二硫化碳-四氯化碳分离精馏塔设计 .pdf

吉林化工学院化工原理课程设计I 吉 林 化 工 学 院化工原理课 程 设 计题目处理量为 12 吨/ 小时的二硫化碳 - 四氯化碳分离精馏塔设计教 学 院 化工与材料工程学院专业班级化工 0904 学生姓名学生学号 09114010 指导教师栾国颜2011年 12 月 10日名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 45 页 - - - - - - - - - 吉林化工学院化工原理课程设计II 化工原理课程设计任务书一设计题目二硫化碳 - 四氯化碳分离精馏塔设计二工艺条件生产能力： 12 吨/ 小时（料液）年工作日：每年按300 天生产日计算原料组成： 34% 的二硫化碳和 66% 的四氯化碳（摩尔分率，下同）产品组成：馏出液97% 的二硫化碳，釜液4% 的二硫化碳操作压力：塔顶压强为常压进料温度： 58进料状况： q=0.95 冷凝方式 : 塔顶采用全凝器，泡点回流加热方式：塔釜为饱和蒸汽再沸器加热回 流 比：自选塔型: 自定三设计内容1 确定精馏装置流程2 工艺参数的确定基础数据的查取及估算，工艺过程的物料衡算及热量衡算，理论塔板数，塔板效率， 实际塔板数等。3 精馏塔设备设计计算如：板间距，塔径，塔高，溢流装置，塔盘布置等。4流体力学计算流体力学验算，操作负荷性能图及操作弹性。5 主要附属设备设计计算及选型( 泵、冷凝器或再沸器设备设计计算和选型) 6 绘制精馏塔设备结构图和带控制点的工艺流程图7 撰写设计说明书名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 45 页 - - - - - - - - - 吉林化工学院化工原理课程设计III 目录摘要 . 5绪 论. 6 第一章 设计方案简介 . 7 1.1 流程的设计及说明. 71.2 已知参数 . 71.3 选塔依据 . 8第二章 设计计算 . 92.1 精馏流程的确定. 92.2 塔的物料衡算. 92.3 塔板的确定 . 10 第三章 板式塔主要工艺尺寸的设计计算. 13 3.1 塔的工艺条件及物性的数据计算. 13 3.2 精馏塔气液负荷计算. 17 3.3 塔和塔板的主要工艺尺寸的计算 . 173.4 筛板的流体力学验算. 223. 5 塔板负荷性能图. 263. 6 精馏塔的工艺设计计算结果总表. 34 第四章 附属设备及主要附件 . 354.1 接管设计 . 35 4.2 热量衡算 . 37 4.3 冷凝器选择 . 394.4 再沸器选择 . 404.5 泵的选型 . 40 结 束 语 . 42参考文献 . 42化工原理课程设计教师评估表. 43教师评语 . 44名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 45 页 - - - - - - - - - 吉林化工学院化工原理课程设计- 4 - 摘要塔设备是化工炼油生产中最重要的设备之一，它可使气液或液液两相之间进行紧密接触， 达到相际传质及传热的目的。在化工或炼油厂中， 塔设备的性能对于整个产业质量、 生产能力和消耗定额及三废处理和环境保护等各方面都有重大影响。 据有关资料报道塔设备的资料费用占整个工艺设备投资费用的较大比例。 因此，塔设备的设计和研究， 受到化工炼油等行业的极大重视。根据任务设计书， 此设计的塔形为筛板塔采用连续精馏。精馏设计的主要设备的工艺设计计算物料衡算、工艺参数的选定、 设备的结构设计和工艺尺寸的设计计算，工艺流程图，主要设备的工艺条件图等内容。通过对精馏塔的运算， 得到实际塔板数为21 块，其中精馏段有 12 块，提馏段 9 块，塔径为 1.3 m塔的有效高度为10m ，回流比为 3.1788。经筛板塔的力学性质算得： 精馏段操作弹性为3.171， 精馏段操作弹性为3.085。关键词 ：板式塔、精馏、负荷性能图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 45 页 - - - - - - - - - 吉林化工学院化工原理课程设计- 5 - 前言蒸馏是分离液体混合物的一种方法， 是传质过程中最重要的单元操作之一，蒸馏的理论依据是利用溶液中各组分蒸汽压的差异，即各组分在相同的压力、温度下，其探发性能不同（或沸点不同）来实现分离目的。在化工，炼油，石油化工等工业得到广泛应用。 精馏过程在能量计的驱动下，使气，液两相多次直接接触和分离， 利用液相混合物中各相分挥发度的不同，使挥发组分由液相向气相转移，难挥发组分由气相向液相转移。实现原料混合物中各组成分离该过程是同时进行传质传热的过程。本次设计任务为设计一定处理量的分离四氯化碳和二硫化碳混合物精馏塔。板式精馏塔也是很早出现的一种板式塔，与泡罩塔相比，板式精馏塔具有下列优点：生产能力（20% 40%）塔板效率（ 10% 50%）而且结构简单，塔盘造价减少40% 左右，安装，维修都较容易。筛板塔板简称筛板，结构持点为塔板上开有许多均匀的小孔。根据孔径的大小，分为小孔径筛板 (孔径为38mm)和大孔径筛板 (孔径为 1025mm) 两类。工业应用小以小孔径筛板为主，大孔径筛板多用于某些特殊场合(如分离粘度大、易结焦的物系)。在设计过程中不仅要考虑理论上的可行性，还要考虑生产上的安全性、经济合理性。在设计过程中应考虑到设计的业精馏塔具有较大的生产能力满足工艺要求，另外还要有一定的潜力。节省能源，综合利用余热。经济合理， 冷却水进出口温度的高低， 一方面影响到冷却水用量。 另一方面影响到所需传热面积的大小。 即对操作费用和设备费用均有影响，因此设计是否合理的利用热能R等直接关系到生产过程的经济问题。应予指出，尽管筛板传质效率高， 但若设计和操作不当， 易产生漏液，使得操作弹性减小， 传质效率下降故过去工业上应用较为谨慎。 近年来，由于设计和控制水平的不断提高，可使筛板的操作非常精确， 弥补了上述不足，故应用日趋广泛。在确保精确设计和采用先进控制手段的前提下，设计中可大胆选用。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 45 页 - - - - - - - - - 吉林化工学院化工原理课程设计- 6 - 第一章1.1 流程的设计及说明图 1 板式精馏塔的工艺流程简图工艺流程：如图 1 所示。 原料液由高位槽经过预热器预热后进入精馏塔内。操作时连续的从再沸器中取出部分液体作为塔底产品（釜残液）再沸器中原料液部分汽化， 产生上升蒸汽， 依次通过各层塔板。 塔顶蒸汽进入冷凝器中全部冷凝或部分冷凝， 然后进入贮槽再经过冷却器冷却。并将冷凝液借助重力作用送回塔顶作为回流液体， 其余部分经过冷凝器后被送出作为塔顶产品。为了使精馏塔连续的稳定的进行， 流程中还要考虑设置原料槽。产品槽和相应的泵 , 有时还要设置高位槽。为了便于了解操作中的情况及时发现问题和采取相应的措施，常在流程中的适当位置设置必要的仪表。比如流量计、温度计和压力表等，以测量物流的各项参数。1.2 【已知参数】 : 主要基础数据 : 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 45 页 - - - - - - - - - 吉林化工学院化工原理课程设计- 7 - 表 1 二硫化碳和四氯化碳的物理性质项目分子式分子量沸点() 密度3/g cm二硫化碳2CS76 46.5 1.260 1.595 四氯化碳4CCl154 76.8 表 2 液体的表面加力(单位:mN/m) 温度46.5 58 76.5 二硫化碳28.5 26.8 24.5 四氯化碳23.6 22.2 20.2 表 3 常压下的二硫化碳和四氯化碳的气液平衡数据液相中二硫化碳摩尔分率 x 气相中二硫化碳摩尔分率 y 液相中二硫化碳摩尔分率 x 气相中二硫化碳摩尔分率 y 0 0.0296 0.0615 0.1106 0.1435 0.2580 0 0.0823 0.1555 0.2660 0.3325 0.4950 0.3908 0.5318 0.6630 0.7574 0.8604 1.0 0.6340 0.7470 0.8290 0.8790 0.9320 1.0 1.3 选塔依据工业上，塔设备主要用于蒸馏和吸收传质单元操作过程。对于一个具体的分离过程，通常按以下五项标准进行综合评价：（1） 通过能力大，即单位塔截面能够处理得气液负荷高；（2） 塔板效率高；（3） 塔板压降低；（4） 操作弹性大；（5） 结构简单，制造成本低。而筛板塔是现今应用最广泛的一种塔型，设计比较成熟， 具体优点如下：（1）结构简单、金属耗量少、造价低廉。（2）气体压降小、板上液面落差也较小。（3）塔板效率较高，改进的大孔筛板能提高气速和生产能力，且不易堵塞塞孔。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 45 页 - - - - - - - - - 吉林化工学院化工原理课程设计- 8 - 因此对于苯和甲苯物系，有侧线进料和出料的工艺过程，选用板式塔较为适宜。第二章【设计计算】2.1 、精馏流程的确定二硫化碳和四氯化碳的混合液体经过预热到一定的温度时送入到精馏塔，塔顶上升蒸气采用全凝器冷若冰霜凝后，一部分作为回流， 其余的为塔顶产品经冷却后送到贮中， 塔釜采用间接蒸气再沸器供热， 塔底产品经冷却后送入贮槽。流程图如图1 所示。2.2 、塔的物料衡算(一)、料液及塔顶塔底产品含二硫化碳的质量分率0.34 760.2030.34 76(1 0.34) 154Fa0.97760.9410.9776(10.97)154Da0.04 760.02010.04 76 (1 0.04) 154Wa（二） 、平均分子量0.34 76(10.34) 154127.480.97 76(1 0.97) 15478.340.04 76(1 0.04) 154150.88FDWMMM（三） 、物料衡算每小时处理摩尔量120001200094.13/127.48FFkmol hM总物料衡算DWF易挥发组分物料衡算0.970.040.34DWF联立以上三式可得：30.43/63.73/94.13/Dkmol hWkmol hFkmol h名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 45 页 - - - - - - - - - 吉林化工学院化工原理课程设计- 9 - 2.3 、塔板数的确定（一）理论板 NT的求法 根据二硫化碳四氯化碳气液平衡组成与温度的关系数据表，用插值法求全塔温度：塔顶温度46.346.348.546.54100.086.0498.5100.0DDtt进料温度58Ft塔釜温度76.774.973.176.6502.960.07760WWtt精馏段平均温度()52.272DFmttt精=提馏段平均温度()67.332WFmttt提 根据二硫化碳四氯化碳气液平衡组成与温度的关系数据表，用插值法求汽相组成：塔顶处汽相组成48.546.546.6546.599.2693.2100.0100.0DDyy进料处汽相组成59.355.35859.367.07%63.474.763.4FFyy塔釜处汽相组成74.973.176.773.14.3%8.2315.5515.55WWyy 相对挥发度的求解名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 45 页 - - - - - - - - - 吉林化工学院化工原理课程设计- 10 - 塔顶处相对挥发度0.992610.99260.97;0.9926/2.04280.97DDDy由x得进料处相对挥发度0.670710.67070.34;0.6707/1.9570.34FFFy由x得塔釜处相对挥发度0.04310.0430.04;0.043/1.920.04WWWy由x得精馏段平均相对挥发度()2.002DFm精=提馏段平均相对挥发度()1.942WFm提（1） 平衡线方程2.881(1)1.88xxyxx（2）0.95qq 线方程1111910.2Fqyxxqqx（3）最小回流比minR及操作回流比 R 依公式min0.970.58131.58940.58130.3273DqqqxyRyx取操作回流比min22 1.58943.1788RR(4) 精馏段操作线方程3.17880.970.76070.2357113.1788 13.1788 1DXRyxxxRR(5)提馏段操作线方程名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 45 页 - - - - - - - - - 吉林化工学院化工原理课程设计- 11 - 提馏段操作线过点c,()wwx x和精馏段操作线方程与q线方程的交点d，连接 c、d 即为提馏段操作线方程。图 2 二硫化碳、四氯化碳的y-x 图及图解理论板上作图解得：(9.5 1)TN层 （不包括塔釜），其中精馏段为 5 层，提馏段为 3.5 层. (二) 全塔效率TE0.170.616lgTmE塔内的平均温度为 ,该温度下的平均粘度m0.340.660.33 0.30.66 0.681.428mAB故:0.170.616lg1.4280.43TE(三) 实际板数 N 精馏段 :5/12TNE精层名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 45 页 - - - - - - - - - 吉林化工学院化工原理课程设计- 12 - 提馏段 :3.5/9TNE提层第三章板式塔主要工艺尺寸的设计计算3.1 塔工艺条件及物性数据计算(一) 操作压强的计算Pm塔顶压强 PD=4+101.3=105.3kPa取每层塔板压降 P=1.0kPa 则：进料板压强： PF=105.3+10 1.0=113.7kPa 塔釜压强： Pw=105.3+9 0.7=121.3kPa 精馏段平均操作压强： Pm=105.3113.72=109.5 kPa 提馏段平均操作压强： Pm = 114.3121.32=116.8kPa. (三) 平均摩尔质量计算塔顶摩尔质量的计算：由xd=y1=0.97 查平衡曲线 ,得 x1=0.927 VDm0.97 76(1 0.97) 15484.96/Mkg kmolLDm0.927 76(1 0.927) 15475.07/Mkg kmol ；进料摩尔质量的计算： xF=0.388由平衡曲线查的：yF=0.582 ；VFm0.582 76(1 0.582) 15498.98/Mkg kmol ；L F m0. 3 8 87 6( 10. 3 8 8 )1 5 41 2 3. 7 4/Mk gk mo l；塔釜摩尔质量的计算：由平衡曲线查的：xW=0.04 1x =0.127 VWm0.04 764(1 0.04) 154150.88/Mkg kmolLWm0.127 76(1 0.127) 154144.1/Mkg kmol精馏段平均摩尔质量：Vm()(84.9698.98) 291.97/Mkg kmol精；Lm(75.07123.74) 299.405/Mkg kmol精)；提馏段平均摩尔质量：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 45 页 - - - - - - - - - 吉林化工学院化工原理课程设计- 13 - Vm()(98.98 150.88) 2124.54/Mkg kmol提；Lm()(123.74 144.1) 2133.92/Mkg kmol提；（四) 平均密度计算：m 不同温度下2CS4CCl的密度及质量分数列表位置温度（）2()3(/)CSkg m4()3(/)CClkg m2()CS4()CCl塔顶 46.54 1224 1543 0.941 0.059 进料口 58 1206 1508 0.203 0.797 塔釜 76.65 1177 1485 0.0201 0.9799 1、液相密度Lm：塔顶部分依下式：1ABLmLALB（为质量分率）；其中A=0.941,B=0.059；即：30.9410.05911269.5/12241543LmLmkgm；进料板处：由加料板液相组成：由xF=0.34 得AF=0.203；30 . 2 0 310 . 2 0 311 5 0 3 . 3/1 2 0 61 5 0 8L F mL F mk gm；塔釜处液相组成：由xW=0.04 得AW=0.0201；30 . 0 2 0 110 . 0 2 0 111 5 2 4 . 2/1 1 7 71 4 8 5L W mL W mk gm故 精馏段平均液相密度：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 45 页 - - - - - - - - - 吉林化工学院化工原理课程设计- 14 - 3L()(753.4867.9) 2810.7/mkg m精；提馏段的平均液相密度：3L()(1 6 2 7. 51 5 1 3. 3)21 5 7 2. 4/mk gm提；2、气相密度Vm：精馏段的平均气相密度Vm()3Vm()p109.5 91.973.78/8.314 (52.25273.1)mMkg mRT精精提馏段的平均气相密度Vm()3Vm()p116.8 124.545.14/8.314 (67.25273.1)mMkg mRT提提（五）液体平均表面张力m的计算不同温度下2CS 4CCl 的表面张力位置温度（）2()(/)CSmNm4()(/)CClmN m塔顶 46.54 28.416 23.669 进料口 58 26.759 22.286 塔釜 76.65 24.089 20.067 液相平均表面张力依下式计算，及Lm1niiix塔顶液相平均表面张力的计算：L D m0. 9 728. 4 1 60. 0 32 3. 6 6 92 8. 7 3/mNm ； 进料液相平均表面张力的计算L D m0. 3 426. 7 5 9(10. 3 4 )2 2. 2 8 62 3. 7 7 4/m Nm ； 塔釜液相平均表面张力的计算名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 45 页 - - - - - - - - - 吉林化工学院化工原理课程设计- 15 - L W m0. 0 52 4. 0 8 9( 10. 0 5 )2 0. 0 6 72 0. 0 8 3/mNm ； 则：精馏段液相平均表面张力为：m()/mNm精(28.73+23.774)2=26.25提馏段液相平均表面张力为：m()(23.77420.083) 221.928/mNm提液体平均粘度的计算Lm液相平均粘度依下式计算，即Lmiix；塔顶液相平均粘度的计算，由由Dt =46.54查手册得：0.33AmPa s；0. 7 1Bm P a s ；0. 9 70. 3 30. 0 30. 7 10. 4 1L D mmP a s ；进料板液相平均粘度的计算：由Ft =58手册得：0.28AmPa s；0. 6 4BmP a s ；0. 3 40. 2 80. 6 60. 6 40. 5 1L F mm P a s ；塔釜液相平均粘度的计算：由Wt =76.65查手册得：0.25AmPa s；0. 5 1BmP a s ；0. 0 40. 2 50. 9 50. 5 10. 4 8L W mm P a s ；3.2 、精馏塔气液负荷计算精馏段： V=(R+1) D139.15/kmolh()3Vm()139.15 91.971.01m /36003600 3.78VmsVMVs精精L=RD108.32/kmolh名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页，共 45 页 - - - - - - - - - 吉林化工学院化工原理课程设计- 16 - ()3Lm()108.32 99.4050.00203m /36003600 1394.3LmsLMLs精精Lh=36000.00203=8.083m /h提馏段：139.15VVkmol；()()3Vm()139.15 124.540.941m /360036005.14VmsV MVs提提提；L = L + F = 1 1 7. 3 7 + 9 4. 1 3 = 2 0 9. 5 k m o l / h；()3Lm()209.5 133.920.00289m /36003600 1574.8LmsLMLs提提；3L36000.002899.92m/hh；3.3 、塔和塔板的主要工艺尺寸的计算（一）塔径 D 参考下表初选板间距HT=0.40m,取板上 液层高度HL=0.07m 故：精馏段：HT-hL=0.40-0.07=0.3 11220.0023 1394.3()()()()0.0471.043.78sLsVLV查图表20C =0.072；依公式0.20.22026.06()0.072()0.07212020CC；max1394.3 3.780.0721.489/3.78LvvuCm s取安全系数为 0.7，则：u=0.7maxu=0.71.489=1.0423m/s 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共 45 页 - - - - - - - - - 吉林化工学院化工原理课程设计- 17 - 故：44 1.041.2721.0423sVDmu；按标准，塔径圆整为1.3m, 则空塔气速为2244 1.040.78/1.3sVum sD塔的横截面积2221.31.326744TADm提馏段：11220.00277 1574.8()()()()0.05070.9565.14sLsVLV；查图20C =0.068；依公式：0.20.22022.09()0.0680.06942020CC；max1574.85.140.06941.213/5.14LvvuCm s取安全系数为 0.70，max0.70.7 1.2130.849/uum s；440.9561.200.849sVDmu；为了使得整体的美观及加工工艺的简单易化,在提馏段与精馏段的塔径相差不大的情况下选择相同的尺寸; 故:D取 1.3m 塔的横截面积 :2221.31.326744TADm空塔气速为22440.9560.720/1.3sVum sD板间距取 0.4m 合适（二）溢流装置采用单溢流、 弓形降液管、 平形受液盘及平形溢流堰， 不设进流堰。各计算如下：精馏段：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 17 页，共 45 页 - - - - - - - - - 吉林化工学院化工原理课程设计- 18 - 1、溢流堰长wl 为 0.7D，即：0.7 1.30.91wlm；2、出口堰高hwhw=hL-how由 lw/D=0.91/1.=0.7, 2.52.58.2810.480.91hwLlm查手册知：E 为 1.03 依下式得堰上液高度：22332.842.848.281.030.013100010000.91howwLhEml故：Lowh -h0.070.0130.057whm3、降液管宽度dW 与降液管面积fA有/wlD=0.7查手册得/0.14,/0.08dfTWDAA故：dW =0.14D=0.14 1.3=0.182m 2220.080.081.30.106244fADm0.10620.421.85 ,0.00203fTsA HssL符合要求4、降液管底隙高度0h取液体通过降液管底隙的流速0u =0.1m/s 依式计算降液管底隙高度0h ， 即：000.002030.02120.91 0.1swLhml u提馏段：1、溢流堰长wl为 0.7D，即：0.7 1.30.91wlm；2、出口堰高whwLow h =h -h；由/D=0.91/1.3=0.7wl，2.52.59.7612.630.91hwLlm查手册知E 为 1.04 依下式得堰上液高度：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 18 页，共 45 页 - - - - - - - - - 吉林化工学院化工原理课程设计- 19 - 22332.842.848.981.040.0119100010000.91howwLhEml0.07 0.01190.0581whm。1、降液管宽度dW与降液管面积fA有/wlD=0.7 查手册得/0.14,/0.08dfTWDAA故：dW=0.14D=0.14 1.3=0.182m 2220.080.081.30.106244fADm0.1062 0.415.285 ,0.00289fTsA HssL符合要求降液管底隙高度0h取液体通过降液管底隙的流速0u =0.08m/s 依式计算降液管底隙高度0h：即000.002890.03670.560.08swLhml u（三）塔板布置1、取边缘区宽度cW =0.035m ,安定区宽度sW =0.065m 精馏段：依下式计算开孔区面积22212sin180 xAx RxRR其中1.30.1820.0650.40322dsDxWWm1.30.0350.61522cDRWm故: 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 19 页，共 45 页 - - - - - - - - - 吉林化工学院化工原理课程设计- 20 - 22210.4032 0.403 0.6150.4030.615 sin1800.615A20.915m提馏段：依下式计算开孔区面积22212sin180 xAxRxRR22210.4032 0.403 0.6150.2230.615 sin1800.615=0.9152m其中1.30.1820.0650.40322dsDxWWm1. 30. 0 3 50. 6 1 522cDRWm（四）筛孔数 n 与开孔率取筛孔的孔径d0为 5mm 正三角形排列，一般碳钢的板厚为4mm,取0/3.5t d故孔中心距 t=3.5 5.0=17.5mm 依下式计算塔板上筛孔数n ,即33221158 101158 100.915397017.5nAt孔依下式计算塔板上开孔区的开孔率，即：020A0.907%7.5%( /)At d（在 515%范围内）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 20 页，共 45 页 - - - - - - - - - 吉林化工学院化工原理课程设计- 21 - 精馏段每层板上的开孔面积oA 为20.0750.9150.0686oAAm气孔通过筛孔的气速01.0415.16/0.686soVum sA提馏段每层板上的开孔面积oA为20.0750.9150.0686oAAm气孔通过筛孔的气速00.94115.72/0.686soVum sA（五）塔有效高度精馏段mZ精（12-1） 0.4=4.4；提馏段有效高度mZ提（9-1） 0.4=3.2；在进料板上方开一人孔，其高为0.8m，一般每 68 层塔板设一人孔（安装、检修用），需经常清洗时每隔34层块塔板处设一人孔。设人孔处的板间距等于或大于600m。根据此塔人孔设4 个。故：精馏塔有效高度3 0.84.43.22.410ZZZm精提3.4 筛板的流体力学验算(一) 气体通过筛板压降相当的液柱高度ph1、根据pclhhhh干板压降相当的液柱高度ch2、根据0/5/ 41.25d，查干筛孔的流量系数图00.89c精馏段由下式得名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 21 页，共 45 页 - - - - - - - - - 吉林化工学院化工原理课程设计- 22 - ch =220015.163.780.0510.0510.02710.891394.3vlumC提馏段由下式得220015.165.140.0510.0510.04280.891574.8vcluhmC3、精馏段气流穿过板上液层压降相当的液柱高度lh1.040.8595/1.3270.1062stfvum sAA0.8595 3.781.878avFu由图充气系数0与aF 的关联图查取板上液层充气系数0为 0.57 则lh =0Lh=00.570.070.0399wowhhm提馏段气流穿过板上液层压降相当的液柱高度lh0.9560.783/1.3270.1062stfvum sAA0.7835.141.775avFu由图充气系数0与aF 的关联图查取板上液层充气系数0为 0.58 则lh=0Lh=00.580.070.0406wowhhm3、精馏段克服液体表面张力压降相当的液柱高度h由h =304426.06 100.0015151384.3 9.81 0.005Lmgd提馏段克服液体表面张力压降相当的液柱高度h名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 22 页，共 45 页 - - - - - - - - - 吉林化工学院化工原理课程设计- 23 - 由h=304422.09 100.0012361574.89.81 0.005Lmgd故精馏段ph = 0. 0 3 0 1 + 0. 0 3 9 9 + 0. 0 0 1 5 1 5 = 0. 0 5 8 5 1 m单板压降pLPhg =0.05851 1394.3 9.81800.30.8003( 1.0)pakpakpa（设计允许值）故提馏段0 . 00 4 8 3 + 0 . 0 4 0 6 + 0 . 0 0 1 2 3 6 =ph单板压降pLPhg =0.06463 1521.4 9.81964.60.9646( 1.0)pakpakpa（设计允许值）（二）精馏段雾沫夹带量ve 的验算由式ve =3.265.7 10TfuHh=3.2635.7 100.859526.06 100.42.5 0.07=0.0249kg 液/kg 气0.1kg 液/kg 气故在设计负荷下不会发生过量雾沫夹带提馏段雾沫夹带量ve 的验算由式ve =3.265.7 10TfuHh=3.2635.7 100.78322.09 100.42.5 0.07=0.0239kg 液/kg 气800mm,裙座厚取 16mm。3bi3bobibo30D1132mmD1532mmD1200mm D1600mmmmmM基础环内径（ 1300+216）-0.210基础环外径（1300+216）+0.210圆整基础环厚度，考虑到腐蚀余量取18，考虑再沸器，高地面2，地角螺栓直径取4. 人孔一般隔 68 塔板设一个人孔，取人孔直径为500mm，其伸出塔体的筒体长为220mm，人孔中心距操作平台8001200mm，设人孔的板间距为800mm，共 21 块板，可设 4 个人孔。5塔总体高度的设计1. 塔的顶部空间2. 塔的顶部空间高度是指塔的第一层塔盘到塔顶封头的直线距离，取除沫器到第一块板的距离为800mm，塔顶部空间高度为1200mm。管型进料管回流管塔 底出 料管塔顶 蒸 汽出料管塔 底蒸 汽进气管规格563.5563.5563.52997.52297.5名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 36 页，共 45 页 - - - - - - - - - 吉林化工学院化工原理课程设计- 37 - 2. 塔的底部空间BH1.6m3. 塔的总体高度FpTFFppDBH =（n - n- n- 1)H+ n H + n H+ H + H= 12.6m4.2热量衡算加热介质的选择选用饱和水蒸气，温度140，工程大气压力 3.69atm 原因：水蒸气清洁易得， 不易结垢， 不腐蚀管道，饱和水蒸汽冷凝放热值大，而水蒸汽压力越高， 冷凝温差越大， 管程数相应减小，但蒸汽压力不宜太高。冷凝剂的选择选冷却水，温度25，温升 10原因：冷却水方便易得，清洁不易结垢，升温线越高，用水量越小，但平均温差小，传热面积大，综合考虑选择10热量衡算由汽液平衡数据tF=58 tD=46.54tW=76.65tD=46.54时：77.4071由物性表查得 CPKJ/kmolk2CP133.66KJ/KmolkDP1DP2DCP = C x+ C (1 - x ) = 77.4070.97 + 133.66(1 - 0.97) = 79.095kJ / (ktW=74.76时：79.4111由物性表查得 CPKJ/kmolk2CP141.96KJ/Kmolk12WPWPWCP =C x+C (1-x)= 79.4110.034+141.96(1-0.034)=139.46kJ/(kmolk)tF=58时：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 37 页，共 45 页 - - - - - - - - - 吉林化工学院化工原理课程设计- 38 - 78.0741由物性表查得 CPKJ/kmolk2CP136.25KJ/KmolkFFFCP = Cx+C(1- x )= 78.0740.34 +136.65(1- 0.34)= 116.47kJ /(kmolk)P1P2当46.65Dt时，355.541由物性表查得 rKJ/Kg2004.252rKJ/Kg)x(1rxrrD2D1=204.25355.540.97(10.97)351.0013KJ / Kg塔顶以 0为基准