《化工原理(乙醇—水连续精馏塔的设计).docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化工原理(乙醇—水连续精馏塔的设计).docx（25页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、题目乙醇水连续精馏塔的设计第一章 绪论2一、目的：2二、参数：2三、设计内容：3其次章 课程设计报告内容3一、精馏流程确实定3二、塔的物料衡算3三、塔板数确实定4四、塔的工艺条件及物性数据计算6五、精馏段气液负荷计算10六、塔和塔板主要工艺尺寸计算10七、筛板的流体力学验算15八、塔板负荷性能图18九、筛板塔的工艺设计计算结果总表23十、精馏塔的附属设备及接收尺寸23第三章 总结24另附：化工原理课程设计任务书.乙醇水连续精馏塔的设计第一章 绪论一、目的：通过课程设计进一步稳固课本所学的内容，培育学生运用所学理论学问进展化工单元过程设计的初步力气，使所学的学问系统化，通过本次设计，应了解设计的
2、内容，方法及步骤，使学生具有调整技术资料，自行确定设计方案， 进展设计计算，并绘制设备条件图、编写设计说明书。在常压连续精馏塔中精馏分别含乙醇 25%的乙醇水混合液，分别后塔顶馏出液中含乙醇量不小于 94%，塔底釜液中含乙醇不高于 0.1%均为质量分数。二、参数：（1） 设计任务l 进料乙醇 X = 30 %质量分数，下同l 生产力气 Q = 100t/dl 塔顶产品组成 94 %l 塔底产品组成 0.025m符合要求oluW01.056 0.08 3600三塔板布置1. 取边缘区宽度W= 0.06m ，安定区宽度 W= 0.085mcs2. 依下式计算开孔区面积 AaR 2 - x 2xA=
3、 2 xa+ R 2 sin -1180R0.742 - 0.5172p0.517 = 20.517+ 0.742 sin -11800.74 = 1.39m 2其中 x =D- (W2d+ W ) = 1.6 - (0.198 + 0.085) = 0.517ms2R = D - W2c= 1.6 - 0.06 = 0.74m 2图4-8塔板构造参数其中: h出口堰高h堰上液层高度h降液管W底隙高度owOh 进口堰与降液管的水平距离 h 进口堰高H1Wd降液管中清液层高度 HT 板间距lW 堰长W 弓形降液管高度dW 无效周边高度Wcs安定区宽度D塔径R鼓泡区半径x鼓泡区宽度的 1/2t同一
4、横排的阀孔中心距 (单位均为 m)四筛孔数 n 与开孔率j取筛孔的孔径 d= 6mm ，正三角形排列，一般碳钢的板厚 d = 3mm ，取0t / d= 3 ，0故孔中心距t = 3 6 = 18mm依下式计算塔板上的筛孔数 n，即n = 1.155 A= 1.155 1.39 = 4955孔t 2a 0.0182 依下式计算塔板上的开孔区的开孔率j ，即j = A% =A0.907% = (0.907) = 10.1% 在 5%15%范围内0(t / d )a00.00620.0182每层塔板上的开孔面积 A 为0A= j A0a= 0.1011.39 = 0.14039m 2V2.298气
5、体通过筛孔的气速 u0=sA0= 16.37m / s0.1011.39五塔有效高度 Z精馏段Z = (N精 - 1)HT = (43 - 1) 0.45 = 18.9m(六) 塔高计算七、筛板的流体力学验算一气体通过筛板压强降的液柱高度hp依式 hp= h + h + hels1. 干板压强降相当的液柱高度hc依d/ d = 6 / 3 = 20图 4-13 干筛孔的流量系数查图 4-13， CO= 0.76=ur 16.37 2 1.38h0.051(o )2 (V )0.051 0.04mcCrOL 0.76 826.63 2. 气流穿过板上液层压强降相当的液柱高度hlV2.298sua
6、 = A- A1.38Tf=3.14 (0.8)2- 0.145= 1.23m / srVF= uaa= 1.23 = 1.44图 4-14 充气系数关系图由图 4-14 查取板上液层充气系数为 0.6。依右式 hl= bhL= b (hW+ h)= 0.6 0.07 = 0.042mOW3. 抑制液体外表张力压强降相当的液柱高度hs依式4-41 h=s4sr gdLo=4 39.26 10-3 826.63 9.81 0.006= 0.00323m故h= h+ hpel+ h= 0.040 + 0.042 + 0.00323 = 0.08523s允许值)单板压强降 DPP= h rPg =
7、0.08523 826.63 9.81 = 0.69 0.7kPa( 设计L二雾沫夹带量eV的验算依式4-415.7 10-6u5.7 10-61.23e=(a)3.2=()3.2VsH- hTf39.26 10-30.45 - 0.175= 0.018kg夜/kg气 1.5 8.77OW故在设计负荷下不会产生过量漏液。四液泛的验算为防止降液管液泛的发生，应使降液管中清液层高度 Hd F(HT+ h) 。Wh= 0.153(Ls)2 = 0.153(0.08)2 = 0.00098mdl hWOH= hdP+ h+ hLd= 0.08523 + 0.07 + 0.0009 = 0.156m取F
8、 = 0.5，则F(HT+ h) = 0.5 (0.45 + 0.058) = 0.254mW故 H F(HdT+ h) ，在设计负荷下不会发生液泛。W依据以上塔板的各项流体体力学验算，可认为精馏段塔径及各工艺尺寸是适宜的。八、塔板负荷性能图一雾沫夹带线15.7 10-6ue=(a)3.2VsVu=sH- hTf=Vs= 0.536VaaA- ATf2.0096 - 0.145S3600L2 h= 2.5(h+ h) = 2.5h+ 2.84 10-3 E(s ) 3 fWOWWlW近似取 E 1.0， hW= 0.058m ， lW= 1.056m3600L2 故h= 2.50.058 +
9、2.84 10-3 1.0(s ) 3 bf= 0.2 + 1.61L 2s 31.056取雾沫夹带极限值 eVH= 0.45m ，T为 0.1kg 液/kg 气， s = 39.26 10-3 N / m ，并将式a、b代入e= 5.7 10-6 (ua)3.2 ,得下式：VsH- hTf5.7 10-60.1 =(0.536Vs)3.2整理得39.26 10-30.25 - 1.61L 2s 31V= 3.28 - 21.12L 2ss 3在操作范围内，任取几个 Ls值，依1式算出相应的Vs值列于下表中。Ls0.6 10-41.5 10-33.0 10-34.5 10-3m3 / sVs3
10、.253.002.842.7m3 / s依表中数据在V- L 图中做出雾沫夹带线1，如图 4-24 所示。ss二液泛线2*H= F(HdT+ h) = h+ h+ h+ hWPWOWd近似取 E 1.0 ， l= 1.056mW3600L23600L2 hOW故c= 2.84 10-3 E(s ) 3lW= 2.84 10-3 (s ) 31.056h= 0.6433L 2OWs 3 h= hPc+ h + hlsurVrh= 0.051(o )2 (V) = 0.051(s)2VcCrOLCArOoL= 0.051(Vs1.38)2= 0.00748V 20.76 0.20826.63sh=
11、 e(hlOW+ h)= 0.6 0.058 + 0.6433LOWS2 = 0.0348 + 0.3859L 23 S 3h= 0.00323(已算出)s故 h= 0.00748V 2Ps+ 0.0348 + 0.3859L 2s 3+ 0.00323d= 0.03803 + 0.00748Vs2 + 0.3859L 2s 3LLh= 0.153(s)2 = 0.153(s)2 = 142.77L 2edl hWO1.056 0.031s将 H为 0.45m， hTW得：为 0.058m， F = 0.5及式cde代入*式0.5(0.45 + 0.058) = 0.03803 + 0.007
12、48V 2s+ 0.3859L 2s 3+ 0.058 + 0.643L 2s 3+ 142.77L 2s整2理得：V 2 = 21.12 -137.55L 2ss 3-19087L 2s在操作范围内取假设干 Ls值，依式2计算Vs值，列于下表中。Ls0.6 10-41.5 10-33.0 10-34.5 10-3m3 / sVs4.574.394.274.12m3 / s依表中数据做出液泛线2，如图 4-24 中线2所示。三液相负荷上限线3取液体在降液管中停留时间为 5s，A H0.145 0.45Ls,max=fT=t5= 0.01305m3 / s液泛负荷上限线3在Vs如图 4-24 线
13、3所示。- L 坐标图上为与气体流量Vss无关得垂直线，四漏液线气相负荷下限线4由 h= h+ hLWOW= 0.058 + 0.6433L2 、us 3OWV= s,minAO代人式漏液点气速式：(0.0056 + 0.13h- h )rLsLV/ ru= 4.4C20.0056 + 0.13(0.058 + 0.6433L) - 0.00323s 3 826.631.38OWOVs,minAO= 4.4 0.76A 前已算出为 0.14m2，代入上式并整理，得OVs,min= 11.40.00991 + 0.0836L 2s 3此即气相负荷下限关系式，在操作范围内任取n 个 Ls值，依4式计算相应得V 值。sLs0.6 10-41.5 10-33.0 10-34.5 10-3m3 / sV sm3 / s1.141.201.231.26列于下表中，依附表中数据作气相负荷下限线4，如图 4-24 中线4所示。五液相负荷下限线