乙醇—水分離填料精餾塔設(shè)計(jì)化工原理

1、化工原理課程設(shè)計(jì)乙醇-水填料精儲(chǔ)塔設(shè)計(jì)學(xué)生姓名學(xué)院名稱(chēng)學(xué)號(hào)班級(jí)專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)指導(dǎo)教師化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)一、設(shè)計(jì)題目：乙醇-水篩板（填料）精儲(chǔ)塔設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)條件：1、常壓p=1atm（絕壓）。2、原料來(lái)自粗儲(chǔ)塔，為9596C飽和蒸汽，由于沿程熱損失，進(jìn)精儲(chǔ)塔時(shí)，原料溫度約為90C；3、塔頂濃度為含乙醇92.41%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的藥用酒精，產(chǎn)量為25噸/天；4、塔釜采用飽和蒸汽直接加熱，從塔釜出來(lái)的殘液中乙醇濃度要求不大于0.3%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）;5、塔頂采用全凝器，泡點(diǎn)回流，回流比R=1.12.0Rmin；6、廠址：徐州地區(qū)三、設(shè)計(jì)任務(wù)：1、完成該精儲(chǔ)塔的工藝設(shè)計(jì)，包括輔助設(shè)備及進(jìn)出口管路的計(jì)算和選型；

2、2、畫(huà)出帶控制點(diǎn)工藝流程圖、xy相平衡圖、塔板負(fù)荷性能圖、塔板布置圖、精儲(chǔ)塔工藝條件圖；3、寫(xiě)出該精儲(chǔ)塔的設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，包括設(shè)計(jì)結(jié)果匯總和設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)。摘要乙醇是生活中一種常見(jiàn)的化學(xué)品，它是一種有機(jī)物，俗稱(chēng)酒精。它是帶有一個(gè)羥基的飽和一元醇，在常溫、常壓下是一種易燃、易揮發(fā)的無(wú)色透明液體，它的水溶液具有酒香的氣味，并略帶刺激性。有酒的氣味和刺激的辛辣滋味。乙醇液體密度比水小，能與水以任意比互溶。乙醇的生產(chǎn)離不開(kāi)精儲(chǔ)、萃取等化工流程。氧化鈣脫水法、共沸精儲(chǔ)、吸附精儲(chǔ)、滲透汽化、吸附法、萃取精微法和真空脫水法等多用在乙醇的回收和提純的方面。實(shí)際生產(chǎn)中較成熟的方法是共沸精儲(chǔ)和萃取精儲(chǔ)，這2種分離方法多以連

3、續(xù)操作的方式出現(xiàn)。在一些領(lǐng)域生產(chǎn)乙醇設(shè)備簡(jiǎn)單、投資小，可單塔分離多組分混合物，或同一塔可處理種類(lèi)和組成頻繁更換的物系。塔設(shè)備是使氣液成兩相通過(guò)精密接觸達(dá)到相際傳質(zhì)和傳熱目的的氣液傳質(zhì)設(shè)備之一，一般分為級(jí)間接觸式和連續(xù)接觸式兩大類(lèi)。前者的代表是板式塔，后者的代表則為填料塔。本次課程設(shè)計(jì)就是針對(duì)乙醇-水體系而進(jìn)行的常壓二元填料精儲(chǔ)塔的設(shè)計(jì)及相關(guān)設(shè)備選型。關(guān)鍵詞：乙醇；水；填料塔；精儲(chǔ)1概述11.1 物料性質(zhì)11.2 塔設(shè)備簡(jiǎn)介12流程的確定及說(shuō)明12.1 .加料12.2 .進(jìn)料12.3 塔頂冷凝方式22.4 回流方式22.5 加熱方式22.6 加熱器22.7 塔的設(shè)計(jì)計(jì)算23.1 物料衡算23.2

4、 塔頂氣相、液相，進(jìn)料和塔底的溫度分別為：小、廟、tF、tw33.3 平均相對(duì)揮發(fā)度0c43.4 回流比的確定43.5 熱量衡算53.5.1 加熱介質(zhì)的選擇53.5.2 冷卻劑白選擇53.5.3 熱量衡算53.6 理論塔板數(shù)計(jì)算73.6.1 板數(shù)計(jì)算73.6.2 塔板效率83.7 精微塔主要尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算93.7.1 流量和物性參數(shù)的計(jì)算93.7.2 塔徑設(shè)計(jì)計(jì)算114附屬設(shè)備及主要附件的選型計(jì)算154.1 .冷凝器154.2 再沸器164.3 塔內(nèi)其他構(gòu)件174.3.1 .塔頂蒸汽管174.3.2 .回流管174.3.3 .進(jìn)料管184.3.4 .塔釜出料管184.3.5 除沫器184.3.

5、6 液體分布器194.3.7 液體再分布器204.3.8 填料支撐板的選擇204.3.9 塔釜設(shè)計(jì)214.3.10 塔的頂部空間高度214.3.11 手孔的設(shè)計(jì)214.3.12 .裙座的設(shè)計(jì)225精微塔高度計(jì)算226總結(jié)24附錄24參考文獻(xiàn)26第一部分概述1.1 物料性質(zhì)乙醇易燃，具刺激性。具蒸氣與空氣可形成爆炸性混合物，遇明火、高熱能引起燃燒爆炸。與氧化劑接觸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或引起燃燒。所以運(yùn)輸時(shí)要單獨(dú)裝運(yùn)，運(yùn)輸過(guò)程中要確保容器不泄漏、不倒塌、不墜落、不損壞。運(yùn)輸時(shí)運(yùn)輸車(chē)輛應(yīng)配備相應(yīng)品種和數(shù)量的消防器材。要儲(chǔ)存于陰涼、通風(fēng)的庫(kù)房。遠(yuǎn)離火種、熱源。在操作過(guò)程中，還要注意安全防護(hù)等措施。1.2 塔設(shè)

6、備簡(jiǎn)介填料塔是以塔內(nèi)的填料作為氣液兩相間接觸構(gòu)件的傳質(zhì)設(shè)備。填料塔具有生產(chǎn)能力大，分離效率高，壓降小，持液量小，操作彈性大等優(yōu)點(diǎn)。填料塔的塔身是一直立式圓筒，底部裝有填料支承板，填料以亂堆或整砌的方式放置在支承板上。填料的上方安裝填料壓板，以防被上升氣流吹動(dòng)。液體從塔頂經(jīng)液體分布器噴淋到填料上，并沿填料表面流下。氣體從塔底送入，經(jīng)氣體分布裝置分布后，與液體呈逆流連續(xù)通過(guò)填料層的空隙，在填料表面上，氣液兩相密切接觸進(jìn)行傳質(zhì)。填料塔屬于連續(xù)接觸式氣液傳質(zhì)設(shè)備，兩相組成沿塔高連續(xù)變化，在正常操作狀態(tài)下，氣相為連續(xù)相，液相為分散相。第二部分流程的確定及說(shuō)明2.1 .力口料加料方式有兩種：高位槽加料和泵

7、直接加料。雖然采用高位槽加料，通過(guò)控制液位高度，可以得到穩(wěn)定的流量和流速，但由于多了高位槽，建設(shè)費(fèi)用相應(yīng)增加。若采用泵加料，流量穩(wěn)定，傳質(zhì)效率高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便。所以本設(shè)計(jì)采用泵直接加料。2.2 .進(jìn)料進(jìn)料狀況一般有冷液進(jìn)料和泡點(diǎn)進(jìn)料。對(duì)于冷液進(jìn)料，當(dāng)組成一定時(shí)，流量一定，對(duì)分離有利，省加熱費(fèi)用，但其受環(huán)境影響較大；而泡點(diǎn)進(jìn)料時(shí)進(jìn)料溫度受季節(jié)、氣溫變化和前段工序波動(dòng)的影響，塔的操作比較容易控制。止匕外，泡點(diǎn)進(jìn)料時(shí)，基于包摩爾流假定，精儲(chǔ)段和提鐳段的塔徑基本相等，無(wú)論是設(shè)計(jì)計(jì)算還是實(shí)際加工制造這樣的精儲(chǔ)塔都比較容易。此設(shè)計(jì)采用泡點(diǎn)進(jìn)料。2.3 塔頂冷凝方式塔頂冷凝采用全凝器，用水冷凝。乙醇和

8、水不反應(yīng)。且容易冷凝，故使用全凝器。塔頂出來(lái)的氣體溫度不高，冷凝后回流液和產(chǎn)品溫度不高無(wú)需進(jìn)一步冷卻。2.4 回流方式回流方式可分為重力回流和強(qiáng)制回流。對(duì)于小型塔，回流冷凝器一般安裝在塔頂。其優(yōu)點(diǎn)是回流冷凝器無(wú)需支撐結(jié)構(gòu)，具缺點(diǎn)是回流冷凝器回流控制較難。由于本次設(shè)計(jì)為小型塔，故采用重力回流。2.5 加熱方式加熱方式分為直接蒸汽和間接蒸汽加熱。直接蒸汽加熱是用蒸汽直接由塔底進(jìn)入塔內(nèi)。由于重組分是水，故省略加熱裝置。采用飽和蒸汽直接加熱。2.6 加熱器類(lèi)型采用U型管蒸汽間接加熱器，用水蒸汽作加熱劑。因?yàn)樗?，可將加熱器放在塔?nèi)，即再沸器。第三部分精儲(chǔ)塔的設(shè)計(jì)計(jì)算3.1 物料衡算乙醇Ma=46.07

9、Kg/Kmol水Mb=18.02Kg/KmolXf=(0.35/46.07)/(0.35/46.07+0.65/18.02)=0.174Xd=(0.9241/46.07)/(0.9241/46.07+0.0759/18.02)=0.826XW=(0.003/46.07)/(0.003/46.07+0.997/18.02)=0.001MF=0.17446.07+(1-0.174)18.02=22.90Kg/KmolMd=0.82646.07+(1-0.826)18.02=41.19Kg/KmolMw=0.00146.07+(1-0.001)18.02=18.05Kg/KmolF=25000/(2

10、4*22.90)=45.49Kmol/h由：F=D+WFXf=DX>+WXv聯(lián)立得D=9.54Kmol/hW=35.95Kmol/h3.2 塔頂氣相、液相，進(jìn)料和塔底的溫度分別為：加、山、tF、tw表1乙醇-水的汽-液平衡組成乙醇/%（mol分率）溫度/C乙醇/%（mol分率）溫度/C乙醇/%（mol分率）溫度/C液相氣相液相氣相液相氣相0.000.00100.00.23370.544582.70.57320.684179.30.01900.170095.50.26080.558082.30.67630.738578.740.07210.389189.00.32730.582681.50

11、.74720.781578.410.09660.437586.70.39650.612280.70.89430.894378.150.12380.470485.30.50790.656479.80.16610.508984.10.51980.659979.7由表中數(shù)據(jù)，用內(nèi)差法計(jì)算得塔頂：(0.7472-0.826)/(0.7472-0.6763)=(78.4-tLD)/(78.41-78.74)tLD=78.04C(0.7815-0.826)/(0.7815-0.7385)=(78.41-tVD)/(78.41-78.74)tVD=78.07C塔釜:(0-0.001)/(0-0.019)=(

12、100-tW)/(100-95.5)tw=99.76C進(jìn)料：(0.2337-0.1661)/(0.174-0.1661)=(82.7-84.1)/(tF-84.1)tF=83.94C精微段平均溫度：t?=(tVD+tF)/2=(78.07+83.94)/2=81.01C提儲(chǔ)段平均溫度：t?=(tW+tF)/2=(99.76+83.94)/2=91.85C3.3 平均相對(duì)揮發(fā)度a在tF溫度下乙醇和水的飽和蒸汽壓分別為:精微段：t1=81.01C(81.01-89.0)/(80.7-89.0)=(X1-0.5079)/(0.3965-0.5079)=(y1-0.6564)/(0.6122-0.65

13、64)X1=0.4007y1=0.6139精微段：t2=91.85C(91.85-89.0)/(95.5-89.0)=(x2-0.0721)/(0.019-0.0721)=(y2-0.3891)/(0.17-0.3891)X2=0.0488y2=0.2930X將x1,x2,y1,y2分別代入y=得a1=2.38a2=8.081(：-1)xa=4.393.4 回流比的確定由于是泡點(diǎn)進(jìn)料，Xq=XF=0.174二Xqyq=4.39*0.174/(1+3.39*0.174)=0.4801(1-1)Xqxd-yqRmin=-=(0.826-0.480)/(0.480-0.174)=1.13yq-xq一

14、般操作回流比取最小回流比的1.12倍，本設(shè)計(jì)取1.5倍。即R=1.5Rmin=1.51.13=1.70L=R-D=1.70*9.54=16.22kmol/hL=L+qF=16.22+45.49=61.71kmol/h'V=V=(R+1)D=16.22+9.54=25.76kmol/h3.5熱量衡算3.5.1加熱介質(zhì)常用的加熱劑有飽和水蒸氣和煙道氣。飽和水蒸氣是一種應(yīng)用最廣泛的加熱劑。燃料燃燒所排放的煙道氣溫度可達(dá)100100OC,適合于高溫加熱。煙道氣的缺點(diǎn)是比熱容及傳熱系數(shù)較低，加熱溫度控制困難。所以本設(shè)計(jì)選用300kPa(溫度為133.3C)的飽和水蒸氣做加熱介質(zhì)。3.5.2冷卻劑

15、常用的冷卻劑是水和空氣，應(yīng)因地制宜地加以選用。受當(dāng)?shù)貧鉁叵拗?，冷卻水一般為1025c.如需冷卻到較低溫度，則需采用低溫介質(zhì)，如冷凍鹽水、氟利昂等。本設(shè)計(jì)建廠地區(qū)為徐州，應(yīng)該采用冷卻水。循環(huán)冷卻水進(jìn)口溫度32C,出口溫度為38Co3.5.3熱量衡算已求得：tLD=78.04C加=78.07CtW=99.76CtF=83.94C3=81.01Ct2=91.85CtLD溫度下：Cp1=140.12kJ/(kmolK)Cp2=75.34kJ/(kmol-K)CpD=Cp1*XdCp21-Xd=140.120.826+75.34(1-0.826)=128.85kJ/(kmol-K)tW溫度下：Cp1=1

16、51.89kJ/(kmolK)Cp2=75.87kJ/(kmolK)CpW=Cp1*XwCp21-Xw=151.890.001+75.87(1-0.001)=75.95kJ/(kmol-K)tLD溫度下：1=83.95kJ/kg;2=2314.6kJ/kg;個(gè)"*Xd-21-Xd=83.950.826+(1-0.826)=472.08kJ/kg(1)0C時(shí)塔頂氣體上升的始Qv塔頂以0C為基準(zhǔn)，Qv=v'CpDtD+V歹M-d=25.76128.8578.04+25.76472.0841.19=759931.06kJ/h(2)回流液的始QrtvD=78.07C溫度下Cp1=14

17、0.12kJ/(kmol-K)Cp2=75.34kJ/(kmol-K)CpD-Cp1XdCp21-XD=140.120.826+75.34(1-0.826)=128.85kJ/(kmol-K)Qr=L，Cp*tVD=16.22128.8578.07=163162.16kJ/h(3)塔頂儲(chǔ)出液的始Qd因儲(chǔ)出口與回流口組成一樣，所以Qd=D，Cp“l(fā)d=9.54128.8578.04=95929.03J/h(4)冷凝器消耗的始QcQc=Qv-Qr-Qd=759931.06-163162.16-95929.03=500839.87kJ/h(5)進(jìn)料口的始Qftf溫度下：Cp1=153.06kJ/(k

18、molK);Cp2=76.84kJ/(kmolK);Cp。*Cp21-Xf=153.060.174+76.84(1-0.174)=90.10所以Qf=F*Cp*tF=45.49x90.10父83.94=344040.60kJ/(kmol-K)(6)塔底殘液的始QWQw=WCp*tw=35.9575.9599.76=272384.95kJ/(kmol-K)(7)再沸器Qb塔釜熱損失為10%則刀=0.9設(shè)再沸器損失能量Q損=0.1Qb,Qb+Qf=Qc+Qw+Q損+Qd加熱器的實(shí)際熱負(fù)荷0.9Qb=Qc-QwQd-Qf=500839.87+272384.95+95929.03-344040.60=

19、525113.25kJ/h3.6理論塔板數(shù)計(jì)算3.6.1 板數(shù)計(jì)算精福段操作線方程：ynRXD=Xn1'R1R11.700.826=0.630xn0.306提福段操作線方程:25.7635.95=0.717R1yn1-RXnxWR0.71710.717Xn0.0010.717=2.395xn-0.001因?yàn)榕蔹c(diǎn)進(jìn)料，所以q=1.圖1理論板數(shù)圖解法xw=0.001xF=0.174xD-0.826二Nt=9（不含再沸器）進(jìn)料板Nf=7精微段4塊，提儲(chǔ)段5塊。3.6.2塔板效率表2不同溫度下乙醇-水黏度（mPa。s）20406080100乙醇1.150.8140.6010.4950.361水

20、1.0050.6560.46880.35650.2838全塔的平均溫度:：二二7876.gag。（乙醇：889080=一醇9=0.435mPa.s100-800.361-0.495水:N水=0.324mPa-s88.90801水-0.3565100-80-0.2838-0.3565所以，JLD=0.8260.4351-0.8260.324=0.416mPa-sLWU0.0010.4351-0.0010.324-0.324mPa.sF=0.1740.4351-0.1740.324=0.343mPa-s全塔液體平均黏度:L=LD+-LW0.4160.3242=0.370mPas已知t=88.90c

21、,由表3-6-1,利用內(nèi)插法計(jì)算得:89-86.70.0721-0.09660.3891-0.437588.90-86.7-x-0.0966-y-0.4375因此：x=0.0732y=0.03912已求得a=4.39全塔效率ET=0.49;入245=0.494.390.370'匈=0.435實(shí)際塔板數(shù)：NP=業(yè)=9=21塊（不含塔釜）Et0.4353.7精微塔主要尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算3.7.1 流量和物性參數(shù)的計(jì)算表3乙醇-水在不同溫度下的密度溫度cP乙醇/（gml，）P、/gml-1tD=77.470.7350.971tW=99.890.7160.958tF=83.540.7300.968

22、1 .塔頂條件下的流量和物性參數(shù)Md=M1xD+M2(1xD)=46.07X0.826+18.02x(1-0.826)=41.19kg/kmol二1：20.8260.7351-0.8260.971=1.303mL/g3:L1=0.74405g/mL=767.46kg/m;V1pMDRT101.32541.198.314273.1577.47=1.432kg/m3V1=MDV=41.19X25.76=1061.05kg/hLi=Md，L=41.1916.22=668.10kg/h2 .進(jìn)料條件下的流量和物性參數(shù)MF=M1xF+M2(1xF)=46.07X0.174+18.02x(1-0.174)

23、=22.90kg/kmol:V2pMFRT101.32522.908.314273.1583.54=0.7824kg/m'，'_._.，xF1-xF0.1741-0.174d：L2：1巳0.7350.972-二一一=1.0865mL/gPl2=0.92039g/mL=920.39kg/m3'一_.V2V2Mf*V=22.90X25.76=589.90kg/h精微段：L2=MF吐=22.9016.22=371.44kg/h提儲(chǔ)段：L2=Mf<=22.9061.71=1413.16kg/h3 .塔底條件下的流量和物性參數(shù)Mw=M1xwM21-xw=46.07x0.00

24、1+18.02x(1-0.001)=18.05kg/kmol：V3pMRT101.32518.058.314273.1599.89=0.590kg/m3=1.044mL/gXw1-Xw0.0011-0.001：L3R：20.7160.958十=r4.精儲(chǔ)段的流量和物性參數(shù):V1':V21.4320.78243=1.107kg/m767.46920.39,3=843.93kg/mViV21061.05589.90=825.48kg/h,L1L2L二668.10371.44=519.77kg/h5.提儲(chǔ)段的流量和物性參數(shù))Pv_Jvi=0.78240.590-akg/m3_I：L929.3

25、9957.85,3=943.62kg/m589.90461.36=525.63kg/h1413.161113.87=1263.52kg/h6.體積流量塔頂：Va1V11061.051.4323600=0.2058m3/s進(jìn)料：Va2589.900.78243600=0.2094m3/s塔底：Va3*3精福段:VaVa1Va20.20580.20943.=0.2076m3/s461.363,=0.2172m/s0.5903600提福段:Va0.20940.21723=0.2133m/s3.7.2塔徑設(shè)計(jì)計(jì)算1.填料填料塔中填料的種類(lèi)有很多，基本分類(lèi)有散堆填料、規(guī)整填料和近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的毛細(xì)管填料

26、。填料的選擇包括確定填料的種類(lèi)、規(guī)格及材質(zhì)等。所選填料既要滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝的要求，又要使設(shè)備投資和操作費(fèi)用最低。填料種類(lèi)的選擇：填料種類(lèi)的選擇要考慮分離工藝的要求，通常考慮以下幾個(gè)方面：(1)傳質(zhì)效率要高。一般而言，規(guī)整填料的傳質(zhì)效率高于散裝填料。(2)通量要大。在保證具有較高傳質(zhì)效率的前提下，應(yīng)選擇具有較高泛點(diǎn)氣速或氣相動(dòng)能因子的填料。(3)填料層的壓降要低。(4)填料抗污堵性能強(qiáng),拆裝、檢修方便。Eckert將鮑爾環(huán)、拉西環(huán)、距鞍填料的性能做了比較，個(gè)填料的通過(guò)能力以鮑爾環(huán)的通過(guò)能力最大，拉西環(huán)最小，距鞍填料接近鮑爾環(huán)。個(gè)填料的效率以及操作彈性比較，可明顯看出鮑爾環(huán)的效率及操作彈性都居首位。在

27、進(jìn)行精儲(chǔ)操作時(shí)，填料塔對(duì)填料的接觸效率要求很高，所以本次設(shè)計(jì)選擇金屬鮑爾環(huán)。填料選用Dn38型填料。2.塔徑設(shè)計(jì)計(jì)算表4填料尺寸性能外徑父高父厚堆積個(gè)數(shù)堆積密度比表面空隙率填料名稱(chēng)dH、n:daz(mm乂mm乂mm)(個(gè)/m3)3(kg/m)/2,3、(m/m)(衿金屬鮑爾外38380.8130003651290.9450.0010.40.20.04Q田20.0040.002D2080M0.060.080.1om0.00850066810010080.060.20.40.60.80.01填料塔泛點(diǎn)氣速及氣體壓力降計(jì)算用關(guān)聯(lián)圖根據(jù)流量公式可計(jì)算塔徑，即4VsD=u(1)精制段=5197751”=

28、0.0228V(PLi825.48<843.93)p由圖查得縱坐標(biāo)為=0.225上好2pL<lj已知填料因子.=117m精微段平均溫度：t1=81.01cPL=843.93kg/m3,P水=971.8kg/m3P=-=0.868l=0.378mPas:L1水泛點(diǎn)氣速Uf0.252g%,：%.心20.2529.81843.91170.8681.1070.3780.2=4.748m/s泛點(diǎn)速率經(jīng)驗(yàn)值u/uF=0.50.85,取空塔氣速為50%uf,則u=0.5X4.748=2.374m/sD=4x0.61473.142.374=0.57m(2)提福段:由圖查得縱坐標(biāo)為:42=0.156

29、：L已知填料因子=117mJ提儲(chǔ)段平均溫度：t2=91.85C33PL=943.63kg/m,P水=965.3kg/mP，=0.9776。水Nl=0.378mPasUf0.105g：'l_0.1059.81943.63刈："心2".1170.97760.68620.378。2=3.879m/s泛點(diǎn)速率經(jīng)驗(yàn)值u/uF=0.50.85,取空塔氣速為50%uf,則u=0.5X3.879=1.9393m/sD二40.36483.141.9393=0.49m圓整后：全塔塔徑為550mm3.填料層高度設(shè)計(jì)計(jì)算(1)等板高度設(shè)計(jì)計(jì)算精福段1動(dòng)能因子F=u.：V=2.374、1.1

30、07=2.498m/s*kg/m32經(jīng)查每米填料理論板數(shù)為4-4.5塊取n=4HETP=1/n=0.25Z精=NT*HETP精微段：Z精=4*0.25=1mZ1精=1x1.5=1.5m提福段：Z精=5x0.25=1.25mZ2精=1.25x1.5=1.875mZ=Z1精+Z2精=3.375m(2) .填料層壓強(qiáng)降計(jì)算精福段l=3600F=36002.4981.107=11.2115m3/m2/h:l843.93p精_p精=-mz精=0.4M1x1.5=0.6kPa提福段V06862l=3600F=36002.4980.6862=7.8944m3/m2/h943.63p程P提=-xZ提=00.4

31、父1.25m1.5=0.075kPap二.；p精甲提=0.60.075=0.675kPa第四部分附屬設(shè)備及主要附件的選型計(jì)算4.1.冷凝器本次設(shè)計(jì)冷凝器選用殼程式冷凝器。對(duì)于蒸儲(chǔ)塔的冷凝器，一般選用列管式、空氣冷凝螺旋板式換熱器。因本次設(shè)計(jì)冷熱流體溫差不大，所以選用管殼式冷凝器，被冷凝氣體走管間，以便于及時(shí)排出冷凝液。徐州最熱月平均氣溫t1=32C,冷卻劑用循環(huán)水，冷卻水出口溫度一般不超過(guò)40C,否則易結(jié)垢，取t2=38Co泡點(diǎn)回流溫度加=78.07h=78.041.計(jì)算冷卻水流量GcQcCpt2-ti500839.874.238-32=19874.60kg/h2.冷凝器的計(jì)算與選型冷凝器選擇

32、列管式，逆流方式tVD-L-tLD-t2=要一1''=43.06C2Qc=KA/AQc500839.872A=C=6.92mK.%168043.062操作彈性為1.2,A=1.2A=8.3m表5冷凝器相關(guān)參數(shù)/mm管程數(shù)管子數(shù)量/mm換熱面積/m2MPa273I3820008.3254.2再沸器選用U型管加熱器，經(jīng)處理后，放在塔釜內(nèi)。蒸汽選擇3.69atm,140c的水蒸氣，傳熱系數(shù)K=600kcal/(m2hC)=2520kJ/(m2hC),?=513kcal/k1 .間接加熱蒸汽量GbQb525113.255134.1868=244.49kg/h2 .再沸器加熱面積tw1=

33、99.76C為再沸器液體入口溫度;tw2=99.76C為回流汽化為上升蒸汽時(shí)的溫度;L=81.01C為加熱蒸汽溫度；t2=91.85C為加熱蒸汽冷凝為液體的溫度；用潛熱加熱可節(jié)省蒸汽量從而減少熱量損失&1=。ti=99.76-81.01=18.75C.t2=tw2-t2=99.76-91.85=7.91c%=13.33cA-QBk.：tm525113.25252013.332=15.63m3 .3塔內(nèi)其他構(gòu)件4.3.1. 塔頂蒸汽管從塔頂只冷凝器的蒸汽導(dǎo)管，尺寸必須適合，以免產(chǎn)生過(guò)大壓降，特別在減壓過(guò)程中，過(guò)大壓降會(huì)影響塔德真空度。操作壓力為常壓，蒸汽速度WP=1220m/s,本次設(shè)計(jì)

34、取WP=15m/s。dp4M3600二Wp飛41061.0536003.14151.107=0.15m圓整后dP=150mm表6塔頂蒸汽管參數(shù)d2s2d1s1RHiH2內(nèi)管重/(kg/m)76413342251201577.104.3.2. 回流管冷凝器安裝在塔頂時(shí)，回流液在管道中的流速一般不能過(guò)高，否則冷凝器高度也要相應(yīng)提高，對(duì)于重力回流，一般取速度Wr為0.20.5m,本次設(shè)計(jì)取WR=0.5m/s。dR4L1:3600二Wr4668.10:36003.140.5843.93=0.024m圓整后dR=24mm表7回流管參數(shù)內(nèi)徑d2s2外徑d1s1RH1H2內(nèi)管重/(kg/m)183573.5

35、501201501.114.3.3,進(jìn)料管本次加料選用泵加料，所以由泵輸送時(shí)Wf可取1,52.5m/s,本次設(shè)計(jì)取Wf=2.0m/s。:36004Wf2=0.0115m4689.27536003.142,0920.39圓整后dF=12mm表8進(jìn)料管參數(shù)d2s2d1s1RH1H2內(nèi)管重/(kg/m)183573.5501201501.114.3,4,塔釜出料管塔釜流出液體的速度Ww一般可取0,51.0m/s,本次設(shè)計(jì)取WW=0.9m/s。,4Wdw二期T-,3600二WW：L34689.27536003.140,9957.85=0.0168m圓整后dw=17mm表9塔頂蒸汽管參數(shù)d2s2外徑d1

36、s1RH1H2內(nèi)管重/(kg/m)183573.5501201501.114.3.5除沫器除沫器用于分離塔頂出口氣體中所夾帶的液滴，以降低有價(jià)值的產(chǎn)品的損失,并改善塔后動(dòng)力設(shè)備的操作。除沫器的直徑取決于氣體量及選定的氣體速度。氣速計(jì)算L11"V1V1式中K常數(shù)，取0.107;3、Pl1、Pv1塔頂氣體和放體密度（kg/m）767.46-1.432Wk=0.107：23.13m/s1.432除沫器直徑計(jì)算：D=4V=.40.6077=0.575m:二WK,3.142.344.3.6液體分布器采用蓬頭式噴淋器。選此裝置的目的是能使填料表面很好地潤(rùn)濕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制造和維修方便，噴灑比較均勻

37、，安裝簡(jiǎn)單流量系數(shù)中取0.820.85,本次設(shè)計(jì)中取0.82,推動(dòng)力液柱高度H取0.06m。（1）回流液分布器則小孔中液體流速W=qj2gH-=0.8229.810.06-0.89m/s小孔輸液能力Q=L=一668.10-=2.4210"m2/s13600767.463600由Q=fW得小孔總面積f=-Q-二2.4210=3.310"m2W0.820.89所以，小孔數(shù)口=上理=且3任*9=23.50，即為24個(gè)小孔。-d2314父（4父10，244式中，d小孔直徑，一般取410mm本設(shè)計(jì)取4mm噴灑器球面中心到填料表面距離計(jì)算2h=rcot:_gr_2W2sin2;式中r噴

38、灑圓半徑，r=D（75100）=30075=75mm=0.075m22口一一噴灑角，即小孔中心線與垂直軸線間的夾角，口£40：取a=40二98100752一h=0.075cot40；=0.174m=174mm20.892sin240（2）進(jìn)料液分布器采用蓮蓬頭由前知W=0.89m/s_Q=.=2.9310"m2/s3600%3600920.39取d=4mm=0.85Qf=W一_42.93100.850.89_42=3.8810mf*W3.88二,23.14-d"士絲=2748,即為28個(gè)小孔。32410取:二40h=0.075cot409.810.075220.8

39、92sin240-=0.174m=174mm11連逢頭的直徑氾圍為（y3D）取一D=60mm554.3.7 液體再分布器液體在亂堆填料層內(nèi)向下流動(dòng)時(shí)，有偏向塔壁流動(dòng)的傾向，偏流往往造成塔中心的填料不被潤(rùn)濕。為將流動(dòng)塔壁處的液體重新匯集并引向塔中央?yún)^(qū)域，可在填料塔層內(nèi)每隔一定高度設(shè)置液體再分布器，每段填料層的高度因填料種類(lèi)而定，對(duì)鮑爾環(huán)，可為塔徑的510倍，但通常不超過(guò)6nl此次設(shè)計(jì)填料層的高度選塔徑的5倍，故每0.65X5=3.25m處裝一個(gè)再分布器。選取截錐式再分布器，因其適用于直徑0.8m以下的小塔。4.3.8 填料支撐板本次設(shè)計(jì)選用分塊式氣體噴射式支撐板。這種設(shè)計(jì)板可提供100%勺自由截

40、面，波形結(jié)構(gòu)系統(tǒng)承載能力好，空隙率大，宜于61200mm；下的塔。在波形內(nèi)增設(shè)加強(qiáng)板，可提高支撐板的剛度。他的最大液體負(fù)荷為145m3/（m2，h）,最大承載能力為40kPa,由于本塔較高，故選此板。表10分塊式氣體噴射式支撐板的設(shè)計(jì)參考數(shù)據(jù)塔徑D/(mm)板外徑D1/mm分塊數(shù)近似重量/N300294228支撐圈尺寸塔徑/(mm)圈外徑D1/(mm)圈內(nèi)徑D2/(mm)厚度/(mm)重量/N300297257341.24.3.9 塔釜設(shè)計(jì)料液在釜內(nèi)停留15min,裝料系統(tǒng)取0.5。塔底高(h):塔徑(d)=1:2塔底液料量塔底體積Vw嘿=甯r256m3因?yàn)樗訴w=d2h,4h=2d=0.921md=32VW=32最256:二,3.14h=2d=20.921=1.84m4.3.10 塔的頂部空間高度塔的頂部空間高度是指塔頂?shù)谝粚铀P(pán)到塔頂封頭切線的距離。為了減少塔頂出口氣體中夾帶的液體量，頂部空間一般取1.21.5m,本設(shè)計(jì)取1.2m4.3.11 手孔的設(shè)計(jì)手孔是指手和手提燈能伸入的設(shè)備孔口，用于不便進(jìn)入或不必進(jìn)入設(shè)備即能清理、檢查或修理的場(chǎng)合。手孔又常用作小直徑填料塔裝卸填料之用，在每段填料層得上下方各設(shè)置一個(gè)手孔。4.3.12 .裙座的設(shè)計(jì)由于