板式蒸馏塔化工原理课程设计2.doc

滨州学院学院课程设计说明书滨州学院课程设计说明书论文题目：乙醇水分离过程板式精馏塔设计学 号： 学生姓名： 专业班级： 08化工本一 指导教师： 贾冬梅 滨州学院课程设计任务书专业 08化工 班级 本一班 学生姓名 发题时间： 2010 年 11 月 18 日一、课题名称乙醇水分离过程板式精馏塔设计二、课题条件（原始数据）原料：乙醇、水处理量：原料组成（乙醇的质量分率）：25%原料液初温：40塔顶压力：0.101325MPa(绝压)回流比、单板压降：自选塔顶产品浓度：98%（质量分率）塔底釜液含乙醇含量不高于0.2%（质量分率）塔顶采用全凝器，塔釜：饱和蒸汽间接加热塔板形式：浮阀生产时间：300天/年，每天24h运行冷却水温度：15设备形式：浮阀塔厂址：大气压为760mmHg，自来水年平均温度为20的滨州市。三、设计内容（包括设计、计算、论述、实验、应绘图纸等根据目录列出大标题即可）1设计方案的选定2精馏塔的物料衡算3塔板数的确定4精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算（加热物料进出口温度、密度、粘度、比热、导热系数）5精馏塔塔体工艺尺寸的计算6塔板主要工艺尺寸的计算7塔板的流体力学验算8塔板负荷性能图（精馏段）9换热器设计10馏塔接管尺寸计算11制生产工艺流程图（带控制点、机绘，A2图纸）12绘制板式精馏塔的总装置图（包括部分构件）（手绘，A1图纸）13撰写课程设计说明书一份 设计说明书的基本内容课程设计任务书课程设计成绩评定表中英文摘要目录设计计算与说明设计结果汇总小结参考文献14有关物性数据可查相关手册15注意事项l 写出详细计算步骤，并注明选用数据的来源l 每项设计结束后列出计算结果明细表l 设计最终需装订成册上交四、进度计划（列出完成项目设计内容、绘图等具体起始日期）1.设计动员，下达设计任务书 0.5天2.收集资料，阅读教材，拟定设计进度 1-2天3.初步确定设计方案及设计计算内容 5-6天4.绘制总装置图 2-3天5.整理设计资料，撰写设计说明书 2天6.设计小结及答辩 1天指导教师（签名）： 年 月 日 学科部（教研室）主任（签名）： 年 月 日说明：1学生进行课程设计前，指导教师应事先填好此任务书，并正式打印、签名，经学科部（教研室）主任审核签字后，正式发给学生。设计装订时应将此任务书订在设计说明书首页。2如果设计技术参数量大，可在任务书后另设附表列出。3所有签名均要求手签,以示负责。5目 录摘要IAbstractII第一章 概述11.1精馏操作对塔设备的要求11.2板式塔类型2第二章 设计方案的确定32.1操作条件的确定32.2确定设计方案的原则4第三章塔的工艺尺寸得计算63.1精馏塔的物料衡算63.1.1摩尔分率63.1.2平均摩尔质量63.1.3 物料衡算63.1.4 回收率63.2塔板数的确定73.2.1理论板层数N的求取73.3 精馏塔有关物性数据的计算93.3.1 操作压力计算93.3.2 操作温度计算103.3.3 平均摩尔质量计算103.3.4 平均密度计算113.3.5 液体平均表面张力计算123.3.6 液体平均黏度计算143.4 精馏塔的塔体工艺尺寸设计153.4.1 塔径的计算153.4.2 精馏塔有效高度的计算163.5 塔板主要工艺尺寸的计算163.5.1 溢流装置计算163.5.2 塔板布置183.6 筛板的流体力学验算193.6.1 塔板压降193.6.2液面落差203.6.3 液沫夹带203.6.4 漏液213.6.5 液泛213.7 塔板负荷性能图223.7.1 漏液线223.7.2 液沫夹带线223.7.3 液相负荷下限线233.7.4 液相负荷上限线243.7.5 液泛线24第四章 塔附属设计284.1 塔附件设计284.2 筒体与封头304.3 塔总体高度设计314.3.1 塔的顶部空间高度314.3.2 塔的底部空间高度314.3.3 塔体高度314.4 附属设备设计324.4.1 冷凝器的选择324.4.2 泵的选择32设计小结34附录35参考文献363摘要化工原理课程设计是培养学生化工设计能力的重要教学环节，通过课程设计使我们初步掌握化工设计的基础知识、设计原则及方法；学会各种手册的使用方法及物理性质、化学性质的查找方法和技巧；掌握各种结果的校核，能画出工艺流程、塔板结构等图形。在设计过程中不仅要考虑理论上的可行性，还要考虑生产上的安全性、经济理性。板式精馏塔也是很早出现的一种板式塔，20世纪50年代起对板式精馏塔进行了大量工业规模的研究，逐步掌握了筛板塔的性能，并形成了较完善的设计方法。与泡罩塔相比，板式精馏塔具有下列优点：生产能力（20%40%）塔板效率（10%50%）而且结构简单，塔盘造价减少40%左右，安装，维修都较容易。而在板式精馏塔中，筛板塔有结构比浮阀塔更简单，易于加工，造价约为泡罩塔的60，为浮阀塔的80左右，处理能力大等优点，综合考虑更符合本设计的要求。本课程设计的主要内容是过程的物料衡算，工艺计算，结构设计和校核。关键词：板式精馏塔 浮阀 计算 校核AbstractThe principles of chemical engineering course design is to cultivate students ability of important chemical design teaching, through the curriculum design that we try to grasp the basic knowledge of chemical engineering design, design principles and methods, To learn all kinds of manual operation and physical properties, chemical properties of searching methods and techniques, Grasp the results, can draw process, tower structure, etc. In the design process should not only consider the feasibility of the theory, consider the safety in production and economic rationality. Plate column is an early tower, since the 1950s to plate column on a large scale, industrial master sieve-plate tower, and formed a complete design method. Compared with the blister tower, has the following advantages: board distillation production capacity (20-40%) tower efficiency (10-50% plate) and simple structure, cost reduce 40% tray, installation, maintenance is easier. But in the plate column, sieve-plate tower structure than float valves is more simple, easy processing, the cost is about 60% of the tower of blister, float valves for about 80% of the advantages of large capacity and processing, considering the design conforms to the requirements. The main contents of this course design is the process of material, craft calculation, the structure design and check.Keywords: plate rectifying column; sieve-plate tower; design45第1章 概述乙醇水是工业上最常见的溶剂，也是非常重要的化工原料之一，是无色、无毒、无致癌性、污染性和腐蚀性小的液体混合物。因其良好的理化性能，而被广泛地应用于化工、日化、医药等行业。近些年来，由于燃料价格的上涨，乙醇燃料越来越有取代传统燃料的趋势，且已在郑州、济南等地的公交、出租车行业内被采用。山东业已推出了推广燃料乙醇的法规。长期以来，乙醇多以蒸馏法生产，但是由于乙醇水体系有共沸现象，普通的精馏对于得到高纯度的乙醇来说产量不好。但是由于常用的多为其水溶液，因此，研究和改进乙醇水体系的精馏设备是非常重要的。塔设备是最常采用的精馏装置，无论是填料塔还是板式塔都在化工生产过程中得到了广泛的应用，在此我们作板式塔的设计以熟悉单元操作设备的设计流程和应注意的事项是非常必要的。1.1精馏操作对塔设备的要求精馏所进行的是气(汽)、液两相之间的传质，而作为气(汽)、液两相传质所用的塔设备，首先必须要能使气(汽)、液两相得到充分的接触，以达到较高的传质效率。但是，为了满足工业生产和需要，塔设备还得具备下列各种基本要求：（1）气(汽)、液处理量大，即生产能力大时，仍不致发生大量的雾沫夹带、拦液或液泛等破坏操作的现象。（2）操作稳定，弹性大，即当塔设备的气(汽)、液负荷有较大范围的变动时，仍能在较高的传质效率下进行稳定的操作并应保证长期连续操作所必须具有的可靠性。（3）流体流动的阻力小，即流体流经塔设备的压力降小，这将大大节省动力消耗，从而降低操作费用。对于减压精馏操作，过大的压力降还将使整个系统无法维持必要的真空度，最终破坏物系的操作。（4） 结构简单，材料耗用量小，制造和安装容易。（5）耐腐蚀和不易堵塞，方便操作、调节和检修。（6） 塔内的滞留量要小。实际上，任何塔设备都难以满足上述所有要求，况且上述要求中有些也是互相矛盾的。不同的塔型各有某些独特的优点，设计时应根据物系性质和具体要求，抓住主要矛盾，进行选型。1.2板式塔类型气液传质设备主要分为板式塔和填料塔两大类。精馏操作既可采用板式塔，也可采用填料塔，填料塔的设计将在其他分册中作详细介绍，故本书将只介绍板式塔。板式塔为逐级接触型气液传质设备，其种类繁多，根据塔板上气液接触元件的不同，可分为泡罩塔、浮阀塔、筛板塔、穿流多孔板塔、舌形塔、浮动舌形塔和浮动喷射塔等多种。板式塔在工业上最早使用的是泡罩塔(1813年)、筛板塔(1832年)，其后，特别是在本世纪五十年代以后，随着石油、化学工业生产的迅速发展，相继出现了大批新型塔板，如S型板、浮阀塔板、多降液管筛板、舌形塔板、穿流式波纹塔板、浮动喷射塔板及角钢塔板等。目前从国内外实际使用情况看，主要的塔板类型为浮阀塔、筛板塔及泡罩塔，而前两者使用尤为广泛，因此，本章只讨论浮阀塔的设计。浮阀塔也是传质过程常用的塔设备，它的主要优点有：（1） 生产能力大由于浮阀塔具有较大的开孔率，故其生产能力比泡罩塔的大20%40%，而与筛板塔相近。（2） 操作弹性大由于阀片可以自由升降以适应气量的变化，故维持正常操作所容许的负荷波动范围比泡罩塔和筛板塔的都宽。（3） 塔板效率高因上升蒸汽以水平方向吹入液层，故气液接触时间较长，而雾沫夹带量较少，塔板效率高。（4） 塔板压降及液面落差较小因为汽液流过浮阀塔是所遇到的阻力较小，故气体的压降及板上的液面落差都比较小。（5） 塔的造价低因结构简单，易于制造，浮阀塔的造价比较低。浮阀塔的缺点是：（1）不宜处理结焦或黏度大的系统第二章 设计方案的确定本设计任务为乙醇水混合物。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。设计中采用泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。该物系属易分离物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的2倍。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。2.1操作条件的确定确定设计方案是指确定整个精馏装置的流程、各种设备的结构型式和某些操作指标。例如组分的分离顺序、塔设备的型式、操作压力、进料热状态、塔顶蒸汽的冷凝方式等。下面结合课程设计的需要，对某些问题作些阐述。2.1.1操作压力蒸馏操作通常可在常压、加压和减压下进行。确定操作压力时，必须根据所处理物料的性质，兼顾技术上的可行性和经济上的合理性进行考虑。例如，采用减压操作有利于分离相对挥发度较大组分及热敏性的物料，但压力降低将导致塔径增加，同时还需要使用抽真空的设备。对于沸点低、在常压下为气态的物料，则应在加压下进行蒸馏。当物性无特殊要求时，一般是在稍高于大气压下操作。但在塔径相同的情况下，适当地提高操作压力可以提高塔的处理能力。有时应用加压蒸馏的原因，则在于提高平衡温度后，便于利用蒸汽冷凝时的热量，或可用较低品位的冷却剂使蒸汽冷凝，从而减少蒸馏的能量消耗。2.1.2进料状态 进料状态与塔板数、塔径、回流量及塔的热负荷都有密切的联系。在实际的生产中进料状态有多种，但一般都将料液预热到泡点或接近泡点才送入塔中，这主要是由于此时塔的操作比较容易控制，不致受季节气温的影响。此外，在泡点进料时，精馏段与提馏段的塔径相同，为设计和制造上提供了方便。2.1.3加热方式蒸馏釜的加热方式通常采用间接蒸汽加热，设置再沸器。有时也可采用直接蒸汽加热。若塔底产物近于纯水，而且在浓度稀薄时溶液的相对挥发度较大(如酒精与水的混合液)，便可采用直接蒸汽加热。直接蒸汽加热的优点是：可以利用压力较低的蒸汽加热；在釜内只须安装鼓泡管，不须安置庞大的传热面。这样，可节省一些操作费用和设备费用。然而，直接蒸汽加热，由于蒸汽的不断通入，对塔底溶液起了稀释作用，在塔底易挥发物损失量相同的情况下，塔底残液中易挥发组分的浓度应较低，因而塔板数稍有增加。但对有些物系(如酒精与水的二元混合液)，当残液的浓度稀薄时，溶液的相对挥发度很大，容易分离，故所增加的塔板数并不多，此时采用直接蒸汽加热是合适的。值得提及的是，采用直接蒸汽加热时，加热蒸汽的压力要高于釜中的压力，以便克服蒸汽喷出小孔的阻力及釜中液柱静压力。对于酒精水溶液，一般采用0.40.7KPa（表压）。2.1.4冷却剂与出口温度冷却剂的选择由塔顶蒸汽温度决定。如果塔顶蒸汽温度低，可选用冷冻盐水或深井水作冷却剂。如果能用常温水作冷却剂，是最经济的。水的入口温度由气温决定，出口温度由设计者确定。冷却水出口温度取得高些，冷却剂的消耗可以减少，但同时温度差较小，传热面积将增加。冷却水出口温度的选择由当地水资源确定，但一般不宜超过50，否则溶于水中的无机盐将析出，生成水垢附着在换热器的表面而影响传热。2.2确定设计方案的原则确定设计方案总的原则是在可能的条件下，尽量采用科学技术上的最新成就，使生产达到技术上最先进、经济上最合理的要求，符合优质、高产、安全、低消耗的原则。为此，必须具体考虑如下几点：2.2.1满足工艺和操作的要求所设计出来的流程和设备，首先必须保证产品达到任务规定的要求，而且质量要稳定，这就要求各流体流量和压头稳定，入塔料液的温度和状态稳定，从而需要采取相应的措施。其次所定的设计方案需要有一定的操作弹性，各处流量应能在一定范围内进行调节，必要时传热量也可进行调整。因此，在必要的位置上要装置调节阀门，在管路中安装备用支线。计算传热面积和选取操作指标时，也应考虑到生产上的可能波动。再其次，要考虑必需装置的仪表(如温度计、压强计，流量计等)及其装置的位置，以便能通过这些仪表来观测生产过程是否正常，从而帮助找出不正常的原因，以便采取相应措施。2.2.2满足经济上的要求要节省热能和电能的消耗，减少设备及基建费用。如前所述在蒸馏过程中如能适当地利用塔顶、塔底的废热，就能节约很多生蒸汽和冷却水，也能减少电能消耗。又如冷却水出口温度的高低，一方面影响到冷却水用量，另方面也影响到所需传热面积的大小，即对操作费和设备费都有影响。同样，回流比的大小对操作费和设备费也有很大影响。2.2.3保证安全生产例如酒精属易燃物料，不能让其蒸汽弥漫车间，也不能使用容易发生火花的设备。又如，塔是指定在常压下操作的，塔内压力过大或塔骤冷而产生真空，都会使塔受到破坏，因而需要安全装置。以上三项原则在生产中都是同样重要的。但在化工原理课程设计中，对第一个原则应作较多的考虑，对第二个原则只作定性的考虑，而对第三个原则只要求作一般的考虑。第三章塔的工艺尺寸得计算3.1精馏塔的物料衡算3.1.1摩尔分率乙醇的摩尔质量水的摩尔质量原料液塔顶 塔底产品3.1.2摩尔质量原料液塔顶塔底产品3.1.3物料衡算进料流量全塔物料衡算轻组分馏出液流量釜液流量3.2塔板数的确定3.2.1理论板层数N的求取3.2.1.1 最小回流比及操作回流比计算（1） 由x-y相图（1）最小回流比的确定由上图可以看出切点坐标为故（2）由q线与的交线决定查t-x-y相图，泡点为,进料温度为。平均温度当温度是的物性参数如表乙醇水4.243.28462258此时线方程为见下图如图线与平衡线的交点为因为所以取3.2.1.2 图解法求塔板数图（2）理论与塔板数的图解求法由下图可以看出总理论板数N=8(包含再沸器)，精馏段理论板数为5块,其中第6块板为加料板。 3.2.2实际板层数的求取取全塔效率，则有块块3.3精馏塔有关物性数据的计算3.3.1操作压力计算塔顶表压为0Kpa。塔顶操作压力每层塔板压降塔釜压力进料操作压力精馏段平均压力提馏段平均压力3.3.2 操作温度计算利用水乙醇t-x（y）相图可求得、。进料口：=83.0塔顶：=78.0塔釜：=99.3精馏段平均温度提馏段平均温度表5-1乙醇水气、液平衡组成（摩尔）与温度关系温度/液相气相温度/液相气相温度/液相气相1000082.723.3754.4579.357.3268.4195.51.9017.0082.326.0855.8078.7467.6373.8589.07.2138.9181.532.7359.2678.4174.7278.1586.79.6643.7580.739.6561.2278.1589.4389.4385.312.3847.0479.850.7965.6484.116.6150.8979.751.9865.993.3.3 平均摩尔质量计算3.3.3.1 精馏段的平均摩尔质量精馏段平均温度=80.53.3.3.2 提馏段平均摩尔质量提馏段平均温度=91.153.3.4平均密度计算求得在与下乙醇与水的密度。不同温度下乙醇和水的密度见表5-2。表5-2不同温度下乙醇和水的密度温度/温度/8073597195720961.8585730968.6100716958.490724965.33.3.4.1精馏段平均温度=80.5 塔顶 同理所以气相密度：3.3.4.2提馏段平均温度=91.15由公式得所以气相密度：3.3.5液体平均表面张力计算不同温度下乙醇和水的表面张力见表5-3。表5-3乙醇和水不同温度下的表面张力温度/708090100乙醇表面张力/1817.1516.215.2水表面张力/64.362.660.758.83.3.5.1 精馏段液体平均表面张力精馏段平均温度=80.5所以 平均张力 3.3.5.2 提馏段精馏段液体平均表面张力提馏段平均温度=91.15所以 平均张力 3.4精馏塔的塔体工艺尺寸设计3.4.1塔径的计算3.4.1.1精馏段精馏段的气、液相体积流率为式中C由式计算，其中的 由史密斯关联图查取，图的横坐标为取板间距，板上液层高度，则查图由取安全系数0.8，则空塔气速为3.4.1.2提馏段提馏段的气、液相体积流率为式中C由式计算，其中的 由史密斯关联图查取，图的横坐标为取板间距，板上液层高度，则查图由取安全系数0.6，则空塔气速为按标准塔径圆整后为D=0.6m按标准塔径圆整后为塔截面积为实际空塔气速为3.5塔板主要工艺尺寸的计算3.5.1溢流装置计算因塔径 D=0.6m，可选用单溢流弓形降液管。各项计算如下：3.5.1.1堰长取3.5.1.2溢流堰高度由选用平直堰，堰上液层高度：，近似取E=1则同理，提馏段的为取板上清液层高度故同理，提馏段的为3.5.1.3弓形降液管宽度和截面积由由弓形降液管的参数图查得，故验算液体在降液管中停留时间为：同理，提馏段的为故降液管设计合理3.5.1.4降液管底隙高度3.5.1.4.1精馏段取3.5.1.4.2提馏段取因为降液管底隙高度一般不小于，为了统一，3.5.2塔板布置3.5.2.1塔板的分块因，故塔板采用整板式。3.5.2.2边缘区宽度确定取，3.5.2.3开孔区面积计算开孔区面积：其中故3.5.2.4浮阀计算及其排列采用重阀厚度2mm的薄板冲制，每阀质量约为33g,型重阀。3.5.2.4.1精馏段取所以3.5.2.4.2提馏段取得3.6浮阀的流体力学验算3.6.1.气相通过浮阀塔板的压强降3.6.1.1精馏段（1）干板阻力（2）气体通过液层的阻力计算气体通过液层的阻力：（3）液体表面张力计算液体表面张力所产生的阻力可忽略，故气体通过每层塔板的液柱高度 可按下式计算，即气体通过每层塔板的压降为3.6.1.2提馏段（1）干板阻力（2）气体通过液层的阻力计算气体通过液层的阻力：（3）液体表面张力计算液体表面张力所产生的阻力可忽略，故气体通过每层塔板的液柱高度 可按下式计算，即气体通过每层塔板的压降为3.6.2淹塔3.6.2.1精馏段（1）与气体通过塔板的压强降相当的液柱高度（2）液体通过降液管的压头损失（3）板上液层高度取，又以选定，则可见，符合淹塔的要求。3.6.2.2提馏段（1）与气体通过塔板的压强降相当的液柱高度（2）液体通过降液管的压头损失（3）板上液层高度取，又以选定，则可见，符合淹塔的要求。3.6.3雾沫夹带3.6.3.1精馏段泛点率=及泛点率=板上液层流经长度板上液流面积泛点率泛点率所以可知雾沫夹带量能够满足的要求。3.6.3.2提馏段泛点率=及泛点率=板上液层流经长度板上液流面积泛点率泛点率所以可知雾沫夹带量能够满足的要求。3.7 塔板负荷性能图3.7.1精馏段3.7.1.1雾沫夹带线对于水-乙醇物系和已设计出塔板结构，雾沫夹带线可根据雾沫夹带量的上限值所对应的泛点率 (亦为上限值),利用式和便可作出此线。由于塔径较大，所以取泛点率，依上式有整理后得，即为负荷性能图中的线(1)此式便为雾沫夹带的上限线方程，对应一条直线。所以在操作范围内任取两个值便可依式算出相应的。利用两点确定一条直线，便可在负荷性能图中得到雾沫夹带的上限线。 0.0003 0.00108 0.497 0.4843.7.1.2液泛线由式， 联立。即式中,，板上液层静压头降从式知，表示板上液层高度，。所以板上液体表面张力所造成的静压头和液面落差可忽略液体经过降液管的静压头降可用式则式中阀孔气速U0与体积流量有如下关系式中各参数已或已计算出，即；代入上式。整理后便可得与的关系，即此式即为液泛线的方程表达式。在操作范围内任取若干值，依 0.0003 0.0005 0.00108 0.52 0.508 0.475用上述坐标点便可在负荷性能图中绘出液泛线，图中的(2)。3.7.1.3液相负荷上限线为了使降液管中液体所夹带的气泡有足够时间分离出，液体在降液管中停留时间不应小于35s。所以对液体的流量须有一个限制，其最大流量必须保证满足上述条件。由式可知，液体在降液管内最短停留时间为35秒。取为液体在降液管中停留时间的下限，所对应的则为液体的最大流量,即液相负荷上限，于是可得所得到的液相上限线是一条与气相负荷性能无关的竖直线，即负荷性能图中的线(3)。3.7.1.4气体负荷下限线（漏液线）对于F1型重阀，因5时，会发生严重漏液，故取计算相应的气相流量 3.7.1.5液相负荷下限线取堰上液层高度作为液相负荷下限条件，作出液相负荷下限线，该线为与气相流量无关的竖直线。、代入的值则可求出为按上式作出的液相负荷下限线是一条与气相流量无关的竖直线，见图中的线(5).精馏段塔板性能负荷图由塔板性能负荷图可以看出：（1） 在任务规定的汽液负荷下的操作点处在适宜操作区内。（2） 塔板的气相负荷上限由雾沫夹带和液泛共同控制，操作下限由漏液控制。（3） 按固定的气液比，塔板的气相负荷上限为0.48，气相负荷下限为0.15543，所以：操作弹性3.7.2提馏段3.7.2.1雾沫夹带线对于水-乙醇物系和已设计出塔板结构，雾沫夹带线可根据雾沫夹带量的上限值所对应的泛点率 (亦为上限值),利用式和便可作出此线。由于塔径较大，所以取泛点率，依上式有整理后得，即为负荷性能图中的线(1)此式便为雾沫夹带的上限线方程，对应一条直线。所以在操作范围内任取两个值便可依式算出相应的。利用两点确定一条直线，便可在负荷性能图中得到雾沫夹带的上限线。 0.0003 0.00108 0.63 0.59 3.7.2.2液泛线由式， 联立。即式中， ，板上液层静压头降 从式知，表示板上液层高度，。所以板上液体表面张力所造成的静压头和液面落差可忽略液体经过降液管的静压头降可用式则式中阀孔气速U0与体积流量有如下关系式中各参数已或已计算出，即;；代入上式。整理后便可得与的关系，即此式即为液泛线的方程表达式。在操作范围内任取若干值，依 0.0003 0.0005 0.00108 0.645 0.63 0.59用上述坐标点便可在负荷性能图中绘出液泛线，图中的(2)。3.7.2.3液相负荷上限线为了使降液管中液体所夹带的气泡有足够时间分离出，液体在降液管中停留时间不应小于35s。所以对液体的流量须有一个限制，其最大流量必须保证满足上述条件。由式可知，液体在降液管内最短停留时间为35秒。取为液体在降液管中停留时间的下限，所对应的则为液体的最大流量,即液相负荷上限，于是可得所得到的液相上限线是一条与气相负荷性能无关的竖直线，即负荷性能图中的线(3)。3.7.2.4气体负荷下限线（漏液线）对于F1型重阀，因5时，会发生严重漏液，故取计算相应的气相流量 3.7.2.5液相负荷下限线取堰上液层高度作为液相负荷下限条件，作出液相负荷下限线，该线为与气相流量无关的竖直线。、代入的值则可求出为按上式作出的液相负荷下限线是一条与气相流量无关的竖直线，见图中的线(5).提馏段塔板性能负荷图由塔板性能负荷图可以看出：（1） 在任务规定的汽液负荷下的操作点处在适宜操作区内。（2） 塔板的气相负荷上限由雾沫夹带控制，操作下限由漏液控制。（3） 按固定的气液比，塔板的气相负荷上限为0.52，气相负荷下限为0.15543，所以：操作弹性浮阀塔的相关数据序号项目数值1精馏段平均温度80.52提馏段平均温度91.153精馏段平均压力104.3754提馏段平均压力109.35精馏段气相流量0.000316提馏段气相流量0.000617精馏段液相流量0.2978提馏段液相流量0.3569塔的有效高度Z/m5.9510实际塔板数1711塔径/m0.612板间距/m0.3513溢流形式单溢流14降液管形式弓型15堰长/m0.3616精馏段堰高/m0.053917提馏段堰高/m0.050518板上液层高度/m0.0619精馏段堰上液层高度/m0.0060320提馏段堰上液层高度/m0.0094821精馏段降液管底隙高度/m0.0222提馏段降液管底隙高度/m0.0223弓形降液管的宽度/m0.058824截面积0.01554325安定区宽度/m0.0626边缘区宽度/m0.0327开孔区面积0.171328浮阀直径/m0.03929浮阀数目2930孔中心距/m31开孔率/%32空塔气速33精馏段液体在降液管内停留时间34提馏段液体在降液管内停留时间35液沫夹带/（kg液/kg）36精馏段单板压降/Pa37提馏段单板压降/Pa38精馏段气相负荷上限39提馏段气相负荷上限40精馏段气相负荷下限41提馏段气相负荷下限42精馏段泛点率43提馏段泛点率44精馏段操作弹性45提馏段操作弹性第四章 塔附属设计4.1塔附件设计4.1.1进料管查表，40进料乙醇密度；取取进料管的规格为。4.1.2 回流管回流时，温度，取取回流管规格为。4.1.3塔顶蒸气出料管塔顶的温度为78.0，此时塔顶蒸气密度蒸气体积流量取取回流管规格为。4.1.4 釜液排出管釜底釜底温度为99.3，平均摩尔质量取取此管的规格为。4.1.5塔底进气管取此管的规格为。4.1.6 法兰由于常压操作，所有法兰均采用标准管法兰，平焊法兰，由不同的公称直径，选用相应法兰。进料管接管法兰：PN6DN40 HG 5010回流管接管法兰：PN6DN60 HG 5010塔顶蒸气管法兰：PN6DN500 HG 5010釜液排出管法兰：PN6DN30 HG 50104.2 筒体与封头4.2.1 筒体壁厚选6mm，所用材质为。4.2.2 封头封头分为椭圆形封头、碟形封头等几种，本设计采用椭圆形封头，由公称直径DN=600mm ，查得曲面高度，直边高度，。选用封头DN600*6，JB 1154-73。4.2.3 裙座塔底采用裙座支撑，裙座的结构性能好，连接处产生的局部阻力小，所以它是塔设备的主要支座形式，为了制作方便，一般采用圆筒形。由于裙座内径800mm，故裙座壁厚取16mm。基础环内径：基础环外径：圆整：，；基础环厚度，考虑到腐蚀余量取18mm；考虑到再沸器，裙座高度取3m，地角螺栓直径取M30。4.2.4 人孔人孔是安装或检修人员进出塔的惟一通道，人孔的位置应便于进入任何一层塔板，由于设置人空处塔间距离大，且人孔设备过多会使制造时塔体的弯曲度难于达到要求，一般每隔68块塔板才设一个人孔。本塔中共18块板，设置2个人孔，每个孔直径为450mm。在设置人孔处，板间距为500mm，裙座上应开2个人孔，直径为450