【精品】化工原理课程设计指导书(填料塔)

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1、化工澡理篠程裁针描导吊做料躱丿第二部分填料塔设计一、化工原理课程设计的目的与要求31二、化工原理课程设计的内容31三、安排与要求32四、设计步骤331、收集基础数据332、工艺流程的选择333、做全塔的物料平衡334、确定操作条件345、确定回流比366、理论板数377、填料378、填料塔直径的计算399、填料层的压降4210、蒸馆过程填料层髙度计算4311、填料塔的附属结构及设备4912、关于填料粘镭塔总图的绘制5113、关于设计说明书的编写52参考文献53设计任务书54四、设计步骤精憎装究设计的内容与步骤大致如下：1、收集基础数据设计所需的基础数据包括：①进料流量及纽•

2、成。①分离要求。②原料的热力学状态。③冷却介质及其温度、加热介质及温度。④物性数据（如密度、表面张力等）。」•.述基础数据中①、②两项山设计任务给出。③、④两项若任务屮未曾给出，则应根据具体情况确定。物性数据可从有关资料中查取。2、工艺流程的选择粘帮装置-•般包括塔顶冷凝器，塔釜再沸器，原料预热器及流体输送泵等。流程选择应结合实际进行，考虑经济性、稳定性。如进料是否需要预热、冷凝器的型式及布置、及再沸器的型号等。当塔顶需汽相出料时，采用分凝器，除此Z外，一-般均采用全凝器。对于小塔，通常将冷凝器放于塔顶，采用重力回流。对丁•大塔，冷凝器可放至适当位置，用泵进行强制回流。再沸

3、器的型式有立式与卧式、热虹吸式与强制循环式之外。当传热最较小时，选用立式热虹吸式再沸器较为有利。传热量较大时，采用卧式热虹吸式再沸器。当塔釜物料粘度很大，或易受热分解时，宜采用泵强制循环型再沸器。几种再沸器型式如图1所示。粘帮装置中，有可能被利川来预热进料的热量有塔顶蒸汽的潜热和塔釜残液的显热。塔顶蒸汽潜热大，而温度较低，塔釜残液温度高，而显热的热量少。在考虑这些热量的利用时要注意经济上的合理性及操作上的稳定性。3、做全塔的物料平衡对于双组分的连续精缁塔，山总物料平衡及分物料平衡有D+W=F

4、求得蚀出液流率D及残液流率W。4、确定操作条件（压力、温度）精绸操作最好在常压下进行，不能在常压下进行时，可根据下述因素考虑加压或减压操作。（1）、对热敏性物质，为降低操作温度，可考虑减压操作。（2）、若常压下塔釜残液的泡点超过或接近200°C时，可考虑减压操作。因为加热蒸汽温度一般低于200°C。（3）、最方便最经济的冷却介质为水。若常压下塔顶蒸汽金凝时的温度低于冷却介质的温度时可考虑加压操作。还应该指出压力增大时，操作温度随之升高，轻、乘组分相对挥发度减少，分离所需的理论板数增加。在确定操作压力时，除了上面所述诸因索之外，尚需考虑设备的结构、材料等。通常按下述步骤确定操

5、作压力。（1）、选择冷却介质，确定冷却介质温度。最为方便、來源最广的冷却介质为水。设计时应了解本地区水的资源借况及水温。（2）确定冷却器及回流罐系统压力P讥o塔顶蒸汽全部冷凝时的温度一般比冷却介质温度高10〜20°Co冷却器和冋流罐系统压力即为该温度下的熬汽压（平衡压力），可由泡点方程式得。（2）f=l式中（一平衡指数。桂类（可由资料（1）°）査得。（3）、确定塔顶和塔釜压力。塔顶压力%、等于冷凝器压力P&加上蒸汽从塔顶至冷凝器的流动阻力△叽冲器，即(3)(4)塔釜压力隹等于塔顶压力加上全塔板阻力AP塔。全塔阻力4P塔等于塔板阻力乘实际板数，即弓炭=心+塔=P顶+必卩板式中

6、：AP阪一塔板阻力，通常为3〜5（nun汞柱）在确定了操作压力Z斤塔顶温度可由式（5）确定，塔釜温度由式（6）确定。工K內v]=1/=!5、确定回流比对于平衡线向下弯曲的物系,最小回流比的计算式为:(7)式中：Xq,yq—g线与平衡线交点座标。(1-X。)1—Xp当进料为饱和液体时，最小回流比也可用式（8）计算，进料为饱和蒸汽时，按式（9）计算。(8)(9)(10)汽液混合进料吋，最小回流比的计算式为:Rm=q(RJqm+(1一q)(RJq=o式中:（心）心一泡点进料时的按式（8）计算。（心）冋—露点进料时的心，按式（9）计算。由上式可知,最小回流比和进料液化分率q有关。当

7、泡点进料时,q=lo露点进料时,q=0o若进料压力高于塔的操作压力，H-原料温度较高时，进入塔内后可因压力降低而产生绝热汽化。绝热汽化温度T及液化分率可由绝热汽化方程组（11）计算。y=i你+（i-«）•$（11）H-hrq=-IH-h式中：H、h—汽相、液相焰。hp—原料液焙。方程(11)可由试差法解得，方法如下：a、根据进料温度及组成，求得hp；b、假设汽化温度，查得Kyc、由方程(11)的第一式求得q及汽、液札I组成；d、山假设温度及求得的汽、液相组成计算汽、液相焙H及h；e、将H、h、hy代入方程(11)的