化工原理课程设计讲稿(装控)2011

1、1化工工艺与设备课程设计化工工艺与设备课程设计 中国石油大学（华东）中国石油大学（华东） 化学工程学院化学工程学院 化学工程系化学工程系2第一部分第一部分 前言前言一、课程设计的目的一、课程设计的目的 运用已经学过的各门课程的知识，特别是运用已经学过的各门课程的知识，特别是化工原理化工原理与与化工工艺与设备化工工艺与设备的知识，进行化工单元设备中常见设的知识，进行化工单元设备中常见设备备精馏塔的设计，达到以下几方面目的精馏塔的设计，达到以下几方面目的。v培养学生综合运用所学知识、查阅化工资料获取有关培养学生综合运用所学知识、查阅化工资料获取有关知识和数据、进行化工设备初步设计的能力。知识和数据

2、、进行化工设备初步设计的能力。v培养学生独立工作及发现问题、分析问题、解决问题培养学生独立工作及发现问题、分析问题、解决问题的综合能力。的综合能力。v提高计算能力、培养工程实际观念。提高计算能力、培养工程实际观念。v深入了解化工设备的内部结构，掌握板式精馏塔的各深入了解化工设备的内部结构，掌握板式精馏塔的各主要部件的结构及作用。主要部件的结构及作用。v培养学生认真的学风和工作作风。培养学生认真的学风和工作作风。3二、课程设计的任务二、课程设计的任务1. 已知条件已知条件分离对象：分离对象：苯、甲苯、乙苯、苯乙烯混合物分离；苯、甲苯、乙苯、苯乙烯混合物分离；正丁烷、异戊烷、正戊烷混合物的分离。正

3、丁烷、异戊烷、正戊烷混合物的分离。处处 理理 量：（例如：量：（例如：245 T/d245 T/d）原料组成：（原料组成：（例如：例如：苯苯 46% 46% ，甲苯，甲苯 54%54%） 进料状态：（例如：进料状态：（例如：q q1 1）产品要求：（例如：塔顶产品产品要求：（例如：塔顶产品 含苯含苯99%99%；塔底；塔底 产品：含甲苯产品：含甲苯99.5%) 99.5%) 塔体温度塔体温度：（例如要求：（例如要求：Tw102Tw102）42. 设计任务设计任务 工艺设计工艺设计 产品组成：产品组成：xD,xW（通过物料衡算）（通过物料衡算） 操作条件：操作条件：TD,PD,TW,PW 回流比

4、：最小回流比，回流比：最小回流比，Rm；操作回流比，；操作回流比，R 塔板数：提馏段板数；精馏段板数塔板数：提馏段板数；精馏段板数 塔径：塔径：D 热负荷：冷凝器和再沸器热负荷热负荷：冷凝器和再沸器热负荷 塔板设计：塔板设计： 溢流装置；塔板布置；流体力学校核。溢流装置；塔板布置；流体力学校核。 塔体初步设计：塔体初步设计： 塔体设计；封头设计；人孔和手孔的选塔体设计；封头设计；人孔和手孔的选用；接管设计。用；接管设计。 辅助设备选用：辅助设备选用： 冷凝器的选用与校核、再沸器的选用。冷凝器的选用与校核、再沸器的选用。 绘制浮阀排列图绘制浮阀排列图53. 需要上交的材料需要上交的材料 设计说明

5、书，主要包括：设计说明书，主要包括： 设计任务书设计任务书 第一章第一章 工艺设计工艺设计 第二章第二章 塔板设计塔板设计 第三章第三章 塔体的初步设计塔体的初步设计 第四章第四章 塔的辅助设备选用塔的辅助设备选用 第五章第五章 计算结果汇总表计算结果汇总表 第六章第六章 结果与讨论结果与讨论(2)(2)浮阀排列图浮阀排列图(3)(3)计算草稿计算草稿6 三、日程安排三、日程安排 2011年年8月月10日日8月月19日日,二周，扣除周六周日，实际二周，扣除周六周日，实际10天，天，8月月19日交说明书，其中：日交说明书，其中：工艺计算：工艺计算：3 3天天 塔板设计：塔板设计：3.53.5天天

6、塔体设计：塔体设计：0.50.5天天附属设备选用：附属设备选用：1 1天天绘图：绘图：0.50.5天天整理说明书：整理说明书：1 1天天讲课：讲课：0.50.5天天 7四、课程设计过程注意问题四、课程设计过程注意问题v认真阅读教材，草拟进度表，拟定设计的方法和步骤。认真阅读教材，草拟进度表，拟定设计的方法和步骤。v计算过程中要随时复核计算结果的正确性，做到有错即改，计算过程中要随时复核计算结果的正确性，做到有错即改，避免大的返工。避免大的返工。v要求来教室进行设计，以便于答疑和掌握进度。要求来教室进行设计，以便于答疑和掌握进度。 8五、参考资料五、参考资料No题题 名名责任者责任者出版社出版社

7、索索 取取 号号1冷换设备工艺计算手册冷换设备工艺计算手册刘巍等刘巍等石油化工石油化工TE965-62/12石油加工单元过程原理上石油加工单元过程原理上沈复等沈复等石油化工石油化工TE624/7/13石油加工单元过程原理下石油加工单元过程原理下沈复等沈复等石油化工石油化工TE624/7/24化工原理课程设计化工原理课程设计刘雪暖刘雪暖石油大学石油大学TQ02/635化工原理课程设计化工原理课程设计裴世红裴世红大连理工大连理工TQ02/726化工原理课程设计：化工原理课程设计：化工传递与单元操作课程设计化工传递与单元操作课程设计贾绍义贾绍义天津大学天津大学TQ02/607常用化工单元设备设计常用

8、化工单元设备设计李功样李功样华南理工华南理工TQ051.02/18石油炼制图表计算机处理方法石油炼制图表计算机处理方法金桂三金桂三石油化工石油化工TE62/99传热学传热学杨世铭杨世铭高等教育高等教育TK124/51/9第二部分第二部分 工艺计算设计要点工艺计算设计要点 v物料衡算物料衡算v塔顶和塔底温度和压力的确定塔顶和塔底温度和压力的确定v冷凝器及再沸器热负荷的确定冷凝器及再沸器热负荷的确定 v关于混合物物性参数的计算关于混合物物性参数的计算 v关于回流比的选择关于回流比的选择 v全塔效率的计算全塔效率的计算v部分物性数据部分物性数据 10一、物料平衡一、物料平衡 二、塔顶压力、温度的确定

9、二、塔顶压力、温度的确定1、回流罐凝液温度的初步确定、回流罐凝液温度的初步确定 回流罐冷凝液的温度，即塔顶产品温度，回流罐冷凝液的温度，即塔顶产品温度，由冷却介质的温度决定，当用水作为冷却介由冷却介质的温度决定，当用水作为冷却介质时（水温：质时（水温：2530），凝液温度可取），凝液温度可取4050 ，保证冷凝器要有，保证冷凝器要有1020 温度的温度的传热温差。但要注意水的出口不高于传热温差。但要注意水的出口不高于50。 1. 目的：计算塔顶、塔底产品组成和产品量。目的：计算塔顶、塔底产品组成和产品量。2. 方法：对于两组分精馏，根据塔顶、塔底产品浓度要求，方法：对于两组分精馏，根据塔顶、塔

10、底产品浓度要求，通过物料平衡计算即可求出塔顶、塔底产品组成。对于多组通过物料平衡计算即可求出塔顶、塔底产品组成。对于多组份体系，先假定清晰分割。再进行物料平衡计算份体系，先假定清晰分割。再进行物料平衡计算(注：浓度或注：浓度或组成有效数字位数，一般取小数点后组成有效数字位数，一般取小数点后4位位)。11补充：多组分精馏的计算 关键组分关键组分：对多组分溶液分离起控制作用的两个组分对多组分溶液分离起控制作用的两个组分 ( (一般一般为工艺中最关心的、挥发度相邻的两个组分为工艺中最关心的、挥发度相邻的两个组分) )。挥发度高的。挥发度高的组分称为组分称为轻关键组分轻关键组分，挥发度低的称为挥发度低

11、的称为重关键组分重关键组分。 理论板数或填料层高度的确定，通常以关键组分所需达到的理论板数或填料层高度的确定，通常以关键组分所需达到的分离程度或回收率作为计算的依据。分离程度或回收率作为计算的依据。在一定条件下，其它组分在馏出液和釜残液中的组成随关键在一定条件下，其它组分在馏出液和釜残液中的组成随关键组分的分离程度或回收率而定，不能再任意规定。组分的分离程度或回收率而定，不能再任意规定。准确地预测塔顶和塔底的组成和量较难。应用关键组分的概准确地预测塔顶和塔底的组成和量较难。应用关键组分的概念，根据各组分间挥发度的差异，可按以下两种情况进行组念，根据各组分间挥发度的差异，可按以下两种情况进行组分

12、在产品中的预分配，再由物料衡算或近似估算得到塔顶和分在产品中的预分配，再由物料衡算或近似估算得到塔顶和塔底产品的组成。塔底产品的组成。1 1、关键组分、关键组分12所选两关键组分为相邻组分，所选两关键组分为相邻组分， 相差较大。重于重关键组分相差较大。重于重关键组分的组分全在塔底产品中，轻于轻关键组分的组分全部塔顶产的组分全在塔底产品中，轻于轻关键组分的组分全部塔顶产品中。非关键组分在产品中的分配可由物料衡算求得。品中。非关键组分在产品中的分配可由物料衡算求得。清晰分割清晰分割塔顶产品中有重于重关键组分的组分，塔底产品中有轻于轻塔顶产品中有重于重关键组分的组分，塔底产品中有轻于轻关键组分的组分

13、。组分在产品中分配不能由物料衡算求出，关键组分的组分。组分在产品中分配不能由物料衡算求出，需在一定假设条件下，用芬斯克全回流公式进行估算。需在一定假设条件下，用芬斯克全回流公式进行估算。如果两个关键组分不是相邻组分，或进料中非关键组分的相如果两个关键组分不是相邻组分，或进料中非关键组分的相对挥发度与关键组分的相差不大，均可能为非清晰分割。对挥发度与关键组分的相差不大，均可能为非清晰分割。非清晰分割非清晰分割严格地说，清晰分割是不存在的，但在有的情况下为了简化严格地说，清晰分割是不存在的，但在有的情况下为了简化问题可以把接近清晰分割的情况视为清晰分割来处理。问题可以把接近清晰分割的情况视为清晰分

14、割来处理。13回流比的确定回流比的确定 原则：先确定原则：先确定Rmin，再根据各种经济因素确定适宜的，再根据各种经济因素确定适宜的R 。式中：式中： ij 相对挥发度，取塔顶和塔釜的平均值；相对挥发度，取塔顶和塔釜的平均值； 两式的通根，其值介于轻、重关键组分的相对两式的通根，其值介于轻、重关键组分的相对挥发度之间。挥发度之间。 qxniijFiij1111minniijDiijxR恩德伍德（恩德伍德（Underwood）计算公式：）计算公式：2 2、求理论板数的简捷法、求理论板数的简捷法14若轻、重关键组分为相邻组分，仅有一个若轻、重关键组分为相邻组分，仅有一个 和和 Rmin 值；值；若

15、在轻、重关键组分之间还有若在轻、重关键组分之间还有 k 个其它组分，则个其它组分，则 有有 k+1 个个 和和 Rmin值，可取其平均值作为设计时的最小回流比。值，可取其平均值作为设计时的最小回流比。 应用恩德伍德公式的条件：应用恩德伍德公式的条件：(1) (1) 塔内汽、液相为恒摩尔流；塔内汽、液相为恒摩尔流；(2) (2) 各组分的相对挥发度为常数。各组分的相对挥发度为常数。 方法方法：将多组分精馏过程简化为轻、重关键组分的双组分精：将多组分精馏过程简化为轻、重关键组分的双组分精馏过程，其计算过程与双组分精馏基本相同。馏过程，其计算过程与双组分精馏基本相同。基本关系式：芬斯克方程、恩德伍德

16、方程和吉利兰关联图基本关系式：芬斯克方程、恩德伍德方程和吉利兰关联图( (P284P284) )。理论板数的简捷计算法：理论板数的简捷计算法：mWWDDxxxxN loglogloglogminmin 110.51 54.411 exp11 117.2XXYXX minmin21NNRRYXNR15步骤步骤:(1) 根据料液组成及分离要求确定轻、重关键组分，并由物根据料液组成及分离要求确定轻、重关键组分，并由物料衡算初估各组分在塔顶和塔底中的组成；料衡算初估各组分在塔顶和塔底中的组成；(2) 求全塔平均相对挥发度，用芬斯克方程计算最少理论板求全塔平均相对挥发度，用芬斯克方程计算最少理论板数数N

17、min（取轻、重关键组分进行计算）；（取轻、重关键组分进行计算）；(3) 用恩德伍德公式计算用恩德伍德公式计算Rmin，并确定适宜的，并确定适宜的R；(4) 用吉利兰图求取全塔理论板数；用吉利兰图求取全塔理论板数；(5) 由柯克布莱德经验式求精馏段所需理论板数，确定加料由柯克布莱德经验式求精馏段所需理论板数，确定加料板位置。板位置。此部分内容参见石油加工单元过程原理下册此部分内容参见石油加工单元过程原理下册P155-P170)lg()()lg()lg()()lg()()(5 . 05 . 0minminFDWBAFBAFWFBADBASRSRxxxxxxxxNNNN16 2、回流罐压力的初步计

18、算、回流罐压力的初步计算 用泡点方程计算回流罐的压力。用泡点方程计算回流罐的压力。 （1）常压或减压时：）常压或减压时： 用用Antonine(安托因安托因)方程计算方程计算 （2）加压时：）加压时： 已知已知T,设压力设压力P，查平衡常数列线图，查平衡常数列线图(P250)得得Ki， 代入上式是否成立，进行试差计算代入上式是否成立，进行试差计算P。 3、回流罐压力的确定、回流罐压力的确定 （1）计算值大于）计算值大于101.3kPa时，采用加压操作。时，采用加压操作。 （2）计算值小于）计算值小于101.3kPa时，采用常压或减压操作。时，采用常压或减压操作。 4、塔顶压力的确定。、塔顶压力

19、的确定。 回流罐的压力加上管线阻力即为塔顶压力。管线阻力可回流罐的压力加上管线阻力即为塔顶压力。管线阻力可取取0.1-0.2 atm，减压塔可取，减压塔可取25 mmHg左右。左右。iixPP00P1 iixK175、塔顶温度的确定、塔顶温度的确定 在塔顶压力下计算塔顶产品的露点温度即为塔顶温度。在塔顶压力下计算塔顶产品的露点温度即为塔顶温度。6、塔底压力的确定、塔底压力的确定 塔底压力等于塔顶压力加上全塔压降。塔底压力等于塔顶压力加上全塔压降。 常、加压塔的每板压降可取：常、加压塔的每板压降可取：3-6mmHg； 减压塔的每板压降可取：减压塔的每板压降可取： 2-3mmHg。 7、塔底温度的

20、确定、塔底温度的确定 在塔底压力下，塔底产品的泡点温度即为塔底产品的温度。在塔底压力下，塔底产品的泡点温度即为塔底产品的温度。18三、冷凝器及再沸器热负荷的确定三、冷凝器及再沸器热负荷的确定1、冷凝器热负荷的计算、冷凝器热负荷的计算 冷凝器的热负荷是塔顶饱和蒸汽从露冷凝器的热负荷是塔顶饱和蒸汽从露点气相冷凝为泡点液相所放出的热量，可点气相冷凝为泡点液相所放出的热量，可用以下办法计算。用以下办法计算。露点气露点气相，相，Td泡点液泡点液相，相，Tb液相，液相，TdQcHVHL=Cp(Td-Tb)Qc=Hv+HL19 2、再沸器热负荷的计算、再沸器热负荷的计算 再沸器的热负荷是塔底液相部分汽化成饱

21、再沸器的热负荷是塔底液相部分汽化成饱和蒸汽所吸收的热量，蒸汽的量就是塔内气相和蒸汽所吸收的热量，蒸汽的量就是塔内气相流量，可用全塔热平衡计算。流量，可用全塔热平衡计算。QBFHFDHLDWHLWQCQ损损QBDHLDWHLWQCQ损损FHFQ损损5 QB或近似由下式计算或近似由下式计算QBVw(HVW-HLW)20四、关于混合物物性参数的计算四、关于混合物物性参数的计算 混合物的分子量、密度、粘度、表面张力等参数参混合物的分子量、密度、粘度、表面张力等参数参考图表集的计算方法计算考图表集的计算方法计算 五、回流比及理论板的计算五、回流比及理论板的计算 首先用首先用Underwood公式求最公式

22、求最小回流比小回流比Rmin，再由芬斯克公式，再由芬斯克公式求最小理论板数求最小理论板数Nmin，然后再由，然后再由吉利兰图求不同吉利兰图求不同R下的下的N，最后，最后通过下式作图：通过下式作图：在在N(R+1)最小处即为适宜回流比。最小处即为适宜回流比。同时得到理论板数。同时得到理论板数。min 1RRNR21六、清晰分割检验六、清晰分割检验 如果前面进行了清晰分割假定，在确定了回流比如果前面进行了清晰分割假定，在确定了回流比和理论板数后，要对清晰分割的假定进行验证，验证和理论板数后，要对清晰分割的假定进行验证，验证方法见方法见石油加工单元过程原理石油加工单元过程原理P160。 22七、全塔

23、效率的计算七、全塔效率的计算245. 049. 0TTE建议采用奥建议采用奥康奈尔法康奈尔法应用条件：应用条件：注意：混合物粘度用进料温度、进料总组成下液体粘度，单注意：混合物粘度用进料温度、进料总组成下液体粘度，单位位cP。5 . 71 . 0 T23已经确定塔顶温度已经确定塔顶温度TD假定塔底温度假定塔底温度TW计算各组分相对挥发度计算各组分相对挥发度计算理论塔板数计算理论塔板数计算塔板效率计算塔板效率计算实际板数计算实际板数假设每板压降计算塔底压力假设每板压降计算塔底压力计算塔底温度（计算塔底温度（TW）TW（TW）？）？是是计算结束计算结束否否重设重设TW八、塔底温度、压力、理论板数的

24、迭代计算八、塔底温度、压力、理论板数的迭代计算减压塔或常压塔：由平均温度减压塔或常压塔：由平均温度求得各组份的饱和蒸气压再求求得各组份的饱和蒸气压再求相对挥发度。相对挥发度。加压塔：先由塔底温度求得塔加压塔：先由塔底温度求得塔底压力，再求平均塔压。由塔底压力，再求平均塔压。由塔平均压力和温度求平均压力和温度求Ki，再求相，再求相对挥发度。对挥发度。24物质名物质名M Mt tb b()()t tc c()()p pc c(atm(atm) )苯苯78.278.280.180.128928946.346.3甲苯甲苯92.192.1110.6110.631931940.640.6乙苯乙苯106.2

25、106.2136.2136.234434435.635.6苯乙烯苯乙烯104.2104.2145.2145.237437439.539.5焦油焦油650650320320表表 1 分子量、沸点及临界数据分子量、沸点及临界数据九、部分物性数据九、部分物性数据25P Pb b (mmHg) (mmHg)苯苯甲苯甲苯乙苯乙苯苯乙烯苯乙烯饱和温度（饱和温度（）1 1-36.7-36.7-26.7-26.7-9.8-9.8-7.0-7.05 5-19.6-19.6-4.4-4.413.913.918.018.01010-11.5-11.56.46.425.925.930.830.82020-2.6-2.

26、618.418.438.638.644.644.640407.67.631.831.852.852.859.859.8606015.415.440.340.361.861.869.569.510010026.126.151.951.974.174.182.082.020020042.242.269.569.592.792.7101.3101.340040060.660.689.589.5113.6113.6122.5122.576076080.180.1110.6110.6136.2136.2145.2145.2表表2 饱和蒸气压饱和蒸气压 26温度（温度（）苯苯甲苯甲苯乙苯乙苯苯乙烯苯乙烯密

27、密 度度(kg/m(kg/m3 3) )20208828828638632525862862901901404086486484484484984988788760608378378258258318318698698080815815807807814814851851100100790790787787796796832832表表3 液体的密度液体的密度 27温度（温度（）苯苯甲苯甲苯乙苯乙苯苯乙烯苯乙烯液体的表面张力（液体的表面张力（dyne/cmdyne/cm）202028.8028.8028.5428.5429.3031.153027.5227.3728.2230.084026.25

28、26.2227.1429.015024.9925.0726.0827.956023.7423.9425.0126.90707022.5022.8123.9623.9625.86表表4 液体的表面张力液体的表面张力 温度与表面张力的关系：温度与表面张力的关系：2 . 11212TTTTcc非水混合物的表面张力可用下式估算：非水混合物的表面张力可用下式估算： iimx其中：其中：xi为为i组分的摩尔分率。组分的摩尔分率。28物质名称物质名称苯苯甲苯甲苯乙苯乙苯苯乙烯苯乙烯常压沸点常压沸点T Tb b（K K）351.3351.3383.6383.6409.2409.2418.2418.2汽化潜热汽

29、化潜热r rb b（kcal/kmolkcal/kmol）7.357.3510103 37.937.9310103 38.508.5010103 38.858.8510103 3表表5 液体的汽化潜热液体的汽化潜热 汽化潜热与温度的关系：汽化潜热与温度的关系：38. 011rbrbTTrr其中：其中：Tr、Trb分别为温度分别为温度T和常压沸点温度和常压沸点温度Tb时的对比温度。时的对比温度。29A AB BC C苯苯15.90082788.51-52.36甲苯甲苯16.01373096.52-53.67乙苯乙苯16.01953279.47-59.95苯乙烯苯乙烯16.01933328.57-

30、63.72表表6 各组分的各组分的Antoine常数常数 (mmHg) lnCTBAPo30物质名称物质名称苯苯甲苯甲苯乙苯乙苯苯乙烯苯乙烯C Cp pkcal/(kmolkcal/(kmolK K) 34.234.240.240.248.648.644.344.3表表7 液体的平均比热（液体的平均比热（0100范围）范围） 31第三部分第三部分 塔板尺寸设计要点塔板尺寸设计要点v板间距板间距HT的选定的选定v塔径的计算塔径的计算v标准浮阀的选用标准浮阀的选用v塔板开孔率的计算塔板开孔率的计算 v标准塔板的选取标准塔板的选取v浮阀塔板的流体力学计算浮阀塔板的流体力学计算v塔板结构塔板结构v精馏

31、塔设计框图精馏塔设计框图32一、塔板间距一、塔板间距HT的选定的选定选择塔板间距时，主要考虑以下因素选择塔板间距时，主要考虑以下因素v雾沫夹带雾沫夹带v物料的起泡性物料的起泡性 v操作弹性操作弹性 v安装与检修的要求安装与检修的要求 v塔径塔径塔径/mm塔板间距mm6007008001000120014001600300032004200300 350 450 *350 450 500 600 *350 450 500 600 *800 *450 500 600 800 600 800注: 带*者不推荐使用表1 塔板间距与塔径的关系33塔径公式计算塔径公式计算 ：计算空塔气气速计算空塔气气速(

32、 (u u) ) 应注意以下事项：应注意以下事项：uVDs4二、塔径的计算二、塔径的计算v空塔气速的经验计算公式很多，可根据经验公式的使用条空塔气速的经验计算公式很多，可根据经验公式的使用条件进行选择。件进行选择。v推荐使用比较普遍的史密斯和波津方法，取两法计算的较推荐使用比较普遍的史密斯和波津方法，取两法计算的较大直径。大直径。v精馏段与提馏段应分别计算精馏段与提馏段应分别计算, ,如两段塔径相差不多如两段塔径相差不多, ,可采用可采用同一塔径同一塔径. .34种类种类阀质量阀质量(g)阀片厚度阀片厚度(mm)适用塔板厚度适用塔板厚度(mm)F-1型轻阀型轻阀251.52,3,4F-1型重阀

33、型重阀3322,3,4三、标准浮阀的选用三、标准浮阀的选用 浮阀基本知识：浮阀基本知识： F-1型浮阀有轻、重两种。阀片直径均为型浮阀有轻、重两种。阀片直径均为48mm，阀孔，阀孔直径均为直径均为39mm，最小开度，最小开度2.5mm、最大开度、最大开度8.5mm。35%1000TAA塔板总面积阀孔总面积四、塔板开孔率的计算四、塔板开孔率的计算%1000uuT361 1、取适宜阀孔气速要大于临界阀孔气速的一个值、取适宜阀孔气速要大于临界阀孔气速的一个值对于对于F1型重阀，型重阀，临界阀孔气速用下式计算。临界阀孔气速用下式计算。548. 008 .72VCu 取一个大于临界阀孔气速的值作为适宜的

34、阀孔气速，取一个大于临界阀孔气速的值作为适宜的阀孔气速，其取值原则为：常压塔：其取值原则为：常压塔：3-7m/s，减压塔：，减压塔：10m/s，加，加压塔：压塔：0.5-3m/s37对于轻阀对于轻阀, 临界阀孔气速可用下式计算临界阀孔气速可用下式计算液柱全开前：muAtmhcL,17 . 0175. 000液柱，全开后：mguAtmhcLg1244. 3200m0,单个阀质量，单个阀质量，kg；At,单个阀孔面积，单个阀孔面积，m2 。两式联立试差求解出临界阀孔气速。两式联立试差求解出临界阀孔气速。382、由阀孔动能因数计算适宜阀孔气速、由阀孔动能因数计算适宜阀孔气速VuF00 浮阀正常操作时

35、的阀孔动能因数的经验值为：浮阀正常操作时的阀孔动能因数的经验值为：817817。利。利用该经验值可计算出适宜的阀孔气速。用该经验值可计算出适宜的阀孔气速。开孔率也可以直接选取，其选取原则为：开孔率也可以直接选取，其选取原则为：常压塔或减压塔中：常压塔或减压塔中：1015%加压塔较小：加压塔较小：69%，有时达，有时达34%。3、由经验直接选取开孔率、由经验直接选取开孔率39五、标准塔板的选取五、标准塔板的选取 当已知塔径和开孔率，可以从附表十当已知塔径和开孔率，可以从附表十单溢流浮阀单溢流浮阀塔板标准系列参数表塔板标准系列参数表选取浮阀塔板的参数。选取浮阀塔板的参数。 注意要选择和计算开孔率相

36、近的标准塔板。注意要选择和计算开孔率相近的标准塔板。 从标准浮阀塔板中可得到浮阀塔板的如下参数：从标准浮阀塔板中可得到浮阀塔板的如下参数： 塔截面积（塔截面积（AT）；降液管堰长、堰宽；浮阀个数、）；降液管堰长、堰宽；浮阀个数、排列方式；出口堰高度等。排列方式；出口堰高度等。40v对精馏段和提馏段进行水力学校核。对精馏段和提馏段进行水力学校核。v绘出塔板负荷性能图。绘出塔板负荷性能图。六、塔板水力学校核六、塔板水力学校核1塔板压降塔板压降 ：hp不高于不高于6mmHg（常压或加压塔）（常压或加压塔）,减压塔不高于减压塔不高于3mmHg2雾沫夹带量：雾沫夹带量：阿列克山德罗夫经验公式阿列克山德罗

37、夫经验公式及及泛点率泛点率分别核算分别核算3. 降液管内液面高度降液管内液面高度 Hd：4. 漏液漏液 ：FoFoa5液体在降液管内停留时间及流速液体在降液管内停留时间及流速 ：41塔板的负荷性能图绘制塔板的负荷性能图绘制过量雾沫夹带线过量雾沫夹带线淹塔线（液泛线）淹塔线（液泛线） 过量泄漏线（气相负荷下限线）过量泄漏线（气相负荷下限线）降液管超负荷线（液相负荷上限线）降液管超负荷线（液相负荷上限线）液相负荷下限线液相负荷下限线操作线：操作线：直角坐标纸上绘制塔板负荷性能图直角坐标纸上绘制塔板负荷性能图，并计算塔的操作弹性并计算塔的操作弹性K，要求，要求K不小于不小于3。根据塔板的流体力学计算

38、结果和塔板的负荷性能图，分析讨根据塔板的流体力学计算结果和塔板的负荷性能图，分析讨论所设计塔板的特点及优缺点。论所设计塔板的特点及优缺点。 42v塔板有整块式和分块式两种类型。塔板有整块式和分块式两种类型。 当塔直径小于当塔直径小于800mm时，一般将塔板加工成整块式；当时，一般将塔板加工成整块式；当塔直径大于塔直径大于800mm，一般将塔板加工成分块式。，一般将塔板加工成分块式。v分块式塔板由两块弓形板、一块通道板和数个矩形板构分块式塔板由两块弓形板、一块通道板和数个矩形板构成。成。七、塔板结构七、塔板结构43分块式塔板示意图分块式塔板示意图44分块式塔板装配图45分块式塔板装配图46分块式

39、塔板装配图47第四部分第四部分 塔辅助设备的选用与校核塔辅助设备的选用与校核v塔顶冷凝器的选用与校核塔顶冷凝器的选用与校核v塔顶再沸器的选用塔顶再沸器的选用 48一、塔顶冷凝器的选用与校核一、塔顶冷凝器的选用与校核49二、塔底再沸器的选用二、塔底再沸器的选用 选用塔底再沸器的主要步骤如下：选用塔底再沸器的主要步骤如下：v根据塔釜温度和热源温度计算换热平均温差根据塔釜温度和热源温度计算换热平均温差tm。v初步选取换热总传热系数初步选取换热总传热系数K v用用QW=AKtm计算换热面积计算换热面积 Av查表选取标准换热器，得到换热器的基本参数。查表选取标准换热器，得到换热器的基本参数。50第五部分

40、第五部分 塔体的初步设计塔体的初步设计一、塔体设计一、塔体设计筒体：建议采用碳钢，筒体的壁厚根据塔径、材料、操筒体：建议采用碳钢，筒体的壁厚根据塔径、材料、操作温度及压力从表作温度及压力从表3-1中选取。中选取。封头的设计：封头的设计：常用的有椭圆形、蝶形、球形等几种，建议采用椭圆形封常用的有椭圆形、蝶形、球形等几种，建议采用椭圆形封头（参照表头（参照表3-2和附录和附录11）。）。51人孔及手孔的设计人孔及手孔的设计 直径大于或等于直径大于或等于800mm的塔，每隔的塔，每隔68块塔板设一个块塔板设一个人孔；人孔； 塔顶、塔底及进料处必须设置人孔；塔顶、塔底及进料处必须设置人孔； 最常用的人

41、孔规格为最常用的人孔规格为Dg450； 凡有人孔的地方，塔板间距要等于或大于凡有人孔的地方，塔板间距要等于或大于600mm。52塔高塔高 m 214212 DLALHsTsB 塔顶空间塔顶空间HD由塔顶第一板到筒体与封头接线距离（不包括封头空间）由塔顶第一板到筒体与封头接线距离（不包括封头空间）称塔顶空间。通常取称塔顶空间。通常取HD1.21.5m塔底空间塔底空间HB由塔底第一板到塔底封头接线距离称塔底空间。由塔底第一板到塔底封头接线距离称塔底空间。取产品停留时间取产品停留时间1015min，排量大，排量大 取取35min。计算结果再加上计算结果再加上12m作为塔底空间，即：作为塔底空间，即：

42、53 进料空间进料空间HF液相进料，液相进料，HF大于一般板间距并满足安装人孔需要即可大于一般板间距并满足安装人孔需要即可两相进料，则两相进料，则HF要取得大些，以利于进料两相的分离，要取得大些，以利于进料两相的分离，一般可取：一般可取： HF1.01.2m塔的总高塔的总高H：裙座：裙座： 塔类的裙座分为圆柱形与圆锥形。塔类的裙座分为圆柱形与圆锥形。当塔高与塔径之比大于当塔高与塔径之比大于30时用圆锥形裙座，时用圆锥形裙座，一般用圆筒形裙座。一般用圆筒形裙座。塔径为塔径为1.22m塔裙座开塔裙座开4个个50mm的排气孔，的排气孔，塔径在塔径在1m以上要开两个以上要开两个Dg450的人孔。的人孔

43、。 图图3-4(a)m 11, niiTFBDHHHHH54二、接管的设计二、接管的设计 塔顶蒸汽出口管径塔顶蒸汽出口管径dv：原则：避免过大的压力降。特别是减压塔。原则：避免过大的压力降。特别是减压塔。参看表参看表3-5选择导管中蒸汽的常用速度选择导管中蒸汽的常用速度uv，计算管径，计算管径dv，并查表并查表3-8，取接管的标准系列。，取接管的标准系列。 回流管管径回流管管径dR：一般回流泵输送时，一般回流泵输送时，可取可取uR1.52.5m/s，计算回流管，计算回流管管径管径dR，并选取标准系列。，并选取标准系列。55 进料管管径进料管管径dFeFFVmVFZRTMP , mFVFVmFVFVFsFMeFMVV, euuf fsFfuVd ,4 液相进料采用泵送时液相进料采用泵送时可取可取uF1.52.5m/s，标准系列，标准系列查表查表3-6，结构如图，结构如图3-14。 若为气液混相进料，则只用气相流量计算管径，但若为气液混相进料，则只用气相流量计算管径，但允许气速应为经验气速的允许气速应为经验气速的 倍，经验气速取值范围仍倍，经验气速取值范围