浮阀塔的设计3

化工原理课程设计任务书一设计题目：乙醇－水连续浮阀式精馏塔的设计二任务要求设计一连续筛板浮阀精馏塔以分乙醇和水具体工艺参数如下：原料加料量 F＝100kmol/h＝273进料组成 xF馏出液组成 x＝0.831D＝0.012釜液组成 xw塔顶压力 p＝100kpa单板压降≤0.7 kPa2 工艺操作条件：常压精馏，塔顶全凝器，塔底间接加热，泡点进料，泡点回流。

三主要设计内容1、设计方案的选择及流程说明2、工艺计算3、主要设备工艺尺寸设计（1）塔径及提馏段塔板结构尺寸的确定（2）塔板的流体力学校核（3）塔板的负荷性能图（4）总塔高4、设计结果汇总5、工艺流程图及精馏塔工艺条件图目录3.3.3.204参考文献 (30)摘要本设计是以乙醇――水物系为设计物系，以浮阀塔为精馏设备分离乙醇和水。

浮阀塔是化工生产中主要的气液传质设备，此设计针对二元物系乙醇－－水的精馏问题进行分析，选取，计算，核算，绘图等，是较完整的精馏设计过程。

通过逐板计算得出理论板数为16块，回流比为3.531,算出塔效率为0.518，实际板数为32块，进料位置为第11块，在板式塔主要工艺尺寸的设计计算中得出塔径为1米，有效塔高13.6米，浮阀数（提馏段每块76）。

通过浮阀塔的流体力学验算，证明各指标数据均符合标准。

本次设计过程正常，操作合适。

关键词：乙醇、水、二元精馏、浮阀连续精馏精馏塔、提馏段第1章前言1.1精馏原理及其在化工生产上的应用实际生产中，在精馏柱及精馏塔中精馏时，上述部分气化和部分冷凝是同时进行的。

对理想液态混合物精馏时，最后得到的馏液(气相冷却而成)是沸点低的B物质，而残液是沸点高的A物质，精馏是多次简单蒸馏的组合。

精馏塔底部是加热区，温度最高；塔顶温度最低。

精馏结果，塔顶冷凝收集的是纯低沸点组分，纯高沸点组分则留在塔底。

1.2精馏塔对塔设备的要求精馏设备所用的设备及其相互联系，总称为精馏装置，其核心为精馏塔。

常用的精馏塔有板式塔和填料塔两类，通称塔设备，和其他传质过程一样，精馏塔对塔设备的要求大致如下：一：生产能力大：即单位塔截面大的气液相流率，不会产生液泛等不正常流动。

化工原理课程设计浮阀塔针对化学工程专业中的化工原理课程，课程设计是一个非常重要而且具有启发性的过程。

在课程设计中，同学们需要充分掌握化工原理的基础知识，学习并掌握化工行业的重要原理和流程，以此为基础，会设计出各种不同类型的化工设备，如浮阀塔等。

在接下来的文本中，我们将介绍化工原理课程设计中的浮阀塔，并探讨其结构、操作和应用。

一、浮阀塔的概念浮阀塔是一种广泛使用的化工设备。

它是一种塔式反应器，用于吸收、分离和提纯混合物。

浮阀塔可以通过不同的设计和流体动力学技术来满足许多不同的化学过程，包括精馏、吸收、萃取、反应和分离等。

浮阀塔可以在一些重要的工业领域得到广泛应用，例如炼油、化工、制药、食品和饮料、制造和环境控制等。

二、浮阀塔的结构浮阀塔一般由圆柱形台式烟囱筒体和立体阀组成，顶部设有入口气流和转子装置，底部装有液体入口和出口。

浮阀塔的圆柱形塔体可根据不同的需求和工艺流程独立选择材料来制作，如不锈钢、碳钢等。

然而，其圆柱形体受到直径与高度比值限定，通常为2-6之间。

浮阀塔可以采用多种转子装置设计，例如平板型、齿轮型、排柱型等。

为防止液面波动，还应在浮阀上设置抑泡板。

阀口下设有气体入口，气体将带动浮阀中的液体上升，并通过液泵进入浮阀塔。

浮阀上的液体将通过分隔板同时与气体接触以达到吸收、萃取、分离和其他化学过程。

三、浮阀塔的操作方式在浮阀塔的化学过程中，上述操作将被重复进行，直到流体达到所需的纯度或浓度，或已完成所需的化学反应。

浮阀塔可以通过各种不同的方式进行操作，取决于所需的化学过程和设备的规格。

浮阀塔中的物流通过操作阀控制，以达到所需的流量，同时还需要控制循环液流量、液位和温度。

在施工过程中，还需要确保严格的安全措施和浮阀的正确操作。

四、浮阀塔的应用场景浮阀塔可用于各种不同类型的操作和化学反应，其中最常见的是可用于精馏塔、萃取塔、吸收塔、氢化处理塔、水解塔、酯化塔、醇酸分离塔等其他一些任何需要操作混合物的化工液态流程。

浮阀塔设计示例设计条件拟建一浮阀塔用以分离某种液体混合物，决定采用F1型浮阀（重阀），试按下述条件进行浮阀塔的设计计算。

气相流量V s = 1.27m3/s；液相流量L s = 0.01m3/s；气相密度ρV = 3.62kg/m3；液相密度ρL = 734kg/m3；混合液表面张力σ= 16.3mN/m，平均操作压强p = 1.013×105Pa。

设计计算过程（一）塔径欲求出塔径应先计算出适宜空塔速度。

适宜空塔速度u一般为最大允许气速u F的0.6～0.8倍即：u＝（0.6～0.8）u F式中C可由史密斯关联图查得，液气动能参数为：取板间距H T=0.6m，板上液层高度h L=0.083m，图中的参变量值H T-h L=0.6-0.083 =0.517m。

根据以上数值由图可得液相表面张力为20mN/m时的负荷系数C20 =0.1。

由所给出的工艺条件校正得：最大允许气速：取安全系数为0.7，则适宜空塔速度为：由下式计算塔径：按标准塔径尺寸圆整，取D = 1.4m；实际塔截面积：实际空塔速度：安全系数：在0.6～0.8范围间，合适。

（二）溢流装置选用单流型降液管，不设进口堰。

1）降液管尺寸取溢流堰长l w=0.7D，即l w/D=0.7，由弓形降液管的结构参数图查得：A f/A T=0.09,W d/D=0.15因此：弓形降液管所占面积:A f=0.09×1.54=0.139(m2)弓形降液管宽度:W d=0.15×1.4=0.21(m2)验算液体在降液管的停留时间θ，由于停留时间θ＞5s，合适。

2）溢流堰尺寸由以上设计数据可求出：溢流堰长l w=0.7×1.4=0.98m采用平直堰，堰上液层高度可依下式计算，式中E近似取1，即溢流堰高:h w=h L-h ow =0.083-0.033=0.05m液体由降液管流入塔板不设进口堰，并取降液管底隙处液体流速u0′= 0.228m/s；降液管底隙高度：浮阀数及排列方式:1）浮阀数初取阀孔动能因数F0 = 11，阀孔气速为：每层塔板上浮阀个数：（个）2）浮阀的排列按所设定的尺寸画出塔板，并在塔板的鼓泡区内依排列方式进行试排，确定出实际的阀孔数。

摘要 (2)1 前言 (3)1.1 研究的现状及意义 (3)1.2 设计条件及依据 (6)1.3 设备结构形式概述 (7)2 设计参数及其要求 (9)2.1 设计参数 (9)2.2设计条件 (9)2.3设计简图 (10)3 材料选择 (11)3.1 概论 (11)3.2塔体材料选择 (11)3.3裙座材料的选择 (11)4 塔体结构设计及计算 (12)4.1塔体和封头厚度计算 (12)4.1.1 塔体厚度的计算 (12)4.1.2封头厚度计算 (12)4.2塔设备质量载荷计算 (12)4.3风载荷与风弯矩的计算 (14)4.4地震弯矩的计算 (17)4.4.1地震弯矩的计算 (17)4.4.2偏心弯矩的计算 (18)4.5各种载荷引起的轴向应力 (19)4.6塔体和裙座危险截面的强度与稳定校核 (20)4.6.1塔体的最大组合轴向拉应力校核 (20)4.6.2.塔体和裙座的稳定校核 (21)4.7塔体水压试验和吊装时的应力校核 (22)4.7.1水压试验时各种载荷引起的应力 (22)4.7.2水压试验时应力校核 (23)4.8基础环的设计 (24)4.8.1 基础环尺寸 (24)4.8.2基础环的应力校核 (24)4.8.3基础环的厚度 (25)4.9地脚螺栓计算 (25)4.9.1地脚螺栓承受的最大拉应力 (25)4.9.2地脚螺栓的螺纹小径 (26)符号说明 (27)小结 (30)参考文献 (30)谢辞....................................................................................................................................... 错误!未定义书签。

图纸....................................................................................................................................... 错误!未定义书签。