趙督睿課程設(shè)計說明書知識資料(終板)

千里之行，始于足下朽木易折，金石可鏤Word-可編輯分類號TQ小學(xué)代號10561UDC密級學(xué)號1化工原理課程設(shè)計酒精延續(xù)精餾塔的設(shè)計浮閥塔設(shè)計者趙督睿指導(dǎo)教師馮景賢易聰華專業(yè)名稱化學(xué)工程與工藝所在學(xué)院化學(xué)與化工學(xué)院提交日期2023年年7月6日千里之行，始于足下朽木易折，金石可鏤Word-可編輯目錄第一部分設(shè)計任務(wù)書………………4一、題目…………………4二、原始數(shù)據(jù)……………4三、任務(wù)…………………4四、作業(yè)份量……………4第二部分決定設(shè)計計劃 ……………5一、設(shè)計計劃的決定 …………………51.塔型……………52.操作條件 ………………………53.進(jìn)料狀態(tài) ………………………54.回流方式 ………………………55.加熱方式 ………………………5二、工藝流程圖 ………………………6第三部分工藝設(shè)計計算 ……………7第一節(jié)工藝條件和物性參數(shù)計算 ………………7一、質(zhì)量分?jǐn)?shù)轉(zhuǎn)換摩爾分?jǐn)?shù)…………7二、全塔物料衡算……………………7三、理論塔板數(shù)NT的求取…………71.決定最小回流比………………72.決定回流比……………………83.進(jìn)料熱烈況……………………84.精餾段操作線方程……………85.提餾段操作線方程……………86.圖解法求理論塔板數(shù)…………8四、實際板數(shù)NT的求取……………91.決定塔頂、進(jìn)料及塔釜的物料組成和溫度 …………………92.粘度 ……………93.相對揮發(fā)度……………………94.計算全塔效率…………………105.實際板數(shù)計算 …………………10五、塔的工藝條件以物料數(shù)據(jù)計算………………101.平均分子量……………………102.平均密度………………………113.氣液負(fù)荷 ……………………124.液體表面張力 …………………13六、參數(shù)匯總表……………………13第二節(jié)塔的主要工藝尺寸計算 …………………15一、決定塔徑D……………………151.精餾段塔徑初定………………152.提餾段塔徑初定………………153.全塔塔徑?jīng)Q定…………………164.實際空塔氣速校正 …………16二、溢流裝置 ……………………161.堰長 …………162.出口堰高 ……………………163.降液管底隙高度………………17三、塔板位置及浮閥數(shù)目與羅列…………………171.理論閥孔數(shù)計算………………182.塔板布置………………………183.閥孔實際氣速及動能因數(shù)、開孔率驗算……19第三節(jié)塔的流體力學(xué)的驗算……………………21一、阻力計算 ……………………211.干板阻力 ……………………212.濕板阻力………………………213.液層表面張力產(chǎn)生的壓降……………………214.單板壓降 ……………………22二、淹塔校核（液泛校核）………22三、霧沫夾帶校核 …………………23第四節(jié)塔板負(fù)荷性能圖…………24一、霧沫夾帶線①…………………24二、液泛線②………………………24三、液相負(fù)荷上限線③……………24四、液相負(fù)荷下限線④ …………24五、氣相負(fù)荷下限線⑤……………25六、塔板負(fù)荷性能圖………………25第五節(jié)各接管尺寸的決定 ………27一、進(jìn)料管…………27二、回流管…………27三、釜液出口管……………………27四、塔頂升高蒸汽管………………28五、再沸器蒸汽管 …………………28第六節(jié)塔的輔助設(shè)備設(shè)計 ………29一、塔頂全凝器……………………29二、再沸器…………29第七節(jié)塔體結(jié)構(gòu) …………………30一、壁厚δ…………30二、水壓實驗校核…………………30三、封頭…………30四、塔節(jié)…………30五、手孔…………30六、塔高…………30七、塔重…………30八、風(fēng)載荷及風(fēng)彎矩計算…………30九、強度及穩(wěn)定性校核…………30十、裙座設(shè)計………………………30第四部分設(shè)計感想 …………………37參考文獻(xiàn) ………………38

第一部分設(shè)計任務(wù)書一、題目：酒精延續(xù)精餾板式塔的設(shè)計二、原始數(shù)據(jù)：1、乙醇－水混合物，含乙醇32%（質(zhì)量），溫度31℃；2、產(chǎn)品：餾出液含乙醇91%（質(zhì)量），溫度39℃；按間接蒸汽加熱計，釜液含乙醇0.06%（質(zhì)量）。3、生產(chǎn)能力：日產(chǎn)酒精（指餾出液）33噸；4、熱源條件：加熱蒸汽為飽和蒸汽，其絕對壓強為0.245MPa。三、任務(wù)：1、決定精餾的流程，繪出流程圖，標(biāo)明所需的設(shè)備、管線及其有關(guān)觀測或控制所必須的儀表和裝置。2、精餾塔的工藝設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計：選定塔板型，決定塔徑、塔高及進(jìn)料板的位置；挑選塔板的結(jié)構(gòu)型式、決定塔板的結(jié)構(gòu)尺寸；舉行塔板流體力學(xué)的計算（包括塔板壓降、塔的校核及霧沫夾帶量的校核等）。3、作出塔的操作性能圖、計算其操作彈性。4、決定與塔身相連的各種管路的直徑。5、計算全塔裝置所用蒸汽量和冷卻水用量，決定每個換熱器的傳熱面積并舉行選型。6、其它。四、作業(yè)份量：1、設(shè)計說明書一份，其中設(shè)計說明結(jié)果概要一項詳細(xì)內(nèi)容包括：塔板數(shù)、塔高、塔徑、板間距、回流比、蒸汽升高速度、熱交換面積、單位產(chǎn)品熱交換面積、蒸汽用量、單位產(chǎn)品蒸汽用量、冷卻水用量、單位產(chǎn)品冷卻水用量、操作壓強、附屬設(shè)備的規(guī)格、型號及數(shù)量等。2、（1）設(shè)計說明書電子版及打印版，草稿各一份，若為手寫版只交紙質(zhì)版一份；（2）塔裝配圖（1號圖紙）電子版及打印版1份

第二部分決定設(shè)計計劃一、設(shè)計計劃的決定1.塔型選用塔型：浮閥塔浮閥塔的生產(chǎn)能力大、操作彈性大、塔板分離效率高、氣體壓強降及液面落差較小且塔的造價較低，所以本設(shè)計中選用浮閥塔。F1型浮閥的結(jié)構(gòu)容易、發(fā)明方便、節(jié)約材料、性能良好，且其中F1型重閥關(guān)閉疾馳，可有效減少漏液、增強效率，所以本設(shè)計中選用F1型重閥。F1型重閥采用厚度為2mm的薄板沖制，每閥質(zhì)量約為33g。2.操作條件選用操作條件：常壓延續(xù)精餾對于乙醇—水混合物物系，本設(shè)計中分離要求不高，可以采用常壓延續(xù)精餾，不必采用加壓或真空操作。3.進(jìn)料狀態(tài)選用進(jìn)料方式：泡點進(jìn)料泡點進(jìn)料可不受時節(jié)影響，方便進(jìn)料操作控制。泡點進(jìn)料時的精餾段和提餾段塔徑相同，易于設(shè)計、發(fā)明、裝配、操作及維修。4.回流方式選用回流方式：泡點回流泡點回流易于控制，設(shè)計和控制時比較方便，而且可以節(jié)約能源。5.加熱方式選用加熱方式：間接加熱法加熱待分離的物系為乙醇—水混合物，本設(shè)計采用間接加熱法加熱，設(shè)置有再沸器，采用間接蒸汽加熱，以提供充足的能量。間接加熱法相對直接加熱法可以減少塔板數(shù)，但會造成操作費用升高。經(jīng)綜合考慮，本設(shè)計采用間接蒸汽加熱的方式。

二、工藝流程圖原料乙醇經(jīng)泵打入進(jìn)料預(yù)熱器，預(yù)熱至泡點進(jìn)入精餾塔。塔釜液經(jīng)泵輸送到再沸器加熱后返回精餾塔。塔頂蒸汽經(jīng)全凝器冷凝后進(jìn)入中間儲罐，保證回流量，中間儲罐另一股出料經(jīng)過冷凝器冷凝到產(chǎn)品出料溫度后去成品儲罐。

第三部分工藝設(shè)計計算第一節(jié)工藝設(shè)計計算一、質(zhì)量分?jǐn)?shù)轉(zhuǎn)換摩爾分?jǐn)?shù)取酒精分子量為46.096g/mol，水分子量為18.015g/mol，故：二、全塔物料衡算按照設(shè)計要求，，，聯(lián)立可以解得：，，同理，質(zhì)量流量為：，，三、理論塔板數(shù)NT的求取1.決定最小回流比應(yīng)用AutoCAD做出平衡線圖，過點向平衡線做切線，倘若所示。切線在y軸上的截距為0.3911，則：，解得。2.決定回流比取，則有。3.進(jìn)料熱烈況挑選泡點進(jìn)料，q=14.精餾段操作線方程按照《UnitOperationofChemicalEngineering》，，代入各項數(shù)據(jù)，得：5.提餾段操作線方程按照《UnitOperationofChemicalEngineering》，，其中：，代入各項數(shù)據(jù)，得：6.圖解法求理論塔板數(shù)應(yīng)用AutoCAD作圖，得如下圖線：

按照圖線，可以查得進(jìn)料位置為第11~第12塊板之間，除去一塊再沸器之后，理論塔板數(shù)塊，精餾段理論板數(shù)為12塊，提餾段理論板數(shù)為4塊。四、實際板數(shù)N的求解1.決定塔頂、進(jìn)料及塔釜的物料組成和溫度按照設(shè)計要求，進(jìn)料位置為泡點溫度，塔頂為泡點溫度，塔釜為泡點溫度。詳細(xì)數(shù)據(jù)如下：塔頂：，，進(jìn)料板（第12塊理論版）：，，塔釜：，，2.粘度利用純物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)查詢V1.4.0軟件，查得在平均溫度狀態(tài)下，純物質(zhì)粘度，按照多組分的液相粘度混合規(guī)矩，再結(jié)合《化工原理實驗》P160中酒精—水混合液在常壓下的氣液平衡數(shù)據(jù)表，用內(nèi)插法計算在89.22℃時，乙醇的液相摩爾分?jǐn)?shù)為。代入公式，得：3.塔頂、進(jìn)料及塔釜的相對揮發(fā)度按照《UnitOperationofChemicalEngineering》，其中A為易揮發(fā)組分。代入數(shù)據(jù)計算，得：塔頂：進(jìn)料位置：塔釜：全塔平均揮發(fā)度：4.計算全塔效率利用奧康奈爾經(jīng)驗公式：，代入數(shù)據(jù)，得。因為該經(jīng)驗公式是按照老式的工業(yè)塔及實驗塔數(shù)據(jù)做出的，對于新型的浮閥塔，選取板效率。5.實際板數(shù)計算精餾段實際板數(shù)：塊提餾段實際板數(shù)：塊實際塔板數(shù)：塊其中第19塊為進(jìn)料板（以塔頂為第一塊板）五、塔的工藝條件以及物料數(shù)據(jù)計算1.平均分子質(zhì)量①.塔頂：②.進(jìn)料位置：③.進(jìn)料位置：④.精餾段平均分子質(zhì)量：⑤.精餾段平均分子質(zhì)量：2.平均密度氣相密度查《板式精餾塔設(shè)計》附錄13，液相密度利用純物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)查詢V1.4.0軟件，計算平均密度。①.塔頂：②.進(jìn)料位置：③.塔釜：④.精餾段平均密度：⑤.精餾段平均密度：⑥.全塔平均密度：3.氣液負(fù)荷計算按照回流比及進(jìn)料量、進(jìn)料熱烈況、產(chǎn)品產(chǎn)量，得：，，①.精餾段：②.提餾段：4.液體表面張力利用純物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)查詢V1.4.0軟件，按照塔頂、進(jìn)料位置、塔底的溫度，舉行表面張力的查取。①.塔頂：，②.進(jìn)料位置：，③.塔釜：，④.精餾段：⑤.提餾段：六、參數(shù)匯總表相關(guān)參數(shù)塔頂進(jìn)料塔釜液相濃度（摩爾分率）0.78230.15560.00023氣相濃度（摩爾分率）0.79840.50350.002918溫度（℃）78.5184.2699.93氣相密度（kg/m3）1.4181.1110.594液相密度（kg/m3）759.14898.42973.32表面張力（mN/m）27.1754.3558.10氣相分子質(zhì)量（kg/mol）40.421032.154518.0949液相分子質(zhì)量（kg/mol）39.982922.384418.0215相關(guān)參數(shù)精餾段提餾段液相密度（kg/m3）828.78935.87氣相密度（kg/m3）1.26450.8525液相流量（m3/s）5.6220×10-41.3857×10-3氣相流量（m3/s）0.70360.7227表面張力（mN/m）40.7656.23氣相分子質(zhì)量（kg/mol）36.287825.1257液相分子質(zhì)量（kg/mol）31.183720.2030

第二節(jié)塔的主要工藝尺寸計算一、決定塔徑D按照《UnitOperationofChemicalEngineering》，?？梢娨獩Q定塔徑D，先要求空塔氣速u。按照《板式精餾塔設(shè)計》，最大空塔氣速，其中C為 負(fù)荷系數(shù)，是一個經(jīng)驗常數(shù)，需要查Smith關(guān)聯(lián)圖并用式舉行修正。初選塔板間距，板上液層高度。下面分精餾段和提餾段舉行計算。1.精餾段塔徑D初定無量綱流動參數(shù)，查Smith關(guān)聯(lián)圖得，取安全系數(shù)為0.7，則：計算得精餾段塔徑：，按照標(biāo)準(zhǔn)塔徑選取2.提餾段塔徑D初定無量綱流動參數(shù)，查Smith關(guān)聯(lián)圖得，。取安全系數(shù)為0.7，則：計算得精餾段塔徑：，按照標(biāo)準(zhǔn)塔徑選取3.全塔塔徑D決定為了方便設(shè)計、發(fā)明、安裝與維護(hù)，總算決定全塔塔徑統(tǒng)一為，利用塔板上開孔率的不同來滿意兩段氣相負(fù)荷的需要。4.實際空塔氣速校正利用全塔平均氣相負(fù)荷以及塔徑D，計算得實際的空塔氣速二、溢流裝置因為塔徑小于2.2m，所以選用單溢流弓形降液管，不設(shè)進(jìn)口堰。1.堰長對于單溢流，普通取堰長。故取，。則：。利用《板式精餾塔》P22圖2-8，已知，查圖得：，，與《板式精餾塔設(shè)計》P27表2-7數(shù)據(jù)相符合。計算得：，驗算液體在降液管中停歇的時光，由，分離計算精餾段：提餾段：故堰長挑選合理，降液管尺寸符合要求。2.出口堰高按照《板式精餾塔設(shè)計》，出口堰高。本設(shè)計采用平直堰，設(shè)定板上液層高度，堰上液層高度按照《板式精餾塔設(shè)計》可用式初步計算后再舉行校正。下面分精餾段與提餾段計算出口堰高。①.精餾段：堰上液層高度初步計算得：舉行校正：查《板式精餾塔設(shè)計》P35圖2-17，已知，計算得查的液流收縮系數(shù)。則校正后堰上液層高度。則精餾段出口堰高：②.提餾段：堰上液層高度初步計算得：舉行校正：查《板式精餾塔設(shè)計》P35圖2-17，已知，計算得查的液流收縮系數(shù)。則校正后堰上液層高度。則提餾段出口堰高：3.降液管底隙高度取液體通過降液管底隙時流速為，按照《板式精餾塔設(shè)計》，降液管底隙高度，分精餾段與提餾段分離求取。精餾段：提餾段：為了防阻塞和因安裝偏差而使液流不暢造成液泛，本設(shè)計降液管底隙高徒統(tǒng)一選取，且，符合液封要求。三、塔板布置及浮閥數(shù)目與羅列本設(shè)計選取標(biāo)準(zhǔn)F1浮閥，重閥，閥孔直徑1.理論計算閥孔數(shù)取閥孔動能因子，按照《板式精餾塔設(shè)計》孔速，每層塔板上的浮閥數(shù)。分精餾段與提餾段舉行計算：①.精餾段：孔速：浮閥數(shù)：②.提餾段：孔速：浮閥數(shù)：2.塔板布置已知，所以取邊緣區(qū)域?qū)挾葍蛇叞捕▍^(qū)寬度浮閥羅列方式采用等腰三角形叉排。按照《板式精餾塔設(shè)計》，選取等腰三角形高，則可估算排間距。式中為鼓泡區(qū)面積，，其中：，代入，得：進(jìn)一步算得，取。按照上述計算，實際的塔板開孔布置如下圖所示。精餾段塔板開孔布置：提餾段塔板開孔布置：3.閥孔實際氣速及閥孔動能因數(shù)、開孔率的驗算由圖可知：精餾段實際閥孔數(shù)63個，提餾段實際閥孔數(shù)55個。因此，實際閥孔中的氣體速度為：精餾段：提餾段：因為閥孔實際羅列的個數(shù)不等于理論計算的個數(shù)，因此須重新核算孔速及閥孔動能因數(shù)：精餾段：提餾段：經(jīng)核算，動能因數(shù)均在9~12范圍內(nèi)，因此精餾段閥孔數(shù)63、提餾段閥孔數(shù)55是相宜的。塔板開孔率，代入數(shù)據(jù)計算得精餾段開孔率為11.98%，提餾段開孔率為10.18%，均在10%~14%之間，開孔率相宜。

第三節(jié)塔的流體力學(xué)驗算一、阻力計算按照《板式精餾塔設(shè)計》，塔板壓降1.干板阻力干板阻力的計算方式需要通過臨界氣速與閥孔實際氣速的比較而定。按照《板式精餾塔設(shè)計》，臨界氣速的計算式為。分精餾段與提餾段舉行計算：①.精餾段：，小于實際的精餾段閥孔氣速，故閥孔處于全開狀態(tài)，按照《板式精餾塔設(shè)計》，應(yīng)選式舉行計算。查資料得廣州地區(qū)重力加速度，代入精餾段相關(guān)數(shù)據(jù)，得：①.提餾段：，大于實際的提餾段閥孔氣速，故閥孔未能全開，按照《板式精餾塔設(shè)計》，應(yīng)選用舉行計算。代入提餾段相關(guān)數(shù)據(jù)，得：2.濕板阻力按照《板式精餾塔設(shè)計》，采用充氣因子法計算濕板阻力，選用公式，其中為充氣因子。當(dāng)物系液相為水時，挑選。因為全塔的板上液層高度均為，所以濕板阻力均為3.液層表面張力產(chǎn)生的壓降按照《板式精餾塔設(shè)計》，,按如實際情況，因為很小，計算中忽略不計。4.單板壓降①.精餾段：②.提餾段：二、淹塔（液泛）校核為了防止液泛現(xiàn)象的發(fā)生，要求控制降液管中清夜層高度，按照《板式精餾塔設(shè)計》，要求，其中降液管中清液層高度。式中為液面落差，其數(shù)值很小普通忽略不計，為液體流出降液管壓降，因為本設(shè)計中無入口堰，按照《板式精餾塔設(shè)計》，應(yīng)選用舉行計算。分離代入精餾段、提餾段的相關(guān)數(shù)據(jù)，得：精餾段：提餾段：。計算降液管內(nèi)液體高度，代入精餾段、提餾段相關(guān)數(shù)據(jù)，得：精餾段：提餾段：在本設(shè)計中已選定塔板間距，已算得，。按照《板式精餾塔設(shè)計》，對于普通物系，取系數(shù)。舉行淹塔校核：精餾段：提餾段：數(shù)據(jù)顯示，設(shè)計的塔板結(jié)構(gòu)在戈定的操作條件下，降液管不會發(fā)生液泛。三、霧沫夾帶校核1.計算泛點百分率校核霧沫夾帶按照《板式精餾塔設(shè)計》，泛點率，式中為板上液體流徑長度，對于單溢流塔板，；對于乙醇—水系統(tǒng)，取物性系數(shù)；查《板式精餾塔設(shè)計》P48圖2-27，精餾段泛點負(fù)荷系數(shù)，提餾段泛點負(fù)荷系數(shù)，出于安全考慮，選取全塔統(tǒng)一泛點負(fù)荷系數(shù)。計算得泛點率為：精餾段：泛點率

提餾段：泛點率全塔泛點率均小于70%，故在給定的操作條件下，霧沫夾帶量能滿意的要求。2.驗算霧沫夾帶量為了保證板式塔能維持正常的操作效果，必須滿意每千克氣體夾帶到上層塔板的液體不超過0.1kg。按照經(jīng)驗公式，霧沫夾帶量，對于單流型塔板，式中，分離計算得精餾段，提餾段代入霧沫夾帶量計算式，得：精餾段：提餾段：全塔霧沫夾帶量均小于0.1kg（液）/kg（氣），故在給定的操作條件下，霧沫夾帶量能夠滿意要求。第四節(jié)塔板性能符合圖一、極限霧沫夾帶線①取極限霧沫夾帶，按泛點率70%舉行計算，按照式：泛點率=，代入相關(guān)數(shù)據(jù)，收拾得：精餾段：提餾段：即極限霧沫夾帶線，顯示為塔板負(fù)荷性能圖中①線二、液泛線②降液管液泛時，取極限值，即。按照降液管與堰高、堰上清液層高度、干板壓降、濕板壓降和液體流過降液管的阻力的關(guān)系，可得：。將已知量和相關(guān)表達(dá)式代入，化簡得：精餾段：提餾段：按照精餾段及提餾段氣液相符合，，在該區(qū)間中取多點，繪制②三、液相符合上限線③液體的最大流量應(yīng)保證在降液管中停歇時光不低于3~5秒。按照《板式精餾塔設(shè)計》，液體在降液管內(nèi)停歇時光應(yīng)滿意。選取液體在降液管停歇時光為停歇時光下限，求出的液體體積流量即為液相負(fù)荷上限線③四、液相負(fù)荷下限線④求取最小液量時，平直堰上的最小液層厚度取0.006m，則按照堰上液層厚度公式，求液相負(fù)荷下限值：五、氣相負(fù)荷下限線（漏液線）⑤對于F1型重閥，取作為規(guī)定氣體最小負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)，求出氣相負(fù)荷V的下限值。分段計算，得：精餾段，提餾段已知重閥的閥孔直徑為0.039m，因此可得：精餾段：提餾段：六、作出負(fù)荷性能圖其中①~⑤為上述的五條線，⑥線為精餾段操作線，⑦線為提餾段操作線。其中點為精餾段操作點，點為提餾段操作點。精餾段負(fù)荷性能圖精餾段負(fù)荷性能圖提餾段負(fù)荷性能圖提餾段負(fù)荷性能圖分段計算操作彈性：精餾段：提餾段：

第五節(jié)各接管尺寸決定因為本設(shè)計塔徑大于800mm，并且乙醇—水物系物料清凈易于清洗，故本設(shè)計采取容易結(jié)構(gòu)的接管，不設(shè)套管。一、進(jìn)料管按照物料核算得到的數(shù)據(jù)，進(jìn)料管質(zhì)量流量，料液密度。進(jìn)料采取泵輸進(jìn)料，可挑選進(jìn)料液速度。初選進(jìn)料液體流速為，則進(jìn)料管內(nèi)徑，按照《材料與零部件》，選取（YB231-70）無縫鋼管。舉行流速校核：，設(shè)備適用。二、回流管按照物料核算得到的數(shù)據(jù)，回流管體積流量。采取強制回流，可挑選回流液速度。初選回流液流速為，則回流管內(nèi)徑，按照《材料與零部件》，選取（YB231-70）無縫鋼管。舉行流速校核：，設(shè)備適用。三、釜液出管按照物料核算得到的數(shù)據(jù)，釜液出量的體積流量，塔釜液流出速度可取。初選塔釜出液度為，則釜液出管內(nèi)徑，按照《材料與零部件》，選?。╕B231-70）無縫鋼管。舉行流速校核：，設(shè)備適用。四、塔頂升高蒸汽管按照物料核算得到的數(shù)據(jù)，塔頂升高蒸汽流量對于管內(nèi)蒸汽，可挑選蒸汽速度。初選回流液流速為，則回流管內(nèi)徑，按照《材料與零部件》，選?。╕B231-70）無縫鋼管。舉行流速校核：，設(shè)備適用。五、再沸器蒸汽管按照物料核算得到的數(shù)據(jù)，再沸器蒸汽流量對于管內(nèi)蒸汽，可挑選蒸汽速度。初選回流液流速為，則回流管內(nèi)徑，按照《材料與零部件》，選?。╕B231-70）無縫鋼管。舉行流速校核：，設(shè)備適用。

第六節(jié)塔的輔助設(shè)備設(shè)計一、塔頂全凝器本設(shè)計采取泡點回流，所以塔頂溫度。塔頂升高蒸汽質(zhì)量流量。查《板式精餾塔設(shè)計》附錄14，汽化熱。因此，全凝器熱負(fù)荷。冷卻介質(zhì)采用清水，設(shè)冷卻水進(jìn)口溫度為30℃，出口溫度為45℃，逆流換熱。按照《化工原理（上）》附錄22，大氣壓下低沸點低碳?xì)浠衔锟倐鳠嵯禂?shù)U的值在450~1140之間，選U=700舉行計算。全凝器對數(shù)平均溫差，取安全系數(shù)為1.1，則換熱面積。查《化工原理（上）》附錄26，初選管殼式換熱器型號，管子三角形羅列。二、再沸器本設(shè)計塔釜溫度，塔釜蒸汽質(zhì)量流量。查《板式精餾塔設(shè)計》附錄14，汽化熱。因此，全凝器熱負(fù)荷。加熱介質(zhì)采用飽和蒸汽，蒸汽壓0.245MPa，查《化工熱力學(xué)》該壓力下飽和蒸汽溫度為126.49℃，逆流換熱。按照《化工原理（上）》附錄22，總傳熱系數(shù)U的值在1400~2840之間，選取U=1400舉行計算。再沸器加熱溫差，取安全系數(shù)為1.1，則換熱面積。查《化工原理（上）》附錄26，初選管殼式換熱器型號，管子三角形羅列。

第七節(jié)塔體結(jié)構(gòu)一、壁厚δ設(shè)計壓力PC取1.2倍的工作壓力，工作壓力為常壓。焊縫系數(shù)取，內(nèi)徑Di=900mm。查《化工設(shè)備機械基礎(chǔ)》P125表9-4得Q235-B鋼在100℃以下的許用應(yīng)力，則：計算厚度：實際厚度：因為計算出的壁厚2.2mm太小，為保證塔設(shè)備剛度，故取壁厚為6mm。二、水壓實驗強度校核按照《化工設(shè)備機械基礎(chǔ)》，舉行水壓實驗校核。實驗壓力，，焊縫系數(shù)，則：查Q235-B鋼板的常溫強度標(biāo)準(zhǔn)，則常溫下水壓實驗的許可壓力為：比較得：，水壓實驗時強度充足。三、封頭按照《材料與零部件》，采用橢圓形封頭，曲邊高度225mm，直邊高度25mm，壁厚同塔筒6mm，內(nèi)表面及0.945mm2，容積0.112m3，質(zhì)量45.2kg。四、塔節(jié)本設(shè)計采用整塊式塔板，塔徑為900mm，板間距350mm。查《板式精餾塔設(shè)計》，取塔節(jié)L=1750mm，每節(jié)可容納5塊塔板。因有26塊塔板，挑選6個塔節(jié)，其中塔頂部塔節(jié)有3塊塔板，塔釜部塔節(jié)有2塊塔板。五、手孔按照《板式精餾塔設(shè)計》，900mm塔徑的塔節(jié)可以挑選開人孔或手孔?？紤]到本設(shè)計采用整塊式塔板，塔節(jié)之間采用法蘭銜接，塔整體高度適中，可以拆卸大修，日常維護(hù)可以從手空中舉行。故挑選開DN=250手孔。每個塔節(jié)開一個，塔釜多開一個，共6個手孔。手孔處不需加高。六、塔高1.塔釜高度塔底空間具有中間儲槽的作用，本設(shè)計按塔釜料液在塔底有10min停歇時光的儲量，則有儲存時光t=600s。則塔釜液體積：。除去塔釜封頭容積，則需要的塔釜而外加高的高度為。塔釜部分的塔節(jié)僅有2塊板，故塔釜額外加高250mm2.塔頂高度為了利于氣體夾帶的液滴沉降，并防止霧沫夾帶情況，塔頂空間高度通常去1~2倍板間距或1-2m，其中包含回流管加高?？紤]到塔頂部塔節(jié)中僅有3塊塔板，故塔頂部額外加高150mm。3.進(jìn)料板加高250mm4.裙座設(shè)計高度2500mm5.全塔高度綜上所述，總塔高。七、塔重本設(shè)計參照化工設(shè)備設(shè)計全書—塔設(shè)備》及《過程設(shè)備機械設(shè)計》舉行計算。選取Q235鋼密度為7850kg/m31.殼體及裙座質(zhì)量m012.內(nèi)件質(zhì)量m02按照《化工設(shè)備設(shè)計全書—塔設(shè)備》，可取每平方米塔內(nèi)附件質(zhì)量為75kg，則：3.附屬件質(zhì)量ma按照《化工設(shè)備設(shè)計全書—塔設(shè)備》，可取附屬件質(zhì)量為0.25倍塔體質(zhì)量，則：4.保溫層質(zhì)量m03按照《過程設(shè)備機械設(shè)計》，選取巖棉做保溫層材料，其密度為。保溫層厚度取0.1m，則保溫層質(zhì)量為：5.平臺及扶梯質(zhì)量m04按照《化工設(shè)備設(shè)計全書—塔設(shè)備》，選取籠式爬梯，40kg/m，環(huán)形平臺2m一層，每層包角180°，質(zhì)量150kg/m2，則：6.充水質(zhì)量mw7.塔器操作質(zhì)量m08.最大質(zhì)量mmax9.最小質(zhì)量mmin八、風(fēng)載荷和風(fēng)彎矩計算1.載荷計算查的廣州地區(qū)基本風(fēng)壓。采用B類地面的數(shù)據(jù)，將全塔分為0~5m段，5~10m段，10~13.9m段，則。對于圓柱形形體，可取因為本塔高度不足20m，可統(tǒng)一取對于籠式爬梯，可取對于平臺，，分離計算得有效直徑風(fēng)載荷計算公式：匯總以上數(shù)據(jù)后得下表：

塔段長度553.9基本風(fēng)壓600600600K10.70.70.7K21.71.71.7K30.40.40.4K41.331.331.70Dei2.8422.8423.212Pi10.1510.1410.202.彎矩計算5m截面：10m截面：13.9m截面：由上述計算，可得彎矩圖如下：25.4KN·m101.5KN·m223.4KN25.4KN·m101.5KN·m223.4KN·m九、強度及穩(wěn)定性校核按照《化工設(shè)備設(shè)計全書—塔設(shè)備》，Q235碳鋼的臨界壓應(yīng)力，其中E為彈性模量，取200GPa，則。查Q235的，載荷組合系數(shù)K=1.2，則隨意平面上的總軸向應(yīng)力必須滿意：下面向塔的幾個危險截面舉行強度校核1.全塔底部0-0平面壓力引起的軸向應(yīng)力：操作質(zhì)量引起的軸向應(yīng)力：因彎矩產(chǎn)生的軸向應(yīng)力：滿意強度要求2.裙座人孔Ⅰ-Ⅰ平面操作質(zhì)量引起的軸向應(yīng)力：人孔初彎矩：因彎矩產(chǎn)生的軸向應(yīng)力：滿意強度要求3.塔釜底面Ⅱ-Ⅱ平面操作質(zhì)量引起的軸向應(yīng)力：人孔處彎矩：因彎矩產(chǎn)生的軸向應(yīng)力：對于Ⅱ-Ⅱ平面，其軸向應(yīng)力為：滿意強度要求。4.塔釜與裙座焊縫強度校核滿意強度要求。十、裙座設(shè)計1.基礎(chǔ)環(huán)內(nèi)外徑設(shè)計分離將基礎(chǔ)環(huán)內(nèi)外徑由本來的塔徑延伸300mm，則基礎(chǔ)環(huán)外徑，基礎(chǔ)環(huán)內(nèi)徑。2.混凝土強度校核正常操作下：水壓實驗下：均小于混凝土的壓應(yīng)力許用值4MPa，滿意強度要求。3.基礎(chǔ)環(huán)厚度及地腳螺栓的設(shè)計對基礎(chǔ)環(huán)上最小應(yīng)力計算，，必須用地腳螺栓舉行固定。按照《板式精餾塔設(shè)計》，取地腳螺栓數(shù)量n=16個。則需要的地腳螺栓大小為。考慮腐蝕，再圓整至標(biāo)準(zhǔn)件，取M36的螺栓16個。再按照《板