板式精馏塔的课程设计
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课程设计:苯甲苯板式精馏塔操作一、课程介绍苯甲苯板式精馏塔是一种利用热量和物理分离的设备,可以有效地将混合物中的不同成分分离出来,从而获得高纯度的产品。
苯甲苯板式精馏塔是一种常见的精馏设备,它主要由精馏塔、热交换器、热源、液位控制器、压力表、温度计、液位计、流量计等组成。
本课程主要介绍苯甲苯板式精馏塔的操作,包括精馏塔的结构、工作原理、操作流程等。
本课程旨在帮助学员了解苯甲苯板式精馏塔的操作,使学员能够熟练操作苯甲苯板式精馏塔,从而获得更高的精馏效率。
二、课程内容1.精馏塔结构苯甲苯板式精馏塔由上下两个容器组成,上部容器用于装载混合物,下部容器用于收集分离出来的混合物。
精馏塔内部装有多层苯甲苯板,苯甲苯板上有多个孔,孔的大小可以根据混合物的不同而定制,以保证混合物的有效分离。
2.工作原理苯甲苯板式精馏塔的工作原理是将混合物在精馏塔内部的苯甲苯板上分离,当混合物通过苯甲苯板时,由于不同成分的沸点不同,热量的作用下,混合物中的不同成分会在苯甲苯板上分离出来,分离出来的不同成分会流入上下两个容器,从而实现混合物的有效分离。
3.操作流程(1)检查精馏塔:检查精馏塔内部的苯甲苯板是否完好,检查精馏塔的连接件是否完好,检查精馏塔的控制系统是否正常。
(2)操作热源:操作热源,使混合物在苯甲苯板上面的温度达到预定的温度,以保证混合物的有效分离。
(3)操作精馏塔:操作精馏塔,使混合物在苯甲苯板上分离,分离出来的不同成分会流入上下两个容器,从而实现混合物的有效分离。
(4)检查分离效果:检查分离出来的混合物是否符合要求,如果不符合要求,可以根据实际情况调整操作参数,以获得更好的分离效果。
三、课程结束苯甲苯板式精馏塔的操作是一项复杂的工作,需要经过系统的培训和实践,才能熟练操作。
本课程的主要内容是介绍苯甲苯板式精馏塔的操作,包括精馏塔的结构、工作原理、操作流程等,帮助学员了解苯甲苯板式精馏塔的操作,使学员能够熟练操作苯甲苯板式精馏塔,从而获得更高的精馏效率。
苯氯苯板式精馏塔课程设计精馏塔是现代工业中最重要的设备,在各种工业行业中都非常常见,如石油、化工、食品、制药等行业,广泛应用于分离、回收和精炼各种液体或气体的各种反应和分离工艺中。
本文对苯氯苯板式精馏塔的课程设计进行研究,以期能使学生们更全面地了解该设备的性能特点、运行原理及应用方法。
一、精馏塔的基本性能特点1.精炼性能:苯氯苯板式精馏塔能够实现高效精炼,其特点为高温高压,处理材料粒径非常小,因此有很高的精炼效果。
2.操作安全性:苯氯苯板式精馏塔的操作简单,操作过程安全可靠,不容易发生危险的事故。
3.抗腐蚀性:苯氯苯板式精馏塔的内部构造设计得当,能够抵抗反应溶液的腐蚀性能极好,从而提高产品的应用寿命和可靠性。
4.维护方便:苯氯苯板式精馏塔具有便捷的维护结构,易于拆卸维护,可以降低维护成本和工作量。
二、苯氯苯板式精馏塔的运行原理1.水平精馏:苯氯苯板式精馏塔采用水平精馏的原理,在反应溶液在精馏塔中流动的过程中,利用温度的变化来对反应溶液的成分进行分离,从而达到精炼液体的目的。
2.温度变化:苯氯苯板式精馏塔的温度梯度是一个非常重要的因素,大小决定着液体的分离效果,所以必须根据反应溶液的特性,确定最佳的温度梯度。
3.压力变化:苯氯苯板式精馏塔的压力也是一个很关键的参数,它决定着反应溶液中各种成分的析出速率,因此对于苯氯苯板式精馏塔来说,压力的变化一定要在一定的范围内,否则可能会影响精炼效果。
三、苯氯苯板式精馏塔的应用方法1.调节剂:苯氯苯板式精馏塔在调节剂的应用方面也较为常见,它能够调节反应溶液的压力变化,从而抑制反应溶液中的成分析出,实现精炼液体的目的。
2.清洗:苯氯苯板式精馏塔也可以用来进行清洗操作,反应溶液在塔体内流动时,温度和压力的变化能够把溶液中的各种杂质抽出,从而达到清洗的目的。
3.料液分离:苯氯苯板式精馏塔也可以用于不同质的料液的分离,只要改变温度和压力,就可以把不同的液体分开,从而达到合理的分离效果。
第一章绪论1.1精馏的特点与分类精馏是分离液体混合物的典型单元操作。
它是通过加热造成气液两相物系,利利用物系中各组分挥发度的不同的特性来实现分离的。
按精馏方式分为简单精馏、平衡精馏、精馏和特殊精馏。
1.1.1蒸馏分离具有以下特点(1)通过蒸馏分离,可以直接获得所需要的产品。
(2)适用范围广,可分离液态、气态或固态混合物。
(3)蒸馏过程适用于各种浓度混合物的分离。
(4)蒸馏操作耗能较大,节能是个值得重视的问题。
1.1.2平衡蒸馏将混合液在压力p1下加热,然后通过减压阀使压力降低至p2后进入分离器。
过热液体混合物在分离器中部分汽化,将平衡的气、液两相分别从分离器的顶部、底部引出,即实现了混合液的初步分离。
1.1.3简单蒸馏原料液在蒸馏釜中通过间接加热使之部分汽化,产生的蒸气进入冷凝器中冷凝,冷凝液作为馏出液产品排入接受器中。
在一批操作中,馏出液可分段收集,以得到不同组成的馏出液。
1.1.4连续精馏操作流程化工生产以连续精馏为主。
操作时,原料液连续地加入精馏塔内,连续地从再沸器取出部分液体作为塔底产品(称为釜残液);部分液体被汽化,产生上升蒸气,依次通过各层塔板。
塔顶蒸气进入冷凝器被全部冷凝,将部分冷凝液用泵(或借重力作用)送回塔顶作为回流液体,其余部分作为塔顶产品(称为馏出液)采出。
1-精馏塔 2-全凝器3-储槽 4-冷却器5-回流液泵 6-再沸器 7-原料液预热器图1连续精馏装置示意图1.2精馏塔的踏板分类1.2.1塔板的结构形式1.泡罩塔板泡罩塔板是工业上应用最早的塔板,它由升气管与泡罩构成。
泡罩安装在升气管的顶部,分圆形和条形两种,以前者使用较广。
泡罩有φ80mm、φ100mm和φ150mm三种尺寸,可根据塔径大小选择。
泡罩下部周边开有很多齿缝,齿缝一般为三角形、矩形或梯形。
泡罩在塔板上为正三角形排列。
它的优点是操作弹性适中塔板不易堵塞。
缺点是生产能力与板效率较低结构复杂、造价高。
图2泡罩塔板(a)操作示意图 (b)塔板平面图 (c)圆形泡罩2.筛孔塔板筛孔塔板简称筛板,其结构特点是在塔板上开有许多均匀小孔,孔径一般为3~8mm。
板式精馏塔课程设计板式精馏塔(TrayDistillationTower)是能够从复杂混合物中分离出更纯更高品质的物质的装置,被广泛应用于制造的各个领域。
例如,在石油工业中,它可以用来净化石油,使之变成汽油、柴油和其他产品;在食品工业中,它可以用于酿酒等;在化工工业中,它可以用于多种原料的分离,并生产出纯度更高的有用成分。
因此,理解板式精馏塔的原理和操作,对于应用其净化、分离复杂物质并获得高纯度产品是至关重要的。
本课程设计旨在向学生介绍板式精馏塔的基本原理、结构构造及其应用。
具体内容如下:一、板式精馏塔的原理1、板式精馏塔的作用:板式精馏塔是一种分离装置,它借助物料的沸点差,将多种物质分离,并可以将其中某种物质精馏出来。
2、板式精馏塔的过程:板式精馏塔通常由二到三个气相和一个液相传输层组成,将原料混合物按顺序层叠在塔内,通过蒸汽热量加热,使其中的某种物质蒸发,并通过高温蒸汽把蒸发物分离出来、冷却并凝结,最终得到精馏物质。
3、板式精馏塔的优点:板式精馏塔具有功率小、料仓容量大、效率高、分离精度高,且操作简单,可以降低操作成本,增加生产效率。
二、板式精馏塔的结构1、板式精馏塔的结构:板式精馏塔的空腔是由顶部的首体和底部的结构体共同支撑,腔体内装有一定间距的板条,将空腔分隔成几层,每一层上装有一定数量的垂直支撑架,从而形成多种不同的结构,如单层结构、双层结构、三层结构等。
2、板式精馏塔的参数:板式精馏塔的最大加热面积、冷却面积以及精馏液流量、蒸汽流量等参数都有一定的要求,可以根据实际情况来确定,以确保精馏效率。
三、板式精馏塔的应用1、板式精馏塔在石油工业中的应用:板式精馏塔能用于石油工业分离常见的液体组分,如石脑油、柴油、汽油等,以及精馏出高纯度的催化剂和润滑油等物质。
2、板式精馏塔在食品工业中的应用:板式精馏塔在食品工业中的应用也很广泛,主要用于精馏出高纯度的天然果汁,也可以用来制作各种中间产品,如各种酿酒发酵物质。
板式精馏塔课程设计板式精馏塔是一种多室及多功能的化工设备,可以进行一维或多维的分离和精制。
它大大降低了当今世界化学工业中相关分离工作的难度和成本。
本课程的主要目的是介绍板式精馏塔的基本理论,掌握其使用的方法和技术,以及对常见工艺过程的分析和设计,最终掌握板式精馏塔的运行、检修、维护和安全操作的基本规范。
本课程的主要内容1.式精馏塔基本原理:介绍板式精馏塔的结构、工作原理及各种影响气液相平衡的因素,以及板式精馏塔本身在生产中的不稳定性和调节。
2.艺参数的选择:讨论板式精馏塔的工作范围,以及如何根据实际的物料性质来选择合理的工艺参数,并要求学生通过实验来调整选择的参数,以达到合理的工作状态。
3.见工艺分析与设计:讨论常见工艺过程,包括顶部分离、底部萃取,以及二室及多室精馏塔的设计要求,以及它们对精馏结果的影响。
4.作技术及安全操作:讨论板式精馏塔的操作技术,如参数的设置、调节,以及安全操作的程序,指导学生在实验室或实践中完成。
本课程的目标是培养学生能够应用板式精馏塔技术的实际能力,掌握其基本理论和技术,实现各种常见工艺要求,以及安全操作。
为了实现以上目标,本课程将采取以下方式:从理论讲授、实验模拟和项目实践等多种形式,包括:1)室内讲授:介绍板式精馏塔的基本原理及其在工艺作业中的应用;2)实验模拟:使用模拟设备,进行各种条件下的调试及精制工艺的实验模拟;3)课后习题:设计常见的生产过程,以引导学生掌握板式精馏塔的基本原理及其工程应用;4)实践项目:在实践中,训练学生如何设计和操作板式精馏塔,以及如何解决一般问题。
本课程将定期做好统计和考核,让学生对自己所学知识作出全面、正确的评估,并不断完善自我,以达到课程设计的培养目标。
总之,本课程是一门综合性的课程,旨在深入系统地掌握板式精馏塔的基本原理和技术,以及如何运用它们来解决实际的生产问题。
目录板式精馏塔设计任务书 (3)设计题目: (3)二、设计任务及操作条件 (3)三、设计内容: (3)一.概述 (5)1.1 精馏塔简介 (5)1.2 苯-甲苯混合物简介 (5)1.3 设计依据 (5)1.4 技术来源 (6)1.5 设计任务和要求 (6)二.设计方案选择 (6)2.1 塔形的选择 (6)2.2 操作条件的选择 (6)2.2.1 操作压力 (6)2.2.2 进料状态 (6)2.2.3 加热方式的选择 (7)三.计算过程 (7)3.1 相关工艺的计算 (7)3.1.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 (7)3.1.2 物料衡算 (8)3.1.3 最小回流比及操作回流比的确定 (8)3.1.4精馏塔的气、液相负荷和操作线方程 (9)3.1.5逐板法求理论塔板数 (10)3.1.6 全塔效率的估算 (11)3.1.7 实际板数的求取 (13)3.2 精馏塔的主题尺寸的计算 (13)3.2.1 精馏塔的物性计算 (13)3.2.2 塔径的计算 (15)3.2.3 精馏塔高度的计算 (17)3.3 塔板结构尺寸的计算 (18)3.3.1 溢流装置计算 (18)3.3.2塔板布置 (19)3.4 筛板的流体力学验算 (21)3.4.1 塔板压降 (21)3.4.2液面落差 (22)3.4.3液沫夹带 (22)3.4.4漏液 (22)3.4.5 液泛 (23)3.5 塔板负荷性能图 (23)3.5.1漏夜线 (23)3.5.2 液泛夹带线 (24)3.5.3 液相负荷下限线 (25)3.5.4 液相负荷上限线 (25)3.5.5 液泛线 (26)3.6 各接管尺寸的确定 (29)3.6.1 进料管 (29)3.6.2 釜残液出料管 (29)3.6.3 回流液管 (30)3.6.4塔顶上升蒸汽管 (30)四.符号说明 (30)五.总结和设计评述 (31)板式精馏塔设计任务书设计题目:苯―甲苯精馏分离板式塔设计二、设计任务及操作条件1、设计任务:生产能力(进料量) 5万吨/年操作周期 7200 小时/年进料组成 50%(质量分率,下同)塔顶产品组成 99%塔底产品组成 2%2、操作条件操作压力常压进料热状态泡点进料冷却水 20℃加热蒸汽 0.2MPa3、设备型式筛板塔4、厂址安徽省合肥市三、设计内容:1、概述2、设计方案的选择及流程说明3、塔板数的计算(板式塔)( 1 ) 物料衡算;( 2 ) 平衡数据和物料数据的计算或查阅;( 3 ) 回流比的选择;( 4 ) 理论板数和实际板数的计算;4、主要设备工艺尺寸设计( 1 ) 塔内气液负荷的计算;( 2 ) 塔径的计算;( 3 ) 塔板结构图设计和计算;( 4 )流体力学校核;( 5 )塔板负荷性能计算;( 6 )塔接管尺寸计算;( 7 )总塔高、总压降及接管尺寸的确定。
《化工原理课程设计》教案板式精馏塔的设计绪论................................................................................................... 错误!未定义书签。
第一节概述 (111.1精馏操作对塔设备的要求 (111.2板式塔类型 (111.2.1筛板塔 (121.2.2浮阀塔 (121.3精馏塔的设计步骤 (13第二节设计方案的确定 (142.1操作条件的确定 (142.1.1操作压力 (142.1.2 进料状态 (142.1.3加热方式 (142.1.4冷却剂与出口温度 (152.1.5热能的利用 (152.2确定设计方案的原则 (16第三节板式精馏塔的工艺计算 (173.1 物料衡算与操作线方程 (173.1.1 常规塔 (183.1.2 直接蒸汽加热 (19第四节板式塔主要尺寸的设计计算 (21 4.1塔的有效高度和板间距的初选 (21 4.1.1塔的有效高度 (214.1.2板间距的初选 (214.2 塔径 (224.2.1初步计算塔径 (234.2.2塔径的圆整 (244.2.3 塔径的核算 (24第五节板式塔的结构 (255.1塔的总体结构 (255.2 塔体总高度 (255.2.1塔顶空间H D (265.2.2人孔数目 (265.2.3塔底空间H B (285.3塔板结构 (285.3.1整块式塔板结构 (28第六节精馏装置的附属设备 (296.1 回流冷凝器 (296.2管壳式换热器的设计与选型 (306.2.1流体流动阻力(压强降的计算 (306.2.2管壳式换热器的选型和设计计算步骤 (316.3 再沸器 (316.4接管直径 (326.4加热蒸气鼓泡管 (336.5离心泵的选择 (33绪论一、化工原理课程设计的目的和要求课程设计是《化工原理》课程的一个总结性教学环节,是培养学生综合运用本门课程及有关选修课程的基本知识去解决某一设计任务的一次训练。
化工原理课程设计--板式精馏塔设计设计目标:基于给定的物料性质和操作要求,设计一座板式精馏塔,以实现对原料的分离和提纯。
1. 物料和操作要求:- 原料:A和B两种无限稀溶液,其组成为xA和xB,两者可以通过精馏分离。
- A和B的沸点相差较大,有利于分离。
- 要求从塔顶得到纯度高于90%的A,而底部给出纯度低于1%的A。
2. 原料性质和物料平衡:- 通过库仑方程计算A和B的蒸气压随温度的变化关系,并绘制出压力-温度图。
- 在工作温度下,A的蒸气压明显高于B,为确保物料能够充分分离,需保持塔顶温度在A液体的沸点温度之下。
3. 塔板设计:- 通过McCabe-Thiele图确定塔板数目和进料位置。
- 塔板数目的计算依赖于设定的塔上液回流比,一般经验值约为1.2-2.5。
- 进料位置选择在第一个塔板的位置,以确保传热效果和传质效果的最大化。
4. 塔的传热与传质设计:- 通过热力学分析确定A和B的传质系数,以及A和B在板上气液两相之间的传质速率。
- 根据传质速率和A、B的质量流率计算板上液流速,并选取波纹板(sieve tray)作为塔板,以提高传质效果。
- 通过HETP方法确定塔板高度,确保有效的液-液接触。
5. 动力学分析:- 根据操作要求和物料性质,进行动态模拟,分析A和B的浓度随时间的变化。
- 设计适当的控制策略,以稳定操作并使塔的性能达到最佳状态。
6. 安全与能耗:- 根据设计要求,确定塔的最佳工作温度和压力范围,以保证操作的安全性。
- 通过热力学计算,确定塔的能耗,并采取措施减少能量损失。
综上所述,通过对物料性质、物料平衡、塔板设计、传热与传质设计、动力学分析、安全与能耗等方面的综合考量,可以设计出一座高效、安全、经济的板式精馏塔,实现对原料组分的有效分离和提纯。
7. 材料选择和规格设计:- 选择耐腐蚀、耐高温的材料作为塔内部构件的材质,例如不锈钢。
- 根据操作条件和设计要求,确定塔的规格,包括直径、高度、板数、板间距等,以确保塔的工作效率和稳定性。
化工原理课程设计–––––板式精馏塔的设计绪论 (4)第一节概述 (8)1.1精馏操作对塔设备的要求 (8)1.2板式塔类型 (8)1.2.1筛板塔 (9)1.2.2浮阀塔 (9)1.3精馏塔的设计步骤 (9)第二节设计方案的确定 (10)2.1操作条件的确定 (10)2.1.1操作压力 (10)2.1.2 进料状态 (10)2.1.3加热方式 (10)2.1.4冷却剂与出口温度 (11)2.1.5热能的利用 (11)2.2确定设计方案的原则 (11)第三节板式精馏塔的工艺计算 (12)3.1 物料衡算与操作线方程 (12)3.1.1 常规塔 (12)3.1.2 直接蒸汽加热 (13)第四节板式塔主要尺寸的设计计算 (14)4.1塔的有效高度和板间距的初选 (15)4.1.1塔的有效高度 (15)4.1.2板间距的初选 (15)4.2 塔径 (15)4.2.1初步计算塔径 (16)4.2.2塔径的圆整 (16)4.2.3 塔径的核算 (17)第五节板式塔的结构 (17)5.1塔的总体结构 (17)5.2 塔体总高度 (18)5.2.1塔顶空间H D (18)5.2.2人孔数目 (18)5.2.3塔底空间H B (20)5.3塔板结构 (20)5.3.1整块式塔板结构 (20)第六节精馏装置的附属设备 (20)6.1 回流冷凝器 (20)6.2管壳式换热器的设计与选型 (21)6.2.1流体流动阻力(压强降)的计算 (21)6.2.2管壳式换热器的选型和设计计算步骤 (22)6.3 再沸器 (23)6.4接管直径 (24)6.4加热蒸气鼓泡管 (25)6.5离心泵的选择 (25)绪论一、化工原理课程设计的目的和要求课程设计是《化工原理》课程的一个总结性教学环节,是培养学生综合运用本门课程及有关选修课程的基本知识去解决某一设计任务的一次训练。
在整个教学计划中,它也起着培养学生独立工作能力的重要作用。
课程设计不同于平时的作业,在设计中需要学生自己做出决策,即自己确定方案,选择流程,查取资料,进行过程和设备计算,并要对自己的选择做出论证和核算,经过反复的分析比较,择优选定最理想的方案和合理的设计。
所以,课程设计是培养学生独立工作能力的有益实践。
通过课程设计,学生应该注重以下几个能力的训练和培养:1. 查阅资料,选用公式和搜集数据(包括从已发表的文献中和从生产现场中搜集)的能力;2. 树立既考虑技术上的先进性与可行性,又考虑经济上的合理性,并注意到操作时的劳动条件和环境保护的正确设计思想,在这种设计思想的指导下去分析和解决实际问题的能力;3. 迅速准确的进行工程计算的能力;4. 用简洁的文字,清晰的图表来表达自己设计思想的能力。
二、化工原理课程设计的内容和步骤(一)课程设计的基本内容1. 设计方案简介对给定或选定的工艺流程,主要的设备型式进行简要的论述;2. 主要设备的工艺设计计算包括工艺参数的选定、物料衡算、热量衡算、设备的工艺尺寸计算及结构设计;3. 典型辅助设备的选型和计算包括典型辅助设备的主要工艺尺寸计算和设备型号规格的选定;4. 带控制点的工艺流程简图以单线图的形式绘制,标出主体设备和辅助设备的物料流向、物流量、能流量和主要化工参数测量点;5. 主体设备工艺条件图图面上应包括设备的主要工艺尺寸,技术特性表和接管表;完整的课程设计由说明书和图纸两部分组成。
说明书是设计的书面总结,也是后续设计工作的主要依据,应包括以下主要内容:(1)封面(课程设计题目、班级、姓名、指导教师、时间);(2)目录;(3)设计任务书;(4)设计方案简介;(5)设计条件及主要物性参数表;(6)工艺设计计算;(7)辅助设备的计算及选型;(8)设计结果汇总表;(9)设计评述及设计者对本设计有关问题的讨论;(10)工艺流程图及设备工艺条件图;(11)参考资料。
(二)课程设计的步骤1. 动员和布置任务;2. 阅读指导书和查阅资料;3. 现场调查;4. 设计计算,绘图和编写说明书;5. 考核和答辩。
整个设计是由论述、计算和绘图三部分组成。
论述应该条理清晰,观点明确;计算要求方法正确,误差小于设计要求,计算公式和所用数据必须注明出处;图表应能简要表达计算的结果。
设计后期的答辩,及时了解学生设计能力的补充过程,也是提高设计水平,交流心得和扩大收获的重要过程。
答辩通常包括个别答辩和公开答辩两种形式。
个别答辩的目的不仅是对学生进行全面考核,更主要的是促进学生开动脑筋,提高设计水平。
所以,在个别答辩后,应允许学生修改补充自己的图纸和说明书。
公开答辩是在个别答辩的基础上,选出几个有代表性的学生在全班公开答辩,实际上是以他们的中心发言来引导全班性的讨论,目的是交流心得、探讨问题和扩大收获。
三、带控制点的工艺流程图的绘制带控制点的工艺流程图是一种示意性的图样,它以形象的图形、符号、代号表示出化工设备、管路、附件和仪表自控等,借以表达出一个生产中物料及能量的变化始末。
工艺流程图绘制范围如下:必须反映出全部工艺物料和产品所经过的设备;1. 应全部反映出主要物料管路,并表达出进出装置界区的流向;2. 冷却水、冷冻盐水、工艺用的压缩空气、蒸汽(不包括副产品蒸汽)及蒸汽冷凝液系统等的整套设备和管线不在图内表示,仅示意工艺设备使用点的进出位置;3. 标出有助于用户确认及上级或有关领导审批用的一些工艺数据(例如:温度、压力、物流的质量流量或体积流量、密度、换热量等);4. 包括绘制图例,图画上必要的说明和标注,并按图签规定签署;5. 必须标注工艺设备,工艺物流线上的主要控制点符及调节阀等。
这里指的控制点符包括被测变量的仪表功能(如调节、纪录、指示、积算、连锁、报警、分析、检测及集中,就地仪表等)。
流程图的绘制步骤如下:1. 用细实线(0.3mm)画出设备简单外形,设备一般按1:100或1:50的比例绘制,如某种设备过高(如精馏塔),过大或过小,则可适当放大或缩小;2. 常用设备外形可参照图0-1所示,对于无示例的设备可绘出其象征性的简单外形,表明设备的特征即可;3. 用粗实线(0.9mm)画出连接设备的主要物料管线,并注出流向箭头;4. 物料平衡数据可直接在物料管道上用细实线引出并列成表;5. 辅助物料管道(如冷却水、加热蒸汽等),用中粗实线(0.6mm)表示;6. 设备的布置原则上按流程图由左至右,图上一律不标示设备的支脚、支架和平台等,一般情况下也不标注尺寸。
工艺物料的介质代码自行编制,一般以分子式及其编写字母表示。
辅助物料如公用系统介质代号规定如表0-1。
表0-1 辅助物料和共用系数介质代号图上应标注单元设备的代号,单元设备分类代号见表0-2。
表0-2 单元设备分类代号四、主体设备工艺条件图主体设备是指在每个单元操作中处于核心地位的关键设备,如传热中的换热器,蒸发中的蒸发器,蒸馏和吸收中的塔设备(板式塔和填料塔),干燥中的干燥器等。
一般,主体设备在不同单元操作中是不同的,即使同一设备在不同单元操作中其作用也不相同,如某一设备在某个单元操作中为主体设备,而在另一单元操作中就可变为辅助设备。
例如,换热器在传热中为主体设备,而在精馏或干燥操作中就变为辅助设备。
泵、压缩机等也有类似情况。
主体设备工艺条件图是将设备的结构设计和工艺尺寸的计算结果用一张总图表示出来。
图面上应包括如下内容:1. 设备图形指主要尺寸(外形尺寸、结构尺寸、连接尺寸)、接管、人孔等;图0-1 流程图设备外形图例2. 技术特性指装置的用途、生产能力、最大允许压强、最高介质温度、介质的毒性和爆炸危险性;3. 设备组成一览表注明组成设备的各部件的名称等。
应予以指出,以上设计全过程统称为设备的工艺设计。
完整的设备设计,应在上述工艺设计基础上再进行机械强度设计,最后提供可供加工制造的施工图。
这一环节在高等院校的教学中,属于化工机械专业中的专业课程,在设计部门则属于机械设计组的职责。
第一节概述1.1精馏操作对塔设备的要求精馏所进行的是气(汽)、液两相之间的传质,而作为气(汽)、液两相传质所用的塔设备,首先必须要能使气(汽)、液两相得到充分的接触,以达到较高的传质效率。
但是,为了满足工业生产和需要,塔设备还得具备下列各种基本要求:(1) 气(汽)、液处理量大,即生产能力大时,仍不致发生大量的雾沫夹带、拦液或液泛等破坏操作的现象。
(2) 操作稳定,弹性大,即当塔设备的气(汽)、液负荷有较大范围的变动时,仍能在较高的传质效率下进行稳定的操作并应保证长期连续操作所必须具有的可靠性。
(3) 流体流动的阻力小,即流体流经塔设备的压力降小,这将大大节省动力消耗,从而降低操作费用。
对于减压精馏操作,过大的压力降还将使整个系统无法维持必要的真空度,最终破坏物系的操作。
(4) 结构简单,材料耗用量小,制造和安装容易。
(5) 耐腐蚀和不易堵塞,方便操作、调节和检修。
(6) 塔内的滞留量要小。
实际上,任何塔设备都难以满足上述所有要求,况且上述要求中有些也是互相矛盾的。
不同的塔型各有某些独特的优点,设计时应根据物系性质和具体要求,抓住主要矛盾,进行选型。
1.2板式塔类型气-液传质设备主要分为板式塔和填料塔两大类。
精馏操作既可采用板式塔,也可采用填料塔,填料塔的设计将在其他分册中作详细介绍,故本书将只介绍板式塔。
板式塔为逐级接触型气-液传质设备,其种类繁多,根据塔板上气-液接触元件的不同,可分为泡罩塔、浮阀塔、筛板塔、穿流多孔板塔、舌形塔、浮动舌形塔和浮动喷射塔等多种。
板式塔在工业上最早使用的是泡罩塔(1813年)、筛板塔(1832年),其后,特别是在本世纪五十年代以后,随着石油、化学工业生产的迅速发展,相继出现了大批新型塔板,如S型板、浮阀塔板、多降液管筛板、舌形塔板、穿流式波纹塔板、浮动喷射塔板及角钢塔板等。
目前从国内外实际使用情况看,主要的塔板类型为浮阀塔、筛板塔及泡罩塔,而前两者使用尤为广泛,因此,本章只讨论浮阀塔与筛板塔的设计。
1.2.1筛板塔筛板塔也是传质过程常用的塔设备,它的主要优点有:(1) 结构比浮阀塔更简单,易于加工,造价约为泡罩塔的60%,为浮阀塔的80%左右。
(2) 处理能力大,比同塔径的泡罩塔可增加10~15%。
(3) 塔板效率高,比泡罩塔高15%左右。
(4) 压降较低,每板压力比泡罩塔约低30%左右。
筛板塔的缺点是:(1) 塔板安装的水平度要求较高,否则气液接触不匀。
(2) 操作弹性较小(约2~3)。
(3) 小孔筛板容易堵塞。
1.2.2浮阀塔浮阀塔是在泡罩塔的基础上发展起来的,它主要的改进是取消了升气管和泡罩,在塔板开孔上设有浮动的浮阀,浮阀可根据气体流量上下浮动,自行调节,使气缝速度稳定在某一数值。
这一改进使浮阀塔在操作弹性、塔板效率、压降、生产能力以及设备造价等方面比泡罩塔优越。