2012化工原理课程设计

化工原理课程设计筛板塔设计2012-05-232020/1/29化工原理课程设计——筛板塔设计2综合应用学过的知识学会翻书、查资料、找数据培养独立工作能力、综合应用知识能力一、课程设计总体说明2020/1/29化工原理课程设计——筛板塔设计3课程设计讲解，发设计任务；明确设计任务，拟定设计步骤；设计计算；写设计说明书；交说明书。课程设计过程2020/1/29化工原理课程设计——筛板塔设计4设计地点：固定教室。设计时间：上午、下午、晚上。答疑时间：上午、下午。抄别人的设计，成绩不及格。平时要求2020/1/29化工原理课程设计——筛板塔设计5设计任务书格式二、设计任务书2020/1/29化工原理课程设计——筛板塔设计6一、设计题目：年产A吨筛孔板式精馏塔工艺设计二、已知条件1．原料组成：含B%（质量）甲醇的30℃液体，其余为水。2．产品要求：含量≥C%（质量）的乙醇。3．塔底残液：含乙醇≤0.5%（质量）。4．加热剂：0.2MPa（表压）的饱和水蒸汽。5．冷却剂：入口为32℃的循环冷却水。三、设计要求1．给出精馏流程图、负荷性能图、塔板结构图和塔体工艺条件图；2．给出物料衡算表、热量衡算表、精馏塔工艺参数汇总表、塔板设计结果汇总表、各料口管口尺寸；3．给出塔顶、塔釜热负荷及冷却剂、加热剂用量。2020/1/29化工原理课程设计——筛板塔设计7课程设计讲解，发设计任务；明确设计任务，拟定设计步骤；设计计算；写设计说明书；交说明书，回答提问。课程设计过程2020/1/29化工原理课程设计——筛板塔设计8选定精馏方案精馏塔工艺计算塔板工艺尺寸计算塔体工艺尺寸设计辅助设备要求三、设计计算内容各料口管口尺寸热量衡算表给出塔体工条件艺图负荷性能图、塔板结构图汇总塔板设计结果物料衡算表精馏塔工艺参数汇总表精馏流程图2020/1/29化工原理课程设计——筛板塔设计9精馏方式操作压力塔板型式加料方式加料热状态附属设备2选定精馏方案参考《板式塔设计》、《化工原理》连续精馏塔顶常压筛孔塔板与流程图对应高位槽或加料泵预热q=1与流程图对应2020/1/29化工原理课程设计——筛板塔设计10再沸器冷凝器回流比控制器回流泵回流罐产品冷却器附属设备间接蒸汽加热、直接蒸汽加热冷凝冷却器冷凝后冷却10℃～20℃再回流小塔利用位差回流，大塔用回流泵在冷凝器与回流泵之间起缓冲作用塔顶、塔底产品冷却减少产品挥发损失2020/1/29化工原理课程设计——筛板塔设计11精馏方案确定后精馏流程图流程说明2020/1/29化工原理课程设计——筛板塔设计12选定精馏方案精馏塔工艺计算塔板工艺尺寸计算塔体工艺尺寸设计辅助设备要求三、设计计算内容各料口管口尺寸热量衡算表给出塔体工条件艺图负荷性能图、塔板结构图汇总塔板设计结果物料衡算表精馏塔工艺参数汇总表精馏流程图2020/1/29化工原理课程设计——筛板塔设计13进料塔顶产品塔底产品流量浓度A组分量计算过程四位有效数字，最终计算结果三位有效数字3精馏塔工艺计算物料衡算、回流比、气液相流量、理论板数、实际板数按每年300天、每天24小时连续生产计算2020/1/29化工原理课程设计——筛板塔设计14RN（R0+1）DR0D,q0（R+1）DD,xDRDRminR图解选定回流比步骤minN图解吉利兰图2.5、3.0、3.5、4.0取大值（R0+1）DR0D,q0（R+1）DD,xDRD00qRR塔外DR0液量DR)1(0气量塔内RD液量DR)1(气量2020/1/29化工原理课程设计——筛板塔设计15计算精馏段、提馏段的气液相流量确定理论板数确定实际板数理论板数和全塔效率再沸器、分凝器是理论板全塔效率：教材118页图10-20精馏塔工艺参数汇总minRRTNTEpN1N2NVLVL2020/1/29化工原理课程设计——筛板塔设计16选定精馏方案精馏塔工艺计算塔板工艺尺寸计算塔体工艺尺寸设计辅助设备要求三、设计计算内容各料口管口尺寸热量衡算表给出塔体工条件艺图负荷性能图、塔板结构图汇总塔板设计结果物料衡算表精馏塔工艺参数汇总表精馏流程图2020/1/29化工原理课程设计——筛板塔设计174塔板工艺尺寸计算选择设计板、塔板设计、流体力学验算负荷性能图、塔板结构图提馏段精馏段分别设计变直径塔等直径塔只设计一块板设计板参数气相体积流量液相体积流量气液相密度表面张力m3/s2020/1/29化工原理课程设计——筛板塔设计18塔板液流型式P130表10-2单流型塔板塔径800～2400mm塔径2000～2400mm双流型塔板单流型弓形降液管塔板分区A’fAaWsW’sAfWc2020/1/29化工原理课程设计——筛板塔设计19fTAA塔径D计算Dlw选24DATmaxnuu泛点百分率%85~75TH初选计算nSnuVAnunAD圆整P129表10-1，400~500mmVLSSLVρρVLF50VVL2020maxρρρ20σCu..)()(20CTmaxAAnnfdwTuAAWlA,,,,,300、400、500、600、700、800、900、1000、1200、1400、1500、1600、1800、20002020/1/29化工原理课程设计——筛板塔设计20whwhh0mm25～20溢流装置溢流堰形式平直堰齿形堰P131表10-3弓形降液管和受液盘形式降液管底隙高度2020/1/29化工原理课程设计——筛板塔设计21SWo)5～5.2(dtaAAo2004dAn塔板布置SW=50~100mmSW不设CW=25~50mm)(1222rxsinrxrxAa)(1222rxsinrxrxod=3~8mm20)(907.0td5~15%00AVuS整块塔板分块塔板扣除衔接区面积aA2020/1/29化工原理课程设计——筛板塔设计22塔板分块塔径小不分块，塔节塔径≥800mm，可以分块，整体塔体《化工过程及设备设计》P191《化工过程及设备设计》P192页表4-10人孔直径为450～500mm每块宽度小于450mm弓形板、矩形板衔接宽度50mm塔板结构图2020/1/29化工原理课程设计——筛板塔设计23流体力学验算操作点是否在正常操作范围塔板压降液沫夹带溢流液泛降液管停留时间漏液ldfhhh＜允许压降常压操作约500~600Pa减压操作，压降小fwh,h,200)(21CuρρghLVdP132图10-45)(owwlhhhP132图10-465.0VaauFfTsaAAVu210-3410-3510-36EP134图10-482020/1/29化工原理课程设计——筛板塔设计24LVFVe液沫夹带fnuuP132图10-47VVeVLe＜0.1kg液体/kg干气VwTTeh-HHVeuuD0wTddfhHHHffowwdhhhhHΔldfhhh降液管内停留时间LHAτdf3~5s溢流液泛=0.62)(153.0owSfhlLh2020/1/29化工原理课程设计——筛板塔设计25owouukowu5.0VowuFchdhowu漏液稳定系数≥1.5~2.0试差法计算5.05.02VfToowVaAAAuuF漏液时的气体动能因子wswclLFhh23.1006.0725.00061.0P135图10-49水柱高度液柱高度20)(21CuρρghowLVd2020/1/29化工原理课程设计——筛板塔设计26LVF负荷性能图流量单位m3/s①过量液沫夹带线直线处理，找两个点Ve=0.1kg液体/kg干气Ve=0.1fnuuP132图10-47nuSVSL设SSVLowu②漏液线直线处理，找两个点设SLSVwswclLFhh23.1006.0725.00061.0chdhP135图10-4920)(21CuρρghowLVd2020/1/29化工原理课程设计——筛板塔设计27)(WTdhHH③溢流液泛线直线处理，找两个点ou设SLSV(10-34)～(10-36)dHffowwdhhhhHΔ2)(153.0owSfhlLhldfhhh200)(21CuρρghLVd)(owwlhhh④液相负荷下限线owh=0.006msL⑤液相负荷上限线=3ssLsfTLAHτ2020/1/29化工原理课程设计——筛板塔设计28⑥负荷性能图操作线操作点minV操作弹性minmaxVVsLsV12354气相负荷上限maxV气相负荷下限minVmaxV设计结果汇总表初步设计结果调整操作点不变，改变塔板结构参数，调整各线位置设计点落到图中部2020/1/29化工原理课程设计——筛板塔设计29选定精馏方案精馏塔工艺计算塔板工艺尺寸计算塔体工艺尺寸设计辅助设备要求三、设计计算内容各料口管口尺寸热量衡算表给出塔体工条件艺图负荷性能图、塔板结构图汇总塔板设计结果物料衡算表精馏塔工艺参数汇总表精馏流程图2020/1/29化工原理课程设计——筛板塔设计305．塔体工艺尺寸设计塔外管口塔顶空间实际塔板数进料口人孔塔体有效段高度塔釜空间裙座全塔总高度上升气体出口液相回流口进料口气相回流口下降液体出口测温口、测压口2020/1/29化工原理课程设计——筛板塔设计31塔高1.5~2m，设人孔、测试口、除沫器板间距加大，HT≥600mm釜液停留10~15分钟，设人孔、测试口2m，人孔两个，对开板间距0.15~0.2m精馏段提馏段塔体工艺条件图有效段2020/1/29化工原理课程设计——筛板塔设计32选定精馏方案精馏塔工艺计算塔板工艺尺寸计算塔体工艺尺寸设计辅助设备要求三、设计计算内容各料口管口尺寸热量衡算表给出塔体工条件艺图负荷性能图、塔板结构图汇总塔板设计结果物料衡算表精馏塔工艺参数汇总表精馏流程图2020/1/29化工原理课程设计——筛板塔设计33wtxtp～～wwxppyp00水pp6．辅助设备要求釜温校核管口尺寸预热器冷凝器再沸器热负荷载热体流量wxwyp、、0pwtwt100～110℃之间加热量、蒸汽消耗量预热器原料30℃至泡点塔顶冷凝冷却器冷凝后再冷却10～20℃回流冷却量、冷却剂消耗量最小温差大于5℃～7℃，循环冷却水温升小于30℃2020/1/29化工原理课程设计——筛板塔设计34加入热量移出热量原料预热器再沸器冷凝冷却器塔顶产品釜液热损失再沸器全塔热量衡算，热损失10%加热剂温度比塔底产品沸点高20℃～40℃小于沸腾传热中的临界温差加热量、蒸汽消耗量热量衡算表加料泵、回流泵放在地面上泵的流量和扬程2020/1/29化工原理课程设计——筛板塔设计35管口尺寸塔顶蒸汽出口管、液相回流管进料管釜液出口管、塔釜蒸汽进口管塔外气液相流量适宜流速管子内径标准管子规格《材料与零部件》上摩尔流量体积流量2020/1/29化工原理课程设计——筛板塔设计367．精馏流程图、塔板结构图及塔体工艺条件图《化工制图》标准⑴精馏流程图主要设备及附属设备名称和物料流向特性数据、物料组成、物料流量说明书白纸上⑵塔板结构图塔板结构及尺寸正视图、俯视图鼓泡区、降液区、安定区、边缘区鼓泡区局部区域内筛孔中心线局部放大筛孔大小、孔间距、排列方式用坐标纸⑶塔体工艺条件图全塔结构、尺寸、管口方位图塔体高，重复部分断开技术特性表、接管表用坐标纸按比例画2020/1/29化工原理课程设计——筛板塔设计378．需要学生画的图minR图解minN图解（用芬斯克方程时，没有此图）NR图TN图解，包括顶部放大图和底部放大图负荷性能图精馏流程图塔板结构图塔体工艺条件图小图贴在说明书适宜位置大图装订在说明书最后2020/1/29化工原理课程设计——筛板塔设计38绘图要求25×35cm坐标纸标题栏装订2020/1/29化工原理课程设计——筛板塔设计39物料衡算表精馏塔工艺参数汇总表塔板设计结果汇总表热量衡算汇总表9．整理的表2020/1/29化工原理课程设计——筛板塔设计40封面