化工原理課程設(shè)計---二硫化碳—四氯化碳二元物系篩板精餾塔設(shè)計

1、<p>　　化 工 原 理 課 程 設(shè) 計</p><p>　　題目 二硫化碳—四氯化碳二元物系篩板精餾塔設(shè)計（......t/年）</p><p>　　教 學(xué) 院 化工與材料工程學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級 化工090. </p><p>　　學(xué)生姓名 <

2、;/p><p>　　學(xué)生學(xué)號 </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　2011年11月19日 </p><p>　　化工原理課程設(shè)計任務(wù)書</p><p><b>　　一 設(shè)計題目</b></p>

3、<p>　　二硫化碳-四氯化碳分離板式塔設(shè)計[82080噸/年]</p><p><b>　　二 工藝條件</b></p><p>　　生產(chǎn)能力：11.4噸/小時（料液）</p><p>　　年工作日：每年按300天生產(chǎn)日計算</p><p>　　原料組成：34%的二硫化碳和66%的四氯化碳（摩爾分率，下同）

4、</p><p>　　產(chǎn)品組成：餾出液97.6%的二硫化碳，釜液3.4%的二硫化碳</p><p>　　操作壓力：塔頂壓強為常壓</p><p><b>　　進料溫度：58℃</b></p><p>　　進料狀況：q=0.95</p><p>　　冷凝方式: 塔頂采用全凝器，泡點回流</p&

5、gt;<p>　　加熱方式：塔釜為飽和蒸汽再沸器加熱</p><p><b>　　回 流 比：自選</b></p><p>　　塔 型：板式塔</p><p><b>　　三 設(shè)計內(nèi)容</b></p><p>　　1 確定精餾裝置流程</p><p>

6、;　　2 工藝參數(shù)的確定</p><p>　　基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的查取及估算，工藝過程的物料衡算及熱量衡算，理論塔板數(shù)，塔板效率， 實際塔板數(shù)等。</p><p>　　3 精餾塔設(shè)備設(shè)計計算 </p><p>　　如：板間距，塔徑，塔高，溢流裝置，塔盤布置等。</p><p>　　4 流體力學(xué)計算</p><p&

7、gt;　　流體力學(xué)驗算，操作負荷性能圖及操作彈性。</p><p>　　5 主要附屬設(shè)備設(shè)計計算及選型</p><p>　　(泵、冷凝器或再沸器設(shè)備設(shè)計計算和選型)</p><p>　　6 手繪繪制精餾塔設(shè)備結(jié)構(gòu)圖和帶控制點的工藝流程圖</p><p>　　7 撰寫設(shè)計說明書</p><p><b&g

8、t;　　目 錄</b></p><p>　　化工原理課程設(shè)計任務(wù)書Ⅰ</p><p><b>　　目 錄Ⅱ</b></p><p><b>　　摘 要1</b></p><p><b>　　前 言2</b></p>&l

9、t;p>　　第一章 設(shè)計思路3</p><p>　　第二章 板式精餾塔的工藝設(shè)計4</p><p>　　2.1全塔工藝設(shè)計計算4</p><p>　　2.1.1物料衡算4</p><p>　　2.1.2 q線方程4</p><p>　　2.1.3最小回流比和實際回流比的選取5</p>&

10、lt;p>　　2.1.4操作線方程與理論板數(shù)的確定5</p><p>　　2.1.5相對揮發(fā)度的計算5</p><p>　　2.1.6全塔效率及實際板數(shù)計算7</p><p>　　2.1.7氣，液相負荷計算7</p><p>　　2.2物性數(shù)據(jù)計算8</p><p>　　2.2.1操作壓強P的計算8&

11、lt;/p><p>　　2.2.2操作溫度T8</p><p>　　2.2.3平均分子量的計算8</p><p>　　2.2.4精餾段和提餾段各組分的密度9</p><p>　　2.2.5液體表面張力的計算10</p><p>　　2.2.6液體黏度的計算11</p><p>　　2.3塔

12、的定性尺寸12</p><p>　　2.3.1塔徑的計算12</p><p>　　2.3.2精餾塔有效高度的計算13</p><p>　　2.3.3溢流裝置等尺寸的確定14</p><p>　　2.3.4塔板布置15</p><p>　　2.3.5篩孔數(shù) n 及開孔率 φ16</p><

13、p>　　2.4篩板塔的流體力學(xué)校核17</p><p>　　2.4.1板壓降的校核17</p><p>　　2.4.2液沫夾帶量eV的校核18</p><p>　　2.4.3漏液點的校核19</p><p>　　2.4.4溢流液泛條件的校核19</p><p>　　2.5塔板負荷性能圖20</p

14、><p>　　2.5.1液沫夾帶線20</p><p>　　2.5.2液泛線22</p><p>　　2.5.3液相負荷上限線23</p><p>　　2.5.4漏液線24</p><p>　　2.5.5液相負荷下限線25</p><p>　　2.5.6篩板塔的操作彈性25</p&

15、gt;<p>　　第三章 輔助設(shè)備及選型26</p><p>　　3.1熱量衡算26</p><p>　　3.2塔頂冷凝器的設(shè)計計算27</p><p>　　3.2.1確定流體空間28</p><p>　　3.2.2計算平均傳熱溫差28</p><p>　　3.2.3 冷凝器型號的選擇29&l

16、t;/p><p>　　3.3進料泵的設(shè)計計算29</p><p>　　3.4主要接管尺寸的選取30</p><p>　　3.4.1進料管30</p><p>　　3.4.2回流管30</p><p>　　3.4.3釜液出口管30</p><p>　　3.4.4塔頂蒸汽管31</p&

17、gt;<p>　　3.4.5加熱蒸汽管31</p><p>　　3.5塔體計算31</p><p>　　3.5.1塔高31</p><p>　　3.5.2塔板結(jié)構(gòu)32</p><p>　　3.5.3裙座計算32</p><p>　　3.5.4再沸器的選擇32</p><p&

18、gt;　　3.5.5再沸器型號的選擇33</p><p><b>　　致 謝34</b></p><p><b>　　參考文獻35</b></p><p><b>　　附錄36</b></p><p>　　一、結(jié)論數(shù)據(jù)匯總36</p><p>

19、;　　二、主要符號說明37</p><p>　　三、負荷性能圖39</p><p><b>　　四、考核評語40</b></p><p>　　五、化工原理課程設(shè)計教師評分標準41</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本設(shè)計通過物料衡算計算

20、得F=89.43kmol/h D=28.74kmol/h W=60.69kmol/h，回流比R=2.45，精餾段板效率為39.84%，提餾段板效率為39.84%，實際板數(shù)為33塊，第17塊板進料，其中精餾段16塊板，提餾段17塊板。精餾段與提餾段板間距均為0.40m，塔徑均為1.2m。經(jīng)過流體力學(xué)性能校核得出精餾段操作彈性為2.8，提餾段操作彈性為3.47。</p><p>　　對冷凝器計算采用塔釜液預(yù)熱

21、，選用Ф25×2.5的碳鋼管，取管長為6m，殼程數(shù)為1，管程數(shù)為2，傳熱總管數(shù)為226根。通過熱量核算和流體阻力核算，可知換熱器的選擇滿足要求。塔頂間距為1.5m，裙座取2.5m。共有4個人孔。</p><p>　　關(guān)鍵詞：二硫化碳—四氯化碳、精餾段、提餾段、精餾塔、篩板塔。</p><p><b>　　前 言</b></p><p

22、>　　化工生產(chǎn)中所處理的原料，中間產(chǎn)物，粗產(chǎn)品幾乎都是由若干組分組成的混合物，而且其中大部分都是均相物質(zhì)。生產(chǎn)中為了滿足儲存、運輸、加工和使用的需求，時常需要將這些混合物分離為較純凈或幾乎純態(tài)的物質(zhì)。 </p><p>　　精餾是分離液體混合物最常用的一種單元操作，在化工，煉油，石油化工等工業(yè)得到廣泛應(yīng)用。精餾過程在能量計的驅(qū)動下，使氣，液兩相多次直接接觸和分離，利用液相混合物中各相分揮發(fā)度的不同，使揮

23、發(fā)組分由液相向氣相轉(zhuǎn)移，難揮發(fā)組分由氣相向液相轉(zhuǎn)移。實現(xiàn)原料混合物中各組成分離該過程是同時進行傳質(zhì)傳熱的過程。本次設(shè)計任務(wù)為設(shè)計一定處理量的分離四氯化碳和二硫化碳混合物板式精餾塔。</p><p>　　板式精餾塔也是很早出現(xiàn)的一種板式塔，20世紀50年代起對板式精餾塔進行了大量工業(yè)規(guī)模的研究，逐步掌握了篩板塔的性能，并形成了較完善的設(shè)計方法。與泡罩塔相比，板式精餾塔具有下列優(yōu)點：生產(chǎn)能力（20%——40%）塔板效

24、率（10%——50%）而且結(jié)構(gòu)簡單，塔盤造價減少40%左右，安裝，維修都較容易。</p><p>　　化工原理課程設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生化工設(shè)計能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，通過課程設(shè)計使我們初步掌握化工設(shè)計的基礎(chǔ)知識、設(shè)計原則及方法；學(xué)會各種手冊的使用方法及物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)的查找方法和技巧；掌握各種結(jié)果的校核，能畫出工藝流程、塔板結(jié)構(gòu)等圖形。在設(shè)計過程中不僅要考慮理論上的可行性，還要考慮生產(chǎn)上的安全性、經(jīng)濟合理性。設(shè)計是一項政

25、策性很強的工作，它涉及經(jīng)濟、技術(shù)、環(huán)保等諸多方面，而且還涉及多專業(yè)、多學(xué)科的交叉、綜合和相互協(xié)調(diào)，是集體性的勞動。</p><p>　　在設(shè)計過程中應(yīng)考慮到設(shè)計的精餾塔具有較大的生產(chǎn)能力滿足工藝要求，另外還要有一定的潛力。節(jié)省能源，綜合利用余熱。經(jīng)濟合理，冷卻水進出口溫度的高低，一方面影響到冷卻水用量。另一方面影響到所需傳熱面積的大小。即對操作費用和設(shè)備費用均有影響，因此設(shè)計是否合理的利用熱能R等直接關(guān)系到生產(chǎn)過

26、程的經(jīng)濟問題。</p><p>　　本課程設(shè)計的主要內(nèi)容是過程的物料衡算，工藝計算，結(jié)構(gòu)設(shè)計和校核。通過板塔的設(shè)計，我們能初步熟悉課程設(shè)計的步驟、方法及設(shè)計原理。使我們了解課程設(shè)計也是一個讓我們接觸實際生產(chǎn)的良好機會，我們應(yīng)充分利用這樣的時機認真去對待每一項任務(wù)，成為我們今后工作中一塊堅實的基石。</p><p><b>　　第一章 設(shè)計思路</b></p&g

27、t;<p><b>　　塔的選型</b></p><p><b>　　全塔物料衡算</b></p><p><b>　　求理論塔板數(shù)</b></p><p><b>　　氣液相負荷計算</b></p><p><b>　　塔的物性數(shù)

28、據(jù)計算</b></p><p><b>　　篩板塔設(shè)計</b></p><p><b>　　流體力學(xué)性能校核</b></p><p><b>　　畫出負荷性能圖</b></p><p><b>　　熱量衡算</b></p><

29、;p>　　塔頂冷凝器（塔底再沸器）的設(shè)計計算</p><p><b>　　主要接管尺寸的選取</b></p><p><b>　　進料泵的設(shè)計計算</b></p><p>　　第二章 精餾塔的工藝設(shè)計</p><p><b>　　2.0塔的選型</b></p>

30、<p>　　篩板塔是現(xiàn)今應(yīng)用最廣泛的一種塔型，設(shè)計比較成熟，具體優(yōu)點如下：</p><p>　?、沤Y(jié)構(gòu)簡單、金屬耗量少、造價低廉.</p><p>　?、茪怏w壓降小、板上液面落差也較小.</p><p><b>　?、撬逍瘦^高.</b></p><p>　?、雀倪M的大孔篩板能提高氣速和生產(chǎn)能力，且不易堵

31、塞塞孔.</p><p>　　2.1全塔工藝設(shè)計計算</p><p>　　2.1.1物料衡算</p><p><b>　　已知：</b></p><p><b>　　Xf=34%</b></p><p><b>　　XD=96.7%</b></p

32、><p><b>　　Xw=4.3%</b></p><p>　　每小時處理摩爾量F= </p><p><b>　　總物料衡算</b></p><p><b>　　物料衡算 </b></p><p><b>　　聯(lián)立以上三式可得：</b

33、></p><p><b>　　F=89.43</b></p><p><b>　　D=28.74</b></p><p><b>　　W=60.69 </b></p><p><b>　　平均分子量：</b></p><p>

34、;　　=0.3476.1392 + (1-0.34）153.82=127.48 kg/kmol</p><p>　　=0.96776+ (1-0.967) 154=78.57 kg/kmol</p><p>　　=0.04376+ (1-0.043) 154=150.65 kg/kmol</p><p>　　2.1.2求操作線方程</p><p&

35、gt;　　根據(jù)二硫化碳和四氯化碳的氣液平衡數(shù)據(jù)作出y-x圖,如圖所示</p><p>　　已知進料熱狀況參數(shù)q=0.95，則q線方程為：</p><p>　　二硫化碳、四氯化碳的y-x圖及圖解理論板</p><p>　　2.1.3最小回流比和實際回流比的選取</p><p><b>　　依公式</b></p>

36、<p><b>　　取操作回流比</b></p><p>　　2.1.4操作線方程與理論板數(shù)的確定</p><p><b>　　精餾段操作線方程</b></p><p>　　按常規(guī)M,T，在上圖上作圖解得：理論板數(shù)（不包括塔釜），其中精餾段為6層，提餾段為6.5（不包括塔釜），第7層為進料板。</p&g

37、t;<p>　　2.1.5相對揮發(fā)度的計算</p><p><b>　　由插值法計算溫度</b></p><p><b>　　塔頂溫度：</b></p><p><b>　　進料溫度：=58</b></p><p><b>　　塔底溫度：</b&g

38、t;</p><p><b>　　精餾段平均溫度：</b></p><p><b>　　提留段平均溫度：</b></p><p><b>　　氣相組成</b></p><p><b>　　由插值法計算 </b></p><p>&l

39、t;b>　　塔頂溫度：</b></p><p><b>　?。?lt;/b></p><p><b>　　進料溫度：=58</b></p><p><b>　　:</b></p><p><b>　　塔底溫度：</b></p>&

40、lt;p><b>　　:</b></p><p><b>　　相對揮發(fā)度</b></p><p><b>　　=34%、 </b></p><p><b>　　=96.7%、 </b></p><p><b>　　=4.3%、 </b

41、></p><p><b>　　= </b></p><p>　　CS2:A=274.08 B=200.220 CCl4: A=540.15 B=290.840</p><p>　　( CS2)=0.2846 ( CCl4)=0.5819</p><p>　　2.1.6全塔效率及實際板數(shù)計算</p

42、><p><b>　?、偃剩?lt;/b></p><p><b>　　根據(jù)：</b></p><p><b>　?、趯嶋H板數(shù)計算：</b></p><p>　　精餾段: 圓整后為16</p><p>　　提餾段: 圓整后為17</p&

43、gt;<p>　　2.1.7氣，液相負荷計算</p><p><b>　　精餾段：</b></p><p>　　Lh=36000.0015=5.4 </p><p><b>　　提餾段：；</b></p><p><b>　??；</b></p>&l

44、t;p><b>　?。?lt;/b></p><p><b>　?。?lt;/b></p><p>　　=36000.0042=15.12</p><p><b>　　2.2物性數(shù)據(jù)計算</b></p><p>　　2.2.1操作壓強P的計算</p><p>

45、　　塔頂壓強PD=101.3 kPa取每層塔板壓降△P=1.0kPa 則：</p><p>　　進料板壓強：PF=101.3+161.0=117.3kPa</p><p>　　塔釜壓強：Pw=101.3+171.0=118.3kPa</p><p>　　精餾段平均操作壓強：Pm=(PD+PF)/2=109.3 kPa </p><p>　　提

46、餾段平均操作壓強：P′m =(PF+Pw)/2=117.8kPa.</p><p>　　2.2.2操作溫度T</p><p><b>　　由插值法計算溫度</b></p><p><b>　　塔頂溫度：</b></p><p><b>　　進料溫度：=58</b></p&

47、gt;<p><b>　　塔底溫度：</b></p><p><b>　　精餾段平均溫度：</b></p><p><b>　　提留段平均溫度：</b></p><p>　　2.2.3平均分子量的計算</p><p>　　由=34%、 ；=96.7%、；=4.3%

48、、</p><p><b>　　精餾段：</b></p><p>　　X1=(+)/2=65.35%</p><p>　　Y1=（+）/ 2=82.73%</p><p>　　氣相平均摩爾質(zhì)量： </p><p>　　液相平均摩爾質(zhì)量： </p><p><b>

49、　　提留段：</b></p><p>　　X2=(+)/2=19.15%</p><p>　　Y2=（+）/ 2=39.20%</p><p><b>　　氣相平均摩爾質(zhì)量：</b></p><p>　　液相平均摩爾質(zhì)量： </p><p>　　2.2.4精餾段和提餾段各組分的密度&l

50、t;/p><p><b>　?、僖合嗝芏龋?lt;/b></p><p>　　塔頂部分 依下式：</p><p><b>　?。橘|(zhì)量分率）； </b></p><p><b>　　質(zhì)量分數(shù)：</b></p><p>　　=1225 =1543 <

51、/p><p><b>　　帶入 </b></p><p>　　=58 =1208 =1522 </p><p><b>　　帶入 </b></p><p>　　=1183 =1490 </p><p><b>　　帶入</b>&

52、lt;/p><p>　　則:精餾段的平均液相密度:</p><p>　　則:提餾段的平均液相密度：</p><p><b>　?、跉庀嗝芏龋?lt;/b></p><p>　?、?精餾段的平均氣相密度</p><p>　　提餾段的平均氣相密度</p><p>　　2.2.5液體表

53、面張力的計算</p><p>　　液相平均表面張力依下式計算，及</p><p>　　對于塔頂： ，</p><p>　　則塔頂?shù)钠骄砻鎻埩Γ?lt;/p><p>　　對于進料板：=58℃ ，</p><p>　　則進料的平均表面張力：</p><p>　　對于塔底： ，

54、</p><p>　　則塔底的平均表面張力:</p><p>　　精餾段液相平均表面張力為：</p><p>　　提餾段液相平均表面張力為：</p><p>　　2.2.6液體黏度的計算</p><p>　　液相平均粘度依下式計算，即μm=；</p><p>　　對于塔頂： ， </

55、p><p>　　對于進料板：=58℃ ， </p><p><b>　　對于塔底： ，</b></p><p>　　則精餾段平均液相黏度：</p><p>　　則提餾段平均液相黏度： </p><p><b>　　2.3塔的定性尺寸</b></p><

56、p>　　2.3.1塔徑的計算</p><p>　　塔徑D 初選板間距HT=0.40m,取板上液層高度HL=0.06m 故：</p><p>　　HT-hL=0.40-0.06=0.34 m</p><p><b>　　精餾段：</b></p><p><b>　　==</b></p&

57、gt;<p>　　查《化工原理課程設(shè)計》圖3-12 =0.068；依公式</p><p><b>　　C=C20（</b></p><p><b>　　umax =C1=</b></p><p>　　取安全系數(shù)為0.7，則：</p><p>　　U1=0.7=0.71.3809=0

58、.9667m/s </p><p><b>　　故：；</b></p><p>　　按標準，塔徑圓整為1.2 m,</p><p>　　精餾段實際塔板總面積：</p><p><b>　　則空塔氣速為 </b></p><p><b>　　提餾段：</b>

59、;</p><p><b>　　== </b></p><p>　　查《化工原理課程設(shè)計》圖3-12 =0.065；依公式</p><p><b>　　C=C20（ </b></p><p>　　uf2=C2×= </p>

60、<p>　　取安全系數(shù)為0.70，</p><p>　　U2=0.7=0.71.1169=0.7818m/s </p><p><b>　　故:D取1.2m</b></p><p><b>　　塔的橫截面積: </b></p><p><b>　　空塔氣速為</b>

61、</p><p>　　板間距取0.4m合適</p><p>　　2.3.2精餾塔有效高度的計算</p><p><b>　　精餾段有效高度為:</b></p><p><b>　　提餾段有效高度為:</b></p><p>　　在進料板上方開一人孔，其高為0.8m，一般每6~

62、8層塔板設(shè)一人孔（安裝、檢修用），</p><p>　　需經(jīng)常清洗時每隔3~4層塊塔板處設(shè)一人孔。設(shè)人孔處的板間距等于或大于600m。</p><p>　　根據(jù)此塔人孔設(shè)4個。</p><p><b>　　故：精餾塔有效高度</b></p><p>　　2.3.3溢流裝置等尺寸的確定 </p>

63、<p>　　單溢流、弓形降液管、平形受液盤及平形溢流堰，不設(shè)進流堰。各計算如下：</p><p><b>　　精餾段：</b></p><p>　　①溢流堰長 為0.7D，即：=</p><p>　　②出口堰高 hw hw=hL-how </p><p>　　由lw/D=0.84/1.2=0.7

64、, </p><p>　　查《化工原理課程設(shè)計》圖3-17，知E為1.02</p><p><b>　　故： </b></p><p>　　③降液管寬度與降液管面積</p><p>　　有=0.7查《化工原理課程設(shè)計》圖3-16， ,</p><p><b>　　④降液管底隙高度&l

65、t;/b></p><p>　　取液體通過降液管底隙的流速=0.1m/s </p><p>　　計算降液管底隙高度 即:</p><p><b>　　提餾段：</b></p><p>　?、僖缌餮唛L為0.7，即： =0.7=0.84m</p><p>　?、诔隹谘吒?hw2 為0.7，

66、即：hw2=hL-how </p><p>　　由lw2/D=0.84/1.2=0.7, </p><p>　　查《化工原理課程設(shè)計》圖3-17，知E為1.18</p><p><b>　　故：</b></p><p>　?、劢狄汗軐挾扰c降液管面積</p><p>　　有=0.7查《化工原

67、理課程設(shè)計》圖3-16，,</p><p><b>　?、芙狄汗艿紫陡叨?lt;/b></p><p>　　取液體通過降液管底隙的流速=0.1m/s </p><p>　　計算降液管底隙高度， 即： </p><p><b>　　2.3.4塔板布置</b></p><p>　

68、　取邊緣區(qū)寬度=0.035m ,安定區(qū)寬度=0.065m</p><p>　　精餾段：依下式計算開孔區(qū)面積</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　其中 x= - </b></p><p><b>　　故: </b></p><p

69、>　　提餾段：依下式計算開孔區(qū)面積</p><p><b>　　其中 x= - </b></p><p><b>　　故：</b></p><p>　　2.3.5篩孔數(shù) n 及開孔率 φ</p><p><b>　?、俸Y孔數(shù)的計算</b></p><p

70、>　　取篩孔的孔徑d0為5mm正三角形排列，一般碳鋼的板厚為4mm,</p><p>　　取孔徑與孔間距t之比：</p><p>　　故孔中心距t=3.5 5.0=17.5mm</p><p><b>　　精餾段： </b></p><p><b>　　提餾段： 個</b></p>

71、;<p><b>　　②開孔率φ的計算：</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　塔板上的篩孔總面積：</p><p><b>　　精餾段： </b></p><p><b>　　提餾段： </b></p&g

72、t;<p><b>　　氣孔通過篩孔的氣速</b></p><p><b>　　精餾段：</b></p><p><b>　　提餾段： </b></p><p>　　2.4篩板塔的流體力學(xué)校核</p><p>　　2.4.1板壓降的校核</p>&l

73、t;p>　?、?氣體通過篩板壓降相當?shù)囊褐叨?lt;/p><p><b>　　1、根據(jù) </b></p><p>　　干板壓降相當?shù)囊褐叨?lt;/p><p>　　2、根據(jù)，查《化工原理課程設(shè)計》干篩孔的流量系數(shù)圖 </p><p>　　精餾段由下式得m 液柱</p><p>　　提餾

74、段由下式得m 液柱</p><p>　　3、精餾段氣流穿過板上液層壓降相當?shù)囊褐叨?lt;/p><p>　　由《化工原理課程設(shè)計》圖3-22充氣系數(shù)與的關(guān)聯(lián)圖查取板上液層充氣系數(shù)為0.62</p><p><b>　　則==液柱</b></p><p>　　提餾段氣流穿過板上液層壓降相當?shù)囊褐叨?lt;/p>&

75、lt;p>　　由《化工原理課程設(shè)計》圖3-22充氣系數(shù)與的關(guān)聯(lián)圖查取板上液層充氣系數(shù)為0.58</p><p><b>　　則==液柱</b></p><p>　　4、精餾段克服液體表面張力壓降相當?shù)囊褐叨?lt;/p><p>　　由公式：求算液體表面張力的阻力</p><p><b>　　m液柱<

76、/b></p><p>　　由公式：計算氣體通過每層塔板的液層高度</p><p><b>　　液柱</b></p><p>　?、谟晒剑?計算氣體通過每層塔板的壓降</p><p>　　< 1000 （設(shè)計允許值）</p><p>　　提餾段克服液體表面張力壓降相當?shù)囊褐叨?lt

77、;/p><p><b>　　m液柱</b></p><p>　　由公式： 計算氣體通過每層塔板的液層高度</p><p><b>　　液柱</b></p><p>　　③由公式： 計算氣體通過每層塔板的壓降</p><p>　　=< 1000 （設(shè)計允許值）</p&g

78、t;<p>　　2.4.2液沫夾帶量eV的校核</p><p>　　精餾段霧沫夾帶量的驗算</p><p><b>　　由式=</b></p><p>　　kg液/kg氣<0.1kg液/kg氣 </p><p>　　故在設(shè)計負荷下不會發(fā)生過量霧沫夾帶</p><p>　　提餾段

79、霧沫夾帶量的驗算</p><p><b>　　由式=</b></p><p>　　kg液/kg氣<0.1kg液/kg氣 </p><p>　　故在設(shè)計負荷下不會發(fā)生過量霧沫夾帶</p><p>　　2.4.3漏液點的校核</p><p><b>　　精餾段漏液的驗算</b&g

80、t;</p><p>　　篩板的穩(wěn)定性系數(shù) </p><p>　　故在設(shè)計負荷下不會產(chǎn)生過量漏液</p><p><b>　　提餾段漏液的驗算</b></p><p>　　篩板的穩(wěn)定性系數(shù) </p><p>　　故在設(shè)計負荷下不會產(chǎn)生過量漏液</p><p>　　2.4

81、.4溢流液泛條件的校核</p><p><b>　　精餾段液泛驗算</b></p><p>　　為防止降液管液泛的發(fā)生，應(yīng)使降液管中清液層高度</p><p>　　二硫化碳-四氯化碳物系屬于一般物系，取 </p><p><b>　　由計算</b></p><p><

82、b>　　液柱 </b></p><p><b>　　液柱 </b></p><p>　　故，在設(shè)計負荷下不會發(fā)生液泛</p><p><b>　　提餾段液泛驗算</b></p><p>　　為防止降液管液泛的發(fā)生，應(yīng)使降液管中清液層高度</p><p&g

83、t;　　二硫化碳-四氯化碳物系屬于一般物系，取</p><p><b>　　由計算</b></p><p><b>　　液柱</b></p><p><b>　　液柱</b></p><p>　　故，在設(shè)計負荷下不會發(fā)生液泛</p><p>　　2.5

84、塔板負荷性能圖</p><p>　　2.5.1液沫夾帶線</p><p>　　以=0.1kg液/kg氣為限，求VS—LS關(guān)系如下：</p><p><b>　　（a）</b></p><p><b>　　(b)</b></p><p><b>　　則</b&g

85、t;</p><p><b>　　精餾段：</b></p><p><b>　　提餾段：</b></p><p>　　在操作范圍內(nèi)任取幾個Ls值，依上式計算得：</p><p>　　1 精餾段液沫夾帶線VS-LS:</p><p>　　2 提餾段液沫夾帶線VS-LS:<

86、/p><p><b>　　2.5.2液泛線</b></p><p><b>　　精餾段</b></p><p><b>　　令 </b></p><p><b>　　聯(lián)立得 </b></p><p>　　近似的取E=1.0,

87、</p><p><b>　　則</b></p><p>　　整理得 (c)</p><p><b>　　== </b></p><p>　　整理得：hc=0.0683 </p><p><b>　　取,近似

88、的有</b></p><p><b>　　(d)</b></p><p>　　由式 (e)</p><p>　　將m,,及(c),(d),(e)代入得</p><p><b>　　整理得:</b></p><p>　　此為液泛線的關(guān)系式，在操作控制范圍內(nèi)去

89、幾個Ls,計算出相應(yīng)的Vs值,結(jié)果如下：</p><p>　　精餾段液泛線VS-LS</p><p><b>　　提留段</b></p><p><b>　　令 </b></p><p><b>　　聯(lián)立得 </b></p><p>　　近似的

90、取E=1.0, </p><p><b>　　則</b></p><p>　　整理得 (c)</p><p><b>　　== </b></p><p>　　整理得：hc’=0.0745 </p><p><b&

91、gt;　　取,近似的有</b></p><p><b>　　(d)</b></p><p>　　由式 (e)</p><p>　　將m,,及(c),(d),(e)代入得</p><p><b>　　整理得:</b></p><p>　　此為液泛線的關(guān)系式，

92、在操作控制范圍內(nèi)去幾個Ls,計算出相應(yīng)的Vs值,結(jié)果如下：</p><p>　　提餾段液泛線VS-LS</p><p>　　2.5.3液相負荷上限線</p><p><b>　　精餾段</b></p><p>　　以作為液體在降液管中停留時間的下限</p><p><b>　　則 <

93、;/b></p><p>　　據(jù)此可作出與氣體流量無關(guān)的垂直液相負荷上限</p><p><b>　　提留段</b></p><p>　　以作為液體在降液管中停留時間的下限</p><p><b>　　則 </b></p><p>　　據(jù)此可作出與氣體流量無關(guān)的垂直液相

94、負荷上限</p><p><b>　　2.5.4漏液線</b></p><p><b>　　精餾段</b></p><p><b>　　由=4.4</b></p><p>　　= =- =</p><p><b>　　得&

95、lt;/b></p><p><b>　　整理得: </b></p><p>　　此為液相負荷上限線的關(guān)系式，在操作控制范圍內(nèi)去幾個Ls,計算出相應(yīng)的Vs值。</p><p>　　精餾段液相負荷上限線VS-LS</p><p><b>　　提留段</b></p><p>

96、;<b>　　由=4.4</b></p><p>　　= =- = </p><p><b>　　整理得: </b></p><p>　　此為液相負荷上限線的關(guān)系式，在操作控制范圍內(nèi)去幾個Ls,計算出相應(yīng)的Vs值。</p><p>　　提留段液相負荷上限線VS-LS</

97、p><p>　　2.5.5液相負荷下限線</p><p><b>　　精餾段</b></p><p>　　對于平直堰，取堰上液層告訴=0.006m，化為最小液體負荷標準, 取E1.0。由</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　即:</

98、b></p><p><b>　　則</b></p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　提留段</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　即:</b&

99、gt;</p><p><b>　　則</b></p><p><b>　　， </b></p><p>　　2.5.6篩板塔的操作彈性</p><p><b>　　精餾段操作彈性： </b></p><p><b>　　提留段操作彈性：

100、</b></p><p>　　第三章 輔助設(shè)備及選型</p><p><b>　　3.1熱量衡算</b></p><p>　　=46.82℃溫度下：</p><p>　　=74.14℃溫度下：</p><p>　　=46.82℃溫度下： </p><p>　?、?/p>

101、0℃時塔頂氣體上升的焓</p><p><b>　　塔頂以0℃為基準</b></p><p><b>　　②回流液的焓</b></p><p><b>　?、鬯斄鞒鲆旱撵?lt;/b></p><p><b>　?、芾淠飨牡撵?lt;/b></p>

102、<p><b>　　⑤進料口的焓</b></p><p><b>　　溫度下：</b></p><p><b>　?、匏讱堃旱撵?lt;/b></p><p>　　⑦再沸器(全塔范圍列衡算式)</p><p>　　塔釜熱損失為10%，則</p><

103、p><b>　　設(shè)再沸器損失能量：</b></p><p>　　3.2塔頂冷凝器的設(shè)計計算</p><p>　　3.2.1確定流體空間</p><p>　　二硫化碳-四氯化碳混合氣體溫度較高，走殼程可以更好的散熱，冷卻水應(yīng)走管程。確定流體的定性溫度、物性數(shù)據(jù)，并選擇列管冷凝器的型號。</p><p>　　設(shè)冷卻水的

104、進口溫度為20℃，出口溫度為30℃，壁溫設(shè)為46℃</p><p>　　二硫化碳—四氯化碳混合氣體定性溫度為 ℃ </p><p>　　3.2.2計算平均傳熱溫差</p><p><b>　　逆流平均溫差：</b></p><p>　　二硫化碳和四硫化碳 46.41 ℃ 46.41 ℃&

105、lt;/p><p>　　冷卻水 20 ℃ 30 ℃ </p><p><b>　　Δ= ℃</b></p><p>　　暫按單殼程、偶數(shù)管程考慮，則：</p><p>　　R=，故溫差校正系數(shù)=1>0.8，可行。</p><p>　　則兩流體

106、的平均傳熱溫差為：</p><p>　　Δ=Δ=21.01℃</p><p>　?、龠xK值，估算傳熱面積</p><p>　　初選K=4180KJ/（m3·h·℃），則估算面積為：</p><p><b>　　A=</b></p><p>　　取安全系數(shù)為1.04，則</

107、p><p><b>　?、诠軓降倪x擇：</b></p><p>　　設(shè)流率為25，取碳鋼直徑Ф25×2.5mm的管子。</p><p>　　管長、管程和總管數(shù)的確定：</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　L=</b>

108、</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　換熱器的總管數(shù)為：</b></p><p>　　3.2.3 冷凝器型號的選擇</p><p>　　冷凝器型號：Ф25×2.5mm直徑：公稱直徑：500；管程數(shù)：2；管子根數(shù)：164</p><p>

109、;　　3.3進料泵的設(shè)計計算</p><p>　　進料管內(nèi)流速為=1.5m/s</p><p>　　設(shè)泵在地面上，忽略其他因素，料液面至加料孔的高度為h</p><p>　　主加料管長20米，標準彎頭兩個，截止閥兩個，相關(guān)管件的局部阻力系數(shù)為標準彎頭：；截止閥：，則總的局部阻力系數(shù)為</p><p>　　進料液密度：1445.71 黏度：&l

110、t;/p><p><b>　　為湍流</b></p><p>　　取管壁絕對粗糙度 </p><p>　　兩截面間列柏努力方程求泵的揚程為：</p><p><b>　　流量</b></p><p>　　選IS65-50-160型號的進料泵</p><p

111、>　　3.4主要接管尺寸的選取</p><p><b>　　3.4.1進料管</b></p><p>　　進料管結(jié)構(gòu)有很多，有直管進料管，彎管進料管，T型進料管</p><p>　　本設(shè)計采用直管進料管，管徑計算如下：</p><p><b>　　VF=，</b></p><

112、;p>　　取管內(nèi)流速=1.5m/s，則進料管直徑:</p><p><b>　　=</b></p><p>　　取進料管尺寸為57×4mm</p><p><b>　　3.4.2回流管</b></p><p>　　回流液體積流率VD=</p><p>　　取管

113、內(nèi)流速=1.5m/s，則回流管直徑:</p><p><b>　　=</b></p><p>　　取回流管尺寸為57×4mm</p><p>　　3.4.3釜液出口管</p><p>　　回流液體積流率VW=</p><p>　　取管內(nèi)流速=1.5m/s，則釜液出口管直徑:</p&

114、gt;<p><b>　　= </b></p><p>　　取釜液出口管尺寸為57×4mm</p><p>　　3.4.4塔頂蒸汽管</p><p>　　近似取精餾段體積流率為塔頂蒸汽的體積流率，則VS=0.6820 ,并取管內(nèi)蒸汽流速u=20m/s，則塔頂蒸汽管直徑:</p><p><b

115、>　　d=</b></p><p>　　取塔頂蒸汽管尺寸273×15mm</p><p>　　3.4.5加熱蒸汽管</p><p>　　近似取精餾段體積流率為塔頂蒸汽的體積流率，則VS=0.6820 ,并取管內(nèi)蒸汽流速u=20m/s，則加熱蒸汽管的直徑:</p><p><b>　　==204.9mm&l

116、t;/b></p><p>　　取加熱蒸汽管尺寸為ф125×7mm</p><p><b>　　3.5塔體計算</b></p><p><b>　　3.5.1塔高</b></p><p>　　根據(jù)實際的工作經(jīng)驗，及相似條件下的精餾塔的相關(guān)參數(shù)的選擇。已知全塔板間距，可選擇塔頂空間。塔

117、底空間。全塔共有33塊塔板，考慮清理和維修的需要，選擇全塔的人孔數(shù)為4個，在進料板上方開一人孔，人孔的直徑選擇為500mm，其伸出勞動塔體的長度為220mm。</p><p><b>　　塔高</b></p><p>　　全塔的板間距相同，則上式可化為：</p><p><b>　　3.5.2塔板結(jié)構(gòu)</b></p&

118、gt;<p>　　出于對勞動塔安裝、維修、剛度等方面的考慮，將塔板分成多塊。由表塔板分塊數(shù)表查得，塔徑為1.4m時，塔板分為4塊。</p><p><b>　　3.5.3裙座計算</b></p><p><b>　　其中</b></p><p>　　取基礎(chǔ)環(huán)的內(nèi)外徑與裙座截面內(nèi)徑的差為200mm</p&

119、gt;<p>　　3.5.4再沸器的選擇</p><p>　　選120℃飽和水蒸汽，K2=2926 KJ/（m3·h·℃）</p><p>　　料液溫度： 58℃ → 74.14℃</p><p>　　水蒸汽溫度：120℃ → 120℃</p><p><b>　　Δ= ℃<

120、/b></p><p><b>　　A=</b></p><p>　　取安全系數(shù)為1.04，則</p><p><b>　　管徑的選擇：</b></p><p>　　設(shè)流率為25，取碳鋼直徑Ф25×2.5mm的管子。</p><p>　　管長、管程和總管數(shù)的確

121、定：</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　L=</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　換熱器的總管數(shù)為：</b></p><p>　　3.5.5再沸器型號的選擇&

122、lt;/p><p>　　冷凝器型號：Ф25×2.5mm直徑：公稱直徑：500；管程數(shù)：2；管子根數(shù)：164</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　經(jīng)過查閱文獻、計算數(shù)據(jù)和上機調(diào)試，化工原理課程設(shè)計的基本工作已經(jīng)完成，并得出了可行的設(shè)計方案，全部計算過程已在前面的章節(jié)中給以體現(xiàn)。</p><p&

123、gt;　　課程設(shè)計是對以往學(xué)過的知識加以檢驗，能夠培養(yǎng)理論聯(lián)系實際的能力，尤其是這次精餾塔設(shè)計更加深入了對化工生產(chǎn)過程的理解和認識，使我們所學(xué)的知識不局限于書本，并鍛煉了我的邏輯思維能力。</p><p>　　設(shè)計過程中培養(yǎng)了我的自學(xué)能力，設(shè)計中的許多知識都需要查閱資料和文獻，并要求加以歸納、整理和總結(jié)。通過自學(xué)及老師的指導(dǎo)，不僅鞏固了所學(xué)的化工原理知識,更極大地拓寬了我的知識面，讓我更加認識到實際化工生產(chǎn)過程和

124、理論的聯(lián)系和差別，這對將來的畢業(yè)設(shè)計及工作無疑將起到重要的作用，通過此次設(shè)計讓我學(xué)會了如何細心地做事，很多數(shù)據(jù)需要精細的核對，防止由于計算導(dǎo)致的錯誤，同時，還要有耐心的做事，在校核過程中，對于出現(xiàn)的問題要重新計算，讓我成長了許多。</p><p>　　在此次化工原理設(shè)計過程中，我的收獲很大,感觸也很深，更覺得學(xué)好基礎(chǔ)知識的重要性，以便為將來的工作打下良好的基礎(chǔ)。 </p><p>　　在此

125、，特別感謝欒國顏老師的指導(dǎo)，使得我的設(shè)計工作得以圓滿完成，在此表示衷心的感謝！</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]柴誠敬,劉國維,李阿娜編,《化工原理課程設(shè)計》,天津大學(xué)化工原理教研室,天津科學(xué)技術(shù)出版社 1994年</p><p>　　[2]陳敏恒,叢德滋,方圖南,齊鳴齋編,《化工原理第三版》（上冊）、

126、（下冊）,北京,化學(xué)工業(yè)出版社,2006年</p><p>　　[3]賈紹義,柴誠敬主編,《化工原理課程設(shè)計》（化工傳遞與單元操作課程設(shè)計）, 天津大學(xué)化工原理教研室,天津大學(xué)出版社,2002年</p><p>　　[4]郭長生，謝豐毅等，《化學(xué)工程手冊》（1），北京，化學(xué)工業(yè)出版社，1989年</p><p>　　[5]唐倫成，《化工原理課程設(shè)計簡明教程》，哈爾濱

127、，哈爾濱工程大學(xué)出版社，2005年</p><p>　　[6]張軒，管殿柱，《AtuoCAD2006機械設(shè)計應(yīng)用范例》，北京，清華大學(xué)出版社，2006年</p><p>　　[7]崔鴻斌，《AtuoCAD2007中文版使用教程》，北京，人民郵電出版社，2006年</p><p>　　[8]王衛(wèi)東，《化工原理課程設(shè)計》，化學(xué)工業(yè)出版社，2011年</p>

128、<p><b>　　附錄</b></p><p>　　一、精餾塔的工藝設(shè)計計算結(jié)果總表</p><p><b>　　二、主要符號說明</b></p><p><b>　　三、負荷性能圖</b></p><p><b>　　精餾段負荷性能圖</b>