化原設(shè)計(苯——甲苯)

1、1 1化工原理課程設(shè)計 題題 目：目： 苯苯-甲苯連續(xù)精餾塔的設(shè)計甲苯連續(xù)精餾塔的設(shè)計 2 2 總體要求總體要求一、課程設(shè)計的目的一、課程設(shè)計的目的二、課程設(shè)計任務和時間安排二、課程設(shè)計任務和時間安排三、工藝優(yōu)化設(shè)計三、工藝優(yōu)化設(shè)計四、精餾塔設(shè)備優(yōu)化設(shè)計四、精餾塔設(shè)備優(yōu)化設(shè)計五、輔助設(shè)備設(shè)計和選用五、輔助設(shè)備設(shè)計和選用3 3一、課程目的和要求一、課程目的和要求n目的：目的：n鍛煉學生的綜合能力：資料查閱、知識綜合應用、鍛煉學生的綜合能力：資料查閱、知識綜合應用、理論計算、設(shè)備選型、繪制圖形、編寫說明書。理論計算、設(shè)備選型、繪制圖形、編寫說明書。n培養(yǎng)工程觀念：理論培養(yǎng)工程觀念：理論小試小試放大

2、。放大。n要求：要求：n設(shè)定大致框架，繪制生產(chǎn)工藝流程圖；設(shè)定大致框架，繪制生產(chǎn)工藝流程圖；n進行有關(guān)計算，得出設(shè)備主要尺寸和參數(shù)（塔高，進行有關(guān)計算，得出設(shè)備主要尺寸和參數(shù)（塔高，直徑，塔板數(shù)等）；直徑，塔板數(shù)等）；n根據(jù)計算結(jié)果繪制主體設(shè)備圖形（塔體、塔板）；根據(jù)計算結(jié)果繪制主體設(shè)備圖形（塔體、塔板）；n編寫設(shè)計說明書。編寫設(shè)計說明書。4 4二、課程設(shè)計任務和時間安排二、課程設(shè)計任務和時間安排n詳見任務書詳見任務書 5 5n所有工作獨立完成；所有工作獨立完成；n時間：時間：4月月28日日-5月月11日日n上交截止日期：上交截止日期：5月月12日（提交板式精餾日（提交板式精餾塔設(shè)計書，具體內(nèi)

3、容另見要求）塔設(shè)計書，具體內(nèi)容另見要求）具體要求具體要求6 61. 精餾塔設(shè)計任務書（設(shè)計題目及原始數(shù)據(jù)）精餾塔設(shè)計任務書（設(shè)計題目及原始數(shù)據(jù)）2. 塔設(shè)備簡介塔設(shè)備簡介3. 設(shè)計方案的確定設(shè)計方案的確定4. 設(shè)計基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及符號說明設(shè)計基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及符號說明5. 設(shè)計計算設(shè)計計算（物料衡算、理論塔板數(shù)、塔高、塔徑、塔（物料衡算、理論塔板數(shù)、塔高、塔徑、塔 板設(shè)計板設(shè)計、輔助設(shè)備設(shè)計等）輔助設(shè)備設(shè)計等）6. 附圖附圖7. 設(shè)計評述設(shè)計評述8. 參考資料參考資料（具體描述（具體描述 作者作者. 書名書名. 出版社）出版社）設(shè)計書內(nèi)容設(shè)計書內(nèi)容塔的工藝設(shè)計計算、主體設(shè)備計算（塔體和塔的工藝設(shè)計計算、主體

4、設(shè)備計算（塔體和塔板主要尺寸計算）、流體力學驗算、塔板塔板主要尺寸計算）、流體力學驗算、塔板負荷性能圖、負荷性能圖、設(shè)計結(jié)果一覽表設(shè)計結(jié)果一覽表、換熱器設(shè)計、換熱器設(shè)計選型選型、主要接管尺寸、離心泵選型、主要接管尺寸、離心泵選型7 7精餾塔設(shè)計內(nèi)容精餾塔設(shè)計內(nèi)容主體設(shè)備主體設(shè)備1）精餾塔的物料衡算）精餾塔的物料衡算 P.122 摩爾分率、平均摩爾質(zhì)量、物料衡算摩爾分率、平均摩爾質(zhì)量、物料衡算2）塔板數(shù)的確定）塔板數(shù)的確定（逐板計算法）（逐板計算法） 相對揮發(fā)度相對揮發(fā)度（相平衡方程）（相平衡方程） 求最小回流比（算出求最小回流比（算出R，得出操作線方程），得出操作線方程） 根據(jù)全塔效率求實際塔

5、板數(shù)（根據(jù)全塔效率求實際塔板數(shù)（分開算分開算） 靈敏板的確定（求出前后兩塊板液相組成的差值，靈敏板的確定（求出前后兩塊板液相組成的差值，最大差值的板就是靈敏板，依據(jù)板效率定最大差值的板就是靈敏板，依據(jù)板效率定N實際敏實際敏）8 8n塔頂塔頂?shù)牟僮鲏毫σ阎?，的操作壓力已知，x xD D=y=y1 1已知，由已知，由n以及安托因方程試差法求出塔頂溫度（參考化原書以及安托因方程試差法求出塔頂溫度（參考化原書p51p51例題例題9-19-1），），t t頂求出后，安托因方程求出頂求出后，安托因方程求出P PAOAO, P, PBOBO, , 塔頂?shù)乃數(shù)?則求出了則求出了0000BABAApppppp

6、y相對揮發(fā)度的確定方法相對揮發(fā)度的確定方法9 9n塔底塔底相對揮發(fā)度的求取相對揮發(fā)度的求取n先假設(shè)塔底的先假設(shè)塔底的底底（可由（可由x xw w值以及氣液相平衡數(shù)據(jù)值以及氣液相平衡數(shù)據(jù)t-t-x-yx-y采用插值法估算出）；則平均為采用插值法估算出）；則平均為n由由 求出求出N Nminmin；nR Rminmin的計算：的計算： ，由，由x xF F=x=xe e，和相平衡方程，和相平衡方程，求出求出y ye e，求出，求出R Rminmin；R=R=（1.21.22 2） R Rminmin ；底頂?shù)醉?010n由捷算法由捷算法 （化原書（化原書p74p74）求出）求出N N（包括塔釜）；

7、（包括塔釜）；n假設(shè)塔效率（假設(shè)塔效率（50%50%左右），算出左右），算出N N實際（包括塔釜），實際（包括塔釜），取單板壓降為取單板壓降為0.70.7，則，則p p底底=p=p頂頂+ +（N N實際實際-1-1）0.70.7，由由x xw w和和p p底，同塔頂，由試差求出塔底溫度底，同塔頂，由試差求出塔底溫度t t，則塔，則塔底的底的可求，看是否和假設(shè)的相符，不符重新假設(shè)可求，看是否和假設(shè)的相符，不符重新假設(shè)再算。再算。n后面塔效率求出后，看和假設(shè)的是否相符，如果誤后面塔效率求出后，看和假設(shè)的是否相符，如果誤差大，則上一步中重新假設(shè)塔效率，重算差大，則上一步中重新假設(shè)塔效率，重算17.

8、019 . 01lgminmin RRRNNN000BABAppppx3）精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計算）精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計算 精餾段精餾段/提餾段提餾段 操作壓強、操作溫度、平均摩爾質(zhì)量、平均密度、操作壓強、操作溫度、平均摩爾質(zhì)量、平均密度、 液體平均表面張力、液體平均黏度液體平均表面張力、液體平均黏度氣液負荷計算氣液負荷計算 精餾段精餾段/提餾段提餾段 V(kmol/h) VS(m3/s)， L -LS V(kmol/h)VS (m3/s)， L-LS4）精餾塔的塔體工藝尺寸計算）精餾塔的塔體工藝尺寸計算 (1)塔徑塔徑（圓整時優(yōu)先（圓整時優(yōu)先圓整圓整為為偶數(shù)偶數(shù)）

9、D1m，精餾段提餾段塔體取同一塔徑。，精餾段提餾段塔體取同一塔徑。 板間距板間距HT:小于小于600mm，P107 (2)塔高塔高 P.117-118 塔頂空間塔頂空間HD(1.52.0)HT ：封頭（：封頭（0.51.0m） 塔底空間：貯存液量塔底空間：貯存液量38min 進料板：比普通塔板要高些進料板：比普通塔板要高些 人孔：人孔：46層塔板設(shè)一個（附圖中應畫出）層塔板設(shè)一個（附圖中應畫出） 板間距板間距600mm 堰長堰長lw(0.60.8) D 堰高堰高hw:取板上清液層高度取板上清液層高度hL在在50100mm。 板上液層高度板上液層高度hL= hw+ how a 平直堰平直堰 ho

10、w6 mm b 齒形堰齒形堰 how5s） 降液管底隙高度降液管底隙高度h0(不宜小于不宜小于0.020.025m) 一般應低于堰高一般應低于堰高6mm 但不宜小于但不宜小于2025mm (1)溢流裝置溢流裝置 P1105）塔板主要工藝尺寸的計算）塔板主要工藝尺寸的計算 （2）塔板布置）塔板布置篩孔數(shù)及開孔率篩孔數(shù)及開孔率孔徑孔徑d0: 38mm孔間距：孔間距：t/d0取取2.55，實際取，實際取34板厚：碳鋼板厚：碳鋼34mm，不銹鋼，不銹鋼22.5mm開孔率：開孔率：通常小于通常小于15%6）篩板的流體力學驗算）篩板的流體力學驗算（精餾段、提餾段）（精餾段、提餾段） 塔板壓降、塔板壓降、液

11、沫夾帶、漏液、液泛液沫夾帶、漏液、液泛7）塔板負荷性能圖）塔板負荷性能圖（精餾段、提餾段）（精餾段、提餾段） n漏液線漏液線n霧沫夾帶線霧沫夾帶線n液體流量下限線液體流量下限線n液體流量上限線液體流量上限線n液泛線液泛線n操作線（操作彈性）操作線（操作彈性）17178）篩板塔設(shè)計結(jié)果一覽表）篩板塔設(shè)計結(jié)果一覽表P1331818 精餾塔附屬設(shè)備及接管尺寸精餾塔附屬設(shè)備及接管尺寸 塔頂全凝器塔頂全凝器/產(chǎn)品冷卻器產(chǎn)品冷卻器/再沸器再沸器/原料預熱器原料預熱器 節(jié)能節(jié)能 （注明型號，選一個進行驗證，參照設(shè)計書和上冊化原及樣本）（注明型號，選一個進行驗證，參照設(shè)計書和上冊化原及樣本） 塔主要接管尺寸（

12、化原上冊塔主要接管尺寸（化原上冊P291-292） 塔頂蒸汽出口管徑、回流液管徑、加料管徑、塔頂蒸汽出口管徑、回流液管徑、加料管徑、 釜液排出管徑、飽和蒸汽管徑（原料預熱器、釜液排出管徑、飽和蒸汽管徑（原料預熱器、 再沸器）再沸器） （注意選用標準尺寸，包括壁厚）（注意選用標準尺寸，包括壁厚） 泵的選用泵的選用 （化原上冊（化原上冊P293） 原料泵、釜液泵（原料泵、釜液泵（選型并列出參數(shù)表選型并列出參數(shù)表） 1919n接管尺寸接管尺寸1、塔頂蒸汽出口管徑、塔頂蒸汽出口管徑2、回流液管徑、回流液管徑重力回流重力回流，回流液速度一般為，回流液速度一般為0.20.5m/s；泵輸送回流；泵輸送回流液

13、時，速度為液時，速度為1.02.5m/s20203、加料管徑、加料管徑料液由高位槽流入塔內(nèi)時，速度可取為料液由高位槽流入塔內(nèi)時，速度可取為0.40.8m/s；泵泵送料液送料液入塔時，速度取為入塔時，速度取為1.52.5m/s4、釜夜排出管徑、釜夜排出管徑塔釜夜流出塔的速度一般可取為塔釜夜流出塔的速度一般可取為0.51.0m/s5、飽和水蒸氣管徑、飽和水蒸氣管徑表壓為表壓為295kPa以下時，速度取為以下時，速度取為2040m/s；表壓為；表壓為785kPa以下時，速度取為以下時，速度取為4060m/s；表壓為；表壓為2950kPa以以上時，速度取為上時，速度取為80m/s2121計算中用到的關(guān)聯(lián)圖（復?。┯嬎阒杏玫降年P(guān)聯(lián)圖（復?。┥a(chǎn)工藝流程圖生產(chǎn)工藝流程圖精餾塔主體設(shè)備設(shè)計條件圖精餾塔主體設(shè)備設(shè)計條件圖圖紙必須規(guī)范，標注清楚圖紙必須規(guī)范，標注清楚附圖附圖2222設(shè)計圖要求設(shè)計圖要求n1、用、用A4圖紙繪制生產(chǎn)工藝流程圖一張；圖紙繪制生產(chǎn)工藝流程圖一張；n2、用、用A3圖紙繪制主體設(shè)備設(shè)計條件圖一張：一圖紙繪制主體設(shè)備設(shè)計條件圖一張：一主視圖，一俯視圖，一剖面圖。設(shè)備技術(shù)要求、主視圖，一俯視圖，一剖面圖。設(shè)備技術(shù)要求、主要參數(shù)、接管表、部件明細表、標題欄