2011年12月 ~2011年1月 化工原理课程设计 筛板塔精馏分离乙醇-水溶液
直管进料管。管径计算如下：
D?4VsπuF3 计算得ρLF?856.384kgm
Vs?D?3.5?104?0.001587300?24?3600?854.384?0.00158m3s
??1.6?0.03546m?35.46mm,圆整D?36mm查标准，选取热轨无缝钢管（GB8163-87）规格：选取?45?4.5mm
4.7.1.2 回流管
采用直管回流，取uR?1.6ms，计算得ρLD?747.592kgm3
Vs?D?3.3?49.1?42.13600?747.5924?0.00253π?1.6?0.00253m3s
?0.04487m?44.87mm,圆整D?45mm查标准，选取热轨无缝钢管（GB8163-87）?54?4.5mm 4.7.1.3 塔顶蒸汽管
采用直管出气，取出口气速为u?25ms，计算塔顶气相密度为ρVD?1.4641kgm3
Vs?D??3.3?1??49.1?42.13600?1.46414?1.6864π?25?1.6864m3s
?0.29306m?293.06mm,圆整D?294mm查标准，热轨无缝钢管（GB8163-87）?3084.7.1.4塔釜出料管
?7mm
采用直管出气，取uW?1.6ms，计算得ρLW?716.0831kgm3
Vs?D??3.3?49.1?42.1???204.2?23.8?3600?716.08314?0.00453π?1.6?0.00453m3s
?0.06005m?60.05mm,圆整D?61mm查标准，热轨无缝钢管（GB8163-87）?70?4.5mm 4.7.1.5塔底进气管
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采用直管进气，取u?25ms，计算得ρVW?0.6125kgm3
Vs?D??3.3?1??49.1?42.13600?0.61254?4.031π?25?4.031m3s
?0.45310m?453.10mm,圆整D?454mm查标准，热轨无缝钢管（GB8163-87）?530?9 4.7.1.6 法兰
① 进料管接管法兰：PN6DN50HGT20592?2009 ② 回流管接管法兰：PN6DN60HGT20592?2009 ③ 塔顶蒸汽管法兰：PN6DN300HGT20592?2009 ④ 塔釜出料管法兰：PN6DN70HGT20592?2009 ⑤ 塔釜蒸汽进气法兰：PN6DN500HGT20592?2009
4.7.2 筒体与封头 4.7.2.1筒体 ??1.05?6?12002?1250?0.9?0.2?3.56
因此筒体的壁厚取4mm，材质为A3.
4.7.2.2封头
封头分为椭圆形封头、蝶形封头等几种，本设计采用椭圆形封头，由公称直径
Dg?1200mmF封?1.6552m,查得曲面高度h1?300mm，直边高度h0?25mm,内表面积
2,容积V封?0.2545m3。选用封头Dg1200?4,JBT 4746?2002
4.7.3 除沫器
本设计采用丝网除沫器，其具有表面积较大、重量轻、空隙大及使用方便等优点。
设计气速选取 u?K??L??V?V，系数K??0.107
u?0.107?747.592?1.46411.4641?2.415
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除沫器直径：D?4VS?u?4?1.6864??2.415?0.943m
选取不锈钢除沫器，类型：标准型，规格：40-100，材料：不锈钢丝网丝网尺寸：圆丝?0.3。
4.7.4 裙座
塔底采用裙座支撑，裙座的结构性能好，连接处产生的局部阻力小，所以它是塔设备的主要支座形式，为了制作方便，一般采用圆筒形。由于裙座内径>800mm，故裙座壁厚取16mm。
基础环内径：Dbi??1200?2?16???0.2~0.4??103,取0.3，则Dbi?932mm 基础环外径：Dbv??1200?2?16???0.2~0.4??103,取0.3，则Dbi?1532mm 圆整：Dbi?1000mm,Dbv?1600。考虑到腐蚀余量，基础环厚度取18mm；考虑到再沸器，裙座高度取3m。
4.7.5 吊柱
对于较高的室内无框架的整体塔，在塔顶设置吊柱，对于补充和更换填料、安装和拆卸内件，既经济又方便的一项设施，一般取15m以上的塔物设吊柱，本设计中塔高度大，因此设吊柱。因塔径D?1200mm，可选用吊柱500kg,L?3250mm,材料为A3。
4.7.6 人孔
人孔的设置是为了安装、拆卸、清洗和检修设备的内部装置。本设计中共51块板，每隔10层塔板设一个人孔，需设置5个人孔，每个孔直径为450mm，在设置人孔处，板间距为600mm。裙座上开2个人孔，直径为450mm，人孔伸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及垫片用材与塔的接管法兰相同。
4.8 塔总体高度设计
塔高 H?HD??N?2?S?HT?SHT?HF?HB
塔顶空间HD，取1.2m;塔板间距HT?0.45m；进料段高度HF,取0.5m；塔底空间HB，
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取3.0m；实际塔板数N??52?1??51块；人孔数目（不包括塔顶空间和塔底空间的人孔）S?5。
代入计算：H?1.2??51?2?5??0.45?5?0.45?0.5?3.0?26.75m
4.9 附属设备的设计
4.9.1 预热器的选择
以釜残液对预热原料液。本设计取k?800kcal?m2?h?℃?3344kJ??m2?h?℃?
被加热物料温度：45℃—83.08℃ 釜残夜温度：99.95℃—55℃ 逆流操作：
?tm??t1??t2ln?t1?t2?16.87?10ln16.8710?13.14℃
已知t?45?83.082?64.04下，查得混合液的比热为cp?4.275kJkg?℃
?4.275??83.08?45??791350kJh6Q?WFcp?t1?t2??35000000300?24
传热面积A?QK?tm?0.79135?103344?13.14?18.01m2
4.9.2 冷凝器的选择
有机物蒸气冷凝器设计选用的总传热系数一般范围为500~1500kcal?m2?h?℃?
本设计取k?800kcal?m2?h?℃??3344kJ?m2?h?℃? 出料液温度：78.20℃?饱和气?—78.20℃?饱和液? 冷却水温度：20℃—50℃ 逆流操作：
?tm??t1??t2ln?t1?t2?58.20?28.20ln58.2028.20?41.40
已知t?78.2℃下，乙醇和水的气化潜热分别为r乙?848.73kJkg,r水?2312.01kJkg
rm?0.86?848.73??1?0.86??2312.01?1053.59kJkg
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Q??3.3?1?49.1?42.1?1053.59?9.3650?10kJh
6传热面积A?QK?tm?9.3650?1063344?41.40?67.64m
2设备型号：JBT4714?92
4.9.3 再沸器的选择
选用120℃饱和水蒸气加热，传热系数k?800kcal?m2?h?℃??3344kJ?m2?h?℃? 料液温度：99.95℃—100℃；热流体温度：120℃—120℃ 逆流操作：
?tm??t1??t2ln?t1?t2?20.05?20ln20.0520?20.025℃
已知t?99.95℃下，乙醇和水的气化潜热分别为r乙?812.22kJkg,r水?2258.4kJkg
rm?0.0002?812.22??1?0.0002??2258.4?2258.11kJkg
V??V??R?1?D
Q???4.3?49.1?42.1??2258.11?20.071?10kJh6
传热面积A??Q??K??tm?20.071?1063344?20.025?299.73m2
设备型号：Dg?2000?6,JB1154?73
5 总 结
5.1 筛板塔工艺设计计算结果汇总
5.1.1 精馏塔工艺设计汇总 项目 塔径 符号 D 单位 精馏段 m 1.2 提馏段 1.2 40 / 47
计算数据 备注