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化工原理课程设计 教师 刘玉兰2012 6 一 设计的特点有多种解 多种方案 选优选择的原则 技术上可行 经济上合理 R选择的原则 总费用最低 1 概述分为两大类 逐级接触式 如板式塔 微分接触式 如填料塔 二 精馏塔 常用板式塔塔板型式 筛板塔 浮阀塔 泡罩塔 两相总体上逆流每块塔板上错流 LW堰长Af降液管面积Aa鼓泡区面积Wc边缘区Ws 入口安定区Ws出口安定区 返回 2筛板塔的构造1 筛孔 气体通道 3 8mm2 溢流堰 保证板上有液体3 降液管及入口堰 液体下降通道 3汽液两相的非理想流动1 液沫夹带 气体带液滴2 气泡夹带 降液管液体来不及脱气 3 5秒3 液体沿塔板的不均匀流动4 气体沿塔板的不均匀分布 4不正常操作现象1 夹带液泛2 溢流液泛降液管通过能力的限制3 漏液严重漏液会使板上不能积液 5板效率的各种表示方法1 点效率与两相接触状态有关2 默弗里板效率与点效率 板上流动情况有关 6塔板的负荷性能图1 过量液沫夹带线2 漏液线3 溢流液泛线4 液量下限线5 液量上限线 3 全塔效率全塔效率 板效率ET f 等因素 三 设计要求图纸 设备总装图3号图纸报告 格式及内容见附件 报告目录设计任务书一 前言 性质 用途 工艺流程 二 设计内容2 1物料衡算 模拟结果或逐板计算 2 2实际板数及加料板位置的确定 2 3筛板塔工艺计算2 3 1塔径计算2 3 2塔板详细设计2 3 3塔板流体力学校核 板压降校核 液沫夹带量校核 溢流液泛条件校核 液体在降液管内停留时间校核 漏液点的校核 2 3 4负荷性能图 液相下限线 液相上限线 漏液线 过量液沫夹带线 溢流液泛线 精馏线和提馏线2 4塔高及接管尺寸2 5辅助设备的选型 三 控制点说明3 1精馏段灵敏板温度控制3 2塔釜液位控制3 3进料流量控制3 4塔釜加热蒸汽温度控制四 数据汇总表五 符号说明六参考文献 一 前言工业背景 详细描述工艺流程 方块图 流程说明 产品性质 用途 物理性质 毒性 二 设计内容2 1物料衡算及逐板计算软件模拟列数据表 气液相流量及物性数据 手算需要逐板计算精馏塔内各板数据 2 2实际板数及加料板位置的确定 塔釜为一块理论板 实际加料板位置NR为提馏段理论板数 包括塔釜 参考 6 p118 加料组成计算液体平均黏度 轻重关键组分的相对挥发度 2 3 1塔径计算参考 1 p116 Vs 气相流率 m3 sLs 液相流率 m3 s 2 3筛板塔工艺计算 初选板间距表4 10 塔径定后及流体力学校核时可调整 计算两相流动参数 查图4 9得气相负荷因子C20计算液泛速度uf 溶液的表面张力 手算参考文献 1 p25 取LW 0 6 0 8 D 单 0 5 0 7 D 双 查图4 21得Af AT可计算塔径塔径要圆整 重算AfATunLw泛点百分率un uf 由液流量初定流型见表4 9 1 U单双四液流 取操作气速un一般取液泛气速的80 85 对于易起泡物系可取75 AT 塔横截面积 m2 Af 降液管面积 m2 塔径定后及流体力学校核时可调整 how 6mm 3 5s 2 3 2塔板详细设计参考 1 p117参考表4 11取hw取ho 为保证液封ho hw或用凹受液盘折降液板 由塔径取WSWC参考 1 p119由Lw D查图4 21得Wd计算鼓泡区面积Aa取筛孔直径d0 3 8 10 25mm 及t d0 2 5 4 计算开孔率 及筛孔面积A0 2 3 3塔板流体力学校核 板压降校核干板压降 液层阻力 p总3 5s 漏液点的校核 需试差 k uo uow 1 5 2 参考 1 p133 2 3 4负荷性能图要详细计算 液相下限线 液相上限线 漏液线 过量液沫夹带线 溢流液泛线 精馏线和提馏线 精馏段与提馏段负荷应在负荷性能图内 参考 1 p135 液相下限线由how 6mm计算 液相上限线由 3s计算 漏液线设计时已有一点改变液体量 再求漏液点孔速得气体流量 过量液沫夹带线与设计点两相流动参数FLV相同 令ev 0 1 计算雾沫夹带分率 查泛点百分率算液泛速度uf和实际气速un得气相流量和液相流量第一点 改变液气质量流率比WL WV计算FLV 重复以上步骤可再得一点 溢流液泛线当降液管内当量清液高度将液泛取Lh求how液层阻力hL计算干板压降hd 泛点孔速u0得第一点 再取一Lh值 重复上述步骤 得第二点 液相降液管内阻力损失 how 6mm 否则lw D AfHd LS 3 5s 否则Af 或hw k uo uow 1 5 2 否则 eV 0 1kg液 kg汽 否则HT 或lw D 或D Hfd HT hw 否则HT 或 或h0 或lw p总 p允许 否则 或hw 1线左移 2线右移 板压降增大 Hd增大 A0下降 3线下移 4线上移 阻力降低 5线上移 AT Af 气速un A0增大 2 4塔高及接管尺寸人孔设置 大小 450 550mm 间距4 6块常清洗8 10块无需常清洗15块可拆带人孔板间距 600mm HD 塔顶空间HT 塔板间距H T 有人孔板间距HF 进料段高度HB 塔底空间N 实际塔板数 S 人孔数目 不含塔顶和塔底空间人孔 蒸汽管 回流管 加料管 底部蒸汽管 出液管的接管尺寸用水 蒸汽的经济流速计算 参考 1 p138 2 5辅助设备的选型加料泵冷凝器再沸器 由qvHe定型号选合适K由热负荷算A选型号 核算传热系数 传热面积1 选择适当的垢层热阻Ri 见p210 2 详细计算 和K计值 参照书式6 118 3 算4 换热器实际面积5 校核 三 控制点说明控制什么 调节什么 3 1精馏段灵敏板温度控制灵敏板位置确定 改变条件 3 2塔釜液位控制3 3进料流量控制3 4塔釜加热蒸汽温度控制 控制点的表示和安排1 控制参数 T温度P压力G流量H液位2 仪表功能 Z指示T调节J记录S积算L联锁 参考书1 陈英南 刘玉兰 常用化工单元设备的设计 华东理工大学出版社 20052 上海医药设计院编 化工工艺设计手册 第二版 化学工业出版社 19963 化学工程手册编委 化学工程手册 第1篇 化工基础数据 化学工业出版社 19894 华东化工学院机械制图教研组 化工制图 高等教育出版社 19915 魏兆灿等