　板間距與塔徑的

52、關系：</p><p><b>　　(2)提餾段：</b></p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　3.3溢流裝置計算</b></p><p>　　塔徑D=1.8m＜2.2m，可選用單溢流弓形降液管，采用凹形受液盤。</p><p

53、><b>　　3.3.1堰長 </b></p><p><b>　　3.3.2堰高</b></p><p>　　， </p><p>　　3.3.3弓形降液管寬度和截面積</p><p>　　驗算液體在降液管中停留時間：</p><p><b>

54、;　　所以此降液管能用。</b></p><p><b>　　所以此降液管可用。</b></p><p>　　3.3.4降液管底隙高度</p><p>　　此降液管底隙高度設計合理，選用凹形受液盤。</p><p>　　此降液管底隙高度設計合理。</p><p>　　3.4塔板布置及浮

55、閥數(shù)目與排列</p><p><b>　　3.4.1塔板分塊</b></p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　如表：塔板分塊數(shù)</b></p><p>　　3.4.2邊緣區(qū)寬度確定</p><p>　　3.4.3開孔區(qū)面積計算

56、</p><p>　　3.4.4篩孔計算及其排列</p><p>　　精餾段：氣孔通過篩孔的氣速為:</p><p>　　提餾段：氣孔通過篩孔的氣速為：</p><p>　　3.5篩板流體力學驗算</p><p>　　3.5.1液柱高度的計算 </p><p><b>　　，<

57、/b></p><p>　　精餾段氣體通過每層塔板液柱高度按下式計算：</p><p><b>　　符合要求。</b></p><p>　　提餾段氣體通過每層塔板液柱高度按下式計算：</p><p><b>　　3.5.2液柱落差</b></p><p>　　對于篩板塔

58、，液面落差很小，且本設計塔徑D=1800mm＜2000mm,所以可忽略液面落差的影響。</p><p><b>　　3.5.3液沫夾帶</b></p><p>　　故在本設計中液沫夾帶量在允許范圍內(nèi)。</p><p><b>　　3.5.4漏液</b></p><p>　　對于篩板塔漏液點氣速：&l

59、t;/p><p><b>　　本設計無明顯漏液。</b></p><p>　　本設計無明顯漏液現(xiàn)象。</p><p><b>　　3.5.5液泛</b></p><p>　　所以，不會發(fā)生液泛現(xiàn)象</p><p>　　所以，不會發(fā)生液泛現(xiàn)象</p><p>

60、;　　3.6塔板負荷性能圖</p><p><b>　　3.6.1漏液線</b></p><p><b>　　3.6.2液泛線</b></p><p>　　由上面兩直線作液沫夾帶線1、2</p><p>　　3.6.3液相負荷下限線</p><p>　　對于平直堰，取液上液層

61、高度how=0.06米作為最小液體負荷標準。</p><p>　　據(jù)此可作出與氣體流量無關的垂直液相負荷下限線3。</p><p>　　3.6.4液相上限線</p><p>　　以θ=4s作為液體在降液管中停留時間下限</p><p>　　據(jù)此可作出與氣體流量無關的垂直負荷上限線4.</p><p><b>

62、　　3.6.5液泛線</b></p><p>　　由以上精餾段各方程的精餾段負荷性能圖如下：</p><p><b>　　液相負荷下限線</b></p><p>　?。?）液相負荷上限線</p><p>　　由以上提餾段各方程的精餾段負荷性能圖如下：</p><p>　?。?）液相負荷

63、下限線</p><p>　?。?）液相負荷上限線</p><p><b>　　由圖中可看出：</b></p><p>　　1、在任務規(guī)定的氣液負荷下的操作點處在適宜操作區(qū)內(nèi)的適中位置。</p><p>　　2、塔板的氣相負荷上限完全有液沫夾帶控制，操作下限由漏液控制；</p><p><b&

64、gt;　　3、</b></p><p><b>　　4、</b></p><p>　　3.7板式塔結構與附屬設備的計算</p><p><b>　　3.7.1接管</b></p><p><b>　　1、進料管</b></p><p>　　進

65、料管的結構類型很多，有直管進料管、彎管進料管、T型進料管。本設計選用直管進料管，管徑計算如下：</p><p>　　查標準系列選取φ76×4mm（內(nèi)管）</p><p>　　所以取φ76×4mm</p><p><b>　　3、塔釜出料管</b></p><p>　　取uw=1.6m/s

66、 tw=99.95℃</p><p>　　查表取φ76×4mm</p><p>　　塔頂蒸汽出料管:tD=78.12℃ </p><p>　　V'=(R+1)D=460.636kmol/h</p><p>　　查表取φ530×9mm</p><p>&l

67、t;b>　　5、塔釜進氣管</b></p><p>　　取u=23m/s V'=460.636kmol/h tw=99.95oC</p><p>　　查表取φ530×9mm</p><p><b>　　6、法蘭</b></p><p>　　由于常壓操

68、作，所用法蘭均采用標準管法蘭，干焊法蘭，由不同的公稱直徑，選用相應法蘭：</p><p>　　（1）進料管接管法蘭：Pg6Dg70HG5010-58</p><p>　?。?）回流管接管法蘭：Pg6Dg70HG5010-58</p><p>　?。?）塔釜出料管法蘭：Pg6Dg70HG5010-58</p><p>　　（4）塔頂蒸汽管法蘭：

69、Pg6Dg500HG5010-58</p><p>　　（5）塔釜蒸汽進氣法蘭：Pg6Dg500HG5010-58</p><p>　　3.7.2簡體與封頭</p><p><b>　　1、簡體</b></p><p>　　對碳素鋼：P=101.25kPa Dn=1800mm </p><p>

70、;　　查表得[σ]=1140公斤力/厘米2, φ-焊縫系數(shù)取0.9</p><p>　　由于剛度條件，筒體厚度最小要3mm考慮到此塔較高，風載荷較大，塔內(nèi)徑不太大，故適當?shù)脑黾颖诤襁x12mm</p><p>　　壁厚選12mm,所用材質為A3</p><p><b>　　2、封頭</b></p><p>　　封頭分

71、為橢圓形封頭、蝶形封頭等幾種，本設計采用橢圓形封頭，由公稱直徑dg=1800mm,查得曲面高度h1=450mm，直邊高度ho=40mm,內(nèi)表面積F封=3.37m2,容積U封=0.866m3,選用封頭Dg1800×6,JB1154-73。</p><p><b>　　3.7.3除沫器</b></p><p>　　當空塔氣速較大，塔頂帶液現(xiàn)象嚴重，以及工藝過程中

72、不許出塔氣速夾霧滴的情況下，設置除沫器以減少液體夾帶損失，確保氣速純度，保證后續(xù)工作的正常操作。常用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，其具有比表面積大、重量輕、空隙大及使用方便等優(yōu)點。</p><p><b>　　設計氣速選?。?lt;/b></p><p><b>　　選取不銹鋼除沫器：</b></p>

73、;<p>　　類型：標準型 規(guī)格：40-100 材料：不銹鋼絲網(wǎng)（1Gr18Ni9）</p><p>　　絲網(wǎng)尺寸：圓絲φ0.23</p><p><b>　　3.7.4裙座</b></p><p>　　塔頂常用裙座支撐，裙座的結構性能好，連接處產(chǎn)生的局部阻力小，所以它是塔設備的主要支撐形式，為了制作方便，一般采

74、用圓筒形，由于裙座內(nèi)徑>800mm，故裙座壁厚取16mm。</p><p>　　基礎環(huán)內(nèi)徑：Dbi=(1800+2×16)-(0.2~0.4)×103=1532mm</p><p>　　基礎環(huán)外徑：Dbo=(1800+2×16)+(0.2~0.4)×103=2132mm</p><p>　　圓整：Dbi=1600mm,D

75、bo=2100mm；基礎環(huán)壁厚，考慮到腐蝕余量18mm;考慮到再沸器，裙座高度取3m,地腳螺栓取M30.</p><p><b>　　3.7.5吊柱</b></p><p>　　對于較高的室外無框架是整體塔，在塔頂設計吊柱，對于補充和更換填料、安裝和拆卸內(nèi)件，既經(jīng)濟有方便的一項設施，一般取15m以上的它物設吊柱，本設計中塔高度較大，因此設吊柱。因設計塔徑D=1800m

76、m，可選用吊柱500kg,s=1000mm,L=3400mm, H=1000mm,材料為A3</p><p><b>　　3.7.6人孔</b></p><p>　　人孔是安裝或檢修人員進出塔的唯一通道，人孔的設置應便于進入任何一層塔板，由于設置人孔處塔間距離大，且人孔設備過多會使制造時塔體的彎曲度難以達到要求，一般每隔10~20塊

77、才設一個人孔，本塔中人孔60塊板。需設六個人孔，每個孔直徑為450mm，在設置人孔處，板間距為600mm,裙座上應開兩個人孔，直徑為400mm.人孔伸入塔內(nèi)部應與塔內(nèi)壁修平，其邊緣需倒棱和磨圓，人孔法蘭的密封面形及墊片用材，一般與塔的接管法蘭相同，本設計也是如此。</p><p>　　3.8塔總體高度的設計</p><p>　　3.8.1塔的頂部空間高度</p><p&

78、gt;　　塔的頂部空間高度是指塔頂?shù)谝粚铀P到塔頂封頭的直線距離，取除沫器到第一塊塔板的距離為600mm，塔頂空間高度為1200mm。</p><p>　　3.8.2底部空間高度</p><p>　　塔的底部空間高度是指塔底最末一層塔盤到塔底下封頭切線的距離，釜液停留時間取min。</p><p>　　3.8.3塔立體高度</p><p>　

79、　3.9附屬設備的設計</p><p>　　3.9.1冷凝器的選擇</p><p>　　有機物蒸汽冷凝器設計選用的總體傳熱系數(shù)一般范圍為500~1500Kcal/m2·h·℃,本設計取K=700kcal/m2·h·℃=293.1J/(m2·h·℃) </p><p>　　出料液溫度：78.21℃（飽和氣）

80、——78.16℃（飽和液）</p><p>　　冷卻水的溫度：20℃——50℃</p><p>　　逆流操作：Δt1=28.21℃ Δt2=58.16℃</p><p>　　所以選用FLB700-135-16-4型冷凝器。</p><p>　　3.9.2再沸器的選擇</p><p>　　選用1

81、20℃飽和水蒸氣加熱，傳熱系數(shù)取K=2926J/(m2·h·℃)</p><p>　　料液溫度：99.95℃——100℃</p><p>　　熱流體溫度：120℃——120℃</p><p>　　逆流操作：Δt1=20℃ Δt2=20.05℃</p><p>　　故選 500-350-40-2 型號的再沸器&l

82、t;/p><p>　　3.9.3離心泵選擇</p><p>　　進料口離底距離h=8×0.45+0.15+1.26+3=8.01m</p><p>　　離心泵個參數(shù)的確定：</p><p>　　所以選IS80-50-200型離心泵，該型離心泵各參數(shù)如下：</p><p>　　塔體結構與輔助設備設計設計結果匯總如下

83、：</p><p>　　3.10機械設備設計</p><p>　　3.10.1質量載荷</p><p><b>　　塔體和裙座質量</b></p><p>　　人孔、法蘭、接管等質量：</p><p><b>　　內(nèi)附件質量：</b></p><p>

84、　　保溫層質量（保溫層壁厚取3m）:</p><p>　　扶梯、平臺質量（注：扶梯質量為40kg/m，操作平臺共五層，平臺寬1.0m,單位質量150kg/m2）</p><p>　　操作時塔內(nèi)物料外徑：</p><p><b>　　充水質量：</b></p><p><b>　　塔體和裙座的質量：</b&

85、gt;</p><p><b>　　最大操作質量：</b></p><p><b>　　最小操作質量：</b></p><p><b>　　塔體操作時重量：</b></p><p><b>　　全塔最小質量：</b></p><p>

86、;　　3.10.2風載荷和風彎矩</p><p><b>　　1、風載荷：</b></p><p>　　將塔沿高度分成五段：P=K1K2iqofiliDei </p><p>　　K1=0.7 塔高=33.4m Di=1.8m K2=1.7 qo=30×10-5 Do=1.824m時：</p&g

87、t;<p>　　3-10m l1=7m f1=1.0</p><p>　　10-20m l2=10m f2=1.14</p><p>　　20-30m l3=10m f3=1.42</p><p&g

88、t;　　30-33.4m l4=3.4m f4=1.56</p><p>　　扶梯的附加寬度：K3=200mm（斜梯）</p><p>　　操作平臺的附加量：K4=2∑（A/li）</p><p>　　其最大值為一，計算塔段10m中有層平臺，每層平臺迎風面積為0.5m2</p><p>　　K4=

89、（2×5×0.4×106）/1000=400mm</p><p>　　De=D0+2δi+K3+K4=1824+2×100+200+400=2624mm</p><p>　　3-10m: P1=K1K21qof1l1De1=0.7×1.75×30×10-5×1.0×7000×2624=67

90、50.24N</p><p>　　10-20m: P2=K1K22qof2l2De2=0.7×1.75×30×10-5×10000×1.14×2624=10993.25N</p><p>　　20-30m: P3=K1K23qof3l3De3=0.7×1.75×30×10×-5×1

91、0000×1.42×2624=12825.46N</p><p>　　30-33.4m: P4=K1K24qof4l4De4=0.7×1.75×30×10-5×1.56×3400×2624=4786.88N </p><p><b>　　2、風彎矩：</b></p&

92、gt;<p>　　截面劃分：0-0截面為裙座基底截面。1-1截面為裙座人孔處截面，2-2截面為裙座與塔體焊縫處截面。</p><p>　　3.10.3塔體的強度和穩(wěn)定性校核</p><p>　　1、塔底危險截面（2-2）抗壓強度及軸向穩(wěn)定性驗算：</p><p>　　該截面上的最大軸向壓縮力發(fā)生在空塔中，</p><p><

93、;b>　　，</b></p><p>　　所以，因此塔底2-2截面滿足抗壓強度及軸向穩(wěn)定條件。</p><p>　　2、塔底（2-2）截面上的抗拉強度校核</p><p>　　塔底（2-2）截面上的最大拉應力：</p><p>　　由于σmax<K[σ]tΦ，因此該截面滿足抗拉強度要求。</p><

94、p>　　綜合以上各項計算，在各種不同危險截面達到要求時，塔體壁厚取δn=12mm，可以滿足強度、剛度、穩(wěn)定性要求。</p><p>　　3.10.4裙座的強度和穩(wěn)定性計算</p><p>　　1、底部（0-0）截面強度校核：</p><p>　　操作時全塔質量收起應力：</p><p>　　裙座厚度δ=11mm,厚度附加量τ=1，則有效

95、厚度δes=18-1=17mm.</p><p>　　a、裙座底部0-0截面軸向應力計算：</p><p>　　操作時全塔質量引起的壓應力：</p><p>　　風載荷引起的0-0截面彎曲應力：</p><p>　　b、裙座底部0-0截面強度及軸向穩(wěn)定性校核</p><p>　　所以，裙座材料采用Q235-A鋼，查表鋼

96、制壓力容器中使用鋼板許用應力得：</p><p>　　即裙座出現(xiàn)失穩(wěn)之前，材料已達彈性極限，因此強度時主要因素。</p><p>　　因此滿足了強度及穩(wěn)定性要求。</p><p><b>　　c、焊縫強度</b></p><p>　　此塔裙座與塔體采用對接焊，焊縫承受的組合拉應力為：</p><p&g

97、t;　　3.10.5水壓試驗時塔的強度和穩(wěn)定性驗算</p><p>　　a、水壓試驗時塔體1-1截面的強度條件：</p><p>　　式中為液柱靜壓力，因塔體高約27.45m,故取P'=0.2745MPa</p><p>　　0.9σs ×Φ=0.9×235×0.9=190.35</p><p>　　因此

98、滿足水壓試驗強度要求</p><p>　　b、水壓試驗時裙座底部0-0截面的強度與軸向穩(wěn)定條件：</p><p>　　式中0.9Kσs=0.9×1.2×235=253.8MPa,K[σcr]s=264MPa>σp</p><p>　　因此滿足強度和軸向穩(wěn)定性要求</p><p>　　c、裙座基礎環(huán)計算：</p&

99、gt;<p>　　1）基礎環(huán)內(nèi)外徑確定：</p><p>　　基礎環(huán)外徑D外=2132mm,基礎環(huán)內(nèi)徑D內(nèi)=1532mm</p><p>　　2）基礎環(huán)壁厚的確定：</p><p>　　采用n=20個均布的地腳螺栓，將基礎環(huán)固定在混凝土基礎上，基礎環(huán)上筋板（設厚度δ2=24mm）間的距離為：</p><p><b>　

100、　基礎環(huán)外伸寬度：</b></p><p>　　兩筋板間基礎環(huán)部分的長寬比：</p><p>　　由矩形板力矩查表得：</p><p>　　所以，基礎環(huán)也采用Q235-A鋼，其厚度為：</p><p>　　[σ]b為基礎環(huán)材料的許用應力，一般低碳鋼結構取[σ]b=140MPa</p><p>　　3）地腳螺

101、栓強度設計</p><p>　　塔設備在迎風側作用在基礎環(huán)上的最小應力為：</p><p>　　由于σb>0為拉應力，設備可能翻倒，必須安裝地腳螺栓。</p><p>　　[σ]bt-地腳螺栓的許用應力，對低碳鋼可取為147MPa.</p><p>　　C2-腐蝕裕量，一般取3mm</p><p>　　n-為地腳

102、螺栓數(shù)，取為20.</p><p>　　根據(jù)地腳螺栓公稱直徑，取M30的地腳螺栓。</p><p><b>　　第四章總結</b></p><p><b>　　4.1設計總結 </b></p><p>　　持續(xù)兩周的課程設計即將結束了，在這兩周中，在老師的帶領下，完成了精餾板式塔的設計。整個設計過

103、程我們組成員都竭盡全力做好工作，按時完成了設計任務，雖然過程進行的很辛苦，但我想，通過這次課程設計，我們的收獲是很大的。</p><p>　　課程設計主要分為設計計算和繪圖兩部分的內(nèi)容，在設計過程中，我組的三位成員合作默契，大家既有分工，又互相幫助，遇到不明白的地方，大家在一起探討，然后解決問題。在老師的講解下我們充分認識到了設計任務的繁重，所以我們一直堅持全天的出勤，我們立志把此次設計做好，努力圓滿的完成任務。

104、</p><p>　　本次課程設計讓我學到了很多從書本中不能學到的東西。首先就是查閱參考文獻的方法和解決實際問題的能力，平時很少獨立的查閱文獻，很多信息都是從課本上直接讀取，但這次我們在設計之初就進行了很多文獻的查閱，從圖書館借了很多相關書籍和資料，這些文獻也為我們解決問題提供了巨大的幫助。實際不同于理論，要想把實際中的問題解決好，有時候還需要一些估算或經(jīng)驗值，而沒有很精確地計算方法，在理論的知識了解的基礎上我們

105、通過書籍解決了很多實際的問題，此次設計讓我們對理論的理解更為深刻，同時深刻的理解到實際問題與理論存在的聯(lián)系與差距。很多同學常常會因為這些近似的計算方法不能合理選取而使問題無法解決，經(jīng)過這次課程設計，以后再遇到化工設計的實際問題時，我們就會對設計方法有所了解，知道如何根據(jù)經(jīng)驗選擇計算公式，能夠獨立的解決一些實際問題。其次，這次設計讓我們在短時間內(nèi)提高了自己化工制圖的能力。制圖是學習化學工程必須具備的能力，但我們在這方面的能力還很不足，本次

106、設計要求我們完成兩張圖紙，這對我們是一個很大的挑戰(zhàn)。通過這些天的自學和實踐，我們初步的了解了如何用AutoCAD軟件并完成了繪圖，當然，我們掌握的還很有限，但我想這是</p><p>　　我想，這次課程設計給我們帶來的還不止這些，這次設計對我們以后走上工作崗位也會有很大的幫助。最后，感謝學院給我們這次難得的實踐和鍛煉機會，也感謝兩位老師的幫助和指導。</p><p><b>　　

107、4.2心得體會 </b></p><p>　　歷時兩周的課程設計結束了。此次的課程設計安排在了期末，讓我有了合理安排時間的鍛煉。還記得當初抱著一顆好奇的心期待著這次的課程設計，想體驗一下理論聯(lián)系實際的過程，但是當我接到任務后，傻眼了，發(fā)現(xiàn)要做的東西好多，壓力好大，好害怕完不成任務。好在我們有分組，好在我們有分工，好在我們還有姚老師的指導。</p><p>　　此次課程設計收獲很

108、多。首先屬時間的合理安排。只有合理的安排時間才能夠完成任務。在本組，我的主要任務是制作說明書。Word之前有接觸過，但是不是那么熟，正好可以借此機會鍛煉我的排版技術和打字速度。每天都按時出勤，保證在工作時間完成當天任務。在最初的幾天里主要是編輯公式。有的時候比較苦惱，許多公式既有下腳標又有下腳標，編輯起來比較麻煩。雖然工作比較繁瑣，但使我的打字速度提高了許多。于此同時，我還能知道本次設計的主要計算過程，說來還是一舉兩得。編輯公式還是最初

109、的工作，最重要的還是要屬排版了，其中有許多東西需要學習，遇到不明白的各組都會進行交流和學習，有好的提議也提出來大家一起分享。</p><p>　　伴隨著春節(jié)腳步的臨近，我們按時完成了我們的課程設計，望著一張張圖紙和說明書，倍感欣慰，因為那是我們的勞動成果，不敢說完成的很完美，但是也是按照老師給的要求做的。最后還是要感謝xx老師的。此次的設計由3個人共同協(xié)作，保持團隊精神，共同完成。需要有負責的態(tài)度，堅持不懈的理念

110、，盡我們最大的力量把任務做好</p><p>　　4.3主要符號說明：</p><p><b>　　4.4參考文獻</b></p><p>　　[1]崔鵬，魏鳳玉主編.化工原理（第二版）.合肥：合肥工業(yè)出版社，2007.8</p><p>　　[2]王國勝主編.化工原理課程設計.大連：大連理工出版社，2005.2<

111、/p><p>　　[3]柴誠敬，王軍，張纓編.化工原理課程設計.天津：天津科學技術出版社，2009.7</p><p>　　[4]湯善甫，朱思明等編.化工設備機械基礎.上海：華東理工大學出版社，1991.1</p><p>　　[5]楊立輝，嚴振林，趙玉龍等編.AutoCAD2009.北京：機械工業(yè)出版社，2009.6</p><p>　　[6]

112、李功樣，陳蘭英，崔英德編.常用化工單元設備設計.廣州：華南理工大學出版社，2009.8</p><p>　　[7]厲玉鳴主編.化工儀表及自動化.北京：化學工業(yè)出版社，2006.5</p><p>　　附錄一：常壓下乙醇-水系統(tǒng)t-x-y數(shù)據(jù)</p><p>　　注：乙醇在101.3kPa下的沸點為。</p><p>　　附錄二：乙醇溫度組成數(shù)