苯-甲苯混合液筛板精馏塔设计-化工原理课程设计.docx

设计任务书题目：苯-甲苯混合液筛板精馏塔设计原始数据：年处理量：35000进料组成：45%（苯质量分数）塔顶产品浓度：98%（苯质量分数）塔底釜液含甲苯量不低于98%（以质量计）每年实际生产天数：330天（24小时/天）冷却水温度：30饱和水蒸气压力：2.5kgf/cm2（表压）泡点进料，塔顶压强为4kPa(表压)，单板压降0.006）故降液管底隙高度设计合理e)受液盘 采用平行形受液盘，不设进堰口，深度为60mm (2) 塔板布置 精馏段与提馏段情况相同（D=1.0 m）塔板的分块 因D800mm，故塔板采用分块式，由下表（表10）可知塔极分为3块。：a) 取边缘区宽度: Wc = 0.035 m安定区宽度: Ws = Ws = 0.065 m , b)计算开孔区面积Aa ,Aa = 2(r2-2+r2180sin-1r),其中 = D2-(Wd + Ws)= 12 -(0.124 + 0.065) = 0.311 mr = D2 Wc = 12 0.035 = 0.465 m则 Aa = 2(0.3110.4652-0.3112+0.4652180sin-10.3110.465) = 0.532 m2 c)筛孔数与开孔率：可选用板厚为= 3mm的碳钢板,取筛空直径= 5mm ,筛孔按正三角形排列，取孔中心距t为: t = 3d0 =35 =15 mm筛孔数n为：n = 1.155Aat2 = 1.1550.5320.0152 = 2731开孔率为： = 0.907（d0t）2 =0.907(0.0050.015)2 = 10.1每层板上的开孔面积为 A0 = Aa = 0.1010.532 = 0.054 m2气体通过筛孔的气速为0 = VSA0 = 0.570.054 = 10.56 m/s（3） 精馏段塔高Z1Z精 = （N精 - 1）HT = （12-1）0.45 = 4.95 m3.6 筛板的流体力学验算 塔板的流体力学计算，目的在于验算预选的塔板参数是否能维持塔的正常操作，以便决定对有关塔板参数进行必要的调整，最后还要作出塔板负荷性能图。(1) 气体通过筛板压强相当的液柱高度计算 精馏段：a) 干板压降相当的液柱高度：依，查干筛孔的流量系数图得C0=0.772 ,由式 hc = 0.051(0C0)2(VL)hc = 0.051(10.560.772)2(2.96806.06) = 0.0350 mb)气体穿过板上液层压降相当的液柱高度：hl = hLa = VsAT-Af = 0.570.785-0.0606 = 0.787 m/s 由与关联图查得板上液层充气系数=0.62，依式hl = hL = 0(hw +how) =0.62(0.0401+0.0099) = 0.031 mc)克服液体表面张力压降相当的液柱高度：依式h = 4LLd0=40.02062806.069.810.005 = 0.0021 m故hp = hc+hl+h = 0.0350+0.031+ 0.0021 = 0.0681 m则单板压强：Pp = hpLg = 0.0681806.069.81 = 538 kPa 700 kPa设计合理。(2)液面落差 对于筛板塔，液面落差很小，且本例的塔径和液流量均不大，故可忽略液面落差的影响。 (3) 雾沫夹带hf = 2.5 hL =2.50.05 = 0.125 mev = 5.710-6L(aHT-hf) 3.2 = 5.710-60.02062(0.7870.45-0.125) 3.2 = 0.00468 kg液/kg气800mm,故裙座壁厚取16mm。 基础环内径： Dbi =(1000+216)- 0.4103 =632mm=+-=g 基础环外径： Dbo =(1000+216)+ 0.4103 =1432mm=+=g 经圆整后裙座取Dbi=0.7mm=，Dbo=1.5m=；基础环厚度考虑到腐蚀余量取20mm；考虑到再沸器，裙座高度取2.2m，地脚螺栓直径取M22。（4）人孔人孔是安装或检修人员进出塔的唯一通道，人孔的设置应便于人进出任何一层塔板。由于设置人孔处塔间距离大，且人孔设备过多会使制造时塔体的弯曲度难以达到要求，一般每隔1020块板才设一个孔，本塔中共25块板，需设置2个人孔，每个人孔直径为450mm，板间距为600mm,裙座上应开2个人孔，直径为450mm，人孔深入塔内部应与塔内壁修平，其边缘需倒棱和磨圆，人孔法兰的密封面形状及垫片用材，一般与塔的接管法兰相同，本设计也是如此。（5） 塔高 故全塔高为11.3m，另外由于使用的是虹吸式再沸器，可以在较低位置安置，所以裙板取了较小的1.5m。五 设计心得体会 通过这次课程设计，我有了很多收获。首先，通过这一次的课程设计，我进一步巩固和加深了所学的基本理论、基本概念和基本知识，培养了自己分析和解决与本课程有关的具体原理所涉及的实际问题的能力。对化工原理设计有了更加深刻的理解，为后续课程的学习奠定了坚实的基础。而且，这次课程设计过程，最终完美的实现了预期的目的，大家都收益匪浅，也对这次经历难以忘怀。 其次通过这次课程设计，对板式塔的工作原理有了初步详细精确话的了解，加深了对设计中所涉及到的一些力学问题和一些有关应力分析、强度设计基本理论的了解。使我们重新复习了所学的专业课，学习了新知识并深入理解，使之应用于实践，将理论知识灵活化，这都将为我以后参加工作实践有很大的帮助。非常有成就感，培养了很深的学习兴趣。在此次设计的全过程中，我们达到了最初的目的，对化工原理有了较深入的认识，对化工设备的设计方面的知识有了较全面的认识，熟悉了板式塔设计的全过程及工具用书。我去图书馆查阅了这方面的有关书籍并上了一些网站检索了相关内容，从中学到了很多知识，受益匪浅。 这次课程设计我投入了不少时间和精力，我觉得这是完全值得的。我独立思考，勇于创新的能力得到了进一步的加强。由于时间和经验等方面的原因，该设计中还存在很多不足、如对原理的了解还不够全面等等。今后会进一步学习来加深了解。六 参考书目1张新战，化工单元过程及操作北京：化学工业出版社，19982何潮洪,冯霄化工原理北京：科学出版社，20013柴诚敬,刘国维化工原理课程设计天津：天津科学技术出版社，19944贾绍义,柴敬诚化工原理课程设计天津：天津大学出版社，20025陈均志，李雷化工原理实验及课程设计北京：化学工业出版社，20086马江权，冷一欣化工原理课程设计北京：中国石化出版社，2009评分表项目分项满分得分1.流程设计、工艺流程图绘制流程设计6图面42.工艺计算全塔物料衡算5塔板数的确定5塔的操作工艺条件及相关物性数据计算5气液负荷计算5塔和塔板主要工艺结构尺寸计算10精馏段塔板流动性能校核10精馏段塔板负荷性能图103. 绘图板式塔工艺条件图6塔板结构布置图44.典型辅助设备计算塔顶冷凝器10回流泵105.设计说明书语言评述5