苯與甲苯的精餾塔設(shè)計(jì)(共34頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上長(zhǎng) 沙 學(xué) 院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)題目苯甲苯填料精餾塔設(shè)計(jì)系(部)生物工程與環(huán)境科學(xué)系專(zhuān)業(yè)(班級(jí))營(yíng)養(yǎng)1班姓名王 敏學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師李晉波起止日期2013/5/202013/5/31目錄第1章 設(shè)計(jì)流程的確定和說(shuō)明1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)系主任 張建社 指導(dǎo)老師 李晉波 學(xué)生 王敏 一、設(shè)計(jì)題目： 苯-甲苯填料精餾塔設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)條件 1.處理量：5800噸/年； 2.料液組成（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）：苯含量為66%的常溫液體； 3.塔頂產(chǎn)品組成(質(zhì)量分?jǐn)?shù))： 塔頂丙酮含量不低于（不高于）97%； 4.塔底產(chǎn)品組成(質(zhì)量分?jǐn)?shù))：塔底丙酮含量不高于3% 5.年工作生產(chǎn)時(shí)間：300

2、天三、設(shè)計(jì)內(nèi)容1、設(shè)計(jì)方案的確定：（1）進(jìn)料狀態(tài)，自選（2）加熱方式，自選（3）熱能的利用2、工藝計(jì)算: (1)物料衡算；（2）熱量衡算；（3）回流比的確定；（4）理論塔板數(shù)的確定。3、填料精餾塔設(shè)備設(shè)計(jì)：填料的選擇、填料層壓降的計(jì)算、液體分布器簡(jiǎn)要設(shè)計(jì)、填料層高度的計(jì)算、精餾塔接管尺寸的計(jì)算、填料支承板的選擇、除沫器等4、流體力學(xué)的計(jì)算及有關(guān)水力性質(zhì)的校核。5、填料精餾塔的輔助設(shè)備的選型 6、手工繪制主要設(shè)備的設(shè)計(jì)條件圖（A2圖紙）7、編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。4、 廠(chǎng)址：長(zhǎng)沙地區(qū)（1.01Pa）5、 設(shè)計(jì)任務(wù) 完成精餾塔的工藝設(shè)計(jì)，有關(guān)附屬設(shè)備的設(shè)計(jì)和選型，繪制精餾塔設(shè)備的設(shè)計(jì)條件圖，編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

3、。6、 設(shè)計(jì)時(shí)間安排 2013.5.10-2013.5.311.2 設(shè)計(jì)流程 在化工生產(chǎn)中，精餾是最常用的單元操作,，是分離均相液體混合物的最有效方法之一，在煉油、化工、石油化工等工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。塔設(shè)備一般分為級(jí)間接觸式和連續(xù)接觸式兩大類(lèi)。前者的代表是板式塔，后者的代表則為填料塔。隨著石油化工的發(fā)展，填料塔日益受到人們的重視，填料塔技術(shù)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，涌現(xiàn)出不少高效填料與新型塔。苯和甲苯的分離對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)具有重要的意義填料塔是塔設(shè)備的一種。塔內(nèi)填充適當(dāng)高度的填料，以增加兩種流體間的接觸表面。結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，檢修較方便。廣泛應(yīng)用于氣體吸收、蒸餾、萃取等操作。據(jù)有關(guān)資料報(bào)道塔設(shè)備的資料費(fèi)用占整個(gè)投

4、資的費(fèi)用的較大比例。因此，塔設(shè)備的設(shè)計(jì)和研究，受到化工和煉油行業(yè)的極大重視。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，此塔設(shè)計(jì)為填料精餾塔。1.2.1 裝置流程的確定冷卻器設(shè)備。蒸餾過(guò)程按操作方式的不同，分為連續(xù)蒸餾和間歇蒸餾兩種流程。連續(xù)蒸餾具有生產(chǎn)能力大，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，適合小規(guī)模，多品種或多組分物系的初步分離。蒸餾裝置包括精餾塔, 原料預(yù)熱塔, 蒸餾釜,冷凝器,釜液器,釜液冷卻器和產(chǎn)品蒸餾是通過(guò)物料在塔內(nèi)的多次部分汽化和多次部分冷凝實(shí)現(xiàn)分離的，熱量自塔釜輸入，由冷凝器冷卻器中的冷卻介質(zhì)將余人熱帶走。在此過(guò)程中，熱能利用很低，為此，在確定裝置流程時(shí)應(yīng)考慮余熱的利用。譬如，用原料做為塔頂產(chǎn)品冷卻器的冷卻介質(zhì)，即可

5、將原料預(yù)熱，有可節(jié)余冷卻介質(zhì)。 另外，為保持塔的穩(wěn)定性，流程中初用泵送入塔原料外也可采用高位槽入料，以免受泵操作波動(dòng)的影響。 塔頂冷凝裝置可采用全凝器，分冷器全冷器兩種不同的設(shè)置。工業(yè)上以采用全凝器為主，以便于準(zhǔn)卻的控制回流比。塔頂分凝器對(duì)上升蒸氣有一定的增濃作用，若后繼裝置使用氣態(tài)物料，則應(yīng)用分凝器。 總之，確定流程時(shí)要教全面合理的兼顧設(shè)備、操作費(fèi)用、操作控制及安全等因素。 1.2.2 操作壓力的選擇塔內(nèi)操作壓力的選擇不僅牽涉到分離問(wèn)題，而且與塔頂和塔底溫度的選取有關(guān)。根據(jù)所處理的物料性質(zhì)，兼顧技術(shù)上的可行性和經(jīng)濟(jì)上的合理性來(lái)綜合考慮，一般有下列原則：一、 壓力增加可提高塔的處理能力，但會(huì)增

6、加塔身的壁厚，導(dǎo)致設(shè)備費(fèi)用增加；壓力增加，組分間的相對(duì)揮發(fā)度降低，回流比或塔高增加，導(dǎo)致操作費(fèi)用或設(shè)備費(fèi)用增加。因此如果在常壓下操作時(shí)，塔頂蒸氣可以用普通冷卻水進(jìn)行冷卻，一般不采用加壓操作。操作壓力大于1.6MPa才能使普通冷卻水冷卻塔頂蒸氣時(shí)，應(yīng)對(duì)低壓、冷凍劑冷卻和高壓、冷卻水冷卻的方案進(jìn)行比較后，確定適宜的操作方式。二、 考慮利用較高溫度的蒸氣冷凝熱，或可利用較低品位的冷源使蒸氣冷凝，且壓力提高后不致引起操作上的其他問(wèn)題和設(shè)備費(fèi)用的增加，可以使用加壓操作。三、 真空操作不僅需要增加真空設(shè)備的投資和操作費(fèi)用，而且由于真空下氣體體積增大，需要的塔徑增加，因此塔設(shè)備費(fèi)用增加。 1.2.3 加料的

7、方式加料方式有兩種：高位槽加料和泵直接加料。采用高位槽加料，通過(guò)控制液位高度，可以得到穩(wěn)定的流量和流速。通過(guò)重力加料，可以節(jié)約一筆動(dòng)力費(fèi)用，但由于多了高位槽，建設(shè)費(fèi)用增加；采用泵加料，受泵的影響，流量不太穩(wěn)定，流速也忽大忽小，從而影響了傳質(zhì)效率，但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便；本次設(shè)計(jì)選用高位槽加料。1.2.4 進(jìn)料的方式本設(shè)計(jì)任務(wù)為分離苯-甲苯溶液混合物，對(duì)于二元混合物的分離應(yīng)選用連續(xù)精餾操作，本設(shè)計(jì)中的進(jìn)料方式為泡點(diǎn)回流，也就是將原料液通過(guò)加熱器加熱到泡點(diǎn)后送入精餾塔內(nèi)，塔頂上升蒸汽采用全冷凝器冷凝，冷凝液在泡點(diǎn)下一部分回流至塔內(nèi)，其余部分經(jīng)產(chǎn)品冷卻器冷卻后送至儲(chǔ)罐。采用泡點(diǎn)進(jìn)料，不僅對(duì)穩(wěn)定塔操作較

8、為方便，且不受春夏秋冬因?yàn)檫M(jìn)料溫度的變化而造成塔的不穩(wěn)定。1.2.5 塔頂冷凝方式塔頂采用全冷凝器，用水冷凝，塔頂出來(lái)的氣體溫度不高，冷凝后回流液和產(chǎn)品溫度不高，無(wú)需進(jìn)一步冷卻。此次分離選用全冷凝器。1.2.6 回流比的選擇該物系屬于易分離物系，最小回流比也比較小，故使操作回流比取最小回流比的2倍。最小回流比的選取關(guān)系著塔板數(shù)的個(gè)數(shù)，要想達(dá)到理想的分離效果，如果回流比越小，塔板數(shù)就會(huì)越大，從而減少操作成本，但是精餾塔制造的固定成本提高，相反，回流比越大，塔板數(shù)就越小，操作成本高但是制造成本低。 1.2.7 加熱方式加熱方式分為直接蒸汽和間接蒸汽加熱，本設(shè)計(jì)采用間接蒸汽加熱，間接加熱是通過(guò)加熱器

9、使釜液產(chǎn)生汽化，上升蒸汽與回流下來(lái)的冷液進(jìn)行傳質(zhì)。采用間接蒸汽加熱可以使釜液部分汽化，維持原來(lái)的濃度，以此可以減少理論板數(shù)。缺點(diǎn)是增加加熱裝置。第2章 精餾塔的物料衡算2.1 原料的摩爾分率、平均摩爾質(zhì)量及處理量苯的摩爾質(zhì)量 MA=78.11kg/kmol甲苯的摩爾質(zhì)量 MB=92.13 kg/kmol由已知條件得知，料液組成為66%，從而可求原料的摩爾分率和原料的平均摩爾質(zhì)量=0.69 = 0.6978.11+(1-0.69)92.13=82.46 kg/kmol又由已知的處理量為5800噸/年，可得原料處理量：=9.77kmol/h2.2 產(chǎn)品的摩爾分率、平均摩爾質(zhì)量及處理量由已知條件，塔

10、頂產(chǎn)品組成為97%，可求塔頂組成的摩爾分率及平均摩爾質(zhì)量。塔釜產(chǎn)品為3%，可求塔釜組成的摩爾分率及平均摩爾質(zhì)量。又已知F=D+W 即9.77=D+W 9.77 0.69=D 0.976+W 0.037 聯(lián)立以上兩式 D=2.99 kmol/h W=F-D=9.77-2.99=6.78 kmol/h物料中塔頂產(chǎn)品的平均相對(duì)分子質(zhì)量：M=78.11 0.976+92.13（1-0.976）=78.45kg/kmol塔頂產(chǎn)品流量：D=2.99 78.45=234.57kg/h塔釜產(chǎn)品的平均相對(duì)分子質(zhì)量： M=78.110.037+92.13（1-0.037）=91.61kg/kmol塔頂產(chǎn)品流量：W

11、=6.78 91.61=621.12kg/hF=D+W=855.69kg/h物料衡算結(jié)果（表2-1）單位進(jìn)料F塔頂D塔釜W物料流量Kg/h855.69234.57621.12Kmol/h9.772.996.78組成質(zhì)量分率66%97%3%摩爾分率0.690.9760.037第3章 精餾塔的熱量衡算3.1加熱介質(zhì)和冷卻劑的選擇加熱介質(zhì)：本設(shè)計(jì)選用300kpa（溫度為133.3）的飽和水蒸汽作為加熱介質(zhì)，因?yàn)轱柡退羝且环N應(yīng)用最廣的加熱劑，其冷卻時(shí)的傳熱膜系數(shù)很高，可以通過(guò)改變水蒸氣的壓力控制加熱溫度，水蒸氣易于獲得、清潔、不易腐蝕加熱管，成本低，塔結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜。冷卻劑:本設(shè)計(jì)選用29的冷卻水，

12、選升溫10，即冷卻水的出口溫度為393.2 冷凝器的熱負(fù)荷的計(jì)算冷凝器的熱負(fù)荷Qc=(R+1)D式中 -塔頂上升蒸氣焓，kJkmol； -塔頂餾出液的焓，kJkmol。 式中 -苯的蒸發(fā)潛熱，kJkmol； -甲苯的蒸發(fā)潛熱，kJkmol 表3-1為沸點(diǎn)下的蒸發(fā)潛熱數(shù)據(jù)項(xiàng)目沸點(diǎn)/蒸發(fā)潛熱Hv/kcal/kmolTc/k苯80.107352562.1甲苯110.637930591.7(資料來(lái)源：化學(xué)工業(yè)出版社化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù) p 288-300） 蒸發(fā)潛熱與溫度的關(guān)系：=其中-對(duì)比溫度。由沃森公式計(jì)算塔頂溫度下的潛熱： =已知： = 80.72 = 93 = 104.9 93.4 （1） = 93時(shí)

13、，對(duì)苯： 蒸發(fā)潛熱： （2 ） = 93時(shí)，對(duì)甲苯同理得： 蒸發(fā)潛熱： 蒸發(fā)潛熱HvA =73524.184（）0.38=30023.72kj/kmol =79304.184（）0.38=34229.43kj/kmol對(duì)全冷凝器做熱量衡算（忽略熱量損失） =(R+1)D選擇泡點(diǎn)回流，因?yàn)樗敱胶亢芨?，與露點(diǎn)接近，所以： 代入數(shù)據(jù)得： 3.3 冷卻介質(zhì)消耗量的計(jì)算 =5080.58(kJh)3.4 加熱器的熱負(fù)荷及全塔熱量衡算本設(shè)計(jì)選用300kpa（溫度為133.3）的飽和水蒸汽作為加熱介質(zhì)表3-2為苯和甲苯的摩爾熱容t/204060苯（Cmp/kj/kmol）1.7161.7671.828甲

14、苯1.6811.0571.834根據(jù)表3-2利用內(nèi)插法求得下表苯和甲苯在不同溫度下混合的比熱容如表3-3苯甲苯苯甲苯 苯：=1.91(80.72-93.4)=-24.22 =1.91(104.9-93.4)=21.97甲苯：=1.954(80.72-93.4)=-24.78 =1.995(104.9-93.4)=22.94=+ (1-)（）=(1.910.97+0.031.954)(80.72-93.4)=-24.24=+ (1-)（）=(1.9490.03+1.9950.97)(104.9-93.4)=22.93已知 D=234.57kgh) W=621.12(kgh)所以 =D=Dt=-7

15、356.31(kJh) =W=Wt=5685.98(kJh)（2）對(duì)全塔進(jìn)行熱量衡算：+為簡(jiǎn)化計(jì)算，以進(jìn)料焓，即93.4時(shí)的焓值為基準(zhǔn)做熱量衡算。+-=.95(kJh)取熱損失為10%，則=0.9，則=式中 -加熱器理想熱負(fù)荷，kJh； -加熱器實(shí)際熱負(fù)荷，kJh； -塔頂餾出液帶出熱量，kJh； -塔底帶出熱量，kJh。（4）加熱蒸汽消耗量： =2618.1 kJkg (333K,300kPa) =(kgh) 表 3.4熱量衡算數(shù)據(jù)結(jié)果符 號(hào)數(shù) 值.65 kJh5080.58 kgh0-5685.98 kJh14242 .28kJh.7 kJh113.3 kJh第4章 精餾塔的理論板數(shù)和物性

16、參數(shù)的計(jì)算4.1 塔頂、塔底、塔釜溫度的求算由化工原理課程設(shè)計(jì)劉雪暖 湯景凝 主編查得苯甲苯的氣液平衡數(shù)據(jù) 表4-1常壓下苯甲苯的氣液平衡數(shù)據(jù)苯的摩爾分?jǐn)?shù)溫度t/oC苯的摩爾分?jǐn)?shù)溫度t/oC液相x氣相y液相x氣相y00110.60.5920.78989.40.0880.212106.10.70.85386.80.20.37102.20.8030.91484.40.30.598.60.9030.95782.30.3970.61895.20.950.97981.20.4890.7192.11180.2根據(jù)汽液平衡表（x-y-t）利用內(nèi)插法求以下幾個(gè)溫度塔頂溫度、 得= 80.72得=93b、塔釜溫

17、度 =得=104.9c、進(jìn)料溫度得=93.4d、相對(duì)揮發(fā)度 t=81時(shí)，=2.52t=106時(shí) 2.274.2 理論板數(shù)的求取由于本次設(shè)計(jì)的相對(duì)揮發(fā)度是變化的，所以不能用簡(jiǎn)捷法求得，應(yīng)用圖解法。根據(jù)苯-甲苯溶液物系的氣液平衡數(shù)據(jù)，繪出x-y圖(見(jiàn)附頁(yè)1)求最小回流比及操作回流比采用作圖法求最小回流比，在氣液相平衡圖中對(duì)角線(xiàn)自點(diǎn)e（0.69,0.69）作垂線(xiàn)ef即為進(jìn)料線(xiàn)q線(xiàn)，該線(xiàn)與平衡線(xiàn)的交點(diǎn)坐標(biāo)：故最小回流比為:取操作回流比為:R=2 Rmin =1.36精餾塔的氣、液相負(fù)荷：L=RD=1.36 2.99=4.07kmol/hV=(R+1)D=2.36 2.99=7.06 kmol/hL=L

18、+q F=4.07+9.77=13.84 kmol/hV=V+(q-1)F=7.06 kmol/h圖解法求理論板層數(shù)采用圖解法求解理論板數(shù)，如圖附錄1，求解結(jié)果為：總理論板數(shù) NT=12(含再沸器)進(jìn)料板位置 NF=5精餾段理論板數(shù)：5塊 提餾段 ：7塊b、塔釜溫度 =得=104.94.3 塔頂條件下的流量及物性參數(shù)xD=0.976 =0.972 D=2.99kmol/La、 氣相平均相對(duì)分子質(zhì)量的計(jì)算可由xD=y1=0.976 查平衡曲線(xiàn)得x1=0.941 MVD=MAxD+MB(1-xD)=0.97678.11+（1-0.976）92.13=78.45 kg/kmol b、 液相平均相對(duì)分

19、子質(zhì)量：MLD=MAx1+MB(1-x1)=0.941 78.11+(1-0.941) 92.13=78.94 kg/kmolc.氣相密度：VD=2.695kg/m3d.液相密度：當(dāng)tLD= 80.72時(shí)利用內(nèi)插法得A=815 kg/m3，= kg/m3 故=833.3 kg/m3e.液相黏度tLD= 80.72時(shí)利用內(nèi)插法得=0.306mpas，=0.309mpas=AXD +(1-XD)=0.306 0.97+0.309 (1-0.97)=0.306 mpasf.塔頂出料口質(zhì)量流量：D=2.9978.45=234.57kg/h4.4 塔底條件下的流量及物性參數(shù) Xw=0.037 w=a、液

20、相平均相對(duì)分子質(zhì)量：b.氣相密度：當(dāng)Tw=104.9時(shí) VW=4.79 kg/m3c. 液相密度: Tw=104.9時(shí)= kg/m3d.液相黏度Tw=104.9時(shí) 利用內(nèi)插法得=0.244mpas，=0.255mpas=AXD +(1-XD)=0.244 0.965+0.255 (1-0.965)=0.244 mpas4.5 進(jìn)料條件下的流量及物性參數(shù)F=9.77kmol/h xF=0.69 yF=0.86 F= =0.654a. 氣相平均相對(duì)分子質(zhì)量MVF=MAyF+MB(1-yF)=0.8678.11+（1-0.86）92.13=80.07 kg/kmolc、 液相平均相對(duì)分子質(zhì)量d、ML

21、F=MAxF+MB(1-XF)=0.6978.11+（1-0.69）92.13=82.46 kg/kmolc.氣相密度：VF=2.664kg/m3d.液相密度：當(dāng)tLD= 93.4時(shí)利用內(nèi)插法得kg/m3= kg/m3LF=799.4 kg/m3e.液相黏度tLF= 93.4時(shí)利用內(nèi)插法得=0.271mpas，=0.279mpas=AXF +(1-XF)=0.271 0.97+0.279 (1-0.97)=0.273 mpasf.進(jìn)料質(zhì)量流量：F=80.5kg/h4.6 精餾段的流量及物性參數(shù)a.氣相平均相對(duì)分子質(zhì)量：MVJ=79.26 kg/kmolb、液相平均相對(duì)分子質(zhì)量：MLJ=80.7

22、 kg/kmolc.氣相密度：VJ=2.680kg/m3d.液相密度：LJ=816.4kg/m3e.氣相流量：V=(R+1)D=(1.36+1)2.99=7.06 kmol/h V=7.0679.26=559.6kg/hf.液相流量：L=RD=1.362.99=4.07kmol/h L=4.0780.7=328.4kg/hg.液相黏度：=0.290 mpas4.7 提餾段的流量及物性參數(shù)a.氣相平均相對(duì)分子質(zhì)量：MVT=85.58 kg/kmolb、液相平均相對(duì)分子質(zhì)量：MLT=87.04kg/kmolc.氣相密度：VT=3.73kg/m3d.液相密度：LJ=792.8kg/m3e.氣相流量：

23、V=（q-1)F+V=7.06 kmol/h V=7.0685.58=604.2kg/hf.液相流量：L=L+qF=13.84kmol/h L=13.8487.04=1204.6kg/hg.液相黏度：LT =0.2590mpas第5章 精餾塔的塔體尺寸的計(jì)算5.1 填料的選擇填料是填料塔的核心構(gòu)件，它提供了氣液兩相相接觸傳質(zhì)與傳熱的表面，與塔內(nèi)件一起決定了填料塔的性質(zhì)。本設(shè)計(jì)選用規(guī)整填料，金屬波紋250Y型填料。規(guī)整填料是一種在塔內(nèi)按均勻圖形排布、整齊堆砌的填料，規(guī)定了氣液的通路，改善了溝流和壁流現(xiàn)象，壓降可以很小，可以提供更大的比表面積，在等溶劑中達(dá)到更高的傳質(zhì)、傳熱效果。與散裝填料相比，規(guī)

24、整填料結(jié)構(gòu)均勻、規(guī)則、有對(duì)稱(chēng)性，當(dāng)與散裝填料有相同的比表面積時(shí)，填料孔隙率更大，具有更大的通量，單位分離能力大。5.2 塔徑的計(jì)算名稱(chēng)型號(hào)材料比表面積a/()氣相動(dòng)能因子F/每米填料理論板數(shù)壓降適用范圍壓延孔板波紋填料250Y金屬壓延刺孔板2502.6（最大）2.5-3300精餾、吸收等5.2.1 精餾段塔徑的計(jì)算精餾段：K=1.75，A=0.291，V =2.680 kg/m3 ,L =816.4 kg/m3=0.29mpas , L=328.4kg/h, V=559.6kg/h , =0.97 , =250/ m3把以上數(shù)據(jù)代入氣速關(guān)聯(lián)式: =A-K()0.25()0.125得uF=2.2

25、m/s空塔氣速u(mài)=0.5uF =2.20.5=1.1 m/st均=93.2體積流量Vs=0.02 m/sD=0.152m圓整后D=200mm 空塔氣速u(mài)=0.64m/s5.2.2 提餾段塔徑的計(jì)算提餾段：K=1.75，A=0.291，V =3.73 kg/m3 ,L =792.8 kg/m3=0.259mpas , L=1204.6kg/h, V=604.2kg/h , =0.97 , =250/ m3把以上數(shù)據(jù)代入氣速關(guān)聯(lián)式: =A-K()0.25()0.125得uF=1.3m/s空塔氣速u(mài)=0.5uF =1.30.5=0.65 m/st均=99.15體積流量Vs=0.016 m/sD=0.

26、173m圓整后D=200mm 空塔氣速u(mài)=0.510m/s5.3 填料層高度的計(jì)算查資料得每米填料理論板數(shù)為1/4=0.25由z=理論板數(shù)等板高度得Z精=0.25 5=1.25米Z提=0.257=1.75米Z共=3米Z實(shí)=1.5Z精即Z實(shí)=31.2=3.6米 P/Z=250Pa/m第6章 精餾塔附件的選型及計(jì)算6.1 塔接管的計(jì)算及選擇6.1.1 進(jìn)料管取進(jìn)料管速度為uF =1.0m/sdf = =0.0194m選用35 2.5mm的管子6.1.2 回流管直流回流一般為0.20.5m/s取uR= 0.4m/s dR= =0.0190m選用25 3mm的管子6.1.3 塔頂蒸汽接管操作壓力常壓，

27、蒸汽速度uv =20m/sdV= =0.06m選用764mm的管子6.1.4 塔釜出料塔釜流出液體速度uw =0.6m/sdV= =0.02m選用322.5mm的管子6.2 液體分布器的選型本設(shè)計(jì)采用蓮蓬頭式噴淋器，選用此裝置能使截面積的填料表面較好的潤(rùn)濕。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造和維修方便，噴灑比較方便，安裝方便。6.2.1 回流也分布器的計(jì)算流速系數(shù)取0.820.5,H取0.06米U=0.82=0.89m/s小孔輸液能力計(jì)算 Q=1.1510-4m2/sf =1.5810-4 m2/s n=23(孔)6.2.2 進(jìn)料液分布器的計(jì)算由化工容器及設(shè)備簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)賀匡國(guó)主編954頁(yè)查得蓮蓬頭的直徑一般取塔

28、徑的，所以蓮蓬頭的直徑為40mm，噴射角取為40度，蓮蓬頭的噴頭高度H=0.51D,取H=0.2m,小孔的直徑為310mm，取小孔直徑為3mm。6.2.3 液體再分布器 一般取=35-45 d=(0.7-0.8)D 取 0.7D=140mm注：參考文獻(xiàn)化工容器及設(shè)備簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè) 第二版 P956 賀匡國(guó) 主編 北京 化學(xué)工業(yè)出版社6.3 填料支撐板的選擇填料支撐裝置對(duì)保證填料塔的操作性能具有巨大的作用，對(duì)填料支撐裝置的基本要求是：有足夠的強(qiáng)度以支撐填料的重量；提供足夠大的自由截面，盡量減小8兩相的流體阻力；有利于液體分布；乃腐蝕性能好，便于各種材料制造，以及安裝拆卸方便。評(píng)價(jià)填料支撐裝置的性能

29、優(yōu)劣，主要根據(jù)它能否在支撐板與填料的接觸壓力，提供足夠大的自由截面。常用的填料支撐裝置有柵板型，孔管型，駝峰型等，對(duì)于散裝填料，通常選用孔管型、駝峰型等。當(dāng)塔內(nèi)氣液負(fù)荷較大或負(fù)荷波動(dòng)較大時(shí)，塔內(nèi)填料將發(fā)生浮動(dòng)或相互撞擊，破壞塔的正常操作甚至損壞填料，為此，一般在填料層頂部設(shè)壓板或床層限制板。設(shè)計(jì)中,為防止填料支撐裝置處壓降過(guò)大甚至發(fā)生液泛,要求填料支撐裝置的自由截面積應(yīng)大于75%。本設(shè)計(jì)依據(jù)塔徑D=200mm,選用柵板型支撐板，支撐板厚度25mm。圖4-2 柵板式填料支承裝置示意圖6.4 填料壓緊裝置為防止在上升氣流的作用下填料床層發(fā)生松動(dòng)或跳動(dòng),需在填料層上方設(shè)置填料壓緊裝置.填料壓緊裝置有

30、壓緊柵板,壓緊網(wǎng)板,金屬壓緊器等不同類(lèi)型.對(duì)于散裝填料,可選用壓緊網(wǎng)板,液可選用壓緊柵板,在其下方,根據(jù)填料的規(guī)格敷設(shè)一層金屬網(wǎng),并將其與壓緊柵板固定;對(duì)于規(guī)整填料,通常選用壓緊柵板.設(shè)計(jì)中,為防止在填料壓緊裝置處壓降過(guò)大甚至發(fā)生液泛,要求填料壓緊裝置的自由截面積應(yīng)大于70%.本設(shè)計(jì)中填料塔在填料裝填后于其上方安裝填料壓緊柵板，壓緊板厚度為25mm。6.5 塔釜設(shè)計(jì)小料液在釜內(nèi)停留15min,裝填系數(shù)取0.5：塔釜高h(yuǎn)/塔徑d=2:1塔釜液量：L=L=0.37m塔釜體積：V=0. 74mV=n,h/d=2V=n,d=0.78mh =2d=2 0.78=1.56m6.6除沫器為了確保氣體的濃度，

31、減少液體的夾帶損失，選用除沫器。常用的除沫器裝置有折流板式除沫器、絲網(wǎng)除沫器以及旋流板除沫器。本設(shè)計(jì)塔徑小，且氣液分離，故采用小型絲網(wǎng)除沫器，裝入設(shè)備上蓋。第7章 精餾塔附屬設(shè)備選型及計(jì)算7.1 冷凝器 7.1.1 冷凝器的選型本設(shè)計(jì)冷凝器重力回流直立或管殼式冷凝器原理，因本設(shè)計(jì)冷凝器與被冷凝流體溫差不大，所以選用管殼式冷凝器，被冷凝氣體走管間，以便及時(shí)排除冷凝液。冷卻水循環(huán)與氣體方向相反，即逆流式，當(dāng)氣體流入冷凝器時(shí)，使其液膜厚度減弱，傳熱系數(shù)增大，利于節(jié)約面積，減少材料費(fèi)，取冷凝器傳熱系數(shù)K=2301.2kJ/m2h7.1.2 傳熱面積的計(jì)算 長(zhǎng)沙地區(qū)夏季最高平均氣溫29，溫升10逆流：

32、T 80.72 80.72 t 29 29 tm=將t1=41.72，t2=51.72代入求得 tm=46.5 傳熱面積 A=27.2 加熱器7.2.1 加熱器的選型選用U型管加熱器，經(jīng)處理后，放在塔釜內(nèi)，蒸汽選擇133.3飽和水蒸汽，傳熱系數(shù)K=4184 kJ/m2h7.2.2 傳熱面積的計(jì)算 t=133.3-100=33.3又表6-4得QS=.7kJ/hA=1.87.3 手孔手孔是指手和手提燈能伸入的設(shè)備孔口，用于不便進(jìn)入或不必進(jìn)入設(shè)備即能清理、檢查或修理的場(chǎng)合。手孔又常用作小直徑填料塔裝卸填料之用，在每段填料層得各設(shè)置一個(gè)手孔。 對(duì)于600mm以下的塔徑需要在精餾段和提餾段各開(kāi)一個(gè)手孔，

33、手孔的直徑取150mm7.4 裙座塔設(shè)備的裙座可分為圓筒形和圓錐形兩種，當(dāng)塔的高徑比大于30時(shí)，風(fēng)力穩(wěn)定性較差，應(yīng)采用圓錐形裙座，其余情況一般都用圓筒形裙座。由于本設(shè)計(jì)中塔徑為0.2m，所以選用圓筒形裙座。故裙座高為400mm7.5空間高度塔的頂部空間高度是指塔頂?shù)谝粚铀P(pán)到塔頂封頭切線(xiàn)的距離。為了減少塔頂出口氣體中夾帶的液體量，頂部空間一般取1.01.5m，本設(shè)計(jì)取1.0m。由于塔徑為，所以裙座可設(shè)計(jì)，裙座取值高度為0.5m第8章 結(jié)語(yǔ)塔設(shè)備是是化工、石油化工和煉油等生產(chǎn)中最重要的設(shè)備之一。它可使氣液或液液兩相間進(jìn)行緊密接觸，達(dá)到相際傳質(zhì)及傳熱的目的。可在塔設(shè)備中完成常見(jiàn)的單元操作有：精餾、吸收、解吸和萃取等。此外，工業(yè)氣體的冷卻與回收、氣體的濕法凈制和干燥以及兼有氣液兩相傳質(zhì)和傳熱的增濕、減濕等。本次化工原理設(shè)計(jì)以精餾塔（填料塔）設(shè)計(jì)為主，附以換熱器、離心泵及管道設(shè)計(jì)和選型。主要介紹填料塔精餾塔的設(shè)計(jì)計(jì)算，并就有關(guān)流程方案的確定以及附屬設(shè)備的選型作了介紹，此外給出了設(shè)計(jì)時(shí)所使用的現(xiàn)行技術(shù)標(biāo)