化工原理课程设计(浮阀塔).docx
板式连续精馆塔设计任务书一、设计题目：分别笨一甲苯系统的板式精值塔设计试设计一座分别米甲茉系统的板式连续精储塔，要求原料液的年处理量为50000吨,原料液中苯的含/为35%,分别后苯的纯度达到回,塔底懦出液中苯含忌不得高于1%（以上均为旗量百分数二、操作条件I.塔顶压强：2 .进料热状态：3 .回流比：加热蒸气压强:单板压降：三、塔板类型：4 kPa（表压）：饱和液体进料IOIJkPa（表压）；0.7kPa浮阀塔板四、生产工作日每年300天，每天24小时运行。五、厂址厂址拟定于天津地区。六、设计内容1 .设计方案的确定及流程说明2 .塔的工艺条件及有关物性数据的计兑3 .精储塔的物料衡算4 .塔板数的确定5 .塔体工艺尺寸的计算6 .塔板主要工艺尺寸的设计计算7 .塔板流体力学验算8 .绘制塔板负荷性能图9 .塔顶冷凝器的初算与选型10 .设省主要连接管直径的确定11 .全塔工艺设计计算结果总表12 .绘制生产工艺流程图及主体设备简图13 .对本设计的评述及相关问题的分析探讨七、塔板流体力学的验算及负荷性能图187.1 塔板流体力学的验算187.2 塔板负荷性能图21八、塔的有效高度与全塔实际高度的计算26九、浮阀塔工艺设计计算总表27十、协助设备的计算与选型2910.1 塔顶冷凝器的试算与初选2910.2 塔主要连接管宜径的确定30十一、对本设计的评述及相关问题的分析探讨3213.1 设计基础数据3513.2 附图37九、浮阀塔工艺设计计算总表所设计缔板塔的主要结果汇总于表如下:序号项目数值精储段提储段1平均温度I/C90.65108.052平均压力PZkpa109.85118.953气相流量VJm3投0.9170.8884液相流量0.002560.005395实际塔板数N13136有效段高度ZJm13.87塔径D/m1.48板间距H"m0.459溢流形式单溢流10降液管形式弓形降液管11堰长1.Jm0.8412堰高HhIm0.05590.046913板上液层高度HJm0.03514堆上液层尚度Hjm0.0140.02315降液管底隙高度Am0.02540.029216安定区宽度Wjm0.09217边缘区宽度WJm0.0618开孔区面枳A,1.029919浮阀直径djm().003920浮阀数目n14021孔中心距1./m0.07522排间距tVn0.0823开孔率短10.86412.82十、协助设备的计算与选型1.o.i塔顶冷凝劈的试算与初选出料液温度：8.7,C(饱和气)一8I.7,C(饱和液)冷却水温度：25C45Ar?=36.7C1.=56.7,C56.7-36.71.户36.7=45.97*C当(=81.7tC时，查表得八=3927K依/、=378.7KJikgr=0.98×392.7+0.02X378.7=392.42kJkgCw126.61x392.42x78.591.rtotr,1.,Q=VrMtm=1084.63ftW36(X)假设K=55OIV(11r?)=42.61m2S=Q=1083.63XIff1.O-K-550x46.28依据S=42.61m-选用F6IV-0.6-42.6查手册可知选择的尺寸如E：公称直径：60Omm管长：3(XX)mm管子总数：188管程数：4中心排管数：10S=n11d1.=1.88×11×0.025×(3-0.1)=42.7982/z,*若选择该型号的换热器，则要求过程的总传热系数为：K=547.2与原设值接近所以选挣F600IV06426型号换热器10.2塔主要连接管直径的确定（1）塔蒸汽出口管径因塔顶出口全部为气体流速UtfZ5-30之间故取流速u=20n心j4V14x0.9176”j=-T7=024,75m=24,75三i故可选取¢273X14无缝取管,d=245mm0股算实际流速3.14x0.245-4x0.9176=I9.47;»/5满诲要求（2）回流液管径因为苯和甲苯属于易燃、易爆液体，需流速u<1ms故取流速u=0.5ms4x().(X)2563.14x0.5=0.08076111=80.76”故可选取089x4.0无缝钢管，d=81.mm.实际流速满意要求4x1.,4x0.00256-3.I4x0.0812=0.497msVr=FMF3600pm（3）进料管径同上，取u=0.5m更业也出=0.002439,Bs3600x790.64X0(X)243913.14x05=0.078829m78.83WM选取©89x4.0无缝钢管,d=8Innv实际流速满意要求3生?=。即3.14x0.081*(4)塔底出口管径同上，取u=0.5ms/4x0.005398N3.14x0.8-0.11727m-117.27/»«选取4127x5.0无缝钢管,d=U7mm实际潦速:满意要求4x1.：mi24x0.0053983.14×0.1172=O.5()2n(5)再沸加焦蒸汽管径同(1),取u=20msdc=4x0.8883.14×20=0.237n=237.82wn选取0273x14无缝钢管，d=245mm实=4x0008883.14x0.245'=18.845m/5满意要求十一、对本设计的评述及相关问题的分析探讨1.对本设计的评述工程设计本身存在一个多目标优化问题，同时又是政策性很强的工作。设计者在进行工程设计时应综合考虑诸多影响因素，使生产达到技术先进、经济合理的要求，符合优质、高产、平安、低能耗的原则.首先，要满意工艺和操作的要求。所设计出来的流程和设备能保证得到质量稳定的产品。由于工业上原料的浓度、温度常常有改变，因此地计的流程与设备须要肯定的操作弹性，可便利地进行流量和传热用的调整.设置必需的仪表并安装在相宜部位，以便能通过这些仪表来观测和限制生产过程。其次要满意经济上的要求。要节约热能和电能的消耗，削减设备与基建的费用，如合理利用塔顶和塔底的废热,既可节约蒸汽和冷却介质的消耗，也能节约电的消耗。回流比对操作费用和设备费用均有很大的影响，因此必需选择合适的回流比。冷却水的节约也对操作费用和设备费用有影响，削减冷却水用量，操作费用下降,但所需传热设备面积增加，设备费用增加.因此，设计时应全面考虑，力求总费用完可能低一些。最终还要保证生产平安。生产中应防止物料的泄露，生产和运用易燃物料车间的电器均应为防爆品。塔体大都安装在室外，为能反抗大自然的破坏，塔设备应具有肯定刚度和强度。2相关问Je的探讨本设计中要求分别的苯-甲莘物系，采纳的是常压操作。进料状态与塔板数、塔径、回潦量及塔的热负荷都有亲密的联系。在实际的生产中进料状态有多种，但一般都将料液预热到泡点或接近泡点才送入塔中，这主要是由于此时塔的操作比较简洁限制，不致受季节气温的影响.此外，在泡点进料时，精值段与提馅段的塔径相同，为设计和制造上供应了便利。因此，本设计中采纳泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点后送入精储塔。精储釜的加热方式通常采纳间接蒸汽加热，设贵再沸器。冷却剂与出口温度。冷却剂的选择由塔顶蒸汽温度确定。冷却水出口温度取得高些，冷却剂的消耗可以削减，但同时温度差较小，传热面枳将增加。冷却水出口温度的选择由当地水资源确定，但一般不宜超过50C,否则溶于水中的无机盐将析出，牛.成水垢附着在换热器的表面而影响传热。踪合考虑经济成本，本设计用常温水作冷却剂。精储过程是组分反发汽化和反宓冷凝的过程，耗能较多，如何节约和合理地利用精懒过程本身的热能是非常IR要的.选取相宣的回流比，使过程处于最佳条件卜进行，可使能耗降至最低。十二、参考文献1夏，.：C化工原理（上册）M）.天津：天津高校出版社.2012.2奥清,贾绍义.化工僚理（下册）MJ.天津:天津高校出版社,2012。中国石化集团上海工程有限公司.化工工艺设计手册（上卜册）M第四版.北京：化学工业出版社.2009.4J贾绍义,柴诚敬,化工原理课程设计M.天津：天怵离校出版社,2005。5黄璐.王保国化工设计M1.北京：化学工业出版社.2011.曲芮、聂济福.化工设备设计基咄M.天津：天津商校出版社.2004卜三、附录13.1设计基础数据表13-1荤和甲聿的物性JI项目分子式分子量M沸点(C)临界温度tC(C)临界压强PC(kPa)朱（八）C6H678.1180.1288.56833.4苯(B)C7U892.13110.6318.574107.7表13.2常下笨和甲萃PMMB数福T/8085909510()105XI.(XX)0.7800.5810.4120.2580.130yI.(KX)0.9000.7770.6330.4560.262表133荤和甲荤的液相击度M度VCC)80tX)I(X)IIO120%Ikgfm815803.9792.5780.3768.98108(X).279().3780.3770.0衰13.4莘和甲茶的衰面裱力温度V(C)8090100110120OxffnNm21.720.0618.8517.6616.49。中尿ImNIm21.6920.5919.9418.4117.31衰136棚D甲笨的液体粘度温度t(C)8()90I(X)110120U*ZmPas0.308().2790.2550.2330.215H甲*ImPas03110.2860.2640.2540.228表I36"甲奉的液体汽化编温度1.(C)8090100IIO120fKJ8394.1386.9379.3371.5363.2Y”JKJfKft379.9373.8367.6361.2354.6表15-7富压下A甲荤的气液平IHMB湿度IC液相中策的摩尔分率X气相中笨的摩尔分率>'110.560.(X)0.(X)109.911.(X)2.50108.793.(X)7.11107.615.(X)
