精溜塔畢業(yè)設(shè)計(jì)--cs2和ccl4精餾塔的工藝和機(jī)械設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</b></p><p><b>　　2013 屆</b></p><p>　　題 目CS2和CCl4精餾塔的工藝和機(jī)械設(shè)計(jì)</p><p>　　專 業(yè) 化工設(shè)備與維修技術(shù)</p><p>　　學(xué)生姓名

2、 </p><p>　　學(xué) 號(hào) </p><p>　　小組成員 </p><p>　　畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計(jì)）任 務(wù) 書(shū)</p><p>　　1、論文（設(shè)計(jì)）題目：CS2和CCl4精餾塔的工藝</p><p><b>　　和機(jī)械

3、設(shè)計(jì) </b></p><p>　　2、論文（設(shè)計(jì)）要求：</p><p>　?。?）學(xué)生應(yīng)在教師指導(dǎo)下按時(shí)完成所規(guī)定的內(nèi)容和工作量，最好是獨(dú)立完成。</p><p>　?。?）選題有一定的理論意義與實(shí)踐價(jià)值，必須與所學(xué)專業(yè)相關(guān)。</p><p>　?。?）主題明確，思路清晰。</p><p>　?。?）文

4、獻(xiàn)工作扎實(shí)，能夠較為全面地反映論文研究領(lǐng)域內(nèi)的成果及其最新進(jìn)展。</p><p>　?。?）格式規(guī)范，嚴(yán)格按系部制定的論文格式模板調(diào)整格式。</p><p>　　（6）所有學(xué)生必須在5月15日之前交論文初稿。</p><p>　　3、論文（設(shè)計(jì)）日期：任務(wù)下達(dá)日期 2013.3.4 </p><p>　　完成日期

5、 2013.4.10 </p><p>　　4、指導(dǎo)教師簽字： </p><p>　　CS2和CCl4精餾塔的工藝和機(jī)械設(shè)計(jì)</p><p>　　摘要：本次設(shè)計(jì)的目的是通過(guò)精餾操作來(lái)完成二硫化碳和四氯化碳混合溶液的分離，從而獲得較高濃度的輕組分二硫化碳。精餾是利用混合液中各組分揮發(fā)

6、度不同而達(dá)到分離要求的一種單元操作。本設(shè)計(jì)詳細(xì)闡述了設(shè)計(jì)的各部分內(nèi)容，計(jì)算貫穿在整個(gè)設(shè)計(jì)中。本設(shè)計(jì)包括蒸餾技術(shù)的概述、精餾塔工藝尺寸的計(jì)算、塔板校核、精餾塔結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、筒體及各部件材料的選擇、筒體各處開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)的設(shè)計(jì)、塔體機(jī)械強(qiáng)度的校核及精餾塔裝配圖的繪制等主要內(nèi)容。</p><p>　　關(guān)鍵字：精餾塔，塔板校核，開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)，機(jī)械強(qiáng)度。</p><p><b>　　目錄</b&

7、gt;</p><p><b>　　1.概論1</b></p><p>　　1.1蒸餾技術(shù)背景、基本概念和分類1</p><p>　　1.1.1蒸餾技術(shù)背景1</p><p>　　1.1.3蒸餾技術(shù)分類1</p><p>　　1.2塔設(shè)備的作用和類型2</p><p&

8、gt;　　1.2.1塔設(shè)備的作用2</p><p>　　1.2.2塔設(shè)備的類型2</p><p>　　1.3蒸餾技術(shù)節(jié)能3</p><p>　　1.4現(xiàn)在蒸餾技術(shù)面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)3</p><p>　　1.5本設(shè)計(jì)中的方案選擇4</p><p>　　2.精餾塔設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)6</p><p&

9、gt;　　2.1設(shè)計(jì)題目：二硫化碳—四氯化碳精餾塔設(shè)計(jì)6</p><p>　　2.2設(shè)計(jì)任務(wù)及操作條件6</p><p><b>　　2.3設(shè)計(jì)內(nèi)容6</b></p><p>　　2.4設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)7</p><p>　　3．各部分結(jié)構(gòu)尺寸的確定和設(shè)計(jì)計(jì)算8</p><p>　　3.1.

10、 物料衡算8</p><p>　　3.2全塔物料衡算8</p><p>　　3.3塔板數(shù)的確定8</p><p>　　3.4塔工藝條件及物性數(shù)據(jù)計(jì)算11</p><p>　　3.4.1操作壓強(qiáng)的計(jì)算Pm11</p><p>　　3.4.3精餾塔氣相密度11</p><p>　　3.4

11、.4精餾塔液相密度12</p><p>　　3.5精餾塔氣液負(fù)荷計(jì)算12</p><p>　　3.6精餾塔和塔板的主要工藝尺寸的計(jì)算13</p><p>　　3.6.1塔徑的計(jì)算13</p><p>　　3.6.2塔高計(jì)算14</p><p>　　3.7溢流裝置15</p><p>

12、　　3.8塔板布置17</p><p>　　3.8.1.塔板的分塊17</p><p>　　3.8.2.邊緣區(qū)寬度確定開(kāi)孔區(qū)面積計(jì)算17</p><p>　　3.8.3.篩孔數(shù)n與開(kāi)孔率18</p><p>　　3.9篩板的流體力學(xué)驗(yàn)算18</p><p>　　3.9.1氣體通過(guò)篩板壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨?8&

13、lt;/p><p>　　3.9.2霧沫夾帶量的驗(yàn)算20</p><p>　　3.9.3漏液的驗(yàn)算20</p><p>　　3.10塔板負(fù)荷性能圖21</p><p>　　3.10.1霧沫夾帶線21</p><p>　　3.10.2液泛線23</p><p>　　3.10.3液相負(fù)荷上限線

14、24</p><p>　　3.10.4漏液線25</p><p>　　3.11精餾塔的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果總表28</p><p>　　4.精餾塔各組件的設(shè)計(jì)29</p><p>　　4.1精餾塔塔體材料的選擇29</p><p>　　4.2封頭的選型依據(jù)29</p><p>　　4.2.

15、1封頭材料的選擇29</p><p>　　4.2.2封頭的高29</p><p>　　4.2.3封頭與塔身連接的法蘭29</p><p>　　4.3精餾塔的塔板類型選擇30</p><p>　　4.4塔盤(pán)類型選擇30</p><p>　　4.5塔體人孔的設(shè)計(jì)30</p><p>　　

16、4.6支座設(shè)計(jì)30</p><p>　　4.7除沫器的設(shè)計(jì)30</p><p>　　4..8塔體各接管設(shè)計(jì)31</p><p>　　4.8.1 進(jìn)料管31</p><p>　　4.8.2釜?dú)堃撼隽瞎?1</p><p>　　4.8.3 回流液管32</p><p>　　4.8.4塔頂

17、上升蒸汽管32</p><p>　　5殼體、封頭的強(qiáng)度校核及開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)33</p><p>　　5.1殼體的強(qiáng)度校核33</p><p>　　5.1.1殼體壁厚的計(jì)算33</p><p>　　5.2封頭的強(qiáng)度校核34</p><p>　　5.2.1封頭的壁厚34</p><p>　

18、　5.2.2強(qiáng)度校核34</p><p>　　5.3開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)35</p><p>　　5.3.1 開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)方法35</p><p>　　5.3.2開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)35</p><p>　　5.3.3接管處開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)的校核35</p><p>　　5.3.4人孔開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)的校核36</p>&l

19、t;p>　　6．塔體機(jī)械強(qiáng)度計(jì)算37</p><p>　　6.1 質(zhì)量載荷的計(jì)算37</p><p>　　6.2塔的基本自震周期計(jì)算38</p><p>　　6.3地震載荷及地震彎矩計(jì)算38</p><p>　　6.3.1地震載荷的計(jì)算38</p><p>　　6.3.2地震彎矩的計(jì)算41</p

20、><p>　　6.4風(fēng)載荷及風(fēng)彎矩計(jì)算41</p><p>　　6.4.1風(fēng)載荷的計(jì)算41</p><p>　　6.4.2風(fēng)彎矩的計(jì)算42</p><p>　　6.5塔體圓筒穩(wěn)定校核43</p><p>　　6.6塔體圓筒壓應(yīng)力校核44</p><p>　　6.7水壓試驗(yàn)時(shí)應(yīng)力校核44&

21、lt;/p><p>　　6.7.1試驗(yàn)壓力引起的環(huán)向應(yīng)力44</p><p>　　6.7.2試驗(yàn)壓力引起的軸向應(yīng)力44</p><p>　　6.7.3重力引起的軸向應(yīng)力45</p><p>　　6.7.4重力引起的軸向應(yīng)力45</p><p>　　6.7.5液壓試驗(yàn)時(shí)最大組合壓力的校核45</p>

22、<p>　　6.8裙座的機(jī)械強(qiáng)度校核45</p><p>　　6.8.1裙座基底面的強(qiáng)度校核45</p><p>　　6.9基礎(chǔ)環(huán)設(shè)計(jì)46</p><p>　　6.9.1基礎(chǔ)環(huán)尺寸的確定46</p><p>　　6.9.2基礎(chǔ)環(huán)厚度的計(jì)算47</p><p>　　6.10地腳螺栓的設(shè)計(jì)47<

23、/p><p>　　6.11. 裙座與塔殼對(duì)接焊縫驗(yàn)算48</p><p>　　6.11.1裙座與塔殼連接焊縫結(jié)構(gòu)48</p><p>　　6.11.2裙座與塔體對(duì)接焊縫的驗(yàn)算48</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)49</b></p><p><b>　　致謝50</b&g

24、t;</p><p><b>　　1.概論</b></p><p>　　1.1 蒸餾技術(shù)背景、基本概念和分類</p><p>　　1.1.1蒸餾技術(shù)背景</p><p>　　蒸餾技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用了200多年，早期使用蒸發(fā)和冷凝裝于酒精提純，1813年由法國(guó)的Cellier-Blumental 建立了第一個(gè)連續(xù)蒸餾豎踏

25、，填料的使用早在1820年就開(kāi)始了，一位名叫Clement 的技術(shù)師將其最早應(yīng)用在酒精廠中，Perrier 于1822年在英格蘭引進(jìn)了早期的泡罩塔板，Coffer 于1830年發(fā)明了篩板塔。第一本介紹蒸餾技術(shù)的書(shū)由Ernest Sorel在1893年完成【6】。</p><p>　　蒸餾作為一單元操作已經(jīng)使用了很長(zhǎng)時(shí)間，且目前工廠的首選分離方法。其使用的條件為：(1) 組分之間揮發(fā)度差別較大；（2） 進(jìn)料中不存

26、在高沸點(diǎn)組分；（3） 化合物熱力學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定；（4） 混合物腐蝕性較小。</p><p>　　蒸餾是關(guān)鍵共性技術(shù)。在我國(guó)，蒸餾是目前應(yīng)用最廣占總能消耗最大的化工分離過(guò)程。由于我國(guó)蒸餾技術(shù)能耗高，大型節(jié)能技術(shù)正面臨挑戰(zhàn)。近年來(lái)，隨著相關(guān)學(xué)科的滲透、蒸餾學(xué)科本身的發(fā)展及經(jīng)濟(jì)全球化的沖擊，我國(guó)蒸餾技術(shù)正向新一代轉(zhuǎn)變，以迎接所面臨的挑戰(zhàn)。其特征為：（1） 蒸餾學(xué)科正由傳統(tǒng)的依靠經(jīng)驗(yàn)、半經(jīng)驗(yàn)過(guò)渡到憑半理論以致理論；（2）蒸餾

27、過(guò)程正由傳統(tǒng)的單一分離過(guò)程過(guò)渡到耦合和復(fù)雜的優(yōu)化分離過(guò)程，以提高分離效率和節(jié)能；（3） 由對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染向注重環(huán)保的一代轉(zhuǎn)變；（4）由走加工的道路向技術(shù)集成創(chuàng)新性轉(zhuǎn)變；（5） 通過(guò)我國(guó)自己的技術(shù)進(jìn)步解決裝置大型化、長(zhǎng)周期運(yùn)行，通過(guò)創(chuàng)新解決蒸餾技術(shù)問(wèn)題，以降低成本、提高國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。</p><p>　　1.1.2蒸餾技術(shù)基本概念</p><p>　　蒸餾過(guò)程主要是利用混合物中各組揮發(fā)程度

28、的不同而進(jìn)行分離。易揮發(fā)組分在氣相中的相對(duì)含量比液相中的高，難揮發(fā)組分在液相中的相對(duì)含量比氣相中高，故借助于多次的部分氣化部分冷凝，達(dá)到輕重組分分離的目的。</p><p>　　蒸餾作為一種分離方法適用面廣，既可以用于液體混合物分離、氣體混合物分離，也可用于固體混合物的分離，蒸餾可以直接獲得所要產(chǎn)品。因此一般蒸餾過(guò)程比較簡(jiǎn)單，不像吸收、萃取、吸附等分離方法，需要外加介質(zhì)（如溶劑），并需要進(jìn)一步將所提取物質(zhì)與介質(zhì)分

29、離。</p><p>　　蒸餾的特點(diǎn)：直接獲取幾乎純態(tài)的產(chǎn)品，而吸收、萃取等操作的產(chǎn)品為混合物：應(yīng)用范圍廣，可分離液體混合物、氣體混合物、固體混合物：能耗高，氣化、冷凝需要消耗大量的能量，加壓、減壓將消耗額外的能量。</p><p>　　1.1.3蒸餾技術(shù)分類</p><p>　　按蒸餾方式分為：（1）平衡蒸餾或簡(jiǎn)單蒸餾 平衡蒸餾即為一般閃蒸過(guò)程，混合液體加熱后，

30、使部分液體氣化，達(dá)到初步分離的目的，這種過(guò)程稱為單級(jí)平衡過(guò)程，多用于待分離混合物中各組分揮發(fā)較大而對(duì)分離要求不高的場(chǎng)合，是最簡(jiǎn)單的蒸餾;（2）精餾 又稱分批蒸餾，用于待分離混合物中各組分揮發(fā)度相差不大且對(duì)分離要求較高的場(chǎng)所，應(yīng)用最廣泛；（3）特殊蒸餾 適合于待分離混合物中各組分得揮發(fā)度相差很小甚至形成共沸物，普通蒸餾無(wú)法達(dá)到分離要求的場(chǎng)合，主要有萃取精餾、恒沸精餾、鹽熔精餾、反應(yīng)精餾及水蒸氣精餾。</p><p&g

31、t;　　按操作流程分為：（1）間歇蒸餾 又稱批量蒸餾，用于批量生產(chǎn)某種產(chǎn)品，在一個(gè)操作流程過(guò)程中，他的操作參數(shù)不斷改變，以達(dá)到取得所需餾分的目的，屬于非穩(wěn)態(tài)操作，主要適用于小規(guī)模及某些有特殊要求的場(chǎng)合；（2）連續(xù)蒸餾 屬于穩(wěn)態(tài)操作，是工業(yè)生產(chǎn)中最常見(jiàn)的蒸餾方式，在塔中某一板上連續(xù)進(jìn)料，在塔頂（或塔釜）得到合格產(chǎn)品，適用于大規(guī)模生產(chǎn)的場(chǎng)合。</p><p>　　按操作壓力分為：（1）加壓蒸餾 適用于常壓下為氣態(tài)

32、（如空氣）或常壓下沸點(diǎn)接近室溫的混合物；（2）常壓蒸餾 適用于常壓下沸點(diǎn)在150℃左右的混合物；（3）減壓蒸餾（真空蒸餾） 適用于常壓下沸點(diǎn)較高或熱敏性物質(zhì)，可降低降低其沸點(diǎn)。</p><p>　　按待分離混合物的組分?jǐn)?shù)分為：（1）兩組分精餾 被分離物系包含兩種組元，該種物質(zhì)分離計(jì)算簡(jiǎn)單，常以此精餾原理為計(jì)算基礎(chǔ)，然后引申到多組分精餾計(jì)算中；（2）多組分精餾 被分離物系包含多組分混合物，是在工業(yè)上最為常見(jiàn)

33、的精餾操作。</p><p>　　1.2塔設(shè)備的作用和類型</p><p>　　1.2.1塔設(shè)備的作用</p><p>　　塔設(shè)備是化學(xué)工業(yè)、石油工業(yè)、石油化工等生產(chǎn)中最重要的設(shè)備之一。它可使氣（汽）液或液液之間進(jìn)行充分接觸，達(dá)到相間傳熱與傳質(zhì)的目的。在塔設(shè)備中進(jìn)行的單元操作有：精餾、吸收、解吸、氣體的增濕及冷卻等。</p><p>　　1.

34、2.2塔設(shè)備的類型</p><p>　　塔設(shè)備的分類方法很多，例如，按操作壓力分為加壓塔、常壓塔和減壓塔；按單元操作分為精餾塔、吸收塔、解吸塔、萃取塔等；按形成相間接觸面的方式分為具有固定相界面的塔和流動(dòng)過(guò)程中形成相界面的塔；最常用的分類是按塔的內(nèi)部結(jié)構(gòu)分為板式塔、填料式塔兩大類。</p><p>　　在板式塔中，塔內(nèi)裝有一定量的塔盤(pán)，氣體自塔底向上以鼓泡噴射的形式穿過(guò)塔盤(pán)上的液層，使兩相

35、密切接觸，進(jìn)行傳質(zhì)，兩相的組分濃度沿塔高呈階梯式變化。</p><p>　　在填料塔中，塔內(nèi)裝填一定高度的填料，液體自塔頂沿填料表面向下流動(dòng)，作為連續(xù)相的氣體自塔底向上流動(dòng)，與液體進(jìn)行逆流傳質(zhì)，兩相的組分濃度沿塔高呈連續(xù)變化。</p><p><b>　　1.3蒸餾技術(shù)節(jié)能</b></p><p>　　蒸餾既包含使混合物汽化和冷凝的傳熱過(guò)程，又

36、包含混合物分離的傳質(zhì)過(guò)程。在此過(guò)程中，熱的有效能轉(zhuǎn)化為化學(xué)有效能，過(guò)程的不可逆性越大，有效能損失越大。蒸餾過(guò)程的能耗巨大，據(jù)估計(jì)，化工過(guò)程中40%-70%的能耗用于分離，而蒸餾能耗又占其中的95%。所以，蒸餾過(guò)程節(jié)能始終是研究的熱點(diǎn)，一般講，在考慮節(jié)能時(shí)，考慮范圍越廣、越全面，總的節(jié)能效果越好。因此宏觀講，節(jié)能應(yīng)包括結(jié)構(gòu)節(jié)能、管理節(jié)能和技術(shù)節(jié)能三個(gè)方面。此處主要講技術(shù)節(jié)能，目前國(guó)內(nèi)蒸餾技術(shù)節(jié)能的途徑主要如下。</p>&l

37、t;p>　　（1）采用新技術(shù)，改進(jìn)工藝過(guò)程 改進(jìn)工藝過(guò)程是蒸餾裝置節(jié)能的重要手段，包括改進(jìn)工藝生產(chǎn)流程，采用節(jié)能新工藝、新技術(shù)等內(nèi)容。</p><p>　?。?）采用新型、高效、低耗設(shè)備降低能耗 包括對(duì)塔內(nèi)進(jìn)行改造，改善分餾效率，如應(yīng)用新型塔板、新型流線型填料或其復(fù)合形式提高分離效率，降低能耗；使用新型換熱器提高熱回收率。如優(yōu)化設(shè)計(jì)的折流桿換熱器、不易結(jié)垢得流化床換熱器以及焊接式等緊湊型高效節(jié)能換熱器等

38、；應(yīng)用新型節(jié)能燃燒器、磁化器等提高加熱爐效率。</p><p>　　（3）流程節(jié)能 多組分分離順序的選擇是分離過(guò)程中常遇到的問(wèn)題。目前廣泛采用的是具有一種進(jìn)料和兩個(gè)產(chǎn)品的分離塔。當(dāng)用到這類塔系分離多組分混合物時(shí)，就涉及先分離哪一組后分離哪一組的問(wèn)題，因而還要對(duì)分離塔的排列順序做出抉擇。此外，在簡(jiǎn)單分離塔的基礎(chǔ)上采用多段進(jìn)料、側(cè)線采出側(cè)線汽提和熱耦合等方式所構(gòu)成的復(fù)雜塔及其塔系也在多種化工工藝中采用。它在操作和控

39、制上比較復(fù)雜，但在節(jié)能和熱能綜合利用上有明顯的優(yōu)勢(shì)。</p><p>　　（4）系統(tǒng)節(jié)能（“夾點(diǎn)技術(shù)”） 系統(tǒng)節(jié)能是相對(duì)于局部節(jié)能而言的，是指從整個(gè)系統(tǒng)全局考慮能量的裝換、回收、利用等。系統(tǒng)節(jié)能的理論和方法是在過(guò)程系統(tǒng)和熱力學(xué)分析兩大理論的發(fā)展及其相互綜合與滲透的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，其研究始于20世紀(jì)70年代中期，80年代在理論上逐漸成熟，方法上逐漸完善，并在工業(yè)實(shí)踐中取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。</p>&

40、lt;p>　　1.4現(xiàn)在蒸餾技術(shù)面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)</p><p>　　隨著經(jīng)濟(jì)全球化和工業(yè)的迅猛發(fā)展，各相關(guān)學(xué)科的相互滲透以及蒸餾學(xué)科本身的發(fā)展，蒸餾技術(shù)向新一代轉(zhuǎn)變。蒸餾裝置大型化、過(guò)程強(qiáng)化和節(jié)能技術(shù)，以及開(kāi)發(fā)新蒸餾過(guò)程等成為研究熱點(diǎn)。</p><p>　　世界各國(guó)對(duì)于新一代蒸餾過(guò)程具有新思想與創(chuàng)見(jiàn)。如精餾過(guò)程的分子模擬，精餾過(guò)程的分岔現(xiàn)象等均屬于新發(fā)展的前沿問(wèn)題。各國(guó)仍十分重視蒸

41、餾技術(shù)在工業(yè)上的應(yīng)用方面，尤其是關(guān)注于各種新發(fā)展的精餾節(jié)能技術(shù)、新型塔板、新型填料（特別是新型規(guī)整填料）、新操作方法等。</p><p>　　與國(guó)外相比，我國(guó)在精餾理論若干方面有先進(jìn)之處，在改造工業(yè)生產(chǎn)的精餾塔方面亦有獨(dú)到之處并取得了顯著成效，但是仍然存在不少問(wèn)題。至今關(guān)于氣液兩相界面相變傳質(zhì)和傳熱及氣泡群傳質(zhì)動(dòng)力學(xué)規(guī)律仍處于宏觀和熱力平衡水平上的研究，；理論預(yù)測(cè)傳遞過(guò)程尚處于半經(jīng)驗(yàn)階段，從而導(dǎo)致工程設(shè)計(jì)安全系數(shù)

42、過(guò)大，造成材料和能源的很大浪費(fèi)。</p><p>　　在實(shí)際生產(chǎn)中，蒸餾大型化帶來(lái)的流體力學(xué)問(wèn)題（均勻分布、放大效應(yīng)等）；微型化所需的過(guò)程強(qiáng)化技術(shù)；塔內(nèi)構(gòu)件（填料、塔板、分布器、大型支撐結(jié)構(gòu)等）的開(kāi)發(fā)及大型化應(yīng)用時(shí)熱變形等問(wèn)題，雖然在蒸餾技術(shù)不斷發(fā)展和應(yīng)用中已經(jīng)得到部分解決，但這些實(shí)際問(wèn)題仍然給蒸餾技術(shù)的應(yīng)用帶來(lái)麻煩和挑戰(zhàn)，是需要繼續(xù)研究和設(shè)法解決的。</p><p>　　綜上，根據(jù)蒸餾學(xué)

43、科的特點(diǎn)和研究現(xiàn)狀，深入蒸餾研究過(guò)程必須突破傳統(tǒng)研究方法，從研究方面、方式上開(kāi)辟新思路，探索新理論，吸收其他學(xué)科的最新研究理論，對(duì)分離設(shè)備進(jìn)行強(qiáng)化，開(kāi)發(fā)新型、節(jié)能、高效的復(fù)合蒸餾過(guò)程和設(shè)備，是今后研究需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。</p><p>　　1.5本設(shè)計(jì)中的方案選擇</p><p>　　由于本設(shè)計(jì)任務(wù)中混合物的分離要求較高，故采取精餾操作。一般情況下，板式塔較填料塔有以下優(yōu)點(diǎn)：效率高、處理

44、量大、質(zhì)量小、氣液處理量較大等，又篩板塔操作時(shí)液體橫過(guò)塔板，可以使氣液組分充分接觸，提高分離效率，故本設(shè)計(jì)中選取篩板式精餾塔。工業(yè)中常用的精餾操作流程圖如下圖所示：</p><p>　　圖1-1 板式精餾塔的工藝流程簡(jiǎn)圖</p><p>　　工藝流程：如圖1所示。原料液由高位槽經(jīng)過(guò)預(yù)熱器預(yù)熱后進(jìn)入精餾塔內(nèi)。操作時(shí)連續(xù)的從再沸器中取出部分液體作為塔底產(chǎn)品（釜?dú)堃海┰俜衅髦性弦翰糠制?，產(chǎn)

45、生上升蒸汽，依次通過(guò)各層塔板。塔頂蒸汽進(jìn)入冷凝器中全部冷凝或部分冷凝，然后進(jìn)入貯槽再經(jīng)過(guò)冷卻器冷卻。并將冷凝液借助重力作用送回塔頂作為回流液體，其余部分經(jīng)過(guò)冷凝器后被送出作為塔頂產(chǎn)品。為了使精餾塔連續(xù)的穩(wěn)定的進(jìn)行，流程中還要考慮設(shè)置原料槽。產(chǎn)品槽和相應(yīng)的泵,有時(shí)還要設(shè)置高位槽。為了便于了解操作中的情況及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和采取相應(yīng)的措施，常在流程中的適當(dāng)位置設(shè)置必要的儀表。比如流量計(jì)、溫度計(jì)和壓力表等，以測(cè)量物流的各項(xiàng)參數(shù)。</p>

46、<p>　　2.精餾塔設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)</p><p>　　2.1設(shè)計(jì)題目：二硫化碳—四氯化碳精餾塔設(shè)計(jì)</p><p>　　設(shè)計(jì)一座二硫化碳—四氯化碳連續(xù)精餾塔，要求生產(chǎn)能力為10000kg/h，塔頂餾出液中含二硫化碳不低于97%，原料液中二硫化碳含量為34%，塔頂溫度46.5℃，進(jìn)料溫度58℃，塔釜溫度76.5℃（本設(shè)計(jì)中百分?jǐn)?shù)均為摩爾分?jǐn)?shù)）。</p><p

47、>　　2.2設(shè)計(jì)任務(wù)及操作條件</p><p><b>　　1、設(shè)計(jì)任務(wù)： </b></p><p>　　生產(chǎn)能力（二硫化碳） 10000kg/h</p><p>　　塔頂餾出液含二硫化碳 </p><p>　　塔底釜?dú)堃汉蚧?</p><p>　　進(jìn)料組成

48、 34%</p><p><b>　　2、操作條件</b></p><p>　　操作壓力 常壓（表壓）</p><p>　　進(jìn)料熱狀態(tài) 飽和液體進(jìn)料</p><p>　　進(jìn)料溫度 58℃</p><p>　　塔頂溫度

49、 46.5℃</p><p>　　塔釜溫度 76.5℃</p><p>　　年工作日天，每天小時(shí)連續(xù)運(yùn)行</p><p>　　3、塔板類型 篩板 </p><p><b>　　2.3設(shè)計(jì)內(nèi)容</b></p><p>　　1、精餾塔的物

50、料衡算；</p><p><b>　　2、塔板數(shù)的確定；</b></p><p>　　3、精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算；</p><p>　　4、精餾塔的塔體工藝尺寸計(jì)算；</p><p>　　5、塔板主要工藝尺寸的計(jì)算；</p><p>　　6、塔板的流體力學(xué)驗(yàn)算；</p>

51、<p>　　7、塔板負(fù)荷性能圖；</p><p>　　8、精餾塔接管尺寸計(jì)算；</p><p>　　9、精餾塔各組件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及材料的選擇</p><p>　　10、塔機(jī)械強(qiáng)度校核；</p><p>　　11、精餾塔裝配圖；</p><p><b>　　2.4設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)</b><

52、;/p><p><b>　　經(jīng)查手冊(cè)【4】得</b></p><p>　　表2-1 二硫化碳和四氯化碳的物理性質(zhì)</p><p>　　表2-2 液體的表面加力 (單位:mN/m)</p><p>　　表2-3 常壓下的二硫化碳和四氯化碳的氣液平衡數(shù)據(jù)</p><p>　　3．各部分結(jié)構(gòu)尺寸的確定

53、和設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p><b>　　3.1. 物料衡算</b></p><p>　　二硫化碳的摩爾質(zhì)量：MA=76kg/kmol</p><p>　　四氯化碳的摩爾質(zhì)量：MB=154kg/kmol</p><p><b>　　進(jìn)料組成： </b></p><p><

54、;b>　　餾出液組成： </b></p><p><b>　　液組成： </b></p><p><b>　　平均摩爾質(zhì)量：</b></p><p><b>　　3.2全塔物料衡算</b></p><p><b>　　每小時(shí)處理摩爾量</

55、b></p><p><b>　　總物料衡算</b></p><p><b>　　易揮發(fā)組分物料衡算</b></p><p><b>　　聯(lián)立以上三式可得：</b></p><p><b>　　3.3塔板數(shù)的確定</b></p><

56、;p>　　(1)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2所示</p><p>　　圖3-1 二硫化碳、四氯化碳的y-x圖及圖解理論板</p><p>　　(2)進(jìn)料熱狀況參數(shù) </p><p>　　因?yàn)檫M(jìn)料狀況為飽和液體進(jìn)料，所以q=1</p><p>　　(3)最小回流比及操作回流比R</p><

57、p><b>　　由圖可知</b></p><p><b>　　取操作回流比</b></p><p><b>　?。?）操作線方程</b></p><p><b>　　精餾段操作線方程</b></p><p><b>　　提餾段操作線方程&l

58、t;/b></p><p>　　在圖3-1上作圖解得：</p><p>　?。ú话ㄋ?，其中精餾段為5層，提餾段為3.5層.</p><p><b>　　全塔效率</b></p><p><b>　　塔內(nèi)的平均溫度為</b></p><p><b>　　℃

59、</b></p><p><b>　　該溫度下的平均粘度</b></p><p><b>　　由內(nèi)插法計(jì)算</b></p><p>　　查手冊(cè)58℃時(shí)二硫化碳和四氯化碳的黏度分別為，</p><p>　　76.5℃時(shí)二硫化碳和四氯化碳的黏度分別為【4】</p><p&

60、gt;<b>　　由內(nèi)插法計(jì)算</b></p><p><b>　　得</b></p><p>　　即60℃二硫化碳的黏度為</p><p><b>　　得</b></p><p>　　即60℃四氯化碳的黏度為</p><p><b>　　故:

61、</b></p><p><b>　?。?）實(shí)際板數(shù)N</b></p><p><b>　　精餾段:</b></p><p><b>　　提餾段:</b></p><p><b>　　實(shí)際塔板數(shù)（層）</b></p><p&

62、gt;<b>　　最佳進(jìn)料位置</b></p><p>　　用作圖法計(jì)算，由圖3-1可知第6板最佳進(jìn)料</p><p>　　3.4塔工藝條件及物性數(shù)據(jù)計(jì)算</p><p>　　3.4.1操作壓強(qiáng)的計(jì)算Pm</p><p>　　塔頂壓強(qiáng)PD=4+101.3=105.3kPa取每層塔板壓降△P=1.3kPa 則：</p

63、><p>　　進(jìn)料板壓強(qiáng)：PF=105.3+101.0=113.7kPa</p><p>　　塔釜壓強(qiáng)：Pw=105.3+90.7=121.3kPa</p><p>　　精餾段平均操作壓強(qiáng)：Pm==109.5 kPa </p><p>　　提餾段平均操作壓強(qiáng)：P′m = =116.8kPa.</p><p>　　3.4.2

64、塔頂液相平均表面張力的計(jì)算 由=46.5℃查手冊(cè)[4]得：</p><p><b>　　； ；</b></p><p>　　塔頂釜液相平均表面張力的計(jì)算 由℃查手冊(cè)得</p><p><b>　　即 </b></p><p>　　3.4.3精餾塔氣相密度</p><p&

65、gt;<b>　　塔頂氣相平均密度：</b></p><p><b>　　塔釜?dú)庀嗥骄芏龋?lt;/b></p><p>　　3.4.4精餾塔液相密度</p><p>　　查手冊(cè)【4】得，t=46.5℃時(shí)， </p><p><b>　　塔頂部分</b></p>

66、<p><b>　　依下式：</b></p><p><b>　　即：</b></p><p><b>　　進(jìn)料板處</b></p><p><b>　　塔釜部分</b></p><p><b>　　即：</b></p

67、><p>　　3.5精餾塔氣液負(fù)荷計(jì)算</p><p>　　精餾段內(nèi)每塊塔板上升的氣體量：</p><p>　　精餾段每塊塔板上升氣體與下降液體積流量為:</p><p>　　提餾段每塊塔板上升氣體與下降液體積流量為</p><p>　　3.6精餾塔和塔板的主要工藝尺寸的計(jì)算</p><p>　　3

68、.6.1塔徑的計(jì)算</p><p>　　初選板間距HT=0.40m,取板上液層高度HL=0.07m 故：</p><p><b>　　精餾段氣液動(dòng)能參數(shù)</b></p><p><b>　　提餾段氣液動(dòng)能參數(shù)</b></p><p>　　經(jīng)查史密斯關(guān)聯(lián)圖得【1】 精餾段</p>&

69、lt;p><b>　　提餾段</b></p><p>　　圖3-2史密斯關(guān)聯(lián)圖</p><p>　　因表面張力的差異，氣體負(fù)荷因子校正為: </p><p><b>　　精餾段 </b></p><p><b>　　大

70、允許速率:</b></p><p><b>　　提餾段 </b></p><p><b>　　大允許速率:</b></p><p>　　取空塔速率為最大允許速率的0.7倍，即</p><p><b>　　故精餾段塔徑</b></p><p&g

71、t;<b>　　根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整得</b></p><p>　　取空塔速率為最大允許速率的0.7倍，即</p><p><b>　　故提餾段塔徑</b></p><p>　　根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整得D=1.4m</p><p>　　由于兩段塔徑相差不大，為使塔的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，則取較大塔徑，即D=1.37m，&

72、lt;/p><p><b>　　圓整為1400m</b></p><p><b>　　塔的橫截面積：</b></p><p><b>　　3.6.2塔高計(jì)算</b></p><p>　　式中 Z——塔的有效高度；</p><p><b>　??；

73、</b></p><p><b>　　3.7溢流裝置</b></p><p>　　由于塔徑D=1.4m采用單溢流、弓形降液管、平形受液盤(pán)及平形溢流堰，不設(shè)進(jìn)流堰。各計(jì)算如下：</p><p><b>　?。?）精餾段：</b></p><p><b>　?、僖缌餮唛L(zhǎng)</b

74、></p><p><b>　　取堰長(zhǎng)，即：；</b></p><p>　　②出口堰高 hw hw=hL-how </p><p><b>　　由, ：</b></p><p>　　經(jīng)查液流收縮系數(shù)圖【2】</p><p>　　圖3-3液流收縮系數(shù)圖&

75、lt;/p><p>　　E為1.03 依下式得堰上液高度：</p><p><b>　　故：</b></p><p>　　③降液管寬度與降液管面積</p><p>　　有 查圖【1】可得</p><p>　　圖3-4 弓形降液管的寬度與面積</p><p><b>

76、;　　故： </b></p><p><b>　　④降液管內(nèi)停留時(shí)間</b></p><p><b>　　—為塔板間距</b></p><p><b>　　⑤降液管底隙高度</b></p><p>　　取液體通過(guò)降液管底隙的流速=0.1m/s </p

77、><p>　　依式計(jì)算降液管底隙高度， 即：</p><p><b>　　(2)提餾段：</b></p><p>　?、僖缌餮唛L(zhǎng)為0.7，即：</p><p><b>　　出口堰高 ；</b></p><p><b>　　由，由圖4可知</b></p

78、><p>　　E為1.04依下式得堰上液高度：</p><p><b>　　。</b></p><p>　?、诮狄汗軐挾扰c降液管面積</p><p>　　有查手冊(cè)【1】及圖3-4得</p><p><b>　　故： </b></p><p>　　③ 降液

79、管內(nèi)停留時(shí)間</p><p><b>　　降液管底隙高度</b></p><p>　　取液體通過(guò)降液管底隙的流速=0.008m/s </p><p>　?、芤朗接?jì)算降液管底隙高度 ：即</p><p><b>　　3.8塔板布置</b></p><p>　　3.8.1.

80、塔板的分塊</p><p>　　因由下表得：塔板分為4塊安裝</p><p>　　表3-1 塔徑-塔板分塊數(shù)</p><p>　　3.8.2.邊緣區(qū)寬度確定開(kāi)孔區(qū)面積計(jì)算</p><p>　　取邊緣區(qū)寬度=0.035m ,安定區(qū)寬度=0.065m</p><p><b>　　開(kāi)孔區(qū)面積</b>&

81、lt;/p><p><b>　　其中</b></p><p><b>　　故: </b></p><p>　　3.8.3.篩孔數(shù)n與開(kāi)孔率</p><p>　　取篩孔的孔徑d0為5mm正三角形排列，一般碳鋼的板厚為4mm,取 故孔中心距t=3.5 5.0=17.5mm</p><p

82、>　　依下式計(jì)算塔板上篩孔數(shù)n ,即 </p><p>　　圖3-5 精餾段的閥孔布置圖</p><p>　　依下式計(jì)算塔板上開(kāi)孔區(qū)的開(kāi)孔率，即：</p><p>　?。ㄔ?~15%范圍內(nèi)）</p><p>　　每層板上的開(kāi)孔面積為</p><p><b>　　氣孔通過(guò)篩孔的氣速</b>&

83、lt;/p><p>　　3.9篩板的流體力學(xué)驗(yàn)算</p><p>　　3.9.1氣體通過(guò)篩板壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨?lt;/p><p><b>　　1、根據(jù) </b></p><p>　　干板壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨?lt;/p><p>　　2、根據(jù)，查干篩孔的流量系數(shù)圖</p><p>&

84、lt;b>　?、倬s段由下式得</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　?、谔狃s段由下式得</b></p><p>　　3.①精餾段氣流穿過(guò)板上液層壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨?lt;/p><p>　　由圖充氣系數(shù)與的關(guān)聯(lián)圖查取板上液層充氣系數(shù)為0.57<

85、/p><p>　?、谔狃s段氣流穿過(guò)板上液層壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨?lt;/p><p>　　由圖充氣系數(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</b></p><p>　　3、①精餾段克服液體表面張力壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨?lt;/p><p><b>　　由 =</b

86、></p><p>　?、谔狃s段克服液體表面張力壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨?lt;/p><p><b>　　由 =</b></p><p><b>　　故①精餾段 </b></p><p><b>　　單板壓降</b></p><p><b>　

87、　=（設(shè)計(jì)允許值）</b></p><p><b>　　故②提餾段 </b></p><p>　　單板壓降 =（設(shè)計(jì)允許值）</p><p>　　3.9.2霧沫夾帶量的驗(yàn)算</p><p>　　①精餾段霧沫夾帶量的驗(yàn)算</p><p><b>　　由式=</b>

88、</p><p>　　= 液/kg氣<0.1kg液/kg氣 </p><p>　　故在設(shè)計(jì)負(fù)荷下不會(huì)發(fā)生過(guò)量霧沫夾帶</p><p>　　②提餾段霧沫夾帶量的驗(yàn)算</p><p><b>　　由式=</b></p><p>　　=kg液/kg氣<0.1kg液/kg氣 </p>

89、;<p>　　故在設(shè)計(jì)負(fù)荷下不會(huì)發(fā)生過(guò)量霧沫夾帶</p><p>　　3.9.3漏液的驗(yàn)算</p><p>　?。ㄈ倬s段漏液的驗(yàn)算</p><p>　　篩板的穩(wěn)定性系數(shù) </p><p>　　故在設(shè)計(jì)負(fù)荷下不會(huì)產(chǎn)生過(guò)量漏液</p><p><b>　?、谔狃s段漏液的驗(yàn)算</b>

90、;</p><p>　　篩板的穩(wěn)定性系數(shù) </p><p>　　故在設(shè)計(jì)負(fù)荷下不會(huì)產(chǎn)生過(guò)量漏液</p><p>　　四）①精餾段液泛驗(yàn)算</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><b>　　由計(jì)算</b></p><p>&l

91、t;b>　　取，則 </b></p><p>　　故，在設(shè)計(jì)負(fù)荷下不會(huì)發(fā)生液泛</p><p><b>　?、谔狃s段液泛驗(yàn)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><b>　　由計(jì)算</b></p>&

92、lt;p>　　取=0.5，則 </p><p>　　故，在設(shè)計(jì)負(fù)荷下不會(huì)發(fā)生液泛</p><p>　　3.10塔板負(fù)荷性能圖</p><p>　　3.10.1霧沫夾帶線 </p><p><b>　?、倬s段</b></p><p>　　式中 （a）<

93、;/p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　近似取E1.0，，</b></p><p>　　故= （b）</p><p>　　取霧沫夾帶極限值為0.1Kg液/Kg氣，已知，</p><p>　　=0.4m，并將（a

94、），（b）式代入</p><p><b>　　得</b></p><p>　　整理得 （1）</p><p><b>　?、谔狃s段 </b></p><p>　　式中 （a）</p><p><b&

95、gt;　　=</b></p><p><b>　　近似取E1.0，，</b></p><p><b>　　故=</b></p><p>　　=0.12+1.69 （b）</p><p>　　取霧沫夾帶極限值為0.1Kg液/Kg氣，已知=，

96、</p><p>　　=0.4m，并將（a），（b）式代入</p><p><b>　　得</b></p><p>　　整理得 </p><p><b>　　3.10.2液泛線</b></p><p><b>　?、倬s段</

97、b></p><p>　　令 </p><p><b>　　聯(lián)立得 </b></p><p>　　近似的取E=1.0, </p><p><b>　　整理得</b></p><p><b>　　取,近似的有</b></p

98、><p>　　故: (d)</p><p>　　將,及(c),(d),(e)代入得</p><p><b>　　整理得:</b></p><p><b>　?、谔狃s段</b></p><p>　　令 </p><p&g

99、t;<b>　　聯(lián)立得 </b></p><p>　　近似的取E=1.0, </p><p>　　整理得 </p><p><b>　　取,近似的有</b></p><p>　　故： (d)</p><p>　　將,及

100、(c),(d),(e)代入得</p><p><b>　　整理得:</b></p><p>　　3.10.3液相負(fù)荷上限線</p><p><b>　?、倬s段</b></p><p>　　以作為液體在降液管中停留時(shí)間的下限</p><p><b>　　則 <

101、/b></p><p>　　據(jù)此可作出與氣體流量無(wú)關(guān)的垂直液相負(fù)荷上限</p><p><b>　　②提餾段</b></p><p>　　以作為液體在降液管中停留時(shí)間的下限</p><p><b>　　則 </b></p><p>　　據(jù)此可作出與氣體流量無(wú)關(guān)的垂直液相

102、負(fù)荷上限</p><p><b>　　3.10.4漏液線</b></p><p><b>　　①精餾段</b></p><p><b>　　氣相負(fù)荷下限線</b></p><p><b>　　由=4.4</b></p><p>　　

103、= =- =</p><p><b>　　得 </b></p><p><b>　　整理得:</b></p><p><b>　　液相負(fù)荷下限線</b></p><p>　　對(duì)于平直堰，取堰上液層告訴=0.006m，化為最小液體負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn), 取E1.0。由&

104、lt;/p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　即: 則</b></p><p>　　據(jù)此可作出與氣體流量無(wú)關(guān)的垂直液相負(fù)荷下限線</p><p>　　可知設(shè)計(jì)供板上限有霧沫夾帶線控制，下限由漏夜線控制</p><p><b>　　精餾段操作

105、彈性=</b></p><p><b>　?、谔狃s段</b></p><p><b>　　氣相負(fù)荷下限線</b></p><p><b>　　由=4.4</b></p><p>　　= =- =</p><p><

106、b>　　得 整理得:</b></p><p>　　(五)液相負(fù)荷下限線</p><p>　　對(duì)于平直堰，取堰上液層告訴=0.006m，化為最小液體負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn), 取E1.0。</p><p><b>　　由=</b></p><p><b>　　即：</b></p>&l

107、t;p><b>　　則</b></p><p>　　據(jù)此可作出與氣體流量無(wú)關(guān)的垂直液相負(fù)荷下限線</p><p>　　可知設(shè)計(jì)供板上限有霧沫夾帶線控制，下限由漏夜線控制</p><p><b>　　精餾段操作彈性=</b></p><p>　　3.11精餾塔的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果總表</p&

108、gt;<p>　　4.精餾塔各組件的設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1精餾塔塔體材料的選擇 </p><p>　　因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)的操作壓力是常壓（即0.1），工作溫度在100℃一下，并且所要分離的物質(zhì)是二硫化碳和四氯化碳，對(duì)材料的腐蝕性不是特別大，考慮使用年限及強(qiáng)度要求在滿足條件的材料中選擇 。</p><p><b>　　頭。</b>

109、</p><p>　　4.2封頭的選型依據(jù)</p><p>　　封頭的選型：標(biāo)準(zhǔn)的橢圓封頭</p><p><b>　　選型依據(jù)：</b></p><p>　　從工藝操作考慮，對(duì)封頭形狀無(wú)特殊要求。球冠形封頭、平板封頭都存在較大的邊緣應(yīng)力，且采用平板封頭厚度較大，故不宜采用。理論上應(yīng)對(duì)各種凸形封頭進(jìn)行計(jì)算、比較后，再確定

110、封頭形狀。但由定性分析可知：半球形封頭受力最好，壁厚最薄，但深度大，制造較難，中、低壓小設(shè)備不宜采用；碟形封頭的深度可通過(guò)過(guò)渡半徑r加以調(diào)節(jié)，但由于碟形封頭母線曲率不連續(xù)，存在局部應(yīng)力，故受力不如橢圓形封頭；標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭制造比較容易，受力狀況比碟形封頭好，故可采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封</p><p>　　4.2.1封頭材料的選擇</p><p><b>　　封頭材料：</b>

111、;</p><p><b>　　4.2.2封頭的高</b></p><p><b>　　因?yàn)殚L(zhǎng) 即：</b></p><p>　　所以 </p><p>　　其中——精餾塔的內(nèi)徑</p><p><b>　　——封頭的高</b>

112、</p><p>　　直邊高度為：（查JB/T4337-95可知）</p><p>　　4.2.3封頭與塔身連接的法蘭</p><p>　　根據(jù)塔的工藝條、溫度、壓力、介質(zhì)及塔徑，確定采用甲型平焊法蘭。板</p><p>　　材為，按公稱壓力為0.0.25MPa來(lái)確定其尺寸。</p><p>　　由于操作壓力不高（常壓

113、），可采用平面型密封面（見(jiàn)于《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》表14-1），墊片材料選用石棉橡膠板，經(jīng)查資料（《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》表14-3）得墊片寬度為20mm。</p><p>　　甲型平焊法蘭的各尺寸經(jīng)查資料（《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》附表10-1）可得，繪于下圖中，連接螺栓為M20，共40個(gè)，螺母材料為 。</p><p>　　4.3精餾塔的塔板類型選擇</p><p>　　塔

114、板類型：溢流式篩板塔</p><p>　　依據(jù)：篩板塔操作時(shí)液體橫過(guò)塔板，可以使氣液組分充分接觸，提高分離效率。</p><p><b>　　4.4塔盤(pán)類型選擇</b></p><p><b>　　采用分塊式塔盤(pán)</b></p><p>　　依據(jù)塔盤(pán)板的類型與塔徑有關(guān)：直徑為300~900mm的板式

115、塔采用整塊式塔盤(pán)塔體采用分段結(jié)構(gòu)，從塔段的兩段將塔盤(pán)安裝在塔段內(nèi)，塔體上無(wú)需開(kāi)人孔；當(dāng)直徑大于900mm時(shí)，應(yīng)采用分塊式塔盤(pán)，塔體上開(kāi)設(shè)人孔，塔盤(pán)的拆裝均在塔內(nèi)進(jìn)行，塔體一般不分段，為整體焊接結(jié)構(gòu)。</p><p>　　本設(shè)計(jì)中塔內(nèi)徑 ，故采用分塊式塔盤(pán)</p><p>　　4.5塔體人孔的設(shè)計(jì) </p><p>　　人孔主要由筒節(jié)、法蘭、蓋板和手柄組成。根據(jù)精

116、餾塔是在常溫常壓的條件</p><p>　　下工作，人孔標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)按公稱壓力為常壓的等級(jí)選取。從人孔類型系列標(biāo)準(zhǔn)可知，該人孔標(biāo)記為：HG21515-95 人孔FSⅡⅢ（A.G）450-常壓 </p><p>　　公稱直徑DN=450mm</p><p>　　人孔數(shù)：每隔5層塔板開(kāi)一人孔，則人孔數(shù)：</p><p><b>　　4.

117、6支座設(shè)計(jì) </b></p><p><b>　　選型：圓筒型裙座</b></p><p>　　依據(jù)：圓筒形裙座制作方便，經(jīng)濟(jì)上合理，應(yīng)用廣泛。</p><p><b>　　材料：</b></p><p>　　4.7除沫器的設(shè)計(jì) </p><p><b&

118、gt;　　采用絲網(wǎng)除沫器</b></p><p>　　依據(jù)：絲網(wǎng)除沫器具有比表面積大，重量輕，空隙率大以及使用方便等優(yōu)點(diǎn)。特別是它具有除沫效率高，壓力降小的特點(diǎn)，因而是應(yīng)用最廣泛的除沫裝置。合理的氣速食除沫器取的較高的除沫效率的重要因素。實(shí)際使用中常用的設(shè)計(jì)氣速取1~3m/s。絲網(wǎng)層的厚度按工藝條件由試驗(yàn)確定。當(dāng)金屬絲直徑為0.076~0.4mm，網(wǎng)層重度為480~5300，在上述適宜氣速下，絲網(wǎng)層的

119、畜液厚度為25~50mm，此時(shí)取絲網(wǎng)厚度為100~150mm，可獲得較好的沫效果。</p><p>　　4..8塔體各接管設(shè)計(jì)</p><p>　　表 4-1接管長(zhǎng)度h（mm）</p><p>　　（見(jiàn)化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)表14-21）</p><p><b>　　4.8.1 進(jìn)料管</b></p><p

120、>　　由工藝計(jì)算部分知在泡點(diǎn)溫度℃時(shí)，液相平均密度</p><p>　　液相平均千摩爾質(zhì)量： </p><p>　　則進(jìn)料體積流量： </p><p><b>　　取適宜的輸送速度</b></p><p>　　故管直徑 ： </p><p>　　經(jīng)圓整選取碳鋼管，規(guī)

121、格： ,材料 ，</p><p>　　實(shí)際管內(nèi)流速： </p><p>　　設(shè)保溫層，所以查表知接管長(zhǎng)度：</p><p>　　該管配用的法蘭型式為： HG 20592 法蘭 PL32—0.25 RF 16MnⅢ。</p><p>　　4.8.2釜?dú)堃撼隽瞎?lt;/p><p><b>

122、　　釜底液相平均密度：</b></p><p><b>　　即：</b></p><p>　　釜底液相平均千摩爾質(zhì)量：</p><p><b>　　釜?dú)堃旱捏w積流量：</b></p><p><b>　　取適宜的輸送速度：</b></p><p&

123、gt;<b>　　則管徑：</b></p><p>　　經(jīng)圓整選取低合金鋼管，規(guī)格：，材料 ，</p><p>　　實(shí)際管內(nèi)流速： </p><p>　　不設(shè)保溫層，所以查表知接管長(zhǎng)度：</p><p>　　該管配用的法蘭型式為： HG 20592 法蘭 PL32—0.25 RF 16Mn

124、Ⅲ。</p><p>　　4.8.3 回流液管</p><p>　　回流液體積流量： </p><p>　　利用液體的重力進(jìn)行回流，取適宜的回流速度那么</p><p>　　經(jīng)圓整選取低合金鋼管（GB8163-87），規(guī)格：，材料 ，</p><p>　　則實(shí)際管內(nèi)流速： </p>&l

125、t;p>　　不設(shè)保溫層，所以查表知接管長(zhǎng)度：。</p><p>　　該管配用的法蘭型式為： HG 20592 法蘭 PL50—0.25 RF 16MnⅢ。</p><p>　　4.8.4塔頂上升蒸汽管</p><p>　　由工藝計(jì)算部分知塔頂物料平均千摩爾質(zhì)量 </p><p>　　塔頂氣相平均密度 </p>

126、<p>　　精餾段內(nèi)每塊塔板上升的氣體量：</p><p>　　塔頂上升蒸汽的體積流量：</p><p>　　取適宜的速度 </p><p>　　則管徑 </p><p>　　經(jīng)圓整選取低合金管，規(guī)格： ，材料 ，</p><p><b>　　實(shí)際管內(nèi)流速：</b&g

127、t;</p><p>　　不設(shè)保溫層，所以查表知接管長(zhǎng)度：。</p><p>　　該管配用的法蘭型式為： HG 20592 法蘭 PL150—0.25 RF 16MnⅢ。</p><p>　　5殼體、封頭的強(qiáng)度校核及開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)</p><p>　　5.1殼體的強(qiáng)度校核</p><p>　　5.1.1殼體

128、壁厚的計(jì)算</p><p>　　經(jīng)查手冊(cè)【5】得 當(dāng)厚度在6~16mm的范圍內(nèi)時(shí)，操作壓力，</p><p>　　則設(shè)計(jì)壓力為：， 選取雙面焊無(wú)損檢測(cè)的比例為全部，所以</p><p>　　由工藝計(jì)算部分知在溫度℃時(shí)，液相平均密度，塔高</p><p>　　則液注產(chǎn)生的靜壓力為 ：</p><p>　　由于 ，大

129、于5%，故液注產(chǎn)生的靜壓力不能忽略，</p><p>　　計(jì)算壓力 </p><p>　　計(jì)算壁厚： </p><p>　　塔內(nèi)徑，查《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》表12-11和12-9，取腐蝕裕量=4，厚度附加量</p><p>　　則名義厚度 </p><p>

130、;　　圓整后?。ㄒ?yàn)檫x用 材料的設(shè)備最小的壁厚為6mm）。</p><p><b>　　強(qiáng)度校核</b></p><p>　　(1)校核水壓試驗(yàn)強(qiáng)度</p><p><b>　　因?yàn)榈们O限，</b></p><p>　　所以 </p><p&g

131、t;　　試驗(yàn)壓力 </p><p>　　有效厚度 </p><p><b>　　式中</b></p><p>　　則塔壁在試驗(yàn)壓力下的計(jì)算應(yīng)力：</p><p>　　，故水壓試驗(yàn)滿足要求。</p><p>　　，故水壓試驗(yàn)滿足要求。</p>

132、<p>　　5.2封頭的強(qiáng)度校核</p><p>　　5.2.1封頭的壁厚</p><p>　　(1)計(jì)算壁厚：對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭，K=1取封頭是由整塊鋼板沖壓而成，則，</p><p>　　所以 </p><p>　　塔內(nèi)徑 ，取腐蝕裕量 =4，所以經(jīng)查手冊(cè)可得厚度附加量，</p><p&g

133、t;　　則名義厚度 </p><p>　　圓整后?。ㄒ?yàn)檫x用材料的設(shè)備最小的壁厚為6mm）。</p><p><b>　　5.2.2強(qiáng)度校核</b></p><p>　　校核筒體與封頭水壓試驗(yàn)強(qiáng)度，根據(jù)式校核。</p><p>　　式中 </p><p><b&g

134、t;　　，</b></p><p>　　則 </p><p><b>　　滿足條件。</b></p><p><b>　　5.3開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)</b></p><p>　　5.3.1 開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)方法</p><p><b>　　等面積補(bǔ)

135、強(qiáng)法</b></p><p>　　(1)適用的開(kāi)孔范圍</p><p>　　圓筒當(dāng)內(nèi)徑時(shí)，開(kāi)孔最大直徑且。凸形封頭的開(kāi)孔最大直徑，本設(shè)計(jì)采用的是標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，則開(kāi)孔直徑為 </p><p>　　(2)內(nèi)壓容器開(kāi)孔所需補(bǔ)強(qiáng)的面積</p><p>　　1、殼體開(kāi)孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積</p><p>　　內(nèi)壓容器的