化工原理课程设计讲稿装控优秀课件.ppt

《化工原理课程设计讲稿装控优秀课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化工原理课程设计讲稿装控优秀课件.ppt（63页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、化工原理课程设计讲稿装控1第1页，本讲稿共63页第一部分第一部分 前言前言一、课程设计的目的一、课程设计的目的 运用已经学过的各门课程的知识，特别是化工原理运用已经学过的各门课程的知识，特别是化工原理与化工工艺与设备的知识，进行化工单元设备中常见设与化工工艺与设备的知识，进行化工单元设备中常见设备备精馏塔的设计，达到以下几方面目的。精馏塔的设计，达到以下几方面目的。v培养学生综合运用所学知识、查阅化工资料获取有关知识和培养学生综合运用所学知识、查阅化工资料获取有关知识和数据、进行化工设备初步设计的能力。数据、进行化工设备初步设计的能力。v培养学生独立工作及发现问题、分析问题、解决问题的培养学生

2、独立工作及发现问题、分析问题、解决问题的综合能力。综合能力。v提高计算能力、培养工程实际观念。提高计算能力、培养工程实际观念。v深入了解化工设备的内部结构，掌握板式精馏塔的各主要部深入了解化工设备的内部结构，掌握板式精馏塔的各主要部件的结构及作用。件的结构及作用。v培养学生认真的学风和工作作风。培养学生认真的学风和工作作风。2第2页，本讲稿共63页二、课程设计的任务二、课程设计的任务1.已知条件已知条件分离对象：分离对象：苯、甲苯、乙苯、苯乙烯混合物分离；苯、甲苯、乙苯、苯乙烯混合物分离；正丁烷、异戊烷、正戊烷混合物的分离。正丁烷、异戊烷、正戊烷混合物的分离。处处 理理 量：（例如：量：（例如

3、：245 T/d245 T/d）原料组成：（原料组成：（例如：例如：苯苯 46%46%，甲苯，甲苯 54%54%）进料状态：（例如：进料状态：（例如：q q1 1）产品要求：（例如：塔顶产品产品要求：（例如：塔顶产品 含苯含苯99%99%；塔底；塔底 产品：含甲苯产品：含甲苯99.5%)99.5%)塔体温度塔体温度：（例如要求：（例如要求：Tw102Tw102）3第3页，本讲稿共63页2.设计任务设计任务 工艺设计工艺设计 产品组成：产品组成：xD,xW（通过物料衡算）（通过物料衡算）操作条件：操作条件：TD,PD,TW,PW 回流比：最小回流比，回流比：最小回流比，Rm；操作回流比，；操作回

4、流比，R 塔板数：提馏段板数；精馏段板数塔板数：提馏段板数；精馏段板数 塔径：塔径：D 热负荷：冷凝器和再沸器热负荷热负荷：冷凝器和再沸器热负荷 塔板设计：塔板设计：溢流装置；塔板布置；流体力学校核。溢流装置；塔板布置；流体力学校核。塔体初步设计：塔体初步设计：塔体设计；封头设计；人孔和手孔的选塔体设计；封头设计；人孔和手孔的选用；接管设计。用；接管设计。辅助设备选用：辅助设备选用：冷凝器的选用与校核、再沸器的选用。冷凝器的选用与校核、再沸器的选用。绘制浮阀排列图绘制浮阀排列图4第4页，本讲稿共63页3.需要上交的材料需要上交的材料 设计说明书，主要包括：设计说明书，主要包括：设计任务书设计任

5、务书 第一章第一章 工艺设计工艺设计 第二章第二章 塔板设计塔板设计 第三章第三章 塔体的初步设计塔体的初步设计 第四章第四章 塔的辅助设备选用塔的辅助设备选用 第五章第五章 计算结果汇总表计算结果汇总表 第六章第六章 结果与讨论结果与讨论(2)(2)浮阀排列图浮阀排列图(3)(3)计算草稿计算草稿5第5页，本讲稿共63页 三、日程安排三、日程安排 2011年年8月月10日日8月月19日日,二周，扣除周六周日，实际二周，扣除周六周日，实际10天，天，8月月19日交说明书，其中：日交说明书，其中：工艺计算：工艺计算：3 3天天 塔板设计：塔板设计：3.53.5天天塔体设计：塔体设计：0.50.5

6、天天附属设备选用：附属设备选用：1 1天天绘图：绘图：0.50.5天天整理说明书：整理说明书：1 1天天讲课：讲课：0.50.5天天 6第6页，本讲稿共63页四、课程设计过程注意问题四、课程设计过程注意问题v认真阅读教材，草拟进度表，拟定设计的方法和步骤。认真阅读教材，草拟进度表，拟定设计的方法和步骤。v计算过程中要随时复核计算结果的正确性，做到有错即改，避免计算过程中要随时复核计算结果的正确性，做到有错即改，避免大的返工。大的返工。v要求来教室进行设计，以便于答疑和掌握进度。要求来教室进行设计，以便于答疑和掌握进度。7第7页，本讲稿共63页五、参考资料五、参考资料No题题 名名责责任者任者出

7、版社出版社索索 取取 号号1冷冷换设备换设备工工艺计艺计算手册算手册刘巍等刘巍等石油化工石油化工TE965-62/12石油加工石油加工单单元元过过程原理上程原理上沈复等沈复等石油化工石油化工TE624/7/13石油加工石油加工单单元元过过程原理下程原理下沈复等沈复等石油化工石油化工TE624/7/24化工原理化工原理课课程程设计设计刘雪暖刘雪暖石油大学石油大学TQ02/635化工原理化工原理课课程程设计设计裴世裴世红红大大连连理工理工TQ02/726化工原理化工原理课课程程设计设计：化工化工传递传递与与单单元操作元操作课课程程设计设计贾绍义贾绍义天津大学天津大学TQ02/607常用化工常用化工

8、单单元元设备设计设备设计李功李功样样华华南理工南理工TQ051.02/18石油石油炼炼制制图图表表计计算机算机处处理方法理方法金桂三金桂三石油化工石油化工TE62/99传热传热学学杨杨世世铭铭高等教育高等教育TK124/51/8第8页，本讲稿共63页第二部分第二部分 工艺计算设计要点工艺计算设计要点 v物料衡算物料衡算v塔顶和塔底温度和压力的确定塔顶和塔底温度和压力的确定v冷凝器及再沸器热负荷的确定冷凝器及再沸器热负荷的确定 v关于混合物物性参数的计算关于混合物物性参数的计算 v关于回流比的选择关于回流比的选择 v全塔效率的计算全塔效率的计算v部分物性数据部分物性数据 9第9页，本讲稿共63页

9、一、物料平衡一、物料平衡 二、塔顶压力、温度的确定二、塔顶压力、温度的确定1、回流罐凝液温度的初步确定、回流罐凝液温度的初步确定 回流罐冷凝液的温度，即塔顶产品温度，回流罐冷凝液的温度，即塔顶产品温度，由冷却介质的温度决定，当用水作为冷却介由冷却介质的温度决定，当用水作为冷却介质时（水温：质时（水温：2530），凝液温度可取），凝液温度可取4050，保证冷凝器要有，保证冷凝器要有1020 温度的传温度的传热温差。但要注意水的出口不高于热温差。但要注意水的出口不高于50。1.目的：计算塔顶、塔底产品组成和产品量。目的：计算塔顶、塔底产品组成和产品量。2.方法：对于两组分精馏，根据塔顶、塔底产品浓

10、度要求，通方法：对于两组分精馏，根据塔顶、塔底产品浓度要求，通过物料平衡计算即可求出塔顶、塔底产品组成。对于多组份体过物料平衡计算即可求出塔顶、塔底产品组成。对于多组份体系，先假定清晰分割。再进行物料平衡计算系，先假定清晰分割。再进行物料平衡计算(注：浓度或组成注：浓度或组成有效数字位数，一般取小数点后有效数字位数，一般取小数点后4位位)。10第10页，本讲稿共63页补充：多组分精馏的计算 关关键键组组分分：对对多多组组分分溶溶液液分分离离起起控控制制作作用用的的两两个个组组分分 (一一般般为为工工艺艺中中最最关关心心的的、挥挥发发度度相相邻邻的的两两个个组组分分)。挥挥发发度度高高的的组分称

11、为组分称为轻关键组分轻关键组分，挥发度低的称为挥发度低的称为重关键组分重关键组分。理理论论板板数数或或填填料料层层高高度度的的确确定定，通通常常以以关关键键组组分分所所需需达达到到的的分离程度或回收率作为计算的依据。分离程度或回收率作为计算的依据。在在一一定定条条件件下下，其其它它组组分分在在馏馏出出液液和和釜釜残残液液中中的的组组成成随随关关键键组分的分离程度或回收率而定，不能再任意规定。组分的分离程度或回收率而定，不能再任意规定。准准确确地地预预测测塔塔顶顶和和塔塔底底的的组组成成和和量量较较难难。应应用用关关键键组组分分的的概概念念，根根据据各各组组分分间间挥挥发发度度的的差差异异，可可

12、按按以以下下两两种种情情况况进进行行组组分分在在产产品品中中的的预预分分配配，再再由由物物料料衡衡算算或或近近似似估估算算得得到到塔塔顶顶和和塔底产品的组成。塔底产品的组成。1 1、关键组分、关键组分11第11页，本讲稿共63页所所选选两两关关键键组组分分为为相相邻邻组组分分，相相差差较较大大。重重于于重重关关键键组组分分的的组组分分全全在在塔塔底底产产品品中中，轻轻于于轻轻关关键键组组分分的的组组分分全全部部塔塔顶顶产产品中。非关键组分在产品中的分配可由物料衡算求得。品中。非关键组分在产品中的分配可由物料衡算求得。清晰分割清晰分割塔塔顶顶产产品品中中有有重重于于重重关关键键组组分分的的组组分

13、分，塔塔底底产产品品中中有有轻轻于于轻轻关关键键组组分分的的组组分分。组组分分在在产产品品中中分分配配不不能能由由物物料料衡衡算算求求出出，需在一定假设条件下，用芬斯克全回流公式进行估算。需在一定假设条件下，用芬斯克全回流公式进行估算。如如果果两两个个关关键键组组分分不不是是相相邻邻组组分分，或或进进料料中中非非关关键键组组分分的的相相对挥发度与关键组分的相差不大，均可能为非清晰分割。对挥发度与关键组分的相差不大，均可能为非清晰分割。非清晰分割非清晰分割严严格格地地说说，清清晰晰分分割割是是不不存存在在的的，但但在在有有的的情情况况下下为为了了简简化化问题可以把接近清晰分割的情况视为清晰分割来

14、处理。问题可以把接近清晰分割的情况视为清晰分割来处理。12第12页，本讲稿共63页回流比的确定回流比的确定 原则：先确定原则：先确定Rmin，再根据各种经济因素确定适宜的，再根据各种经济因素确定适宜的R。式中：式中：ij 相对挥发度，取塔顶和塔釜的平均值；相对挥发度，取塔顶和塔釜的平均值；两两式式的的通通根根，其其值值介介于于轻轻、重重关关键键组组分分的的相相对对挥发度之间。挥发度之间。恩德伍德（恩德伍德（Underwood）计算公式：）计算公式：2 2、求理论板数的简捷法、求理论板数的简捷法13第13页，本讲稿共63页若轻、重关键组分为相邻组分，仅有一个若轻、重关键组分为相邻组分，仅有一个

15、和和 Rmin 值；值；若若在在轻轻、重重关关键键组组分分之之间间还还有有 k 个个其其它它组组分分，则则 有有 k+1 个个 和和 Rmin值，可取其平均值作为设计时的最小回流比。值，可取其平均值作为设计时的最小回流比。应用恩德伍德公式的条件：应用恩德伍德公式的条件：(1)(1)塔内汽、液相为恒摩尔流；塔内汽、液相为恒摩尔流；(2)(2)各组分的相对挥发度为常数。各组分的相对挥发度为常数。方方法法：将将多多组组分分精精馏馏过过程程简简化化为为轻轻、重重关关键键组组分分的的双双组组分分精精馏过程，其计算过程与双组分精馏基本相同。馏过程，其计算过程与双组分精馏基本相同。基基本本关关系系式式：芬芬

16、斯斯克克方方程程、恩恩德德伍伍德德方方程程和和吉吉利利兰兰关关联联图图(P284P284)。理论板数的简捷计算法：理论板数的简捷计算法：14第14页，本讲稿共63页步骤步骤:(1)根根据据料料液液组组成成及及分分离离要要求求确确定定轻轻、重重关关键键组组分分，并并由由物物料衡算初估各组分在塔顶和塔底中的组成；料衡算初估各组分在塔顶和塔底中的组成；(2)求求全全塔塔平平均均相相对对挥挥发发度度，用用芬芬斯斯克克方方程程计计算算最最少少理理论论板板数数Nmin（取轻、重关键组分进行计算）；（取轻、重关键组分进行计算）；(3)用恩德伍德公式计算用恩德伍德公式计算Rmin，并确定适宜的，并确定适宜的R

17、；(4)用吉利兰图求取全塔理论板数；用吉利兰图求取全塔理论板数；(5)由由柯柯克克布布莱莱德德经经验验式式求求精精馏馏段段所所需需理理论论板板数数，确确定定加加料料板位置。板位置。此部分内容参见石油加工单元过程原理下册此部分内容参见石油加工单元过程原理下册P155-P17015第15页，本讲稿共63页 2、回流罐压力的初步计算、回流罐压力的初步计算 用泡点方程计算回流罐的压力。用泡点方程计算回流罐的压力。（1）常压或减压时：）常压或减压时：用用Antonine(安托因安托因)方程计算方程计算 （2）加压时：）加压时：已知已知T,设压力设压力P，查平衡常数列线图，查平衡常数列线图(P250)得得

18、Ki，代入上式是否成立，进行试差计算代入上式是否成立，进行试差计算P。3、回流罐压力的确定、回流罐压力的确定 （1）计算值大于）计算值大于101.3kPa时，采用加压操作。时，采用加压操作。（2）计算值小于）计算值小于101.3kPa时，采用常压或减压操作。时，采用常压或减压操作。4、塔顶压力的确定。、塔顶压力的确定。回流罐的压力加上管线阻力即为塔顶压力。管线阻力可取回流罐的压力加上管线阻力即为塔顶压力。管线阻力可取0.1-0.2 atm，减压塔可取，减压塔可取25 mmHg左右。左右。1=iixK16第16页，本讲稿共63页5、塔顶温度的确定、塔顶温度的确定 在塔顶压力下计算塔顶产品的露点温

19、度即为塔顶温度。在塔顶压力下计算塔顶产品的露点温度即为塔顶温度。6、塔底压力的确定、塔底压力的确定 塔底压力等于塔顶压力加上全塔压降。塔底压力等于塔顶压力加上全塔压降。常、加压塔的每板压降可取：常、加压塔的每板压降可取：3-6mmHg；减压塔的每板压降可取：减压塔的每板压降可取：2-3mmHg。7、塔底温度的确定、塔底温度的确定 在塔底压力下，塔底产品的泡点温度即为塔底产品的温度。在塔底压力下，塔底产品的泡点温度即为塔底产品的温度。17第17页，本讲稿共63页三、冷凝器及再沸器热负荷的确定三、冷凝器及再沸器热负荷的确定1、冷凝器热负荷的计算、冷凝器热负荷的计算 冷凝器的热负荷是塔顶饱和蒸汽从露

20、冷凝器的热负荷是塔顶饱和蒸汽从露点气相冷凝为泡点液相所放出的热量，可点气相冷凝为泡点液相所放出的热量，可用以下办法计算。用以下办法计算。露点气露点气相，相，Td泡点液相，泡点液相，Tb液相，液相，TdQcHVHL=Cp(Td-Tb)Qc=Hv+HL18第18页，本讲稿共63页 2、再沸器热负荷的计算、再沸器热负荷的计算 再沸器的热负荷是塔底液相部分汽化成饱再沸器的热负荷是塔底液相部分汽化成饱和蒸汽所吸收的热量，蒸汽的量就是塔内气相和蒸汽所吸收的热量，蒸汽的量就是塔内气相流量，可用全塔热平衡计算。流量，可用全塔热平衡计算。QBFHFDHLDWHLWQCQ损损QBDHLDWHLWQCQ损损FHFQ

21、损损5 QB或近似由下式计算或近似由下式计算QBVw(HVW-HLW)19第19页，本讲稿共63页四、关于混合物物性参数的计算四、关于混合物物性参数的计算 混合物的分子量、密度、粘度、表面张力等参数参混合物的分子量、密度、粘度、表面张力等参数参考图表集的计算方法计算考图表集的计算方法计算 五、回流比及理论板的计算五、回流比及理论板的计算 首先用首先用Underwood公式求最公式求最小回流比小回流比Rmin，再由芬斯克公式，再由芬斯克公式求最小理论板数求最小理论板数Nmin，然后再由，然后再由吉利兰图求不同吉利兰图求不同R下的下的N，最后，最后通过下式作图：通过下式作图：在在N(R+1)最小处

22、即为适宜回流比。最小处即为适宜回流比。同时得到理论板数。同时得到理论板数。20第20页，本讲稿共63页六、清晰分割检验六、清晰分割检验 如果前面进行了清晰分割假定，在确定了回流比如果前面进行了清晰分割假定，在确定了回流比和理论板数后，要对清晰分割的假定进行验证，验证和理论板数后，要对清晰分割的假定进行验证，验证方法见石油加工单元过程原理方法见石油加工单元过程原理P160。21第21页，本讲稿共63页七、全塔效率的计算七、全塔效率的计算建议采用奥建议采用奥康奈尔法康奈尔法应用条件：应用条件：注意：混合物粘度用进料温度、进料总组成下液体粘度，单注意：混合物粘度用进料温度、进料总组成下液体粘度，单位

23、位cP。22第22页，本讲稿共63页已经确定塔顶温度已经确定塔顶温度TD假定塔底温度假定塔底温度TW计算各组分相对挥发度计算各组分相对挥发度计算理论塔板数计算理论塔板数计算塔板效率计算塔板效率计算实际板数计算实际板数假设每板压降计算塔底压力假设每板压降计算塔底压力计算塔底温度（计算塔底温度（TW）TW（TW）？）？是是计算结束计算结束否否重设重设TW八、塔底温度、压力、理论板数的迭代计算八、塔底温度、压力、理论板数的迭代计算23第23页，本讲稿共63页物质名物质名M Mt tb b()()t tc c()()p pc c(atm)(atm)苯苯78.278.280.180.128928946.

24、346.3甲苯甲苯92.192.1110.6110.631931940.640.6乙苯乙苯106.2106.2136.2136.234434435.635.6苯乙烯苯乙烯104.2104.2145.2145.237437439.539.5焦油焦油650650320320表表 1 分子量、沸点及临界数据分子量、沸点及临界数据九、部分物性数据九、部分物性数据24第24页，本讲稿共63页P Pb b(mmHg)(mmHg)苯苯甲苯甲苯乙苯乙苯苯乙烯苯乙烯饱和温度（饱和温度（）1 1-36.7-36.7-26.7-26.7-9.8-9.8-7.0-7.05 5-19.6-19.6-4.4-4.413.

25、913.918.018.01010-11.5-11.56.46.425.925.930.830.82020-2.6-2.618.418.438.638.644.644.640407.67.631.831.852.852.859.859.8606015.415.440.340.361.861.869.569.510010026.126.151.951.974.174.182.082.020020042.242.269.569.592.792.7101.3101.340040060.660.689.589.5113.6113.6122.5122.576076080.180.1110.6110.61

26、36.2136.2145.2145.2表表2 饱和蒸气压饱和蒸气压 25第25页，本讲稿共63页温度温度（）苯苯甲苯甲苯乙苯乙苯苯乙烯苯乙烯密密 度度(kg/m(kg/m3 3)20208828828638632525862862901901404086486484484484984988788760608378378258258318318698698080815815807807814814851851100100790790787787796796832832表表3 液体的密度液体的密度 26第26页，本讲稿共63页温度温度（）苯苯甲苯甲苯乙苯乙苯苯乙烯苯乙烯液体的表面张力（液体的表面张

27、力（dyne/cmdyne/cm）202028.8028.8028.5428.5429.3031.153027.5227.3728.2230.084026.2526.2227.1429.015024.9925.0726.0827.956023.7423.9425.0126.90707022.5022.8123.9623.9625.86表表4 液体的表面张力液体的表面张力 温度与表面张力的关系：温度与表面张力的关系：非水混合物的表面张力可用下式估算：非水混合物的表面张力可用下式估算：其中：其中：xi为为i组分的摩尔分率。组分的摩尔分率。27第27页，本讲稿共63页物质名称物质名称苯苯甲苯甲苯乙苯

28、乙苯苯乙烯苯乙烯常压沸点常压沸点T Tb b（K K）351.3351.3383.6383.6409.2409.2418.2418.2汽化潜热汽化潜热r rb b（kcal/kmolkcal/kmol）7.357.3510103 37.937.9310103 38.508.5010103 38.858.8510103 3表表5 液体的汽化潜热液体的汽化潜热 汽化潜热与温度的关系：汽化潜热与温度的关系：其中：其中：Tr、Trb分别为温度分别为温度T和常压沸点温度和常压沸点温度Tb时的对比温度。时的对比温度。28第28页，本讲稿共63页A AB BC C苯苯15.90082788.51-52.36

29、甲苯甲苯16.01373096.52-53.67乙苯乙苯16.01953279.47-59.95苯乙烯苯乙烯16.01933328.57-63.72表表6 各组分的各组分的Antoine常数常数 29第29页，本讲稿共63页物质名称物质名称苯苯甲苯甲苯乙苯乙苯苯乙烯苯乙烯C Cp pkcal/(kmolkcal/(kmolK)K)34.234.240.240.248.648.644.344.3表表7 液体的平均比热（液体的平均比热（0100范围）范围）30第30页，本讲稿共63页第三部分第三部分 塔板尺寸设计要点塔板尺寸设计要点v板间距板间距HT的选定的选定v塔径的计算塔径的计算v标准浮阀的选

30、用标准浮阀的选用v塔板开孔率的计算塔板开孔率的计算 v标准塔板的选取标准塔板的选取v浮阀塔板的流体力学计算浮阀塔板的流体力学计算v塔板结构塔板结构v精馏塔设计框图精馏塔设计框图31第31页，本讲稿共63页一、塔板间距一、塔板间距HT的选定的选定选择塔板间距时，主要考虑以下因素选择塔板间距时，主要考虑以下因素v雾沫夹带雾沫夹带v物料的起泡性物料的起泡性 v操作弹性操作弹性 v安装与检修的要求安装与检修的要求 v塔径塔径塔径/mm塔板间距mm6007008001000120014001600300032004200300 350 450 *350 450 500 600 *350 450 500

31、600 *800 *450 500 600 800 600 800注:带*者不推荐使用表1 塔板间距与塔径的关系32第32页，本讲稿共63页塔径公式计算塔径公式计算 ：计算空塔气气速计算空塔气气速(u u)应注意以下事项：应注意以下事项：二、塔径的计算二、塔径的计算v空塔气速的经验计算公式很多，可根据经验公式的使用条件进行空塔气速的经验计算公式很多，可根据经验公式的使用条件进行选择。选择。v推荐使用比较普遍的史密斯和波津方法，取两法计算的较大直径。推荐使用比较普遍的史密斯和波津方法，取两法计算的较大直径。v精馏段与提馏段应分别计算精馏段与提馏段应分别计算,如两段塔径相差不多如两段塔径相差不多,

32、可采用同一塔径可采用同一塔径.33第33页，本讲稿共63页种类种类阀质量阀质量(g)阀片厚度阀片厚度(mm)适用塔板厚度适用塔板厚度(mm)F-1型轻阀型轻阀251.52,3,4F-1型重阀型重阀3322,3,4三、标准浮阀的选用三、标准浮阀的选用 浮阀基本知识：浮阀基本知识：F-1型浮阀有轻、重两种。阀片直径均为型浮阀有轻、重两种。阀片直径均为48mm，阀孔，阀孔直径均为直径均为39mm，最小开度，最小开度2.5mm、最大开度、最大开度8.5mm。34第34页，本讲稿共63页四、塔板开孔率的计算四、塔板开孔率的计算35第35页，本讲稿共63页1 1、取适宜阀孔气速要大于临界阀孔气速的一个值、

33、取适宜阀孔气速要大于临界阀孔气速的一个值对于对于F1型重阀，型重阀，临界阀孔气速用下式计算。临界阀孔气速用下式计算。取一个大于临界阀孔气速的值作为适宜的阀孔气速，取一个大于临界阀孔气速的值作为适宜的阀孔气速，其取值原则为：常压塔：其取值原则为：常压塔：3-7m/s，减压塔：，减压塔：10m/s，加，加压塔：压塔：0.5-3m/s36第36页，本讲稿共63页对于轻阀对于轻阀,临界阀孔气速可用下式计算临界阀孔气速可用下式计算m0,单个阀质量，单个阀质量，kg；At,单个阀孔面积，单个阀孔面积，m2。两式联立试差求解出临界阀孔气速。两式联立试差求解出临界阀孔气速。37第37页，本讲稿共63页2、由阀

34、孔动能因数计算适宜阀孔气速、由阀孔动能因数计算适宜阀孔气速 浮阀正常操作时的阀孔动能因数的经验值为：浮阀正常操作时的阀孔动能因数的经验值为：817817。利。利用该经验值可计算出适宜的阀孔气速。用该经验值可计算出适宜的阀孔气速。开孔率也可以直接选取，其选取原则为：开孔率也可以直接选取，其选取原则为：常压塔或减压塔中：常压塔或减压塔中：1015%加压塔较小：加压塔较小：69%，有时达，有时达34%。3、由经验直接选取开孔率、由经验直接选取开孔率38第38页，本讲稿共63页五、标准塔板的选取五、标准塔板的选取 当已知塔径和开孔率，可以从附表十单溢流浮阀当已知塔径和开孔率，可以从附表十单溢流浮阀塔板

35、标准系列参数表选取浮阀塔板的参数。塔板标准系列参数表选取浮阀塔板的参数。注意要选择和计算开孔率相近的标准塔板。注意要选择和计算开孔率相近的标准塔板。从标准浮阀塔板中可得到浮阀塔板的如下参数：从标准浮阀塔板中可得到浮阀塔板的如下参数：塔截面积（塔截面积（AT）；降液管堰长、堰宽；浮阀个数、）；降液管堰长、堰宽；浮阀个数、排列方式；出口堰高度等。排列方式；出口堰高度等。39第39页，本讲稿共63页v对精馏段和提馏段进行水力学校核。对精馏段和提馏段进行水力学校核。v绘出塔板负荷性能图。绘出塔板负荷性能图。六、塔板水力学校核六、塔板水力学校核1塔板压降塔板压降：hp不高于不高于6mmHg（常压或加压塔

36、）（常压或加压塔）,减压塔不高于减压塔不高于3mmHg2雾沫夹带量：雾沫夹带量：阿列克山德罗夫经验公式阿列克山德罗夫经验公式及及泛点率泛点率分别核算分别核算3.降液管内液面高度降液管内液面高度 Hd：4.漏液漏液：FoFoa5液体在降液管内停留时间及流速液体在降液管内停留时间及流速：40第40页，本讲稿共63页塔板的负荷性能图绘制塔板的负荷性能图绘制过量雾沫夹带线过量雾沫夹带线淹塔线（液泛线）淹塔线（液泛线）过量泄漏线（气相负荷下限线）过量泄漏线（气相负荷下限线）降液管超负荷线（液相负荷上限线）降液管超负荷线（液相负荷上限线）液相负荷下限线液相负荷下限线操作线：操作线：直角坐标纸上绘制塔板负荷

37、性能图直角坐标纸上绘制塔板负荷性能图，并计算塔的操作弹性并计算塔的操作弹性K，要求，要求K不小于不小于3。根据塔板的流体力学计算结果和塔板的负荷性能图，分析讨论所设计根据塔板的流体力学计算结果和塔板的负荷性能图，分析讨论所设计塔板的特点及优缺点。塔板的特点及优缺点。41第41页，本讲稿共63页v塔板有整块式和分块式两种类型。塔板有整块式和分块式两种类型。当塔直径小于当塔直径小于800mm时，一般将塔板加工成整块式；当塔直径大时，一般将塔板加工成整块式；当塔直径大于于800mm，一般将塔板加工成分块式。，一般将塔板加工成分块式。v分块式塔板由两块弓形板、一块通道板和数个矩形板构成。分块式塔板由两

38、块弓形板、一块通道板和数个矩形板构成。七、塔板结构七、塔板结构42第42页，本讲稿共63页分块式塔板示意图分块式塔板示意图43第43页，本讲稿共63页分块式塔板装配图44第44页，本讲稿共63页分块式塔板装配图45第45页，本讲稿共63页分块式塔板装配图46第46页，本讲稿共63页第四部分第四部分 塔辅助设备的选用与校核塔辅助设备的选用与校核v塔顶冷凝器的选用与校核塔顶冷凝器的选用与校核v塔顶再沸器的选用塔顶再沸器的选用 47第47页，本讲稿共63页一、塔顶冷凝器的选用与校核一、塔顶冷凝器的选用与校核48第48页，本讲稿共63页二、塔底再沸器的选用二、塔底再沸器的选用 选用塔底再沸器的主要步骤

39、如下：选用塔底再沸器的主要步骤如下：v根据塔釜温度和热源温度计算换热平均温差根据塔釜温度和热源温度计算换热平均温差tm。v初步选取换热总传热系数初步选取换热总传热系数K v用用QW=AKtm计算换热面积计算换热面积 Av查表选取标准换热器，得到换热器的基本参数。查表选取标准换热器，得到换热器的基本参数。49第49页，本讲稿共63页第五部分第五部分 塔体的初步设计塔体的初步设计一、塔体设计一、塔体设计筒体：建议采用碳钢，筒体的壁厚根据塔径、材料、操筒体：建议采用碳钢，筒体的壁厚根据塔径、材料、操作温度及压力从表作温度及压力从表3-1中选取。中选取。封头的设计：封头的设计：常用的有椭圆形、蝶形、球

40、形等几种，建议采用椭圆形封常用的有椭圆形、蝶形、球形等几种，建议采用椭圆形封头（参照表头（参照表3-2和附录和附录11）。）。50第50页，本讲稿共63页人孔及手孔的设计人孔及手孔的设计 直径大于或等于直径大于或等于800mm的塔，每隔的塔，每隔68块塔板设一个人块塔板设一个人孔；孔；塔顶、塔底及进料处必须设置人孔；塔顶、塔底及进料处必须设置人孔；最常用的人孔规格为最常用的人孔规格为Dg450；凡有人孔的地方，塔板间距要等于或大于凡有人孔的地方，塔板间距要等于或大于600mm。51第51页，本讲稿共63页塔高塔高塔顶空间塔顶空间HD由塔顶第一板到筒体与封头接线距离（不包括封头空间）由塔顶第一板

41、到筒体与封头接线距离（不包括封头空间）称塔顶空间。通常取称塔顶空间。通常取HD1.21.5m塔底空间塔底空间HB由塔底第一板到塔底封头接线距离称塔底空间。由塔底第一板到塔底封头接线距离称塔底空间。取产品停留时间取产品停留时间1015min，排量大，排量大 取取35min。计算结果再加上计算结果再加上12m作为塔底空间，即：作为塔底空间，即：52第52页，本讲稿共63页 进料空间进料空间HF液相进料，液相进料，HF大于一般板间距并满足安装人孔需要即可大于一般板间距并满足安装人孔需要即可两两相相进进料料，则则HF要要取取得得大大些些，以以利利于于进进料料两两相相的的分分离离，一般可取：一般可取：H

42、F1.01.2m塔的总高塔的总高H：裙座：裙座：塔类的裙座分为圆柱形与圆锥形。塔类的裙座分为圆柱形与圆锥形。当塔高与塔径之比大于当塔高与塔径之比大于30时用圆锥形裙座，时用圆锥形裙座，一般用圆筒形裙座。一般用圆筒形裙座。塔径为塔径为1.22m塔裙座开塔裙座开4个个50mm的排气孔，的排气孔，塔径在塔径在1m以上要开两个以上要开两个Dg450的人孔。的人孔。图图3-4(a)53第53页，本讲稿共63页二、接管的设计二、接管的设计 塔顶蒸汽出口管径塔顶蒸汽出口管径dv：原则：避免过大的压力降。特别是减压塔。原则：避免过大的压力降。特别是减压塔。参参看看表表3-5选选择择导导管管中中蒸蒸汽汽的的常常

43、用用速速度度uv，计计算算管管径径dv，并查表并查表3-8，取接管的标准系列。，取接管的标准系列。回流管管径回流管管径dR：一一般般回回流流泵泵输输送送时时，可可取取uR1.52.5m/s，计计算算回回流流管管管径管径dR，并选取标准系列。，并选取标准系列。54第54页，本讲稿共63页 进料管管径进料管管径dF 液液相相进进料料采采用用泵泵送送时时可可取取uF1.52.5m/s，标标准准系系列列查表查表3-6，结构如图，结构如图3-14。若为气液混相进料，则只用气相流量计算管径，但若为气液混相进料，则只用气相流量计算管径，但允许气速应为经验气速的允许气速应为经验气速的 倍，经验气速取值范围仍倍

44、，经验气速取值范围仍为表为表3-5中的数据。结构如图中的数据。结构如图3-17。55第55页，本讲稿共63页一般可取出料管速度一般可取出料管速度uw0.51.5m/s（一次通过式再沸（一次通过式再沸器取器取0.51.0m/s)，先求塔底出料的体积流率：，先求塔底出料的体积流率：则：则：塔底出料管径塔底出料管径dw塔底至再沸器连接管管径塔底至再沸器连接管管径dL 一次通过式再沸器，接管内速度取一次通过式再沸器，接管内速度取uL11.5m/s，液相，液相流量为提馏段的液相负荷。流量为提馏段的液相负荷。56第56页，本讲稿共63页罐式再沸器返塔是蒸汽部分，其流量为提馏段蒸汽负荷；罐式再沸器返塔是蒸汽

45、部分，其流量为提馏段蒸汽负荷；热虹吸式再沸器，返塔的既有气相也有液相，热虹吸式再沸器，返塔的既有气相也有液相，一次通过式：蒸汽量为提馏段汽相负荷，一次通过式：蒸汽量为提馏段汽相负荷，液相量为塔底产品量液相量为塔底产品量W；循环式，其液相量由循环比决定。循环式，其液相量由循环比决定。热虹吸式再沸器返塔管径估算与两相进料的方法同，即：热虹吸式再沸器返塔管径估算与两相进料的方法同，即：选取经验气速选取经验气速u（参看表（参看表3-5）求允许气速求允许气速求得联接管管径求得联接管管径 选取标准系列。选取标准系列。再沸器返塔联接管管径再沸器返塔联接管管径db注：综合以上计算结果，注：综合以上计算结果，列

46、出各接管汇总表列出各接管汇总表。57第57页，本讲稿共63页第六部分第六部分 编制计算结果汇总表编制计算结果汇总表 将计算和设计的结果（如塔顶压力，塔底压力，将计算和设计的结果（如塔顶压力，塔底压力，塔板数据、塔高等）汇总，编制计算结果汇总表。塔板数据、塔高等）汇总，编制计算结果汇总表。58第58页，本讲稿共63页第七部分第七部分 绘制浮阀排列图绘制浮阀排列图用用AutoCAD绘制排阀草图绘制排阀草图59第59页，本讲稿共63页几几 点点 说说 明明v说明书的抄写要工整、仔细。说明书的抄写要工整、仔细。v对于不常用的数据和公式要注明来源。对于不常用的数据和公式要注明来源。v对于试差求解的要说明

47、试差过程、计算示例、列表。对于试差求解的要说明试差过程、计算示例、列表。v公式图表要注明序号。公式图表要注明序号。v编写目录和页码。装订成册、每人一个档案袋装袋上交。编写目录和页码。装订成册、每人一个档案袋装袋上交。60第60页，本讲稿共63页附录附录61第61页，本讲稿共63页假定：塔底温度假定：塔底温度TW；每板压降；每板压降P计算实际板数计算实际板数根据塔底压力，用泡点方程计算塔底温度（根据塔底压力，用泡点方程计算塔底温度（TW）TW（TW）？）？塔板设计并计算每板压降（塔板设计并计算每板压降（P）P（P）？）？塔板流体力学校核塔板流体力学校核辅助设备的选用辅助设备的选用是是是是TW（T

48、W）否否P（P）否否先确定塔顶温度先确定塔顶温度塔板数计算框图塔板数计算框图62第62页，本讲稿共63页vSmith法和波津法计算允许空塔气速；法和波津法计算允许空塔气速；v求出塔截面积；求出塔截面积；v求总开孔面积、所需阀孔的个数和开孔率；求总开孔面积、所需阀孔的个数和开孔率；v由开孔率，选取标准塔板；由开孔率，选取标准塔板；v对选取的标准塔板进行水力学校核计算；对选取的标准塔板进行水力学校核计算；v作出塔板负荷性能图；作出塔板负荷性能图；v确定塔体相关数据和接管尺寸确定塔体相关数据和接管尺寸v该过程需反复计算，调整所有参数直到合适为止。该过程需反复计算，调整所有参数直到合适为止。塔直径及塔板部件尺寸设计的步骤塔直径及塔板部件尺寸设计的步骤63第63页，本讲稿共63页