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1、化工原理课程设计化工原理课程设计教师：刘玉兰教师：刘玉兰2012.6一一.设计的特点设计的特点有多种解、多种方案，选优有多种解、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：总费用最低选择的原则：总费用最低1.1.概述概述 分为两大类：逐级接触式（如板式塔）分为两大类：逐级接触式（如板式塔） 微分接触式（如填料塔）微分接触式（如填料塔）二二.精馏塔精馏塔 常用板式塔塔板型式常用板式塔塔板型式: : 筛板塔、筛板塔、浮阀塔浮阀塔、泡罩塔、泡罩塔两相总体上逆流两相总体上逆流每块塔板上错流每块塔板上错流LW堰长堰长Af降液管面积降液管面积Aa鼓泡区面
2、积鼓泡区面积Wc边缘区边缘区Ws入口安定区入口安定区Ws出口安定区出口安定区 返回返回2 2筛板塔的构造筛板塔的构造 1 1）筛孔）筛孔气体通道，气体通道，338mm8mm 2 2）溢流堰）溢流堰保证板上有液体保证板上有液体 3 3）降液管及入口堰）降液管及入口堰液体下降通道液体下降通道 3 3 汽液两相的非理想流动汽液两相的非理想流动 1 1）液沫夹带）液沫夹带气体带液滴气体带液滴 2 2）气泡夹带）气泡夹带降液管液体来不及脱气降液管液体来不及脱气335 5秒秒 3 3）液体沿塔板的不均匀流动）液体沿塔板的不均匀流动 4 4）气体沿塔板的不均匀分布）气体沿塔板的不均匀分布4 4 不正常操作现
3、象不正常操作现象 1 1）夹带液泛）夹带液泛 2 2）溢流液泛）溢流液泛 降液管通过能力的限制降液管通过能力的限制 3 3）漏液）漏液 严重漏液会使板上不能积液严重漏液会使板上不能积液 5 5 板效率的各种表示方法板效率的各种表示方法 1 1）点效率）点效率 与两相接触状态有关与两相接触状态有关 2 2）默弗里板效率）默弗里板效率 与点效率、板上流动情况有关与点效率、板上流动情况有关6 6 塔板的负荷性能图塔板的负荷性能图 1 1）过量液沫夹带线）过量液沫夹带线 2 2）漏液线）漏液线 3 3）溢流液泛线）溢流液泛线 4 4）液量下限线）液量下限线 5 5）液量上限线）液量上限线3 3）全塔效
4、率）全塔效率 全塔效率全塔效率板效率板效率 ET=f (,等因素等因素) )三三.设计要求设计要求图纸：设备总装图图纸：设备总装图 3 3号图纸号图纸 报告：格式及内容见附件报告：格式及内容见附件报告目录报告目录设计任务书设计任务书一一. .前言（性质，用途，工艺流程）前言（性质，用途，工艺流程）二二. .设计内容设计内容 2.1 2.1物料衡算（模拟结果或逐板计算）物料衡算（模拟结果或逐板计算） 2.2 2.2实际板数及加料板位置的确定实际板数及加料板位置的确定 2.3筛板塔工艺计算筛板塔工艺计算2.3.1塔径计算塔径计算2.3.2塔板详细设计塔板详细设计2.3.3塔板流体力学校核塔板流体力
5、学校核板压降校核板压降校核液沫夹带量校核液沫夹带量校核溢流液泛条件校核溢流液泛条件校核液体在降液管内停留时间校核液体在降液管内停留时间校核漏液点的校核漏液点的校核2.3.4负荷性能图负荷性能图液相下限线液相下限线液相上限线液相上限线漏液线漏液线过量液沫夹带线过量液沫夹带线溢流液泛线溢流液泛线精馏线和提馏线精馏线和提馏线2.4塔高及接管尺寸塔高及接管尺寸2.5辅助设备的选型辅助设备的选型三三.控制点说明控制点说明3.1精馏段灵敏板温度控制精馏段灵敏板温度控制3.2塔釜液位控制塔釜液位控制3.3进料流量控制进料流量控制3.4塔釜加热蒸汽温度控制塔釜加热蒸汽温度控制四四.数据汇总表数据汇总表五五.符
6、号说明符号说明六参考文献六参考文献一一.前言前言工业背景工业背景:详细描述工艺流程详细描述工艺流程(方块图，流程说明方块图，流程说明)产品性质产品性质:(用途、物理性质、毒性用途、物理性质、毒性)二二. .设计内容设计内容2.12.1物料衡算及逐板计算物料衡算及逐板计算 软件模拟列数据表软件模拟列数据表(气液相流量及物性数据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手算需要逐板计算精馏塔内各板数据2.22.2实际板数及加料板位置的确定实际板数及加料板位置的确定塔釜为一块理论板，塔釜为一块理论板，实际加料板位置实际加料板位置NR为提馏段理论板数为提馏段理论板数( (包括塔釜包括塔釜
7、) )参考参考66p118加料组成计算液体平均黏度加料组成计算液体平均黏度轻重关键组分的相对挥发度轻重关键组分的相对挥发度2.3.1塔径计算塔径计算 参考参考11p116 Vs气相流率，气相流率，m m3 3/s/s Ls液相流率，液相流率，m m3 3/s/s2.3筛板塔工艺计算筛板塔工艺计算初选板间距初选板间距表表4-10(塔径定后及流体力学校核时可调整塔径定后及流体力学校核时可调整)计算两相流动参数计算两相流动参数 查图查图4-9得气相负荷因子得气相负荷因子C20 计算液泛速度计算液泛速度uf溶液的表面张力溶液的表面张力手算参考文献手算参考文献11p25 取取LW (0.6-0.8)D(
8、单单) (0.5-0.7)D(双双) 查图查图4-214-21得得Af/AT 可计算塔径可计算塔径塔径要圆整塔径要圆整( (重算重算Af AT un Lw 泛点百分率泛点百分率un/uf) )由液流量初定流型见表由液流量初定流型见表4-91(U4-91(U单双四液流单双四液流) ) 取操作气速取操作气速un 一般一般取液泛气速的取液泛气速的80%80%85%85% 对于易起泡物系可取对于易起泡物系可取75%75% AT塔横截面积，塔横截面积，m m2 2Af降液管面积，降液管面积，m m2 2(塔径定后及流体力学校核时可调整塔径定后及流体力学校核时可调整)how6mm35s2.3.2塔板塔板详
9、细设计详细设计 参考参考11p117 参考参考表表4-11取取hw 取取ho (为为保证液封保证液封hohw或用凹受液盘折降液板或用凹受液盘折降液板)由塔径取由塔径取WSWC参考参考11p119由由Lw/D查图查图4-21得得Wd计算鼓泡区面积计算鼓泡区面积Aa取筛孔直径取筛孔直径d0(3-8;10-25mm)及及t/d0(2.54)计算开孔率计算开孔率及筛孔面积及筛孔面积A0 2.3.3塔板流体力学校核塔板流体力学校核板压降校核板压降校核干板压降干板压降+液层阻力液层阻力 p总总 p允许允许液沫夹带量校核液沫夹带量校核eV0.1kg液液/kg汽汽溢流液泛条件校核溢流液泛条件校核降液管内泡沫层
10、高度降液管内泡沫层高度Hfd35s漏液点的校核（需试差）漏液点的校核（需试差）k=uo /uow1.52参考参考11p1332.3.4负荷性能图负荷性能图要详细计算要详细计算液相下限线液相下限线液相上限线液相上限线漏液线漏液线过量液沫夹带线过量液沫夹带线溢流液泛线溢流液泛线精馏线和提馏线精馏线和提馏线 （精馏段与提馏段负荷应在负荷性能图内精馏段与提馏段负荷应在负荷性能图内）参考参考11p135液相下限线液相下限线由由how=6mm计算计算液相上限线液相上限线由由=3s计算计算漏液线漏液线设计时已有一点设计时已有一点改变液体量，再求漏液点孔速得气体流量改变液体量，再求漏液点孔速得气体流量过量液沫
11、夹带线过量液沫夹带线与设计点两相流动参数与设计点两相流动参数FLV相同，令相同，令ev=0.1，计算雾沫夹带分率、查泛点百分率计算雾沫夹带分率、查泛点百分率算液泛速度算液泛速度uf和实际气速和实际气速un得气相流量和液相流量得气相流量和液相流量第一点；第一点；改变液气质量流率比改变液气质量流率比WL/WV计算计算FLV，重复以上步骤可再得一点重复以上步骤可再得一点溢流液泛线溢流液泛线当降液管内当量清液高度当降液管内当量清液高度将液泛将液泛取取Lh求求how液层阻力液层阻力hL计算干板压降计算干板压降hd、泛点孔速、泛点孔速u0得第一点得第一点，再取一再取一Lh值，重复上述步骤，得第二点值，重复
12、上述步骤，得第二点液相降液管内阻力损失液相降液管内阻力损失 how6mm,否则否则lw /D=Af Hd /LS35s, 否则否则Af或或 hw k=uo /uow1.52,否则否则 eV0.1kg液液/kg汽汽,否则否则HT或或lw /D或或D HfdHT+hw，否则否则HT或或或或h0或或 lw p总总 p允许允许, 否则否则或或hw 1线左移线左移2线右移线右移 板压降增大，板压降增大，Hd增大增大A0下降下降3线下移线下移4线上移线上移阻力降低阻力降低5线上移线上移AT-Af气速气速unA0增大增大2.4塔高及接管尺寸塔高及接管尺寸人孔设置，大小人孔设置，大小(450-550mm)间距
13、间距4-6块块常清洗常清洗8-10块块无需常清洗无需常清洗15块块可拆可拆带人孔板间距带人孔板间距600mmH HD D塔顶空间塔顶空间H HT T塔板间距塔板间距H HT T有人孔板间距有人孔板间距H HF F进料段高度进料段高度H HB B塔底空间塔底空间NN实际塔板数实际塔板数SS人孔数目（不含塔顶和塔底空间人孔）人孔数目（不含塔顶和塔底空间人孔）蒸蒸汽汽管管、回回流流管管、加加料料管管、底底部部蒸蒸汽汽管管、出出液管的接管尺寸用水、蒸汽的经济流速计算液管的接管尺寸用水、蒸汽的经济流速计算参考参考11p1382.5辅助设备的选型辅助设备的选型加料泵加料泵冷凝器冷凝器再沸器再沸器由由qvH
14、e定型号定型号选合适选合适K由热负荷由热负荷算算A A选型号选型号核算传热系数、传热面积核算传热系数、传热面积 1) 1)选择适当的垢层热阻选择适当的垢层热阻R Ri i( (见见p210)p210) 2) 2)详细计算详细计算和和K K计计值（参照书式值（参照书式6-1186-118） 3) 3)算算 4) 4)换热器实际面积换热器实际面积 5) 5)校核校核 三三.控制点说明控制点说明控制什么，调节什么控制什么，调节什么3.1精馏段灵敏板温度控制精馏段灵敏板温度控制灵敏板位置确定（改变条件）灵敏板位置确定（改变条件）3.2塔釜液位控制塔釜液位控制3.3进料流量控制进料流量控制3.4塔釜加热
15、蒸汽温度控制塔釜加热蒸汽温度控制例例P3压力指示，调节仪表。压力指示，调节仪表。ZT编号为编号为3，表装在控制室，表装在控制室 无横线为就地仪表，有横线为表头集中安装无横线为就地仪表，有横线为表头集中安装 在控制室在控制室控制点的表示和安排控制点的表示和安排1.控制参数：控制参数：T温度温度P压力压力G流量流量H液位液位2.仪表功能：仪表功能：Z指示指示T调节调节J记录记录S积算积算L联锁联锁参考书参考书1.陈陈英英南南，刘刘玉玉兰兰.常常用用化化工工单单元元设设备备的的设设计计.华华东理工大学出版社东理工大学出版社.20052.上上海海医医药药设设计计院院编编.化化工工工工艺艺设设计计手手册
16、册(第第二二版版).化学工业出版社化学工业出版社.19963.化化学学工工程程手手册册编编委委.化化学学工工程程手手册册(第第1篇篇)化化工工基础数据基础数据.化学工业出版社化学工业出版社.19894.华华东东化化工工学学院院机机械械制制图图教教研研组组.化化工工制制图图.高高等等教育出版社教育出版社.19915.魏兆灿等魏兆灿等.塔设备设计塔设备设计.化学工业出版社化学工业出版社.19886.陈陈敏敏恒恒等等. .化化工工原原理理( (第第三三版版).).化化学学工工业业出出版版社社.2004 .2004 统一答疑统一答疑17周周-19周周袁：周三（袁：周三（17周）周）5-6节，四教节，四教204周一（周一（18-19周）周）5-6节，四教节，四教204刘：周二刘：周二3-4节，实验十楼节，实验十楼219曹：周四曹：周四3-4节，实验十楼节，实验十楼230浮阀塔板浮阀塔板
