浮阀塔精馏塔

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1、化工原理精馏塔设计 学 院： 机 械 工 程 学 院 专 业： 过程装备与控制工程 班 级： 14级03班 学 号： 201402070317 学生姓名： 夏 轲 任课老师： 马 艺 提交日期： 2017年 5 月 16 日 目 录1、 设计方案的拟定 1.1 设计题目 1.2设计内容 1.3设计成果二、精馏塔工艺的设计及计算 2.1塔的物料衡算 2.2塔板数的确定 2.3塔的平均温度 2.4密度 2.5混合物的粘度 2.6相对挥发度 2.7气液相体积流量计算 2.8混合溶液表面张力 2.9全塔效率及实际塔板数三、工艺计算及主体设备的设计 3.1塔径的初步设计 3.2溢流装置 3.2.1堰长

2、3.2.2弓形降液管的宽度和横截面 3.2.3降液管底隙高度h 3.3塔板布置及浮阀数目与排列 3.3.1塔板分布 3.3.2浮阀数目与排列 3.4塔板的流体力学计算 3.4.1相通过浮阀塔板的压降 3.5液泛 3.6物沫夹带 3.7塔板负载性能图 3.7.1物沫夹带图 3.7.2液泛线 3.7.3液相负荷上限 3.7.4漏液线 3.7.5液相负荷下限性四、塔的附属设备选型及校核 4.1接管 4.1.1进料管 4.1.2回流管 4.1.3塔釜出料管 4.1.4塔顶蒸汽出料管 4.1.5塔釜进气管 4.1.6法兰 4.2筒体和封头 4.2.1筒体 4.2.2封头 4.3除沫器 4.4裙座 4.5

3、人孔4.6 塔总体高度的计算 4.6.1塔的顶部空间高度 4.6.2塔的底部空间高度 4.6.3塔立体高度五、塔的各项指标校检 5.1风载荷 5.2风弯矩 5.3离心泵的选型 5.4塔体的强度和稳定性校核 5.5质量载荷 5.6塔底抗压强校核 5.7裙座的强度及稳定性校核 5.8焊缝强度 5.9水压试验时塔的强度和稳定性验算6、 总结7、 主要参考文献项目设计计算结果一、设计方案的拟定1.1 设计题目1.2设计内容1.3设计成果二、精馏塔工艺的设计及计算2.1塔的物料衡算2.2塔板数的确 定2.3塔的平均温度2.4密度2.5混合物的粘度2.6相对挥发度2.7气液相体积流量计算2.8混合溶液表面

4、张力2.9全塔效率及实际塔板数2、 工艺计算及主体设备的设计3.1塔径的初步设计3.2溢流装置3.2.1堰长 3.2.2弓形降液管的宽度和横截面3.2.3降液管底隙高度h3.3塔板布置及浮阀数目与排列3.3.1塔板分布3.3.2浮阀数目与排列3.4塔板的流体力学计算3.4.1相通过浮阀塔板的压降3.5液泛3.6物沫夹带3.7塔板负载性能图3.7.1物沫夹带图3.7.2液泛线3.7.3液相负荷上限3.7.4漏液线3.7.5液相负荷下限性3、 塔的附属设备选型及校核4.1接管4.1.1进料管4.1.2回流管4.1.3塔釜出料管4.1.4塔顶蒸汽出料管4.1.5塔釜进气管4.1.6法兰4.2筒体和封

5、头4.2.1筒体4.2.2封头4.3除沫器4.4裙座4.5人孔4.6 塔总体高度的计算4.6.1塔的顶部空间高度4.6.2塔的底部空间高度4.6.3塔立体高度五、塔的各项指标校检5.1风载荷5.2风弯矩5.3离心泵的选型5.4塔体的强度和稳定性校核5.5质量载荷5.6塔底抗压强校核5.7裙座的强度及稳定性校核5.8焊缝强度5.9水压试验时塔的强度和稳定性验算6、 总结七、主要参考文献 酒精回收利用精馏塔的设计（1） 回收处理料量12000kg/h；（2） 酒精进料10%（V/V）；（3） 成品酒精浓度75%（V/V）；（4） 酒精采用蒸汽加热连续常压精馏回收工艺，塔内件采用板式结构（1） 合理

6、的参数选择和结构设计（2） 工艺计算和压降计算（3） 从JB/T4710的要求，进行塔器结构的设计与强度校核（1） 设计说明书一份（2） 设计图纸包括：塔器的设备总图、零件图若干张1、 料液及塔顶、塔底产品含乙醇摩尔分数 F为原料液流量（kmol/s） D为塔顶产品流量（kmol/s） W为塔底残液流量（kmol/s） 为原料组成（摩尔分数） 为塔顶组成（摩尔分数） 为塔底组成（摩尔分数） 塔底乙醇含量不高于0.2% 将酒精体积比转化成质量比，自取酒精密度789，水密度1000。 进料管乙醇含量 出料管乙醇含量 2、物料衡算 进料量： 物料衡算式： 联立代入求解： 常压下乙醇-水气液平衡组成摩

7、尔与温度的关系点。温度/液相气相1000095.51.9017.0089.07.2138.9186.79.6643.7583.312.3847.0480.116.6450.8982.723.3754.4582.326.0855.8081.532.7359.2680.739.6561.2279.850.7965.6479.751.9265.9979.357.3264.4178.767.6373.8578.4174.7278.1578.1581.4389.4(1) 根据乙醇、水的平衡数据做x-y 图 根据1.01325×pa下，乙醇-水的气液平衡组成关系可绘出平衡曲线即x-y曲线图，泡点

8、进料，所以q=1.即q为一条直线，本平衡具有下凹部分，操作线尚未落到平衡线前，已与平衡线相切，=0.0332，=0.242，所以=1.145，操作回流比R=1.7175. 已知：精馏段操作线方程为： = 提馏段操作线方程为： 在图上做操作线，由此得到理论板=9（包括再沸器），加料板在3块理论板。 利用表中数据由拉格朗日值求得、 精馏段平均温度： 提馏段平均温度： 已知混合液密度：(a为质量分数，为平均相对分子质量) 混合气密度：（1） 精馏段： 液相组成 气相组成 故（2） 提馏段： 液相组成 气相组成 故 各温度下乙醇和水的密度表温度/乙醇密度/水的密度/80735971.885730968

9、.690724965.395720961.85100716958.4 求得 和下的乙醇和水的密度：内差法 =86.905 同理：=96.805，=718.6，=960.6Kg/ 精馏段： 提馏段： =86.905，查表得，=0.3281=0.413 =96.805，查表得，=0.2939=0.366精馏段粘度：=0.336提馏段粘度： =0.295（1）精馏段挥发度：由 得 （2）提馏段挥发度：由得 本设计为饱和液体进料，故q=1 取R=1.5=1.7175 （1）精馏段：L=RD=1.71750.012=0.02061kmol/sV=(R+1)D=(1.7175+1)0.012=0.0326

10、1kmol/s 已知：=20.66kg/kmol =30.13kg/kmol =903.97kg/ =1.02kg/质量流量:=20.660.02061=0.426 =30.130.03261=0.983体积流量: （2）提馏段：饱和液体进料,q=1 已知： 质量流量： 体积流量： 二元有机物水的溶液表面张力可用以下公式计算： 其中： 式中下脚标w，o，s分别代表水，有机物及表面部分，指主体部分的分子数，指主体部分的摩尔体积；，指纯水及有机物的表面张力。对乙醇，q=2.（1） 精馏段：=86.905 不同温度下乙醇和水的表面张力温度/°C708090100乙醇表面张力/mN/1817

11、.1516.215.2水表面张力/mN/64.862.660.758.8乙醇表面张力：水表面张力：=lg 3.4=0.531=-0.901=0.531-0.901=-0.37联立方程得： （2） 提馏段：=96.805乙醇表面张力：水表面张力：=1.34-0.704=0.636联立方程得： 理论塔板数的计算，可采用逐板计算法，图解法，在本次设计中采用图解法。根据1.01325×pa下，乙醇-水的气液平衡组成关系可绘出平衡曲线即x-y曲线图，泡点进料，所以q=1.即q为一条直线，本平衡具有下凹部分，操作线尚未落到平衡线前，已与平衡线相切，=0.0332，=0.242，所以=1.145，