实用* 化工原课程设计 *换热器工艺初步设计学生：学 号：专 业：班 级：成 绩：指导教师：设计时间： 年 月 日至 年 月 日环境与生命科学系文档实用目录绪论................................................................................................................................ 3 塔板的工艺设计............................................................................................................ 4一、精馏塔全物料衡算......................................................................................... 4 二、常压下苯-甲苯气液平衡组成（摩尔）与温度关系 ...................................4 三、理论塔板的计算............................................................................................. 8 四、塔径的初步计算............................................................................................. 9 五、溢流装置....................................................................................................... 11 六、塔板分布、浮阀数目与排列....................................................................... 12 塔板的流体力学计算.................................................................................................. 14 一、气相通过浮阀塔板的压降........................................................................... 14 二、淹塔............................................................................................................... 14 三、雾沫夹带....................................................................................................... 15 四、塔板负荷性能图........................................................................................... 16 塔附件设计.................................................................................................................. 19 一、接管............................................................................................................... 19 二、简体与封头................................................................................................... 20 三、除沫器........................................................................................................... 20 四、裙座............................................................................................................... 21 五、手孔............................................................................................................... 21 塔总体高度的设计...................................................................................................... 21 一、塔顶部空间高度........................................................................................... 21 二、塔的底部空间高度....................................................................................... 21 三、塔总体高度................................................................................................... 21 附属设备设计.............................................................................................................. 21文档实用绪论1、工艺流程简介 连续精馏装置主要包括精馏塔，蒸馏釜（或再沸器），冷凝器，冷却器，原料预热器及贮槽等． 原料液经原料预热器加热至规定温度后，由塔中部加入塔．蒸馏釜（或再沸器）的溶液受热后部分汽化，产生的蒸汽自塔底经过各层塔上升，与板上回流液接触进行传质，从而使 上升蒸汽中易挥发组分的含量逐渐提高，至塔顶引出后进入冷凝器中冷凝成液体，冷凝的液 体一部分作为塔顶产品，另一部分由塔顶引入塔作为回流液，蒸馏釜中排出的液体为塔底的 产品． 2、主要设备的型式塔的类型选择板式塔，板式塔的主要构件有塔体，塔板及气液进、出口等塔板的选择。

塔板选择浮阀塔板。

浮阀塔板结构简单，即在塔板上开若干个孔，在每个孔的上方装上 可以上下浮动的阀片，操作时，浮阀可随上升气量的变化自动调节开度，当气量较小时，阀 片的开度亦较小，从而可使气体能以足够的气速通过环隙，避免过多的漏液，当气量较大时， 阀片浮起，开度增大，使气速不致过高。

浮阀塔板的优点是生产能力大，操作弹性大，气液 接触状态良好，塔板结构简单，安装容易，压强小，塔板效率高，液面梯度小，使用周期长 等。

3、操作压力的确定 采用操作压力为常压，即 P＝4 kPa (表压)。

4、进料状态与塔板数，塔径，回流量及塔的热量负荷都有密切的关系. 蒸汽加热，其优点是可以利用压力较低的蒸汽加热，在釜只须安装鼓泡管，不须安置宠 大的传热面。

这样在设计费用上可节省许多。

5、加热方式的确定 6、热能的利用 蒸馏过程的特征是重复地进行汽化和冷凝，因此，热效率很低，所以塔顶蒸汽和塔底残 液放出的热量利用要合理，这些热量的利用，要考虑这些热量的特点，此外，通过蒸馏系统 的合理设置，也可以节能。

文档实用任务书 原料液处理量（每年按 300 天生产日计算）进料液苯含量（质量分率） 进料状态（q 值）塔顶馏出液中苯含量（质量分率） 塔釜苯含量（质量分率） 塔顶采用全凝器 操作压力 塔板类型10300t/a 30% 1 97% 3%泡点回流 常压浮阀塔板塔板的工艺设计一、精馏塔全物料衡算30原料液的组成： xF78.11 3078.11 7092.14 33.5792%97馏出液的组成：xD78.119778.113 92.1497.4451%3釜液的组成： xW78.113 78.11 97 92.14 3.5199% 10300103 进料量 F=0.378.11 0.792.14 4.545103 kmol s1300 243600物料衡算式 F D W FxF DxD WxW联立代入求解 D 1.4546103 kmol s1 W 3.0904103 kmol s1二、常压下苯-甲苯气液平衡组成（摩尔）与温度关系1、温度tF:98.6 95.2 30 39.7tF 98.6 33.5792 30 tF97.35 oCtD:81.2 80.2 95 100tD 81.2 97.4451 95tD80.71oCtW: 110.6 106.1 0 8.8tW 110.6 3.5199 0 tW 108.80oC精馏段平均温度 t1 89.03oC提馏段平均温度 t2 103.08oC文档实用2、密度塔顶温度 tD 80.71oC气相组成yD:81.2 80.2 97.9 10080.71 80.2 100 yD 100yD98.929%进料温度 tF 97.35oC气相组成yF: 98.6 95.2 50 61.898.6 97.35 50 100 yFyF 54.388%塔底温度 tW 108.8oC气相组成yW: 110.6 106.1 110.6 108.80 21.20 100 yWyW 8.48%（1）精馏段液相组成 x1 : x1 xD xF 2 x1 65.5122% 气相组成 y1 : y1 yD yF 2 y1 72.2955%故 ML1 78.110.655122 92.14(1 0.655122) 82.9486kg kmol1MV1 78.110.722955 92.14(1 0.722955) 81.9969kg kmol1（2）提馏段液相组成 x2 : x2 xW xF 2 x2 18.5496%气相组成 y2 : y2 yW yF 2 y2 27.071%故 ML2 78.110.185496 92.14(1 0.185496) 89.5373kg kmol1MV2 78.110.27071 92.14(1 0.27071) 88.3419kg kmol1求的在 tD 、 tF 、 tW 下的苯和甲苯的密度（单位 kg m3 ）tF 97.35oC100 90 791 805100 97.35 791 bFbF794.71100 90 791 801100 97.35 791 jbF jbF793.651 F0.3 794.710.7 793.65F 793.97tD 80.71oC90 80 805 81490 80.71 805 bDbD 813.3690 80 801 80990 80.71 801 jbD jbD808.43文档实用1 D0.97 813.36 0.03 808.43D 813.21tW 108.8oC110 100 110 108.8 778 791 778 bWbW 779.56110 100 780 791 110 108.8 780 jbW jbW781.321 W0.03 779.560.97 781.32W 781.27故 L1 FD2 803.59L2 FW2 787.62MLD 78.11 xD 92.14(1 xD ) 87.4288kg kmol1MLF 78.11 xF 92.14(1 xF ) 78.4685kg kmol1MLW 78.11 xW 92.14(1 xW ) 91.6462kg kmol1M L1 M LD M LF 2 82.9487M L2 M LW M LF 2 85.0574MVD 78.11 yD 92.14(1 yD) 78.2603kg kmol1 MVF 78.11 yF 92.14(1 yF ) 84.5164kg kmol1 MVW 78.11 yW 92.14(1 yW ) 90.9503kg kmol1M V1 MVD MVF 2 81.3884M V2 MVW MVF 2 87.7334VFMVF 273.1522.4 273.15 tF 2.78VWMVW 273.1522.4273.15 tW 2.90VDMVD 273.1522.4273.15 tD 2.70 V1 VF VD 2 2.743、混合液表面力tF 97.35oCtD 80.71oC V2 VF VW 2 2.84tW 108.8oC文档实用VbDmb bD78.11 813.36 96.03mLVbWmb bW 78.11 779.56 100.20mLVbFmb bF78.11 98.29mL 794.71V jbDm jb jbD92.14 808.43 113.97mLV jbWm jb jbW 92.14 117.93mL 781.32V jbFm jb jbF92.14 793.65 116.10mL苯表面力 bF 18.8 bD 20.5 bW 17.4甲苯表面力 jbF 19.4 jbD 21.3 jbW 18.3F xFbF 1 xF jbF 0.33579218.8 1 0.33579219.4 19.1985D xDbD 1 xD jbD 0.974451 20.5 1 0.974451 21.3 20.5204W xWbW 1 xW jbW 0.03519917.4 1 0.03619918.3 18.2683精馏段的平均表面力为1 F D 2 19.8595提馏段的平均表面力为 2 FW2 18.73344、混合物的黏度t1 89.03oC 查表得 jb 0.267mpa s b 0.279mpa st2 103.08oC精馏段黏度' jb0.229mpasb' 0.242mpa s1 bx1 jb 1 x1 0.2790.655122 0.2761 0.655122 0.2749mpa s提馏段黏度2b' x2' jb1x20.2420.185496 0.2291 0.1854960.2314mpas5、相对挥发度由 xF 0.3357920.54388yF 0.54388得F0.3357921 0.54388 2.35861 0.335792由 xD 0.9744510.98929yF 0.98929 得F0.9744511 0.98929 2.42911 0.974451文档实用由 xW 0.0351990.0848yW 0.0848 得W0.0351991 0.0848 2.53971 0.035199三、理论塔板的计算 12 2.4196平衡线方程y1x1x2.4196 x 1 1.4196 x进料线方程yq x q 1xF q 1xxF0.335792联立得 e( xe , ye ) 即 e（0.335792，0.5502）则RminxD ye ye xe0.974451 0.5502 0.5502 0.335792 1.9787取 R 1.5Rmin 2.9681 L RD 4.3173103 精馏段方程 y 2.9681 x 0.974451 0.7480x 0.24563.9681 3.9681 提馏段方程 y L qF x WxW 1.5354x 0.0188L qF W L qF W从图上可知有 14 块理论塔板（包括再沸器），即 NT 14 块（包括再沸器），其中精馏段塔板有 7 块，提馏段塔板有 7 块（包括再沸器）。