年产2万吨乙醇—水精馏塔设计电子教案

1、产 2万 吨 乙 醇 水 精馏塔设计成绩西北大学化工学院化工原理课程设计说明书设计名称:年产两万吨乙醇-水精储塔年级专业:2013级化学工程与工艺姓名:指导老师:2016年1月15日目录1 概述 51.1 设计题目及要求5.1.1.1 设计题目 5.1.1.2 设计任务 5.1.1.3 设计参数 5.1.2 精馏过程简介5.2 工艺设计部分 62.1 全塔物料衡算6.2.2 乙醇-水的气液平衡数据6.2.3 确定Rmin及工业生产常用R的选择 82.4 板效率、塔板数的计算和进料位置与状态的选择 82.4.1 理论塔板数Nt的求取 82.4.2 全塔效率ET 9.2.4.3 实际塔板数Np 1

2、.02.4.4 加料位置与状态的选择1.02.5 物性参数计算1.02.5.1 定性压力pm 1.02.5.2 定性温度tm1.12.5.3 平均分子质量Mm1.12.5.4 平均密度火1.12.5.5 液体的平均表面张力1.22.5.6 液体的平均粘度出m1.32.6 汽液负荷计算1.32.6.1 精馏段气液负荷计算1.32.6.2 提馏段汽液负荷计算1.42.7 塔及塔板主要工艺结构尺寸结构的计算1. 42.7.1 塔径的设计计算1.42.7.2 塔板工艺结构尺寸的设计与计算1. 52.8 校核计算 1.9.2.8.1 精馏段校核计算1.92.8.2 提馏段校核计算2.02.9 塔板负荷性

3、能图的计算与绘制2.12.9.1 精馏段塔板负荷性能图 2.12.9.2 提馏段塔板负荷性能图 2.33 设备设计及辅助设计部分 253.1 塔体结构的初步设计2.53.1.1 筒体和封头厚度计算2.53.1.2 椭圆封头的选型2.63.2 换热器的计算与设计选型2.63.2.1 预热器 2.63.2.2 再沸器 2.73.2.3 冷凝器 2.83.2.4 冷却器 2.93.3 管道计算及规格选择3.03.3.1 管道设计步骤3.03.3.2 算例 3.03.3.3 管道设计结果汇总表3.23.4 泵的计算及设计选型3.33.4.1 原料泵 3.33.4.2 冷却水泵3.33.5 储罐的计算与

4、选型3.43.5.1 原料储罐3.43.5.2 产品储罐3.43.5.3 热水储罐3.44 设计数据总汇表 354.1 物性参数数据3.54.2 工艺设计数据3.55 认识与体会 366 参考文献 371概述1.1 设计题目及要求1.1.1 设计题目年产两万吨乙醇-水连续精馏塔（筛板塔）1.1.2 设计任务由设定值浓度?的酒精-水二元均相混合物作原料，根据所需要的年产量D 、塔顶产品浓度?、塔釜浓度?等参数设计出酒精连续精馏塔。1.1.3 设计参数生产任务：年产量?= 20000 T?y加热蒸汽压力：3.5atg （表压）冷却器进口水温度：20冷凝器出口水温：50原料浓度：?= 25%（质量分

5、率）塔顶产品浓度：?= 93.1%（质量分率）塔釜浓度：？?<1% （质量分率）1.2 精馏过程简介图 1 为连续精馏塔。乙醇水混合液自塔的中部某适当位置连续地加入塔 内，塔顶设有冷凝器将塔顶蒸汽冷凝为液体。冷凝液的一部分回入塔顶，称为 回流液，其余作为塔顶产品（馏出液）排出。在塔内上半部（加料位置以上） 上升蒸汽和回流液体之间进行着逆流接触和物质传递。塔底部装有再沸器以加热液体产生蒸汽，蒸汽沿塔上升，与下降的液体逆流接触并进行物质传递，塔底连续排除部分液体作为塔底产品。在塔的加料位置以上，上升蒸汽中所含的重组分向液相传递，而回流液中的轻组分向气相传递。如此物质交换的结果，使上升蒸汽中轻

6、组分的浓度逐渐 升高。只要有足够的相际接触表面和足够的液体回流量，到达塔顶的蒸汽将成 为高纯度的轻组分。塔的上半部完成了上升蒸汽的精制，即除去其中的重组 分，因而称为精馏段。2.1全塔物料衡算在塔的加料位置以下，下降 液体（包括回流液和加料液中的 液体）中的轻组分向气相传递， 上升蒸汽中的重组分向液相传 递。这样，只要两相接触面和上 升蒸汽量足够，到达塔底的液体 中所含的轻组分可降至很低，从 而获得高纯度的重组分。塔的下 半部完成了下降液体中重组分的提浓即提出了轻组分，因而称为提储段。一个完整的精储塔应包括精储段和提储段，冉这样的塔内可将一个双组分 混合物连续地、高纯度地分离为轻、重两组分。精

7、储与蒸储的区别在于“回流”，包括塔顶的液相回流与塔釜部分汽化造 成的气相回流，回流是构成气、液两相接触传质的必要条件，没有气液两相的 接触也就无从进行物质交换。另一方面，组分挥发度的差异造成了有利的相平 衡条件（y > x）。这使上升蒸汽在与自身冷凝回流液之间的接触过程中，重组 分向液相传递，轻组分向气相传递。相平衡条件 y > x使必需的回流液的数量小 于塔顶冷凝液的的总量，即只需要部分回流，而无需全部回流。唯有如此，才 能从塔顶抽出部分凝液作为产品。因此，精储过程的基础是组分挥发度的差 异。工艺设计部分?= ?+ ?= ?+ ?质量分率化为摩尔分率，得?= 0.8407, ?

8、= 0.0039, ?= 0.1153?= 20000 T?y = 2525.25 kg?h = 60.3kmol?h （按一年 330 个工作日计算）? ?- ? 0.0039 - 0.1153-=0 1331? ? - ? 0.0039 - 0.8407?= 1 - ?= 1 - 0.1331 = 0.8669 ?= 60.3 +0.1331 = 453.1 kmol?h = 9630.3 kg?h?= 453.0 XO.8669 = 392.7 kmol ?h = 7119.4 kg?h图3乙醇-水等压相图（p=1atm）2.3 确定Rmin及工业生产常用R的选择?=/?+ 1=0.62

9、5根据图1,得Rmin时精储段操作线斜率为 ?最小回流比?= 1.67回流比?= (1.22.0) ?取回流比？?= 1.8? ?则?= 1.8 X 1.67 = 32.4 板效率、塔板数的计算和进料位置与状态的选择2.4.1理论塔板数Nt的求取精微段操作线方程:?+1 =即？%+1 =?”?+ 1 -?+ ?+ 130.8407?+ 3+ 1 -3+ 1化简，得?+1 = 0.75?+ 0.2102提储段操作线方程:?+ ? ?+1 =?+?+1(?+ 1)?(?+ 1)?"3 X60.3+ 453.0453.0 - 60.3?+1 = -?+ X 0.0039(3+ 1) X60

10、.3" (3 + 1) X60.3化简，得?+1 = 2.6279?- 0.0063根据气液相平衡数据及精储段、提储段操作线方程，利用 MATLAB编程 计算理论板数，得图4。1图4图解法计算理论板数00.10.20.30 40.5D,60.70.B0.9.？?1 = 15, ?2 二 3即理论板数?= 18(含塔釜)2.4.2 全塔效率Et 采用？ ？?= 51 - 32.5 lg(?可得：?= 0.37mPa.?= 0.315mPa.s?= ?+ ?%1 - ?)塔顶相对挥发度：?=(-二)-(-) -()=(?-?) 99(-(1 - -?)-(1 - -?) -M?-X (二

11、-二)(?-?-?) 99-明-%()(-M-霖”塔顶温度： 第=78.28 C塔底相对挥发度：-明-%=(-)(1-冽-(1 -帘、代入数值，结合相平衡曲线计算得?= 1.0938, ?= 13.7462相对挥发度a 一全塔效率力? = 3.8776?= 47.90%2.4.3 实际塔板数Np以塔釜作为一块理论板，根据?二?精储段塔板数?1一一?1 = -? = 32 块提储段塔板数?2- 1 工?2 = 4 块?总塔板数?= 36 块2.4.4 加料位置与状态的选择加料位置：第33块塔板进料状态：泡点进料2.5 物性参数计算2.5.2 定性压力pm取每层塔板压降为0.5 kPa计算 塔顶：

12、?= 101.3kPa加料板：?= 101.3 + 0.5 X32 = 117.3kPa 塔底压力：? = 101.3 + 0.5 X38 = 120.3kPa 精微段定性压力：?1 = (101.3 + 117.3)?2 = 109.3kPa提储段定性压力:?2 = 110.8kPa2.5.3 定性温度tm塔顶温度：? = 78.3 加料板温度：? = 85.7 塔底温度：? = 98.8 精馏段定性温度：?1 = (?+ ?) ? 2 = 82.0 提馏段定性温度：?2 = (?+ ? )?2 = 92.2 2.5.4 平均分子质量Mm塔顶：?= ?1?= 0.8407, ?1?= 0.8

13、283?2?.?= 0.8407 X 46.07 + (1 - 0.8407) X 18.02 = 41.6016 kg?kmol ?= 0.8283 X46.07 + (1 - 0.8283) X 18.02 = 41.2543 kg?kmol 加料板：?= 0.4608, ?= 0.1153?,?= 0.4608 X46.07 + (1 - 0.4608) X 18.02 = 30.9454 kg?kmol ?,?= 0.1153 X46.07 + (1 - 0.1153) X 18.02 = 21.2542 kg?kmol 塔底：? = 6.3365 X10-4 ,?1 = 0.0086

14、?,?= 6.3365 X10-4 X46.07+ (1 - 6.3365 X10-4 ) X 18.02?,?= 18.2624 kg?kmol?>?,?= 0.0086 X 46.07 + (1 - 0.0086) X 18.02 = 15.9715 kg?kmol 精储段：精储段定性温度82.0 C,由t- x- y图可知?1 = 0.2737, ?1 = 0.5646气相平均分子质量：?,?1= 0.5636 X46.07 + (1 - 0.5646) X 18.02 = 36.2735 kg?kmol液相平均分子质量：?,?产 0.2737 X 46.07 + (1 - 0.2

15、737) X 18.02 = 31.2542 kg?kmol提储段：提储段定性温度为92.2 C由t- x- y图可知?2 = 0.2723, ?2 = 0.0352?%,?2= 0.2723 X46.07 + (1 - 0.2723) X 18.02 = 24.6039 kg?kmol ?,?2= 0.0352 X 46.07 + (1 - 0.0352) X 18.02 = 18.6128 kg?kmol2.5.5 平均密度p m1、液相平均密度?,?塔顶：塔顶温度78.3 C下查得水的密度为980.2 kg?m3,乙醇的密度为734.8 kg?m3。?,?= 734.8 的+ 980.2

16、(1 - ?) (?次质量分数)?.?= 748.8595 kg?m3进料板：加料板温度85.7 C下查得水的密度为974.8 kg?m3,乙醇的密度为727.0 kg?m3。?,?= 727.0?%+ 974.8(1 - ?初?,?= 898.2788 kg?m3塔底：塔底温度98.8 C下查得水的密度为973.8 kg?m3,乙醇的密度为712.8 kg?m3。?,?= 712.8?w+ 973.8(1 - ?-)?= 979.6705 kg?m3精储段：精储段定性温度82.0 C下查得水的密度为979.0 kg?m3,乙醇的密 度为 731.0 kg?m3。?1 = 731.0?1 +

17、979.0(1 - ?1)?1 = 839.728 kg?m3提储段：提储段定性温度92.2 C下查得水的密度为975.9 kg?m3,乙醇的密度 为 720.1 kg?m3。?乐?2= 720.1?2 + 975.9(1 - ?2)?.?2= 947.179 kg?m32、气相平均密度？?,?？2.5.5?,?1 =?,?2 =?1?P?,?1?1?2?>?,?2?2=1.3403 kg?m3=0.9586 kg?m3液体的平均表面张力塔顶：塔顶温度78.3 C下查得水的表面张力为0.0624 N?m,乙醇的表面张 力为为0.0174。?,?= 62.4mN?m?,?= 17.4 mN

18、?m?,? = ?,? + ?,?1 - ? = 25.1257 mN?m加料板：加料板温度85.7 C下查得水的表面张力为0.0610 N?m,乙醇的表 面张力为0.0.0167 N?m?,?= 61.0mN?m?,?= 16.7mN?m?,?= ?,?+ ?为?1 - ? = 55.8922 mN?m塔底：塔底温度98.8 C下查得水的表面张力为0.0.0584 N?m,乙醇的表面 张力为 0.0154 N?m。?,?= 58.4 mN?m?,?= 15.4mN?m?,? = ?,? + ?,?1 - ?) = 58.3728 mN?m精储段：精储段定性温度82.0 C下查得水的表面张力为

19、0.0605 N?m,乙醇 的表面张力为0.0171 N?m。?1= 0.0605, ?1= 0.0171 mN?m?1 = ?乐?？ + ?1(1 - ?1)= 48.6208 mN?m提储段：提储段定性温度92.2 C下查得水的表面张力为为0.0597 N?m,乙醇 的表面张力为0.0161 N?m?2= 59.7mN?m,?2= 16.1 mN?m?2 = ?2?2 + ?2(1 - ?2)= 58.1655 mN?m2.5.6液体的平均粘度山,m塔顶：在塔顶温度78.3 C下，查得水的黏度为0.364mPa?S,乙醇的黏度为 0.439mPa ?s。?,?= 0.439?+ 0.364

20、(1 - ? = 0.4261mPa ?s加料板：在加料板温度85.7 C下，查得水的黏度为0.330mPa?s,乙醇的黏 度为0.394mPa飞。?,?= 0.394?+ 0.330(1 - ?) = 0.3374mPa ?s塔底：在塔底温度98.8 C下，查得水的黏度为0.283mPa?s,乙醇的黏度为 0.327mPa ?s。?= 0.327? + 0.283(1 - ?) = 0.2830mPa ?s精储段：在精储段定性温度82.0 C,下查得水的黏度为0.317mPa?s,乙醇 的黏度为0.415mPa ?s。?,?i= 0.415?i + 0.317(1 - ?2) = 0.343

21、8mPa ?s提储段：在提储段定性温度92.2 C下，查得水的黏度为0.305mPa?s,乙醇的 黏度为 0.358mPa ?s?,?2= 0.358?2 + 0.305(1 - ?2) = 0.3069mPa ?s2.6汽液负荷计算2.6.1精微段气液负荷计算气相摩尔流率：?= (?+ 1)?= (3+ 1) X60.3 = 241.3 kmol?h气相体积流量：一?1?= c一 = 1.8105 m3?s3600?,?1?= 6517.9 m3?h液相回流摩尔流率:?= ?= 181.0 kmol?h液相体积流量:“?13 c?= ?一 = 0.0019 m3?s3600?,?1? = 6

22、.7352 m3?h2.6.2 提储段汽液负荷计算气相摩尔流率:?= ?=(?+ 1)?= 241.3 kmol?h气相体积流量:V?2?2?=c= 1.7143 m3?s360O?/?,?2? = 6182.5 m3?h液相回流摩尔流率:?= ?+ ?= ?+ ?= 634.1 kmol?h液相体积流量:?,?13 八?= = 0.0035 m3?s 3600?,?1? = 12.4595 m3?h2.7塔及塔板主要工艺结构尺寸结构的计算2.7.1 塔径的设计计算初选塔板间距？?= 450mm ,及板上液层高度？?= 50mm ,则 ?- ?= 0.45 - 0.05 = 0.40m按Smi

23、th法求取允许的空塔气速？?(即泛点气速？?)? ?,?、0.5 _ 0.0019839.728 0.5 _(祝(?1)= (1.8105) ( 1.3403 )= 0.0258, ,!?20.0035(荻(茨=(H) ?,一 一 0 5947.1792 0.5(0.9586 )=0.0633查Smith通用关联图，得？/精=0.084, ?会提=0.082负荷因子：?1 0.2. 一?= ?0精（元）=0.1015_?2 0.2_?= ?20提（元）=O.1015泛点气速：Q50.5?,?1- ?,?1c?= ?( -?:一)=2.5369 m?s?,?1?,?2- ?,?:?2= ?(?

24、?,?20.5=3.1869 m?s操作气速：取？?=0.7? = 0.7?1=? = 0.7?；=1.7758 m?s2.2308 m?s精储段塔径:4? = 二1?1.1394m提储段塔径:?=W?= 0.9900m ?圆整，取？?二1200mm此时的泛点气速:?1=?2=4?5 = 1.6009 m?s ?4? = 1.5185 m?s?操作气速？?= 0.7?= 0.7?= 1.1206 m?s? = 0.7?2= 1.0629 m?s2.7.2 塔板工艺结构尺寸的设计与计算1、塔板工艺结构尺寸的设计与计算溢流装置：a.精储段采用单溢流型的平形溢流堰、弓形降液管、平行受液盘，且不设进口

25、内 堰。 溢流堰长（出口堰长）？?1:取？?1 = 0.6?1 = 0.6?= 0.6 X1.2 = 0.72m,堰上溢流强度:?1 ?1 = 6.7352?7.2 = 0.9354 ?3?(?) < 100130 m3?(m ?h)满足筛板塔的堰上溢流强度要求。出口堰高?1:?1 = ?- ?1式中：？?厂板上液层高度，m?厂堰上液层高度，m对平直堰：?= 0.00284?）（2?3）由？?？?二 0.6及?1 ?51 = 15.3115,查图得 E= 1.04,于是，?1= 0.0131m?1 = " ?-?产 0.0369m圆整，取?1 = 0.04m降夜管的宽度？?即降

26、夜管的面积？?由？?1?= 0.7,查弓形降夜管几何关系图，得：?你?1?= 0.1,?= 0.051即?2?1= 0.12m?= 1.131m2（塔体的截面积）?= 0.0577m2液体在降夜管内的停留时间为：?= ?= 13.8736s > 5s（满足要求）降夜管的底隙高度？?/液体通过降夜管底隙的流速一般为 0.070.25 m?s,取液体通过降夜管底隙 ' .的流速为？?？ = 0.08 m?s,则入?1 = = 0.0325m%?b.提储段（计算过程与精微段相似）溢流堰长（出口堰长）：?2 = 0.6?= 0.72m堰上溢流强度：?2 ?2 = 12.4595?7.2=

27、 1.73 ?3?(?) < 100130 m3?(m ?h) 满足筛板塔的堰上溢流强度要求。出口堰高：?2 = 0.03m降夜管的宽度和降夜管的面积?2= 0.12?= 0.0577?2液体在降夜管内的停留时间为：?= 7.4996?降夜管的底隙高度：?2= 0.0601?塔板布置a.精储段段塔板布置塔板分块因？?二 1200?,根据塔板分块数与塔径的关系图将塔板分作边缘区宽度与安定区宽度边缘区宽度？? 一般为5070mm , D>2m时，？?>可达100mm。安定区宽度？?规定？?< 1.5m时，？?二 75mm。本设计取?= 60?= 75?开孔区面积？?x =

28、?1?2 - (?1+ ? = 0.4050m?= ?2 - ?= 0.54m?= 2?0P - ?+ 高?喇=0.7839m2b.提储段塔板布置塔板分块因？?二 1200?,根据塔板分块数与塔径的关系图将塔板分作边缘区宽度与安定区宽度?= 60mm, ?= 75mm开孔区面积？?x = ?2 - (?2+ ?2? = 0.4050m?= ?2 - ?= 0.54m?= 2?09-?+ 高？?(?) = 0.7839m2(3)、开孔数和开孔率a.精储段开孔数和开孔率取筛孔的孔径？?= 5mm ,正三角排列，筛板采用碳钢，其厚度 6= 3mm , 且取？?= 2.8,故孔心距?1?= 2.8 X

29、5 = 14mm每层塔板的开孔数1158 X 103?=(一禹)?= 4632每层塔板的开孔率0.907» =，小= 0.1157(?)2每层塔板的开孔面积?尸 小？?= 0.0907m2气体通过筛孔的孔速?1= ?= 19.9643 m?sb.提储段开孔数和开孔率孔心距?2?= 3 X5 = 15mm每层塔板的开孔数1158 义 103?=(?-) ?= 4036每层塔板的开孔率0.907?=诙赤=0.1008每层塔板的开孔面积2?2=小？?= 0.0790m气体通过筛孔的孔速?2= ?= 21.7388 m?s(4)塔高计算Z= 36 X0.45 X1.2 = 19.44m2.8

30、校核计算2.8.1精储段校核计算1、塔板压降校核(1)?= ?+ ?气体通过干板的压降？?？?1= 0.051 (舄 ? = 0.0508m?,?1式中，孔流系数？?冲?=,查图得出 ?2= 0.8 (2)气体通过板上液层的压降？?？?1= ?1 + ?=B 3?1式中，充气系数？?勺求取如下：气体通过有效流通截面积的气速？?1,对单流型塔板有:一 ?一?1= = 1.7827 m?s?- 2?动能因子?1= ?1 /?,?尸 2.0657查图，得0= 0.57,(一般可近似取？?= 0.50.6)?1 =R?1= 0.0285m(3)气体通过筛板的压降(单板压降)？?呼口？?？?1= ?1+

31、 ?1= 0.0793?1= ?,?1?1 = 653.1494kPa < 700kPa2、雾沫夹带量的校核?c- = 1.6869 m?s ?- ?1气体实际通过塔截面的速度?1 =3.2?1雾沫夹带量：5.7 X10-6?1= 不(” )= 0.0228 kg 液？kg?1?- ?1式中，取板上泡沫层高度？?1= 2.5?1?1 = 0.0228 kg 液？kg 气 < 0.1 kg 液？kg 气 校核结果说明不会产生过量的雾沫夹带。3、漏液的校核漏液点气速计算公式:?= 4.4?W 0.0056 + 0.13?-?i= 4凄1021 = 4.7218 X10-6 m(清液柱)

32、?,? ?故漏液点气速为:?1 = 4.4?40.0056 + 0.13?1- ?1)?,?1?,?1 = 9.6810 m?s筛板的稳定性系数?1?= = 2.0622 > 1.52 （不会产生过量漏放）?14、液泛的校核为防止降夜管发生液泛，应使降夜管中的清液层高度？?0（？?+?1 = ?1 + ?+ ?1?1 =?20.153() ?,?2?=9.7920 X10-4 m?1= 0.1303m相对泡沫密度取0.5,则有（？?+ ?1） = 0.2434m?1 <中（？?+ ?1）成立，故不会广生液泛。通过流体力学校核，可认为精储段塔径及塔板各工艺结构尺寸合格2.8.2提储段

33、校核计算1、塔板压降校核（1）气体通过干板的压降？?2 =0.0382m? 2 ?20.051 () -7?,?2（2）气体通过板上液层的压降？?？?2= ?2 + ? ?2） = B 2?2式中，充气系数？?勺求取如下：气体通过有效流通截面积的气速？?1,对单流型塔板有:?- 2?1=1.6910 m?s动能因子?72 = ?2V?,?2 二1.6570查图，得？?= 0.57,（一般可近似取？?= 0.50.6）。于是?2= 0.0285m（3）气体通过筛板的压降（单板压降）？?抖？?2= ?2+ ?2= 0.0667m?2= ?,?2?2= 619.543Pa < 700Pa2、雾

34、沫夹带量的校核?2 =?- ?2=1.6001 m?s1、液沫夹带线雾沫夹带量:63.2?2 =0.0161 kg 液？kg 气5.7 X10-6?2?2? ?- ?2式中，取板上泡沫层高度？?2= 2.5?2校核结果说明不会产生过量的雾沫夹带。3、漏液的校核4 X10-3 ?2c .、，、?2=” ” = 5.0078 X10-6 m （清液柱）?,? ?故漏液点气速为：?2= 4.4?40.0056 + 0.13?2- ?2）?2?%?2= 12.1587 m?s筛板的稳定性系数?2?=- = 1.7879 >1.52.（不会产生过量漏放）?24、液泛的校核为防止降夜管发生液泛，应使

35、降夜管中的清液层高度？? 0（？?+ ?2= ?2+ ?+ ?2一 2?4 c?2= 0.153（? ） = 9.7920 X 10-4 m?s?2= 0.1177m相对泡沫密度取0.5,则有（？?+ ?2）= 0.2401?2 0虫（？?+ ?2）成立，故不会广生液泛。通过流体力学校核，可认为精储段塔径及塔板各工艺结构尺寸合格对板式 塔负荷性能图的计算。2.9塔板负荷性能图的计算与绘制2.9.1 精储段塔板负荷性能图3 25.7 X10-6?1.?1= (-?-)1?1'?- ?，式中?25000?1 =?- ?18541?1= 2.5?1= 2.5(?1 + ? = 2.5?1 +

36、 0.00284?；3600?1)(2?3)=0.007384 (5000?2?3 + 0.09222而液沫夹带量?i= 0.1 kg 液？kg 气0.09317?0.1 = 0.0001172 - 0.007384(5000?2?316?50.3578化简，得?= 3.164 - 0.0653 X (5000.0?)3于是可做出液沫夹带线2、液泛线(气相负荷上限线)中(？&+ ?1)=(?1+ ?1 + ?1+ ?1)=0.5?1 = 0.00284?(?1)(2?3) = 0.02954(5000?2?3? 2 ? 2 ?1?= 0.051(。(-)= 0.051 (痂)(k) =

37、 0.01549?,?1?,?1?1= ?1 + ?) = 0.001684 (5000?)2?3 + 0.02103?1= ?1+ ?1= 0.001684(5000?)2?3 + 0.01549?+ 0.02103?1 = 9.792 X10-4于是，计算得到?= 5.291 X10-10 "255 X1019 - 1.69 X 1018(5000.0?)2?33、液相负荷上限线1、液沫夹带线_ ?1 ? -一,?%? 0.0052 m3?s ,4、漏液线(气相负荷下限线)?= ?1 + ?产 0.002954 (5000?)2?3 + 0.03689漏液点气速?1?2?1 =

38、3.520.2401 (5000?2.3 + 6.498?,?=? ?1?2?= 0.3192 vO.2401 X (50000.O?)2?3 + 604985、 液相负荷下限线平堰堰上液层高度？?1= 0.006m?1 = 0.00284?(3600?12?3?-?= 0.002954 (5000?2?3? 5.7907 X 10-4 m3?s , , , ,6、 操作线与操作弹性工作点为：？?= 0.0019 m3?s, ?= 1.8105 m3?s操作气液比：?1.81050.0019=952.8947过(0,0)和工作点在图中做出操作线。7、 做出精储段塔板负荷性能图如下夹带线液迂线

39、划液线下限线上限线操作线 去 工作点图5精播段塔板负荷性能图操作线的上限由夹带线控制，下限由漏液线所控制，其操作弹性为?,?,? 0.8?, ? ?,? 5.23.0=0.155.00.6 2.9.2提储段塔板负荷性能图3 25.7X10-6?2?2=(-)2?2'?- ?2式中” _?2= ?- ?(2?3)?2= 2.5?2= 2.5(?2+ ?2 = 2.5?1+ 0.00284?(3600?2)经计算，得_2?3?= 3.346 - 0.06906(50000.0?)于是可做出雾沫夹带线2、液泛线(气相负荷上限线)+ ? ?2)= (? ?2 + ?2 + ?2+?22?3?2

40、 = 0.00284?N?i)(2?3) = 0.02954(5000?” 2 "no2 on?= 0.051 总(萨)=0.051 (募)(带)=0.01294? ?,?2?,?22?3?2= ?2 + ?2 = 0.001684(5000?)+ 0.02103?2= ?2+ ?2= 0.001684(5000?)2?3 + 0.01549?+ 0.021032c?4?2= 0.153(-) = 0.7920 X10-4?2? ?22?3? 5.788 X 10-10 v4.255 X1019 - 1.069 X1018 X5000.0? , , , ,3、液相负荷上限线二？M?2

41、 3 c? = 0.0052 m ?s 一,?2?4、漏液线(气相负荷下限线)一 2?3?= ?2 + ? ?2= 0.002954(5000?)+ 0.03689漏液点气速-2?31 ?2?2= 3.52 0.3788(5000?+ 10.252?3?,?=? 0.2781 M0.3788 X (5000.0?)5、液相负荷下限线取平堰堰上液层高度?2= 0.006m2?33600?2?3?2= 0.00284?(-,'?),= 0.02954(5000?)?2? 5.7907 X 10-4 m3?s,6、操作线与操作弹性操作气液比? 1.7143= 489.8? 0.00357、做

42、出提储段塔板负荷性能图如下图6提福段塔板负荷性能图操作弹性?,?,?0.932 _ 07 53? ?,? 5.20.63设备设计及辅助设计部分3.1 塔体结构的初步设计3.1.1 筒体和封头厚度计算 塔体圆筒高度：23.3m,设计压力p： I.IMPa,许永应力？ 170MPa塔体内径？?？ 1200mm,塔体焊接接头系数？ 0.85计算过程整理如下表:表1塔体和封头厚度计算及校核过程计算内容计算公式计算结果塔内液柱高度？m 1h2.67液柱静压力？?MPa？= 10-6 ？0.021<0.05p计算压力？羽MPa？= ？+ ？1.1圆筒计算厚度？mm？一6 一 _ _ QSL2？- ？

43、4.6圆筒设计厚度？?mm？= ？+ ？6.7圆筒名义厚度？?mm？8圆通有效厚度？?9mm？= ？- ？6封头计算厚度？?mm？?？?=许-2？- 0.5？4.58封头设计厚度？mm？= ？+ ？6.58封头名义厚度？mm 1？8封头有效厚度？9mm？= ？- ？6圆筒厚度：8mm,封头厚度：8mm3.1.2 椭圆封头的选型公称直径（DN） :1200mm,名义厚度：8mm,材质为16MnR总深度：325mm内表面积：1.6552m2容积：0.2545m33.2 换热器的计算与设计选型3.2.1 预热器1、预热器的设计计算预热器入口温度：25C,出口温度：?= 85.7 C 预热定性温度：2

44、5 + 85.7。雨热=-2= 55.4 C蒸汽压力3.5atg,即451.3kPa查表，451.3kpa下蒸汽温度为：？= 148.1 C取传热系数？= 1500 W?m2 ? C对数平均推动力?=?- ? (148.1 - 25) - (148.1 - 85.7)1n ? ln?,123.11n 62.4=89.34 C查定性温度554c下水的摩尔热容?= 7.527 xl04J?kmol-1 ?K-1 ,乙醇 的摩尔热容？?,?= 1.258 X105j?kmol-1 ?K-1?= ?+ (1 - ?)?= 8.110 X104J?kmol-1 ?K-1 热负荷：Q =传热面积：?360

45、0-25) X1.05 = 619.56k J?= ?= -?-= 4.8544m2?高压蒸汽汽化潜热:2.1331 ?3蒸汽用量：?汽=3.831 X107J?kmol,密度：？貂气=?2476.804 X 103 X 18.02.?= = 7= 0.5462 m3?s?3.831107 2.1331?淅热=0.5462 m3?s2、预热器的设计选型前端管箱型式：封头（整体端盖）（B） 壳体型式：单程壳体（E）后端管箱型式：有背衬的浮头（S）公称直径：DN=325mm公称压力：2.5MPa换热面积：？?= 6.4m2换热管长度：L=3m换热管外径：d=25mm管程数：？?= 4预热器型号为：

46、BES 325- 2.50 - 6.4 - - 4 I253.2.2再沸器1、再沸器的设计计算塔底温度：? = 98.8 C塔底温度98.8C下，查得水的汽化潜热为4.086 X107J?kmol-1 ,查得乙醇 的汽化潜热为3.694 X107J?kmol-1?= 3.694 X107? + 4.086 X107（1 - ?） = 3.700 X107J?kmol-1取传热系数：?= 2000 W?m2 ? C热负荷:? ?= (?)X1.05 = 2476.804 kJ?s3600推动力:? = 148.1 - 98.8 = 49.35 C传热面积:?=? = 12 51m2?m高压蒸汽汽化潜热:2.1331 ?3蒸汽用量：?汽=3.