化工原理课程设计——筛板精馏塔设计

1、化工原理课程设计 筛板精馏塔设计 常州大学石油化工学院 基础化工部 2 常压分离环己醇常压分离环己醇苯酚连续操作苯酚连续操作 筛板精馏塔工艺设计任务书筛板精馏塔工艺设计任务书 基础设计数据：基础设计数据： 1. 处理能力：50000 t/a（年工作按8000小时计） 2. 进料组成：环己醇30%，苯酚70%（mol%，下同） 3. 进料状态：泡点进料 4. 产品要求：塔顶馏出液组成：环己醇98%，苯酚2% 塔釜釜残液组成：环己醇1%，苯酚99% 5. 塔顶压强：760 mmHg（绝压） 6. 公用工程：循环冷却水：进口温度32，出口温度38 导热油：进口温度260，出口温度250 3 总体要求

2、：总体要求： 绘制带控制点工艺流程图，完成精馏塔工艺设计以及有关附 属设备的计算与选型。绘制塔板结构简图，编制设计说明书。 1. 精馏塔工艺设计内容：全塔物料恒算、确定回流比；确定塔 径、实际板数及加料板位置。 2. 精馏塔塔板工艺设计内容：塔板结构设计、流体力学计算、 负荷性能图、工艺尺寸装配图。 3. 换热器设计：确定冷热流体流动方式，根据换热面积初选换 热器；核算总传热系数；计算实际传热面积；选定换热器型号， 计算管程、壳程压降。 说明：说明： 1. 写出详细计算步骤，并注明选用数据的来源。 2. 每项设计结束后，列出计算结果明细表。 3. 设计说明书要求字迹工整，按规范装订成册。 4

3、v带控制点工艺流程图带控制点工艺流程图, ,用用3 3号图纸画号图纸画 v塔工艺条件图（带管口）塔工艺条件图（带管口）, ,用用3 3号图纸画号图纸画 v其余工艺设计图其余工艺设计图, ,用坐标纸用坐标纸 课程设计的要求课程设计的要求 注意事项注意事项: : 写出详细计算步骤写出详细计算步骤, ,并注明选用数据的来源并注明选用数据的来源 每项设计结束后每项设计结束后, ,列出计算结果明细表列出计算结果明细表 设计说明书要求字迹工整设计说明书要求字迹工整, ,装订成册上交装订成册上交 5 学号学号1-10号号 单号单号 双号双号 处理量处理量环己醇组成环己醇组成 苯酚组成苯酚组成 45000 t

4、/a 55000 t/a 35%65% 72%28% 学号学号11-21号号 单号单号 双号双号 处理量处理量环己醇组成环己醇组成 苯酚组成苯酚组成 55000 t/a 45000 t/a 32%68% 72%28% 学号学号22以后以后 单号单号 双号双号 处理量处理量环己醇组成环己醇组成 苯酚组成苯酚组成 50000 t/a 45000 t/a 26%74% 77%23% 6 计算说明书目录计算说明书目录 设计任务书设计任务书 带控制点工艺流程图与工艺说明带控制点工艺流程图与工艺说明 精馏塔工艺计算精馏塔工艺计算 塔板结构设计塔板结构设计 换热器选型换热器选型 精馏塔工艺条件图精馏塔工艺条

5、件图 塔板结构设计结果汇总塔板结构设计结果汇总 符号说明符号说明 结束语结束语 7 常压分离环己醇常压分离环己醇苯酚连续操作苯酚连续操作 筛板精馏塔设计计算示例筛板精馏塔设计计算示例 1. 设计任务书设计任务书 按要求填入处理量和进料组成按要求填入处理量和进料组成 2. 带控制点工艺流程图与工艺说明带控制点工艺流程图与工艺说明 （1）带控制点工艺流程图）带控制点工艺流程图 （2）操作压力的选择）操作压力的选择 （3）工艺流程叙述）工艺流程叙述 8 9 3. 精馏塔工艺计算精馏塔工艺计算 3.1 平均相对挥发度的计算平均相对挥发度的计算 181.90.0000.000 179.10.0250.0

6、994.28 176.40.0500.1864.34 173.80.0750.2634.40 171.30.1000.3334.49 t xy i 说明：平均相对挥发度为 5.62 i ii ii yx xy 1 1 im 39 1 3.2 绘制绘制t-x-y图及图及x-y图图 在坐标纸上绘图，上大小要求t-x-y图为1010cm， x-y图为 2020cm 10 项 目 数 值 进料流量F, kmol/h 塔顶产品流量D, kmol/h 塔釜残液流量W, kmol/h 进料组成，xF(摩尔分数） 塔顶产品组成，xD(摩尔分数） 塔釜残液组成，xW(摩尔分数） 表1 物料衡算表 3.3 全塔物

7、料衡算全塔物料衡算 料液平均分子量：Mm = 0.3100 + 0.794 = 95.8 进料流量：F = 50000103 /800095.8 = 65.24 kmol/h F = D + W D=19.5 kmol/h Fxf = DxD + Wxw W=45.74 kmol/h 11 3.4 实际板数及进料位置的确定实际板数及进料位置的确定 1. 确定最小回流比Rmin 76. 0 30. 0687. 0 687. 098. 0 min qq qD xy yx R 2. 确定操作回流比R 由Fenske方程计算最小理论板数Nmin )(9 . 31 lg 1 1 lg min 不包括塔釜

8、 m w w D D x x x x N 12 利用吉利兰关联图，计算NT R如下： 0.86314.7 0.98811.8 1.14010.7 1.2929.9 1.4449.3 RNT 1.5209.0 绘制NT R关系图，找出最佳回流比。 说明：R取(1.0、1.2、1.4、1.6、 1.8、2.0)Rmin 6 个点 13 图解法求得NT =5.5（不包括塔釜） 加料板位置nT = 3.0 3. 图解法求理论板数及加料板位置图解法求理论板数及加料板位置 4.4.实际板数及加料板位置的确定实际板数及加料板位置的确定 全塔效率由Oconnell关联式计算： E x Tm L LfiLi 0

9、49049532 03044 0245 0245 . . . 14 回流比回流比 理论板数理论板数 板效率板效率 实际板数实际板数 理论加料位置理论加料位置 实际加料位置实际加料位置 表表2 2 塔板计算结果塔板计算结果 15 包括板间距的初估，塔径的计算，塔板溢流包括板间距的初估，塔径的计算，塔板溢流 形式的确定，板上清液高度、堰长、堰高的初形式的确定，板上清液高度、堰长、堰高的初 估与计算，降液管的选型及系列参数的计算，估与计算，降液管的选型及系列参数的计算， 塔板布置和筛孔塔板布置和筛孔/ /阀孔的布置等，最后是水力阀孔的布置等，最后是水力 学校核和负荷性能图。学校核和负荷性能图。 4.

10、 塔板结构设计塔板结构设计 16 17 4.1 常用塔板的类型常用塔板的类型 （1）泡罩塔）泡罩塔 优点优点：塔板操作弹性大，塔效率也比较高，不易堵。 缺点：缺点：结构复杂，制造成本高，塔板阻力大但生产能力不大。 塔板是气液两相接触传质的场所，为提高塔板性能，采用 各种形式塔板。 组成：组成：升气管和泡罩 18 圆形泡罩 条形泡罩 泡罩塔 19 （2）筛板塔板）筛板塔板 优点优点：结构简单、造价低、塔板阻力小。 目前，广泛应用的一种塔型。 塔板上开圆孔，孔径d0：3 - 8 mm; 大孔径筛板d0 ：12 - 25 mm。 lw WD 20 （3）浮阀塔板）浮阀塔板 圆形浮阀条形浮阀 浮阀塔盘

11、方形浮阀 21 优点：优点：浮阀根据气体流量，自动调节开度，提高了塔板的操作弹 性、降低塔板的压降，同时具有较高塔板效率，在生产中得到广 泛的应用。 缺点：缺点：浮阀易脱落或损坏。 方形浮阀 F1型浮阀 22 （4）喷射型塔板）喷射型塔板 气流方向气流方向：垂直 小角度倾斜， 改善液沫夹带、液面落差 。 气液接触状态：气液接触状态：喷射状态 连续相连续相：气相；分散相分散相：液相 促进两相传质。 形式：形式：舌形塔板、浮舌塔板、斜孔塔板、垂直筛板等。 缺点缺点：气泡夹带现象比较严重。 20= R25 50 三面切口舌片; 拱形舌片; 5050mm定向舌片的尺寸和倾角 舌形塔板： 23 溢流堰

12、降 液 管 安定区 塔 板 连 接 区 受 液 区 液 体 分 布 区 导向孔 1015 20 8 11 15 20 液流方向 30 3 5.7 4.7 (a) 斜孔结构之一 (b)塔板布置 斜孔塔板 （5）斜孔塔板）斜孔塔板 24 AA 降液管 进口堰 压延金属板 A-A 剖视图 网孔塔板 （6）网孔塔板）网孔塔板 25 垂直筛板 液相 塔板 泡罩 气相 （6）垂直筛板）垂直筛板 26 （7）多降液管（）多降液管（MD）塔板）塔板 优点：优点：提高允许液体流量 27 （8）林德筛板（导向筛板）林德筛板（导向筛板） 应用应用：用于减压塔的低阻力、高效率塔板。 斜台斜台：抵消液面落差的影响。 导

13、向孔导向孔：使气、液流向一致，减小液面落差。 液流 (a)斜台装置 液流 液流 (b)导向孔 林德筛板 28 （9）无溢流塔板）无溢流塔板 有溢流塔板：有溢流塔板：有降液管的塔板； 无溢流塔板无溢流塔板：无降液管的塔板； 形式：形式：无溢流栅板和无溢流筛板； 特点特点：生产能力大，结构简单，塔板阻力小； 但操作弹性小，塔板效率低。 冲制栅板 由金属条组成 的栅板 无溢流筛板 29 设计参数如下（以塔顶第一块塔板数据为设计依据）：设计参数如下（以塔顶第一块塔板数据为设计依据）： 液相密度液相密度 L = 950 kg / m3 汽相密度汽相密度 V = PM/ RT = 2.92 kg / m3

14、 液相表面张力液相表面张力 = 32 dyn /cm 汽相流量汽相流量VS = (R+1) DM /3600 V=0.408 m3/s 液相流量液相流量LS = RDM / 3600 L =0.000684 m3/s 30 4.2 初估塔径初估塔径 取板间距HT = 350 mm，板上液层厚度hL= 0.07 m， 则HT -hL= 0.28m。 03.0 92.2 950 408.0 000684.0 5 .0 5 .0 V L S S V L 塔板间距和塔径的经验关系塔板间距和塔径的经验关系 塔塔径径 D，m 0.3-0.50.5-0.80.8-1.61.6-2.02.0-2.42.4 塔

15、塔板板间间距距 HT，m 0.2-0.30.3-0.350.35-0.450.45-0.60.5-0.80.6 说明：说明：工业塔中，板间距范围200900 mm 两相流动参数FLV= 则液泛气速：smCu V VL f /19.1 20 5 .0 2 .0 20 31 对于筛板塔、浮阀、泡罩塔，可查图 ，C20=(HT 、FLV) C20 ： ：=20 dyn/cm 时的气体负荷因子 0.2 HT=0.6 0.45 0.3 0.15 0.40.30.21.00.70.10.040.030.020.070.01 0.04 0.03 0.02 0.07 0.01 0.1 0.09 0.06 0.

16、05 v l VV VL LV s s q q F VL V f20 uC 塔板泛点关联图 32 取操作气速u =（0.6-0.8）uf=0.75uf =0.893 m/s 则气体流通面积 An= VS / u =0.457 m2 选取单溢流塔盘，取lw / D =0.7，查图得A f /AT = 0.088 则塔截面积：A A AA m T n fT 1 0 501 2 . 塔径 D = ，圆整为0.8m。 4079Am T /. 说明：计算得到的塔径需圆整，系列化标准： 300, 350, 400, 450, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1100, 120

17、0m 等 33 由此重新计算：由此重新计算： A T =0.785D2 =0.5024 m2 A f = 0.088AT =0.0442 m2 A n= AT - Af =0.4582 m2 u = VS /An =0.89 m/s 实际泛点百分率：实际泛点百分率： u /u f =0.75 注意：注意： 1）必须用圆整后的）必须用圆整后的D重新计算确定实际的气体流通截重新计算确定实际的气体流通截 面积、实际气速及泛点率。面积、实际气速及泛点率。 2）校核）校核HT与与D的范围。的范围。 34 D-塔径 hw-堰高 how-堰上液层高度 HT-板间距 ho-降液管底隙高度 Hd-降液管内清液层

18、高度 hL-板上液层高度 h hL L=h=hw w+h +how ow Hd 溢流装置溢流装置（1020cm） 4.3 塔板结构设计塔板结构设计 4.3.1 溢流装置溢流装置 溢流型式的选择溢流型式的选择 依据：依据：塔径 、流量； 型式型式：单流型、U 形流型、双流型、阶梯流型等。 35 降液管形式和底隙降液管形式和底隙 降液管：弓形、圆形。 降液管截面积：由Af /AT 确定； 底隙高度 h0：通常在 40 60 mm。 36 溢流堰（出口堰）溢流堰（出口堰） 作用：维持塔板上一定液层，使液体均匀横向流过。 型式：平直堰、溢流辅堰、三角形齿堰及栅栏堰。 0 37 采用弓形降液管，平堰及平

19、型受液盘，l w =0.7D=0.56 m 堰上液层高度 堰高 h w =h L - h o w =0.06238 m 液管底隙高度 h o =h w -0.006=0.05638 m hE L l m ow h w 2 84 1000 0 00762 2 3 . . 要求：要求：mmhOW6 本设计采用本设计采用: 38 一般取安定区宽度 WS =（50-100）mm 一般取边缘区宽度 WC =（30-50）mm 4.3.2 塔盘布置塔盘布置 WC WD WS lW r x 塔盘布置图（1010cm） 1. 受液区和降液区受液区和降液区 一般两区面积相等。一般两区面积相等。 2. 入口安定区

20、和出口入口安定区和出口 安定区。安定区。 39 取筛孔直径d o =（38）mm，孔径比取 t/d0 = 3.0-3.5 由l w /D = 0.7，查图得 Wd /D=0.15 则 Wd = 0.15D=0.12 m x = D/2 - (Wd + Ws )= 0.21 m r = D/2 - Wc =0.36 m 鼓泡区面积：A x rxr Sin x r m a 2 180 0284 22212 . 开孔率 = A0 /A a = 0.907 /(t/d0)2 = 0.074 筛孔面积 A 0 = Aa = 0.021 m2 筛孔气速 u 0 =VS / A 0 =19.43 m/s 筛

21、孔数目 n = 4 A 0 / d02 =1672个 以Aa为面积计算的气速 ua=VS/Aa 3. 筛板塔有效传质区布置筛板塔有效传质区布置 d0 t 正三角排列 40 4.4 塔板塔板流体力学校核流体力学校核 4.4.1 塔板阻力塔板阻力 筛板塔板阻力筛板塔板阻力 液柱m g p h L f f 塔板阻力 hf包括 以下几部分: （a）干板阻力 hd 气体通过板上孔的阻力（无液体时）； （b）液层阻力 hl 气体通过液层阻力； （c）克服液体表面张力阻力 h孔口处表面张力。 可用清液柱高度表示： （a）干板阻力）干板阻力hd 2 0 0 , 2 1 C u gg p h L V L df

22、d 41 d0/ C0 塔板孔流系数 查得 孔流系数C0=0.75，则：取板厚 = 3 mm， 液柱m C u gg p h L V L df d 11. 0 2 1 2 0 0 , 42 OWWl hhh（b）液层阻力）液层阻力 hl 查图得充气系数=0.58 V uF aa 液柱mhhh OWWl 0406. 0于是：于是： 43 说明说明：（：（1）若塔板阻力过大，可增加开孔率或若塔板阻力过大，可增加开孔率或 降低降低 堰高。堰高。 （2）对于常压和加压塔，塔板阻力一般没有）对于常压和加压塔，塔板阻力一般没有 什么特别要求。什么特别要求。 （3）对于减压塔，塔板阻力有一定的要求。）对于减

23、压塔，塔板阻力有一定的要求。 0 3 104 dg h L （c）克服液体表面张力阻力克服液体表面张力阻力（一般可不计） 故塔板阻力：液柱mhhhh ldf 15. 0 44 4.4.2 液沫夹带量校核液沫夹带量校核 单位质量（或摩尔）气体所夹带的液体质量（或摩尔）ev ： kg 液体 / kg气 体，或 kmol液体 / kmol气体。指标为ev 0.1。 液沫夹带分率：夹带的液体流量占横过塔板液体流量的分数。故有： VS LS V V L e 1 方法1：利用Fair关联图，由 和实际泛点百分率0.75，查得=0.08，进而求出ev=0.0470.1。 ev的计算方法的计算方法： 03.0

24、/ VL S S LV V L F 筛板塔液沫夹带量校核筛板塔液沫夹带量校核 45 2 . 3 6 107 . 5 fT v HH u e 方法2：用亨特（Hunt）经验公式计算ev： 说明：超过允许值，可调整塔板间距或塔径。说明：超过允许值，可调整塔板间距或塔径。 )(5 . 2 OWWf hhH式中Hf 为板上泡沫层高度： 要求要求： ev 0.1 kg 液体液体 / kg气体气体 46 4.4.3 降液管溢流液泛校核降液管溢流液泛校核 筛板塔降液管溢流液泛校核筛板塔降液管溢流液泛校核 d L OWWd h g pp hhH 12 ffOWW hhhh 降液管中清液柱高度降液管中清液柱高度

25、 (m)： （a）液面落差）液面落差一般较小，可不计。当一般较小，可不计。当不可忽略时：不可忽略时： )()( )4( 0476.0 3 2 vLf sLf bH LZHb 一般要求：一般要求：0.5h0 47 m hl L g u h W sd f 000072. 0153. 0 2 2 0 2 主要为底隙阻力，而进口堰阻力一般为0（当无进口堰时）： （b b）液体通过降液管阻力液体通过降液管阻力 hf d d H H WTd hHH 降液管中泡沫层高度： 要求：要求： 说明：若泡沫高度过大，可减小塔板阻力或增大塔板间距。说明：若泡沫高度过大，可减小塔板阻力或增大塔板间距。 对不易起泡物系：

26、 8 .05 .0 4 . 03 . 0易起泡物系： 而 H d / = 0.34 (HT +hw) = 0.41 48 4.4.4 液体在降液管中停留时间校核液体在降液管中停留时间校核(同时适用于两种塔盘同时适用于两种塔盘) 目的：目的：避免严重的气泡夹带降低板效率。 )53(2 .14 S df L HA 停留时间：停留时间： 要求：要求：s ) 53( 说明：停留时间过小，可增加降液管面积或增大塔板间距。说明：停留时间过小，可增加降液管面积或增大塔板间距。 49 （a）计算严重漏液时干板阻力 hd OWWd hhh13.00056.0 （b）计算漏液点气速 uow d V L ow hg

27、Cu 2 0 说明：如果稳定系数说明：如果稳定系数k过小，可减小开孔率或降低堰高。过小，可减小开孔率或降低堰高。 （5）严重漏液校核）严重漏液校核 ( 针对筛板塔针对筛板塔 ) 漏液点气速漏液点气速 uow：发生严重漏液时筛孔气速。 稳定系数：稳定系数： owo uuk/ 要求：要求：25 . 1k （c）计算稳定系数 0 .3/ owo uuk 50 4.5 塔板负荷性能图塔板负荷性能图 在确定了塔板的工艺尺寸，又按前述各款进在确定了塔板的工艺尺寸，又按前述各款进 行了流体力学验算之后，便可确认所设计的塔行了流体力学验算之后，便可确认所设计的塔 板能在任务规定的气液负荷下正常操作。此时，板能

28、在任务规定的气液负荷下正常操作。此时， 有必要进一步揭示该塔板的操作性能，即求出有必要进一步揭示该塔板的操作性能，即求出 维持该塔板正常操作所允许的气、液负荷波动维持该塔板正常操作所允许的气、液负荷波动 范围。这个范围通常以塔板负荷性能图的形式范围。这个范围通常以塔板负荷性能图的形式 表示。表示。 51 操作弹性操作弹性=Vmax / Vmin 52 （1）漏液线（气相负荷下限线）漏液线（气相负荷下限线）(筛板塔筛板塔) 第一点：L h = L S （ 0.000684）3600 = 2.46 m3/h V h = A0 u ow3600 = 491.4 m3/h 第二点：取L h = 10

29、m3/h，同样可以计算得到： u ow = 7.5 m/s， 则V h = A0 u ow3600 = 567 m3/h 53 漏液量增大，导致塔板上难以维持正常操作所需的液面，无法 操作。此漏液为严重漏液，称相应的孔流气速为漏液点气速漏液点气速。 54 （2）过量液沫夹带线（气相负荷上限线）过量液沫夹带线（气相负荷上限线） （筛板塔）（筛板塔） 规定：ev = 0.1（ kg 液体 / kg气体）为限制条件。 2 .3 6 107 .5 fT v HH u e )(3600 fT h AA V u )(5 .2 wowf hhH 3 2 1000 84. 2 w h ow l L Eh ow

30、Lw hhh 把u、Hf、how和hw的计算公 式代入ev计算公式，得到Vh 和Lh的关系式，作图。 55 原因：原因： 气相在液层中鼓泡，气泡破裂，将雾沫弹溅至上一层塔板； 气相运动是喷射状，将液体分散并可携带一部分液沫流动。 56 （3）液相负荷下限线（筛板塔）液相负荷下限线（筛板塔） 对于平直堰，一般取堰上液层高度对于平直堰，一般取堰上液层高度0.006 OW hm 作为液相负荷下限条件，低于此限便不能保作为液相负荷下限条件，低于此限便不能保 证板上液流均匀分布，降低气液接触效果。证板上液流均匀分布，降低气液接触效果。 依此式可求得液相负荷下限，据此作出液依此式可求得液相负荷下限，据此作

31、出液 相负荷下限线相负荷下限线(3)。塔板的适宜操作区应在竖直。塔板的适宜操作区应在竖直 线线(3)的右方。的右方。 hml E L wh /72. 1 11. 2 3 2 3 min, 57 （4）液相负荷上限线（筛板塔）液相负荷上限线（筛板塔） 此线反映对于液体在降液管内停留时间的起码要此线反映对于液体在降液管内停留时间的起码要 求。对于尺寸已经确定的降液管，若液体流量超过求。对于尺寸已经确定的降液管，若液体流量超过 某一限度，使液体在降液管中的停留时间过短，则某一限度，使液体在降液管中的停留时间过短，则 其中气泡来不及放出就进入下层塔板，造成气相返其中气泡来不及放出就进入下层塔板，造成气

32、相返 混，降低塔板效率。混，降低塔板效率。 依此式可求得液相负荷上限，据此作出液依此式可求得液相负荷上限，据此作出液 相负荷上限线相负荷上限线(4)。塔板的适宜操作区应在竖直。塔板的适宜操作区应在竖直 线线(4)的左方。的左方。 LAHmh hfT,max / ./30 3600 1856 3 58 （5）液泛线（筛板塔）液泛线（筛板塔） 液泛线表示降液管内泡沫层高度超过最大允许值时，液泛线表示降液管内泡沫层高度超过最大允许值时， 破坏塔的正常操作。破坏塔的正常操作。 由以下公式得到Vh和Lh的关系式： 2 0 3600 153.0 hl L h W h f 2 0 0 2 1 C u g h

33、 L V d OWWl hhh )( WTd hHH 0 3600/AVu ho ldfOWWd hhhhhH 59 液泛现象 60 5. 换热器选型换热器选型 5.1 换热器的初步选型换热器的初步选型 （1）塔顶冷凝器）塔顶冷凝器 热负荷QC = (R+1)D(IVD - ILD)= (R+1)DMDrD = 4.63105 kcal/h。 取冷却水的进口温度为32，出口温度为38，则换热平均温 差tm =87.3，取换热系数K = 350 w/m2，则所需换热面积： S = 4.631051034.18 / (360035087.3) = 17.7 m2 选择型号：标准系列JB1145-7

34、3 Fg18（双程） 61 （2）塔底再沸器）塔底再沸器 热负荷QB = (R+1)DMBrB = 2.08106 kJ/h。 取导热油进口温度为260，出口温度为250， 则换热平均温差tm =57.5，取换热系数K = 500 w /m2；则所需换热面积：S = 2.08106103 / (360050057.5) = 20.0 m2 选择型号：标准系列JB1145-73 Fg20（单程） 62 5.2 塔顶冷凝器设计塔顶冷凝器设计 设计步骤：设计步骤： （1）根据工艺要求，确定换热器类型；）根据工艺要求，确定换热器类型； （2）根据物料情况，确定流体流径（管程、壳程的安排）；）根据物料情

35、况，确定流体流径（管程、壳程的安排）； （3）确定定性温度下冷热流体的物性数据；）确定定性温度下冷热流体的物性数据； （4）计算热负荷、冷却水量以及传热温差；）计算热负荷、冷却水量以及传热温差； （5）根据经验，初步估计）根据经验，初步估计K值；值； 高温流体高温流体低温流体低温流体K值推荐值推荐/kcal/m2.h. 有机蒸汽有机蒸汽水水 350-650 高沸点碳氢化合物蒸汽高沸点碳氢化合物蒸汽 水水450-850 有机蒸汽与水蒸汽混合物有机蒸汽与水蒸汽混合物水水 400-750 油汽蒸汽油汽蒸汽 水水 350-450 水蒸汽水蒸汽 水水 1500-2500 甲醇蒸汽甲醇蒸汽 水水 450-

36、550 63 （6）由传热方程）由传热方程 Q=KAtmtm 计算换热面积。考虑计算换热面积。考虑10%-15%的裕度，确定面积；的裕度，确定面积； （7）根据换热器类型和面积，选定换热器型号）根据换热器类型和面积，选定换热器型号, 列出该换热器的参数；列出该换热器的参数； 换热器参数表换热器参数表 外壳直径外壳直径D/mm 公称压力公称压力P/Mpa 公称面积公称面积A/m2 管程数管程数Np 管子排列方式管子排列方式 管子尺寸管子尺寸/mm 管长管长l/m 管数管数NT/根根 管心距管心距t/mm 500 1.6 57 2 正方形正方形 2525 2.5 2.5 3 3 248 32 64

37、 （8）计算管程给热系数）计算管程给热系数ai 利用以下公式计算：利用以下公式计算： 3 .08 .0 PrRe023.0 i i d 其中管程流动面积：其中管程流动面积： P T ii N N dA 2 4 管程流体流速：管程流体流速： ii mi i A q u 雷努数：雷努数： i iii i ud Re （9）计算总传热系数）计算总传热系数K 1 ) 1 ( oi i RRK 65 （10）计算传热面积）计算传热面积 温度校正系数：温度校正系数：),(PRf 12 21 tt TT R 21 11 tt P Tt 根据根据R和和P查温度校正系数查温度校正系数 实际传热温差为实际传热温差

38、为 mm tt 计算传热面积为计算传热面积为 m tK Q A 计 实际传热面积为实际传热面积为ldNA oT 实 若若 0 . 1/ 计实 AA 则所选换热器合适，否则重新选择则所选换热器合适，否则重新选择 66 （11）计算管程压力降）计算管程压力降 2 2 3 i i pt i uNf d l P ）（ 管 （12）计算壳程压力降）计算壳程压力降 ft 为管程结垢校正系数为管程结垢校正系数,对三角形排列的取对三角形排列的取1.5 对正方形排列的取对正方形排列的取1.4 2 0 2 1(3.5) 2 o So B PFffu D TCBB壳 N（N）+N 0.5 0.5 1 1.1 1.1

39、9 (307) B TCT TCT l N B NN NN Pg B 0 折流板数目 正三角形排列 正方形排列 校正系数F,正三角形F取0.5,正三角形F取0.3 f 查图 见华东理工大学 为折流板间距,取0.2m 67 换热器设计计算结果汇总换热器设计计算结果汇总 68 塔顶冷凝器设计计算结果汇总表塔顶冷凝器设计计算结果汇总表 项目项目数值数值备注备注 换热器类型换热器类型固定管板式固定管板式 换热器面积换热器面积57m2 管程流体管程流体 冷却水冷却水 壳程流体壳程流体 塔顶汽相塔顶汽相 外壳直径外壳直径500mm 管程流速管程流速2.5m/s 壳程流速壳程流速12.5m/s 管程数管程数

40、双程双程 管子长度管子长度 3.0m 管子尺寸管子尺寸 2525 2.5 2.5正方形排列正方形排列 管程压降管程压降 壳程压降壳程压降 3.7kpa 5.3kpa 折流板型式折流板型式 弓形折流板弓形折流板 折流板间距折流板间距 200mm 69 v塔顶空间塔顶空间HD 塔顶空间HD的作用是供安装塔板和开人孔的需要， 也使气体中的液滴自由沉降，一般取11.5m。 v塔底空间塔底空间HB 塔底空间HB具有中间贮槽的作用，塔釜料液最好能 在塔底有1015分钟的储量，以保证塔釜料液不致迅 速排完，一般取2.02.5m。 6.1 塔体总高塔体总高 6. 精馏塔工艺条件图精馏塔工艺条件图 70 v人孔人孔 一般每隔一般每隔68层塔板设一人孔（供安装、检修层塔板设一人孔（供安装、检修 用），人孔处板间距用），人孔处板间距650mm，人孔直径一般为，人孔直径一般为 450550mm,其