化工原理课程设计封面格式[1]及任务书.docx
编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页 共67页第 1 页 共 67 页南京工业大学南京工业大学（封面）（封面）化工原理化工原理课程设计课程设计设计题目乙醇-水二元体系连续浮阀精馏塔的工艺学生姓名胡 月班级、学号化工 111002指导教师姓名 冯 晖课程设计时间 2013 年 12 月 23 日-2013 年 1 月 5 日课程设计成绩百分制权重设计说明书、计算书及设计图纸质量，70%独立工作能力、综合能力、设计过程表现、设计答辩及回答问题情况，30%设计最终成绩（五级分制）编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页 共67页第 2 页 共 67 页指导教师签字化学化工学院课程名称化工原理课程设计设计题目乙醇-水二元体系连续浮阀精馏塔的工艺学生姓名胡月专业 化工工程与工艺班级学号 化工 1110 02设计日期 2013 年 12 月 23 日至 2013 年 1 月 5 日设计条件及任务：设计体系：乙醇乙醇-水体系水体系设计条件:1处理量 F：230（kmol/h）2料液浓度：0.12（mol%）3.进料热状况：泡点要求：1产品浓度：86（mol%）2易挥发组分回收率：99%编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第3页 共67页第 3 页 共 67 页指导教师目录目录一一概述概述.8二工艺设计1总体设计方案总体设计方案1.1操作压强的选择操作压强的选择.81.2物料的进料热状态物料的进料热状态.81.3塔釜的加热方式塔釜的加热方式.91.4回流方式选定回流方式选定101.5回流比的确定回流比的确定102精馏的工艺流程图精馏的工艺流程图103精馏塔塔板数的确定精馏塔塔板数的确定3.1物料衡算物料衡算.113.2物系相平衡数据物系相平衡数据.113.3回流比确定回流比确定.143.4逐板法计算理论塔板数逐板法计算理论塔板数.153.5实际塔板数的确定实际塔板数的确定.174塔体主要工艺尺寸的确定塔体主要工艺尺寸的确定4.1精馏段塔径塔板的设计计算精馏段塔径塔板的设计计算编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第4页 共67页第 4 页 共 67 页4.1.1精馏段塔塔径塔板的设计参数精馏段塔塔径塔板的设计参数4.1.1.1操作压力操作压力.194.1.1.2温度温度.194.1.1.3平均摩尔质量平均摩尔质量.194.1.1.4平均密度平均密度.204.1.1.5液体表面张力液体表面张力.214.1.1.6液体的粘度液体的粘度.214.1.1.7液负荷计算液负荷计算234.1.2塔板参数计算和选择塔板参数计算和选择4.1.2.1塔径的计算塔径的计算244.1.2.2溢溢流装置的确定流装置的确定254.1.2.3安定区与边缘区的确定安定区与边缘区的确定284.1.2.4鼓泡区阀孔数的确定及排列鼓泡区阀孔数的确定及排列284.1.2.5开孔率计算开孔率计算304.1.3塔盘流体力学验算塔盘流体力学验算4.1.2.1塔板压降塔板压降314.1.2.2降液管停留时间降液管停留时间314.1.2.3雾沫夹带雾沫夹带324.1.4负荷性能图负荷性能图4.1.4.1液相下限线液相下限线.34编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第5页 共67页第 5 页 共 67 页4.1.4.2液相上限线液相上限线.344.1.4.3漏液线漏液线.344.1.4.4过量雾沫夹带线过量雾沫夹带线.354.1.4.5液泛线液泛线.364.1.4.6性能负荷图性能负荷图384.2提馏段塔径塔板的设计计算提馏段塔径塔板的设计计算4.2.1精馏段塔塔径塔板的设计参数精馏段塔塔径塔板的设计参数4.2.1.1操作压力操作压力.394.2.1.2温度温度.394.2.1.3平均摩尔质量平均摩尔质量.394.2.1.4平均密度平均密度.404.2.1.5液体表面力液体表面力.414.2.1.6液体的粘度液体的粘度.424.2.1.7液负荷计算液负荷计算4.2.2塔板参数计算和选择塔板参数计算和选择4.2.2.1塔径的计算塔径的计算.444.2.2.2溢溢流装置的确定流装置的确定.454.2.2.3安定区与边缘区的确定安定区与边缘区的确定.464.2.2.4鼓泡区阀孔数的确定及排列鼓泡区阀孔数的确定及排列.46编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第6页 共67页第 6 页 共 67 页4.2.2.5开孔率计算开孔率计算.484.2.3塔盘流体力学验算塔盘流体力学验算4.2.2.1塔板压降塔板压降.484.2.2.2降液管停留时间降液管停留时间.484.2.2.3雾沫夹带雾沫夹带.504.2.4负荷性能图负荷性能图4.2.4.1液相下限线液相下限线.514.2.4.2液相上限线液相上限线.514.2.4.3漏液线漏液线.524.2.4.4过量雾沫夹带线过量雾沫夹带线.524.2.4.5液泛线液泛线.534.2.4.6性能负荷图性能负荷图.555辅助设备的设计辅助设备的设计5.1塔顶全凝器的计算及选型塔顶全凝器的计算及选型.565.2塔底再沸器面积的计算及选型塔底再沸器面积的计算及选型.605.3其他辅助设备的计算及选型其他辅助设备的计算及选型5.3.1接管接管5.3.1.1进料管进料管.605.3.1.2回流管回流管.615.3.1.2塔釜出料管塔釜出料管.615.3.1.3再沸器蒸汽进口管再沸器蒸汽进口管.61编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第7页 共67页第 7 页 共 67 页5.3.1.4冷凝水管冷凝水管.625.3.2预热器预热器.5.3.3泵泵5.3.1.5冷凝水泵冷凝水泵.625.3.7进料泵进料泵.636计算结果汇总计算结果汇总657致谢致谢667参考文献参考文献69三附录：1精馏段塔板布置图精馏段塔板布置图702提馏段塔板布置图提馏段塔板布置图71编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第8页 共67页第 8 页 共 67 页一一概述：概述：塔设备一般分为级间接触式和连续接触式两大类塔设备一般分为级间接触式和连续接触式两大类。前者的代表是前者的代表是板式塔板式塔，后者的代表则为填料塔后者的代表则为填料塔。一般一般，与填料塔相比与填料塔相比，板式塔具有板式塔具有效率高效率高、处理量大处理量大、重量轻及便于检修等特点重量轻及便于检修等特点，但其结构较复杂但其结构较复杂，阻阻力降较大。在各种塔型中，当前应用最广泛的是筛板塔和浮阀塔。力降较大。在各种塔型中，当前应用最广泛的是筛板塔和浮阀塔。浮阀塔的优点：浮阀塔的优点：1 1生产能力大，由于塔板上浮阀安排比较紧凑，其开孔面积大于泡生产能力大，由于塔板上浮阀安排比较紧凑，其开孔面积大于泡罩塔板，生产能力比泡罩塔板大罩塔板，生产能力比泡罩塔板大 20%20%40%40%，与筛板塔接近。，与筛板塔接近。2 2操作弹性大，由于阀片可以自由升降以适应气量的变化，因此维操作弹性大，由于阀片可以自由升降以适应气量的变化，因此维持正常操作而允许的负荷波动范围比筛板塔，泡罩塔都大。持正常操作而允许的负荷波动范围比筛板塔，泡罩塔都大。3 3塔板效率高，由于上升气体从水平方向吹入液层，故气液接触时塔板效率高，由于上升气体从水平方向吹入液层，故气液接触时间较长，而雾沫夹带量小，塔板效率高。间较长，而雾沫夹带量小，塔板效率高。编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第9页 共67页第 9 页 共 67 页4 4气体压降及液面落差小，因气液流过浮阀塔板时阻力较小，使气气体压降及液面落差小，因气液流过浮阀塔板时阻力较小，使气体压降及液面落差比泡罩塔小。体压降及液面落差比泡罩塔小。5 5塔的造价较低，浮阀塔的造价是同等生产能力的泡罩塔的塔的造价较低，浮阀塔的造价是同等生产能力的泡罩塔的 50%50%80%80%，但是比筛板塔高，但是比筛板塔高 20%20%3030。但是但是，浮阀塔的抗腐蚀性较高浮阀塔的抗腐蚀性较高（防止浮阀锈死在塔板上防止浮阀锈死在塔板上），所以一般所以一般采用不锈钢作成采用不锈钢作成，致使浮阀造价昂贵致使浮阀造价昂贵，推广受到一定限制推广受到一定限制。随着科学随着科学技术的不断发展技术的不断发展，各种新型填料各种新型填料，高效率塔板的不断被研制出来高效率塔板的不断被研制出来，浮浮阀塔的推广并不是越来越广。阀塔的推广并不是越来越广。二工艺设计二工艺设计1.1.总体设计方案总体设计方案1.11.1操作压强的选择操作压强的选择精馏可以常压精馏可以常压，加压或减压条件下进行加压或减压条件下进行。确定操作压力时主要是确定操作压力时主要是根据处理物料的性质，技术上的可行性和经济上的合理性来考虑的根据处理物料的性质，技术上的可行性和经济上的合理性来考虑的。对于沸点低，常压下为气态的物料必须在加压条件下进行操作对于沸点低，常压下为气态的物料必须在加压条件下进行操作。在相同条件下适当提高操作压力可以提高塔的处理能力在相同条件下适当提高操作压力可以提高塔的处理能力，但是增加了但是增加了塔压，也提高了再沸器的温度，并且相对挥发度液会下降。塔压，也提高了再沸器的温度，并且相对挥发度液会下降。对于热敏性和高沸点的物料常用减压蒸馏对于热敏性和高沸点的物料常用减压蒸馏。降低操作压力降低操作压力，组分组分的相对挥发度增加的相对挥发度增加，有利于分离有利于分离。减压操作降低了平衡温度减压操作降低了平衡温度，这样可这样可以使用较低位的加热剂以使用较低位的加热剂。但是降低压力也导致了塔直径的增加和塔顶但是降低压力也导致了塔直径的增加和塔顶编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第10页 共67页第 10 页 共 67 页冷凝温度的降低冷凝温度的降低，而且必须使用抽真空设备而且必须使用抽真空设备，增加了相应的设备和操增加了相应的设备和操作费用。作费用。一般来说一般来说，常压蒸馏最为简单经济常压蒸馏最为简单经济，若物料无特殊要求若物料无特殊要求，应尽量应尽量在常压下操作在常压下操作。对于乙醇水体系对于乙醇水体系，在常压下已经是液态在常压下已经是液态，且乙醇且乙醇水不是热敏性材料水不是热敏性材料，在常压下也可成功分离在常压下也可成功分离，所以选用常压精馏所以选用常压精馏。因因为高压或者真空操作会引起操作上的其他问题以及设备费用的增加为高压或者真空操作会引起操作上的其他问题以及设备费用的增加，尤其是真空操作不仅需要增加真空设备的投资和操作费用尤其是真空操作不仅需要增加真空设备的投资和操作费用，而且由于而且由于真空下气体体积增大，需要的塔径增加，因此塔设备费用增加。真空下气体体积增大，需要的塔径增加，因此塔设备费用增加。因此，本设计选择常压操作条件。因此，本设计选择常压操作条件。1.21.2物料的进料热状态物料的进料热状态1.31.3塔釜的加热方式塔釜的加热方式精馏段通常设置再沸器精馏段通常设置再沸器，采用间接蒸汽加热采用间接蒸汽加热，以提供足够的热量以提供足够的热量。若待分离的物系为某种组分和水的混合物若待分离的物系为某种组分和水的混合物，往往可以采用直接蒸汽加往往可以采用直接蒸汽加热的方式热的方式。但当在塔顶轻组分回收率一定时但当在塔顶轻组分回收率一定时，由于蒸汽冷凝水的稀释由于蒸汽冷凝水的稀释作用作用，可使得釜残液中的轻组分浓度降低可使得釜残液中的轻组分浓度降低，所需的理论塔板数略有增所需的理论塔板数略有增加，且物系在操作温度下黏度不大有利于间接蒸汽加热。加，且物系在操作温度下黏度不大有利于间接蒸汽加热。因此，本设计选用间接蒸汽加热的方式提供热量因此，本设计选用间接蒸汽加热的方式提供热量编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第11页 共67页第 11 页 共 67 页1.41.4回流方式选定回流方式选定重力回流重力回流1.51.5回流比的确定回流比的确定对于一定的分离任务对于一定的分离任务，采用较大的回流比时采用较大的回流比时，操作线的位置远离操作线的位置远离平衡线向下向对角线靠拢平衡线向下向对角线靠拢，在平衡线和操作线之间的直角阶梯的跨度在平衡线和操作线之间的直角阶梯的跨度增大增大,每层塔板的分离效率提高了，所以增大回流比所需的理论塔板每层塔板的分离效率提高了，所以增大回流比所需的理论塔板数减少数减少，反之理论塔板数增加反之理论塔板数增加。但是随着回流比的增加但是随着回流比的增加，塔釜加热剂塔釜加热剂的消耗量和塔顶冷凝剂的消耗量液随之增加的消耗量和塔顶冷凝剂的消耗量液随之增加，操作费用增加操作费用增加，所以操所以操作费用和设备费用总和最小时所对应的回流比为最佳回流比作费用和设备费用总和最小时所对应的回流比为最佳回流比。本次设本次设计任务中，综合考虑各个因素，采用回流比为最小回流比的计任务中，综合考虑各个因素，采用回流比为最小回流比的 1.61.6 倍倍。2 2精馏的工艺流程图精馏的工艺流程图编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第12页 共67页第 12 页 共 67 页乙醇乙醇-水精馏体系冷夜进料水精馏体系冷夜进料3 3精馏塔塔板数的确定精馏塔塔板数的确定3.13.1物料衡算物料衡算已知条件：已知条件：F=230F=230 kmol/hkmol/h12.0 xF94.0XD99.0所以所以86.018446964696DxhkmolxxFDDF/3299.086.012.0230hkmolDFW/198编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第13页 共67页第 13 页 共 67 页0004.019886.03212.0230wwWDFxxxWxDxF3.23.2物系相平衡数据物系相平衡数据1)基本物性数据基本物性数据汽液平衡数据（汽液平衡数据（760mm Hg）乙醇摩尔分数/温度/乙醇摩尔分数/温度/液相中气相中液相中气相中0.000.0010032.7358.2681.51.9017.0095.539.6561.2280.77.2138.9189.050.7965.6479.89.6643.7586.751.9865.9979.712.3847.0485.357.3268.4179.316.6150.8984.167.6373.8578.7423.3754.4582.774.7278.1578.4126.0855.8082.389.4389.4378.15根据汽液平衡表根据汽液平衡表,由内插法求得由内插法求得(1.90-0.04)/(1.90-0)=(95.5-tW)/(95.5-100)塔釜温度塔釜温度905.99tW(89.43-86)/(89.43-74.72)=(78.15-tD)/(78.15-78.41)塔顶温度塔顶温度tD78.211(12.38-12)/(12.38-9.66)=(85.3-tF)/(85.3-86.7)进料温度进料温度tF85.496编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第14页 共67页第 14 页 共 67 页058.892211.78905.992tttDWm定性温度3）乙醇乙醇-水各温度下的粘度水各温度下的粘度(内插法求得内插法求得)温度温度塔釜温度塔釜温度tW定性温度定性温度tm进料温度进料温度tF塔顶温度塔顶温度tD99.90589.05885.49678.211乙醇乙醇 pa.s3.5814104.0134.0134104.2114-104.6934.693410水水 pa.s2.8412.8414103.2003.2004103.3354103.6463.6464104）乙醇）乙醇-水各温度下的表面张力水各温度下的表面张力(内插法求得内插法求得)温度温度塔釜温度塔釜温度tW进料温度进料温度tF塔顶温度塔顶温度tD99.90585.49678.211乙醇乙醇 N/m0.015480.015480.016820.016820.017300.01730水水 N/m0.059960.059960.063800.063800.062880.062885）乙醇乙醇-水在各温度下的密度水在各温度下的密度(内插法求得内插法求得)编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第15页 共67页第 15 页 共 67 页温度温度塔釜温度塔釜温度tW进料温度进料温度tF塔顶温度塔顶温度tD99.90585.49678.211乙醇乙醇3kgm699.916699.916720.913720.913747.968747.968水水3kgm958.46958.46968.37968.37972.87972.876 6）乙醇和水在各温度下的汽化潜热（内插法求的）乙醇和水在各温度下的汽化潜热（内插法求的）温度温度塔釜温度塔釜温度tW进料温度进料温度tF塔顶温度塔顶温度tD99.90585.49678.211乙醇乙醇 kJ/mol36.5636.5638.1938.1938.7838.78水水 kJ/mol40.6640.6641.3841.6441.643.33.3回流比确定回流比确定编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第16页 共67页第 16 页 共 67 页xyxxyyxyxy11乙醇乙醇-水摩尔分水摩尔分数数/%/%温度温度X/100X/100Y/100Y/100Y-XYY-XYX-XYX-XY液相液相 X X气相气相 Y Y1.91795.50.0190.170.166770.0157710.5751437.2138.71890.07210.38710.359190.044198.12829519.6643.7586.70.09660.43750.3952380.0543387.27375212.3847.0485.30.12380.47040.4121640.0655646.28639916.6150.8984.10.16610.50890.4243720.0815725.202437323.3754.4582.70.23370.54450.417250.106453.91967126.0855.882.30.26080.5580.4124740.1152743.578213932.7358.2681.50.32730.58260.3919150.1366152.86875539.6561.2280.70.39650.61220.3694630.1537632.40281150.7965.6479.80.50790.65640.3230140.1745141.850932551.8965.9979.70.51890.65990.3174780.1764781.798966957.3268.4179.30.57320.68410.2919740.1810741.612457267.6373.8578.740.67630.73850.2390520.1768521.351705674.7278.1578.410.74720.78150.1975630.1632631.210090289.4389.4378.150.89430.89430.0945280.09452810384.3.15154321mq=1，所以，所以 q 线方程为线方程为12.0Fqxx平衡线方程为平衡线方程为xxymm)1(1编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第17页 共67页第 17 页 共 67 页xx0384.210384.3y联立联立 q 线方程与平衡线方程得：线方程与平衡线方程得：2930.012.0qqyx2775.312.02930.02930.086.0qminqqDxyyxR244.52775.36.16.1minRR3.43.4逐板法计算理论塔板数逐板法计算理论塔板数精馏段：精馏段：hkmolDRV/808.19932)1244.5()1(hkmolRDL/808.16732244.5精馏段操作线方程为精馏段操作线方程为:138.0840.0 xxVDxVLyD提馏段：提馏段：hkmolFqDRL/808.397230132244.5hkmolFqDRV/808.19932244.6)1()1(提馏段方程：提馏段方程：000396.0991.1xVxWxVLyw平衡线方程为：平衡线方程为：编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第18页 共67页第 18 页 共 67 页xxxxymm0384.210384.3)1(1yyx0384.20384.3由上而下逐板计算，自由上而下逐板计算，自 X X0 0=0.86=0.86 开始到开始到 X Xi i首次超过首次超过 X=0.12X=0.12 时止时止操作线上的点操作线上的点平衡线上的点平衡线上的点1 1（X X0 0=0.86,Y=0.86,Y1 1=0.86=0.86）(X(X1 1=0.66906,Y=0.66906,Y1 1=0.86)=0.86)2 2（X X1 1=0.66906,Y=0.66906,Y2 2=0.7000=0.7000）（X X2 2=04344=04344,Y,Y2 2=0.7000=0.7000）3 3（X X2 2=0.4344,Y=0.4344,Y3 3=0.5029=0.5029）（X X3 3=0.2498,Y=0.2498,Y3 3=0.5029=0.5029）4 4（X X3 3=0.2498,Y=0.2498,Y4 4=0.3478=0.3478）（X X4 4=0.1493,Y=0.1493,Y4 4=0.3478=0.3478）5 5（X X4 4=0.1493,Y=0.1493,Y5 5=0.2634=0.2634）（X X5 5=0.1053,Y=0.1053,Y5 5=0.2634=0.2634）因为因为 X X5 5时首次出现时首次出现 X Xi iXXq q故第故第 5 5 块理论版为加料版，精馏段共有块理论版为加料版，精馏段共有 5 5 块理论板块理论板。提馏段理论板数提馏段理论板数提馏段操作线方程：提馏段操作线方程：y=1.991x-0.000396y=1.991x-0.000396已知已知 X X5 5=0.1397,=0.1397,由上而下计算，直到由上而下计算，直到 X Xi i首次越过首次越过 X Xw w=0.0004=0.0004 时为止。时为止。操作线上的点操作线上的点平衡线上的点平衡线上的点6 6（X X5 5=0.1053,Y=0.1053,Y6 6=0.20926=0.20926）（X X6 6=0.08012,Y=0.08012,Y6 6=0.20926=0.20926）7 7（X X6 6=0.08012,Y=0.08012,Y7 7=0.159123=0.159123）（X X7 7=0.05863,Y=0.05863,Y7 7=0.159123=0.159123）8 8（X X7 7=0.05863,Y=0.05863,Y8 8=0.116336=0.116336）（X X8 8=0.04153,Y=0.04153,Y8 8=0.116336=0.116336）编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第19页 共67页第 19 页 共 67 页9 9（X X8 8=0.04153,Y=0.04153,Y9 9=0.08229=0.08229）（X X9 9=0.02867,Y=0.02867,Y9 9=0.08229=0.08229）1010（X X9 9=0.02867,Y=0.02867,Y1010=0.05669=0.05669）（X X1010=0.01940,Y=0.01940,Y1010=0.05669=0.05669）1111（X X1010=0.01940,Y=0.01940,Y1111=0.03823=0.03823）（X X1111=0.01290,Y=0.01290,Y1111=0.03823=0.03823）1212（X X1111=0.01290,Y=0.01290,Y1212=0.02528=0.02528）（X X1212=8.4637*10-3,Y=8.4637*10-3,Y1212=0.02528=0.02528）1313（X X1212=8.4637*10-3,Y=8.4637*10-3,Y1313=8.0667*10-3=8.0667*10-3）（X X1313=2.6707*10-3,Y=2.6707*10-3,Y1313=8.0667*10-3=8.0667*10-3）1414（X X1313=2.6707*10-3,Y=2.6707*10-3,Y1414=4.9212*10-3=4.9212*10-3）（X X1414=1.6250*10-3,Y=1.6250*10-3,Y1414=4.9212*10-3=4.9212*10-3）1515（X X1414=1.6250*10-3,Y=1.6250*10-3,Y1515=2.8394*10-3=2.8394*10-3）（X X1515=9.3628*10-4,Y=9.3628*10-4,Y1515=2.8394*10-3=2.8394*10-3）1616（X X1515=9.3628*10-4,Y=9.3628*10-4,Y1616=1.4681*10-3=1.4681*10-3）（X X1616=4.8366*10-4,Y=4.8366*10-4,Y1616=1.4681*10-3=1.4681*10-3）1717（X X1616=4.8366*10-4,Y=4.8366*10-4,Y1717=5.6697*10-4=5.6697*10-4）（X X1717=1.8867*10-4,Y=1.8867*10-4,Y7575=5.6697*10-4=5.6697*10-4）由于到由于到 X X1717首次出现首次出现 X Xi i mm 6 6 mmmm故降液管底隙高度设计合理。故降液管底隙高度设计合理。4.1.2.3安定区与边缘区的确定安定区与边缘区的确定1)1)入口安定区入口安定区塔板上液流的上游部位有狭长的不开孔区塔板上液流的上游部位有狭长的不开孔区，叫入口安叫入口安定区定区，其宽度为其宽度为SW。此区域不开孔是为了防止因这部位液层较厚而造成倾向性此区域不开孔是为了防止因这部位液层较厚而造成倾向性液封液封，同时也防止气泡窜入降液管同时也防止气泡窜入降液管。一般取一般取SW=（5010050100）mm,mm,精馏段取精馏段取SW=70mm=70mm。编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第31页 共67页第 31 页 共 67 页2 2）出口安定区出口安定区在塔板上液流的下游靠近溢流堰部位也有狭长的不开在塔板上液流的下游靠近溢流堰部位也有狭长的不开孔区孔区，叫出口安定区叫出口安定区，其宽度与入口安定区相同其宽度与入口安定区相同，亦为亦为SW。这部分不开孔是为这部分不开孔是为了减小因流进降液管的液体中含气泡太多而增加液相在降液管内排气的困难。了减小因流进降液管的液体中含气泡太多而增加液相在降液管内排气的困难。精馏段取精馏段取SW=70mm=70mm。3 3）边缘固定区边缘固定区在塔板边缘有宽度为在塔板边缘有宽度为 W WC C的区域不开孔，这部分用于塔的区域不开孔，这部分用于塔板固定。一般板固定。一般CW=（25502550）mmmm。精馏段取。精馏段取CW=40mm=40mm。4.1.2.4鼓泡区阀孔数的确定及排列鼓泡区阀孔数的确定及排列塔径塔径 D/mmD/mm800-1200800-12001400-16001400-16001800-20001800-20002200-24002200-2400塔板分块数塔板分块数3 34 45 56 6D 精精=1200mm所以查表得：塔板分块数（精馏）所以查表得：塔板分块数（精馏）=3编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第32页 共67页第 32 页 共 67 页工艺要求：孔径工艺要求：孔径md039.00取阀孔动能因子取阀孔动能因子F=10孔速孔速smFuVC/946.82494.1100,0精浮阀浮阀孔孔数数)(14632.145946.8039.045530.142,020个CSudVN取无效区宽度取无效区宽度cW=0.04m安定区宽度安定区宽度sW=0.07m弓形降液管宽度弓形降液管宽度m18.0dW开孔区面积开孔区面积22212sin180axAx RxRR=0.7294m2其中其中R=2cDW=0.56x=()2dDWWs=0.35m浮阀排列方式采用等腰三角形叉排浮阀排列方式采用等腰三角形叉排图如下：图如下：编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第33页 共67页第 33 页 共 67 页经过精确绘图，得知，当经过精确绘图，得知，当 t=65mm,t=75mmt=65mm,t=75mm 时，阀孔数时，阀孔数 N N实际实际=117=117 个个按按 N=118N=118 重新核算孔速及阀孔动能因数：重新核算孔速及阀孔动能因数：孔速孔速 u u0 0=V VS S/（1/41/4 d d2 2 N N）=10.19=10.19 m/sm/sF0=uoF0=uo(V,MV,M)0.50.5=11.39=11.39阀孔动能因数变化不大，仍在阀孔动能因数变化不大，仍在 9 91212 范围内。范围内。4.1.2.5 开孔率的计算开孔率的计算 开孔率开孔率%94.130010563.0132)(20DdN实际(5%14%,符合要求符合要求)故：故：t=85mmt=85mm阀孔数阀孔数 N N实际实际=117=117 个个则每层板上的开孔面积则每层板上的开孔面积编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第34页 共67页第 34 页 共 67 页A AO O=A=Aa a =0.0.7294729412.4612.46%=0.09089m%=0.09089m2 24.1.3塔盘流体力学验算塔盘流体力学验算a.a.塔板压降校核塔板压降校核4.1.2.1干板压强降干板压强降浮阀由部分全开转为全部全开时的临界速度为浮阀由部分全开转为全部全开时的临界速度为 U U0,c0,cU U0,c0,c=（73.1/73.1/V,MV,M）（1/1.8251/1.825）=9.3m/s=9.3m/s液柱精精mguhLVoC356.0053.8271.892494.213.934.5234.522液层阻力液层阻力)(1owwhhh取取 0.45液柱mh02475.0055.045.01液体表面张力液体表面张力数值很小，设计时可以忽略不计数值很小，设计时可以忽略不计液柱mhhhhcp06035.002475.00356.01气体通过每层塔板的压降气体通过每层塔板的压降P 为为PaPagL64093.48981.953.82706035.0hP,p精4.1.2.2降液管停留时间降液管停留时间a.液体在降液管内停留时间液体在降液管内停留时间ssLHAhTf552.24001661.036004.01018.036003600故降液管设计合理故降液管设计合理编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第35页 共67页第 35 页 共 67 页b.b.液泛的校核液泛的校核为了防止塔内发生液泛，降液管高度应大于管内泡沫层高度。为了防止塔内发生液泛，降液管高度应大于管内泡沫层高度。即：即：H Hd d（H HT T+h+hW W）H Hd d=h=hw w+h+howow+h+hd d+h+hp p+h hd d=0.2(L=0.2(LS S/(l/(lw wh ho o)2 2乙醇乙醇-水属于一般物系，水属于一般物系，取取 0.40.4对于浮阀塔对于浮阀塔0 0H Hd d=h=hw w+h+howow+h+hd d+h+hp p+=0.055+0.2(0.001661/(0.84=0.055+0.2(0.001661/(0.840.022)0.022)2 2+0.06035=0.1170m+0.06035=0.1170m（H HT T+h+hW W）=0.4(0.4+0.04428)=0.1777m=0.4(0.4+0.04428)=0.1777m因因 0.1170m0.1777m0.1170m0.1777m，故本设计中不会出现液泛故本设计中不会出现液泛4.1.2.3雾沫夹带雾沫夹带综合考虑生产能力和塔板效率，一般应使雾沫夹带量综合考虑生产能力和塔板效率，一般应使雾沫夹带量 eV 限制在限制在 10%以下以下，校核方法常为校核方法常为：控制泛点百分率控制泛点百分率 F1 的数值的数值。所谓泛点率指设计负荷与泛点负所谓泛点率指设计负荷与泛点负荷之比的百分数。其经验值为大塔荷之比的百分数。其经验值为大塔 F180%-82%编号：时间：2021 年 x 月 x 日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第36页 共67页第 36 页 共 67 页CF 泛点负荷因素由泛点负荷因素由mHT4.03,/2494.1mkgV精查表得查表得103.0FCK=1.0mWDZdL84.018.022.12A Ab b=A=AT T-2A-2Af f=1.13097-2=1.13097-20.1018=0.92740.1018=0.9274bFLsVLVsACKZLVF36.11，精，精，精泛点率%80%21.659274.0103.0184.0001661.036.12494.153.8272494.15530.1故本设计中的雾沫夹带量在允许范围之内。故本设计中的雾沫夹带量在允许范围之内。对于大塔对于大塔，为避免过量雾沫夹带为避免过量雾沫夹带，应控制泛点率不超过应控制泛点率不超过 80%80%。计算出的泛点率计算出的泛点率在在 80%80%以下，故可知雾沫夹带量能够满足以下，故可知雾沫夹带量能够满足 e ev v0.1kg0.1kg 液液/kg(/kg(干气干气)的要求。的要求。e.e.漏液验算漏液验算55,min,000精因数对于浮阀塔，阀孔动能VuFFsmuV/4732.42494.155min,0精smnduVs/6252.0117039.044732.443220min,0min,0.6252m0.6252m3 3/sVs=1.5943/s3=1.903/0.623=3.05534.2提馏段塔径塔板的设计计算提馏段塔径塔板的设计计算4.2.1 提馏段塔径塔板的设计计算提馏段塔径塔板的设
