第一篇：基于Aspen_Plus的甲醇-水篩板板精餾塔輔助設(shè)計（范文模版）

沈 陽 化 工 大 學(xué)

化 工 原 理 課 程 設(shè) 計

專

業(yè)：

化學(xué)工程與工藝

班

級：

化工優(yōu)創(chuàng) 1202

學(xué)生姓名：

姜 浩

指導(dǎo)教師：

孫懷宇

設(shè)計時間：

2015年 5月20日

化工原理課程設(shè)計任務(wù)書

一、設(shè)計題目

分離

甲醇-水 混合液的篩板 精餾塔

二、設(shè)計數(shù)據(jù)及條件

生產(chǎn)能力：年處理

甲醇-水 混合液

4.5 萬噸（年開工300天）

原料：輕組分含量為 45%（質(zhì)量百分率，下同）的常溫液體 分離要求：塔頂輕組分含量不低于 98.5%，塔底輕組分含量不高于

0.3%

建廠地區(qū)：沈陽

三、設(shè)計要求：

1、編制一份精餾塔設(shè)計說明書，主要內(nèi)容要求： <1>.前言

<2>.流程確定和說明 <3>.生產(chǎn)條件確定和說明 <4>.精餾塔的設(shè)計計算

<5>.主要附屬設(shè)備及附件的選型計算 <6>.設(shè)計結(jié)果列表

<7>.設(shè)計結(jié)果的自我總結(jié)評價與說明 <8>.注明參考和使用的設(shè)計資料

2、編制一份精餾塔工藝條件單，繪制一份帶控制點的工藝流程圖。

前言

本設(shè)計書主要介紹分離甲醇-水混合液的篩板精餾塔。

篩板精餾塔是板式塔的一種，是最早出現(xiàn)的塔板之一。篩板就是在板上打很多篩孔，操作時氣體直接穿過篩孔進(jìn)入液層。

篩板塔的優(yōu)點是構(gòu)造簡單、造價低，此外也能穩(wěn)定操作，板效率也較高。缺點是孔小容堵（近幾年發(fā)展了大孔徑篩板，以適應(yīng)大塔徑、易堵塞物料的需要），操作彈性和板效率比浮閥塔略差[1]。生產(chǎn)實踐說明，篩板塔比起泡罩塔，生產(chǎn)能力可增大10%~15%，板效率提高約15%，單板壓降可降低30%左右，造價可降低20%~50%[2]。

本設(shè)計運用Aspen Plus模擬精餾過程，計算得到回流比，塔板數(shù)，塔徑等設(shè)計參數(shù)，并水力學(xué)計算得到各個塔板上的物性參數(shù)，對精餾塔進(jìn)行校核，計算液泛因子等。并模擬計算預(yù)熱器，再沸器和冷凝器的負(fù)荷，換熱面積等參數(shù)，幫助選擇輔助設(shè)備。最后使用CAD畫出工藝流程圖與精餾塔設(shè)計圖。

本設(shè)計著重于塔的主體設(shè)計，簡要設(shè)計塔的附屬設(shè)備。初次設(shè)計，難免疏漏，懇請指正！

目錄

第一章 流程確定和說明..............................................5 1.1塔板類型.....................................................5 1.2進(jìn)料狀況.....................................................5 1.3塔頂冷凝方式.................................................5 1.4塔釜加熱方式.................................................5 1.5回流比.......................................................5 1.6回流方式.....................................................5 1.7操作壓力.....................................................5 1.8工藝流程確定.................................................6 第二章 塔板工藝設(shè)計................................................7 2.1精餾塔全塔物料衡算...........................................7 2.1.1設(shè)計要求及條件.........................................7 2.1.2原料液級塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率.......................7 2.1.3原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量...................7 2.1.4 全塔物料衡算...........................................7 2.1.5 塔頂回收率.............................................8 2.2 利用Aspen Plus模擬進(jìn)行塔工藝計算過程.......................8 2.2.1 常壓下甲醇-水氣液平衡組成與溫度關(guān)系....................8 2.2.2 甲醇-水精餾塔的簡捷計算................................8 2.2.3 甲醇-水精餾塔的嚴(yán)格算法...............................11 第三章 塔板塔體工藝尺寸計算.......................................18 3.1 塔徑計算...................................................18 3.2精餾塔有效高度計算..........................................20 3.3塔板主要工藝尺寸的計算......................................20 3.3.1溢流裝置計算..........................................20 3.3.2 塔板布置..............................................22 第四章 篩板流體力學(xué)驗算...........................................25 4.1塔板校核....................................................25 4.2塔板壓降....................................................27 4.2.1干板阻力hC計算........................................27 4.2.2 氣體通過液層的阻力hL計算.............................28 4.2.3液體表面張力的阻力計算................................28 4.3液面落差....................................................29 4.4液沫夾帶....................................................29 4.5漏液........................................................29

4.6液泛........................................................30 第五章 塔板負(fù)荷性能圖.............................................31 5.1漏液線......................................................31 5.2液沫夾帶線..................................................31 5.3液相負(fù)荷下限................................................32 5.4液相負(fù)荷上限................................................32 5.5液泛線......................................................33 第六章 塔換熱器設(shè)計...............................................35 6.1原料預(yù)熱器設(shè)計..............................................35 6.2 冷凝器的選擇...............................................38 6.3 再沸器的選擇...............................................40 第七章 塔附件設(shè)計.................................................42 7.1接管........................................................42 7.1.1進(jìn)料管................................................42 7.1.2回流管................................................42 7.1.3塔底出料管............................................42 7.1.4 塔頂蒸汽出料管........................................42 7.1.5塔底進(jìn)氣管............................................42 7.1.6法蘭..................................................43 7.2筒體與封頭..................................................43 7.2.1筒體..................................................43 7.2.2封頭..................................................43 7.3除沫器......................................................43 7.4裙座........................................................44 7.5吊柱........................................................44 7.6人孔........................................................44 第八章 塔總體高度的設(shè)計...........................................44 8.1塔的頂部空間高度............................................44 8.2塔的底部空間高度............................................44 8.3塔總體高度..................................................45 參考文獻(xiàn)..........................................................47 英文字母.......................................................48 希臘字母.......................................................49 下標(biāo)...........................................................50

第一章 流程確定和說明

1.1塔板類型

1）精餾塔的塔板類型有三種：泡罩塔板，篩孔塔板，浮閥塔板。篩板塔板具有結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，造價低等優(yōu)點； 2）本設(shè)計采用篩板精餾塔； 3）加料方式

本精餾塔加料選擇泵接加料，結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，而且可以引入自動控制系統(tǒng)來實時調(diào)節(jié)流量及流速。

1.2進(jìn)料狀況

本精餾塔選擇泡點進(jìn)料，常溫原料經(jīng)換熱后進(jìn)料。

1.3塔頂冷凝方式

甲醇與水不反應(yīng)，且容易冷凝，故本精餾塔塔頂選擇全凝器，可用水冷凝。

1.4塔釜加熱方式

塔釜使用200℃的飽和蒸汽間接加熱。

1.5回流比

該物系屬易分離物系，最小回流比較小，故操作回流比取最小回流比的1.2～2倍，本設(shè)計規(guī)定回流比取最小回流比的1.5倍。

1.6回流方式

本設(shè)計處理量大，所需塔板數(shù)多，塔較高，回流冷凝器不適宜塔頂安裝，故采用強(qiáng)制回流。

1.7操作壓力

甲醇-水在常壓下相對揮發(fā)度較大，因此在常壓下也比較容易分離，故本設(shè)計采用常壓精餾。

1.8工藝流程確定

如圖1是甲醇-水工藝流程草圖：

圖1.甲醇-水分離工藝流程

第二章 塔板工藝設(shè)計

2.1精餾塔全塔物料衡算

2.1.1設(shè)計要求及條件

表1.設(shè)計要求及條件

處理量（萬噸/年）XD(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)XF(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)4.5

98.5

XW(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)R/Rmin

0.3

1.5

2.1.2原料液級塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率

已知：甲醇的摩爾質(zhì)量MA?32.04Kg/Kmol，水的摩爾質(zhì)量MB?18.02Kg/Kmol。

原料液組成XF(摩爾分?jǐn)?shù)，下同)xF?塔頂組成

0.45/32.04?0.3151

0.45/32.04?0.55/18.02xD?塔底組成

0.985/32.04?0.9736

0.985/32.04?0.015/18.02xW?0.003/32.04?0.001689

0.003/32.04?0.997/18.022.1.3原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量

MF?0.3151?32.04?（1-0.3151）?18.02?22.44kg/kmol MD?0.9736?32.04?（1-0.9736）?18.02?31.67kg/kmol

MW?0.0017?32.04?（1-0.0017）?18.02?18.04kg/kmol

2.1.4 全塔物料衡算

一年以300天，一天以24小時計，計算可得進(jìn)料流率：

4.5?104?103??0.45/32.04?(1?0.45)/18.02?F?4.5萬噸/年??278.54kmol/h300?24

全塔物料衡算式：F?D?W

FxF?DxD?WxW

聯(lián)立代入求解：D=89.82kmol/h，W=188.72kmol/h 2.1.5 塔頂回收率

DxD?0.9964 甲醇回收率：FxF

D(1?xD)?0.0124 水回收率：

F(1?xF)2.2 利用Aspen Plus模擬進(jìn)行塔工藝計算過程

2.2.1 常壓下甲醇-水氣液平衡組成與溫度關(guān)系

利用aspen繪制的甲醇-水體系的T-x-y相圖，如圖2。依據(jù)進(jìn)料摩爾分?jǐn)?shù)，求得體系的泡點進(jìn)料溫度為77.75℃。

圖2.常壓下甲醇-水氣液平衡組成與溫度關(guān)系圖

2.2.2 甲醇-水精餾塔的簡捷計算

DSTWU簡捷塔模塊的任務(wù)是從反應(yīng)混合物中從塔頂分離甲醇。首先用簡捷計算方法求出完成指定分離任務(wù)需要的最小回流比、最小理論塔板數(shù)和進(jìn)料位置，為嚴(yán)格計算提供初值。

圖3.甲醇-水分離篩板精餾塔DSTWU簡捷塔模塊

點擊Model Library 橫條上的“Columns”。選擇“DSTWU”模塊，拖放到工藝流程圖窗口，用物流線與反應(yīng)器連接，并用物流線連接精餾塔的兩出口。為便于閱讀，對精餾塔的兩出口物流更改名稱。

點擊“Next”按鈕，進(jìn)行化學(xué)組分的定義。點擊“Find”，在彈出的對話框的“Component name or”欄中填入組分名稱“CH4O”然后點擊“Find now”然后點擊“Add”。以此類推，定義甲醇、水組分。

點擊“Next”按鈕，選擇熱力學(xué)方法。在Global 頁的“Property method”下拉框中選上“NRTL-RK”。

點擊“Next”按鈕，點擊“OK”，進(jìn)行流股信息的設(shè)置，把題目給定的進(jìn)料物流信息填

入對應(yīng)欄目中。

點擊“Next”按鈕，出現(xiàn)精餾塔的簡捷計算設(shè)置窗口。填入R/Rmin為1.5，塔頂、底壓力分別是110kPa和130kPa；甲醇和水為輕、重關(guān)鍵組分，塔頂甲醇和水的回收率分別為0.9964和0.0124。

至此“DSTWU”B2 模塊設(shè)置結(jié)束，點擊“Next”按鈕，運行計算程序，顯示計算收斂。在“Blocks-Results” 子目錄窗口的“Summary”頁面，可看到完成指定分離任務(wù)，精餾塔簡捷計算的結(jié)果。可見最小回流比0.9055，最小理論塔板數(shù)7.198，回流比1.358時的實際塔板數(shù)14，對應(yīng)的進(jìn)料位置9；精餾塔的頂、底溫度分別為67.05℃和106.85℃。

在“Blocks-Stream Results” 子目錄窗口的“Material”頁面，可看到精餾塔進(jìn)、出口物流各組分的流率、組成和多種物性。塔頂流率2844.767kg/h，甲醇摩爾分?jǐn)?shù)為0.97366，塔底流率為3404.320kg/h，甲醇摩爾分?jǐn)?shù)達(dá)0.00167，滿足分離要求。

2.2.3 甲醇-水精餾塔的嚴(yán)格算法

由以上簡捷計算，取回流比R為1.358，D/F為0.322

-0.245-0.245根據(jù)奧康奈公式：ET?0.49初步估計板效（??L）?0.49（4.1?0.34）?0.452，率為45%，得到精餾段板數(shù)：8/0.45=17.78，提餾段板數(shù)：5/0.45=11.11，總板數(shù)：18+12+1=31；第19塊塔板為進(jìn)料板。

點擊Model Library橫條上的“Columns”。選擇“Radfrac”模塊，拖放到工藝流程圖窗口，用物流線連接精餾塔的進(jìn)、出口。為便于閱讀，對精餾塔的進(jìn)、出口物流更改名稱。

圖4 嚴(yán)格塔模型

雙擊“Radfrac”模塊，出現(xiàn)精餾塔嚴(yán)格計算的子目錄設(shè)置窗口。在 “Configuration”頁面，把簡捷計算結(jié)果填入相應(yīng)的空格內(nèi)，如下圖所示。

在“Streams”頁面，填入進(jìn)料位置為19

在“Pressure”頁面，填入塔頂壓力和板壓降

點擊Blocks下的B1中的setup的Vapor-liquid，選擇默弗里效率（單板效率）

點擊Next，設(shè)置板效率

至此，精餾塔嚴(yán)格計算需要的信息已經(jīng)全部設(shè)置完畢。點擊“Next”按鈕，軟件詢問是否運行計算，點擊“確定”。在“Material”可以查看物料計算結(jié)果，塔頂甲醇的摩爾分?jǐn)?shù)達(dá)到97.63%，塔底甲醇的摩爾分?jǐn)?shù)為0.1086%，達(dá)到題目的設(shè)計要求。

在“Blocks-Profiles” 子目錄窗口的“TPFQ”頁面，可看到精餾塔內(nèi)各板上的溫度分布和兩相流率分布。觀察濃度變化，發(fā)現(xiàn)第19塊塔板組成與進(jìn)料組成接近，無需修改進(jìn)料位置。

在“Blocks-Results Summary” 子目錄窗口的“Summary”頁面，可看到精餾塔嚴(yán)格計算部分結(jié)果。在“View”欄中選擇 “Condenser/Top stage”，可看到塔頂?shù)挠嬎憬Y(jié)果，塔頂溫度為67.0℃，冷凝器負(fù)荷為-2067.803kW。

在“View”欄中選擇“Reboiler/Bottom stage”，可看到塔底的計算結(jié)果。塔釜再沸器的溫度為106.96°C，再沸器熱負(fù)荷為2105.22kW。

在“Blocks-Profiles” 子目錄窗口的“TPFQ”頁面，可看到精餾塔內(nèi)各板上的溫度分布和兩相流率分布。

Stage

11

Temperature C

67.0064501 68.3558151 68.7009431 69.0813911 69.5019261 69.9715601 70.4950111 71.0815531 71.7405831 72.4824491 73.3182091 Pressure kPa

109.999996 114.999997 115.517238 116.034479 116.55172 117.068962 117.586203 118.103445 118.620687 119.137927 119.655169 Heat duty kW

-2067.803 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Liquid from kmol/hr 211.488737 121.939629 121.636195 121.282889 120.870243 120.392663 119.839329 119.200122 118.464317 117.623012 116.666019 Vapor from kmol/hr 0

211.488737 211.629509 211.326075 210.972769 210.560123 210.082543 209.529209 208.890002 208.154197 207.312892 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

74.2590461 75.3152901 76.4938221 77.7964821 79.2125551 80.7108491 82.2328661 83.6687071 84.3478971 85.2593711 86.4984041 88.1929351 90.4921411 93.4921901 97.0385281 100.559132 103.358019 105.17774 106.220217 106.956404 120.17241 120.689652 121.206893 121.724134 122.241375 122.758617 123.275859 123.7931 124.310341 124.827582 125.344824 125.862065 126.379307 126.896548 127.413789 127.93103 128.448272 128.965514 129.482755 129.999996 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2105.22449 115.59322 114.403992 113.129419 111.789874 110.439279 109.15672 108.025246 383.234199 382.273305 381.009754 379.434937 377.627663 375.828805 374.450016 373.907174 374.180243 374.811245 375.384036 375.738824 188.85012 206.355899 205.2831 204.093872 202.819299 201.479754 200.129159 198.8466 195.184421 194.384079 193.423185 192.159634 190.584817 188.777543 186.978685 185.599896 185.057054 185.330123 185.961125 186.533916 186.888704

可以查看液相組成圖：

查看運算結(jié)果，見表2，塔頂甲醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)98.46%，塔底水質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.0037%，塔頂溫度為98.53℃，塔釜溫度為110.30℃。滿足題目分離要求。

表2.精餾塔物料分離數(shù)據(jù)

塔頂（甲醇）數(shù)據(jù) 360.143482 1.38169257 0

278.54

6249.08665 127.535815-17.681242

進(jìn)料數(shù)據(jù) 340.156444 1.08561559 0

89.68988 2844.02546 63.8233109-5.0397898

塔釜（水）數(shù)據(jù) 380.106398 1.28300025 0

188.85012 3405.06119 62.3419883-12.609255 Temperature K Pressure atm Vapor Frac

Mole Flow kmol/hr Mass Flow kg/hr Volume Flow l/min Enthalpy Gcal/hr Mole Flow kmol/hr CH4O H2O

87.767954 190.772046

87.5631046 2.1267754

40.20484945 188.645271

在Blocks中，選擇Profiles，查看Hydraulics(水力學(xué))數(shù)據(jù)。

利用Excel計算精餾段和提餾段的各參數(shù)平均值

表3.精餾段和提餾段的各參數(shù)平均值

平均值 參數(shù) 單位 溫

度 ℃ 質(zhì)量流量 kg/h 體積流量 m3/s 分 子 量

密

度 kg/m3 粘

度 cP 表面張力 mN/m 精餾段 提餾段 進(jìn)料 液相 氣相 液相 氣相 液相 72.21 74.13 94.71 96.50 83.67 3483.84 6169.87 7249.21 4336.34 6249.08 0.001276 1.3682 0.002329 1.2489 0.002126 28.37 29.85 19.89 22.05 22.38 762.53 1.251 870.25 0.926 821.55 0.3342 0.0115 0.2931 0.0125 0.3229 29.87 1.538 53.39 0.749 47.62

第三章 塔板塔體工藝尺寸計算

3.1 塔徑計算

精餾段的氣、液相體積流率為

3Vs1?1.3682m/s

3Ls1?0.001276m/s

提餾段氣、液相體積流率為

3Vs2?1.2489m/s

3Ls1?0.002329m/s

取板間距：HT=0.45m Aspen plus不僅能對精餾塔的物料衡算進(jìn)行模擬計算，利用“Tray Sizing”功能還能對模型進(jìn)行塔盤以及塔板的流體力學(xué)驗算進(jìn)行設(shè)計計算。1）塔盤參數(shù)的設(shè)計

該塔從塔頂分出甲醇餾分，因甲醇的 餾分流量小，氣相負(fù)荷小，塔徑小，采用單流型篩板。在“Tray Sizing”子目錄，再點擊“New”按鈕，創(chuàng)建一個塔板模擬對象，點擊“OK”。

在“Specification”頁面，根據(jù)精餾塔的實際塔板數(shù)，扣去冷凝器和再沸器兩塊板，從第2 板到第30板計算塔板性質(zhì)。選擇Sieve（篩板塔）。在下圖中，設(shè)置塔板間距0.45m。

然后點擊運行，觀察計算結(jié)果。在“Blocks-tray Sizing”子目錄的“Results”頁面?？梢圆榭此P直徑為1.060米，堰長為0.7704米，AF?0.100。AT

在“Profiles”頁面，列出了各塔板降液管上的截面積數(shù)據(jù)：

表4.降液管數(shù)據(jù)

Stage Diameter

14

Total area sqm

0.88291757 0.87802338 0.87274919 0.86703351 0.86081014 0.85400004 0.84652046 0.83828314 0.82920025 0.8191934 0.80820955 0.79624524 0.78338302 meter

1.06026674 1.05732402 1.05414363 1.05068613 1.04690855 1.04275914 1.03818271 1.03311918 1.02750696 1.02128813 1.01441824 1.00688178 0.9987163

Active area per panel sqm

0.70633485 0.7024195 0.69820015 0.6936276 0.68864891 0.68320084 0.67721718 0.67062733 0.66336103 0.65535556 0.64656848 0.63699705 0.62670729 Side downcomer area sqm

0.08829137 0.08780195 0.08727453 0.08670296 0.08608062 0.08539961 0.08465165 0.08382792 0.08291962 0.08191893 0.08082054 0.0796241 0.07833788 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34

0.9900422 0.98109417 0.97223278 0.96523967 0.96876328 0.96176989 0.95285054 0.94171057 0.92836857 0.91353211 0.89892868 0.8869349 0.87903338 0.8746768 0.87233196 0.87093336 0.80454058 0.80310741 0.80210673 0.80129375 0.76983437 0.75598168 0.74238707 0.73174575 0.73709797 0.72649434 0.71308196 0.69650585 0.6769097 0.6554469 0.63465886 0.61783623 0.60687691 0.60087632 0.59765898 0.59574407 0.50837688 0.5065673 0.50530571 0.50428191 0.61586852 0.60478662 0.59391118 0.58539695 0.58967886 0.58119596 0.57046605 0.55720516 0.54152824 0.52435802 0.50772759 0.49426949 0.48550204 0.48070158 0.47812771 0.47659578 0.4067019 0.40525423 0.40424496 0.40342592 0.07698293 0.07559755 0.07423796 0.0731744 0.07370957 0.0726492 0.07130797 0.06965035 0.06769074 0.06554446 0.06346565 0.06178338 0.06068745 0.06008739 0.05976565 0.05957416 0.0508375 0.05065654 0.05053038 0.050428

向上圓整塔徑，取塔徑為1.1m 塔截面積為

AT??4D2?3.1415?1.12?0.95 4精餾段實際空塔氣速

u?V1.37 ??1.442m/sAT0.95提餾段實際空塔氣速

u?V1.25??1.316m/s AT0.953.2精餾塔有效高度計算

35塊塔板，需要三個人孔，每個人孔高度為0.8m，則精餾塔有效高度為：

Z?0.45?（31-2）?（0.8-0.45）?3?14.1m

3.3塔板主要工藝尺寸的計算

3.3.1溢流裝置計算

因塔徑D=1.1m，可選用單溢流弓形降液管，采用凹形受液盤。各計算如下。

（1）堰長lW

由Aspen Plus的計算結(jié)果可知，當(dāng)塔盤直徑為1.060m時，堰長為0.7704m。取lW?0.782?1.076?1.1?0.799。

（2）溢流堰高度hW

出口堰高：本設(shè)計采用平直堰，堰上液高度hOW按下式計算

hOWa.精餾段

2.84?Lh?E?1000??lW????2/3（近似取E=1）

Lh1?3600Ls1?4.9752kg/h

hOW2.84?4.9752?????1000?0.785?2/3?0.00973m

hW?hL?hOW?0.06?0.00973?0.05027m

b.提餾段

Lh2?3600Ls2?6.8652kg/h

?hOW2.84?6.8652?????1000?0.785?2/3?0.01206m

??hL??hO?W?0.06?0.01206?0.04794mhW

(3)弓形降液管的寬度和橫截面

l已知：W?0.727，查圖5：

D

WDAF?0.150，則：AF?0.100?0.95?0.095m2 ?0.100得到：，DATWD?0.150?1.1?0.165m

驗算降液管內(nèi)停留時間：

精餾段：??AFHT0.095?0.45??30.93s ?3Ls11.382?10AFH?0.095?0.45T??22.417s 提餾段：????3Ls21.907?10停留時間 θ > 5s，故降液管可使用。

(4)降液管底隙高度 a.精餾段

Ls1?0.0216m 取降液管底隙流速u0=0.08m/s，則h0?lWu0hW?h0?0.05027?0.0216?0.0287m?0.013m

故降液管底隙高度設(shè)計合理。選用凹形受液盤，深度hW=50mm b.提餾段

??取降液管底隙流速u’0=0.08m/s，則h0Ls2?0.0298m ?lWu0??h0??0.04794?0.0298?0.01814hWm?0.013m

故降液管底隙高度設(shè)計合理。選用凹形受液盤，深度h’W=50mm

3.3.2 塔板布置

（1）塔板的分塊

本設(shè)計塔徑D=1.1m。采用分塊式塔板，以便通過人孔裝拆塔板。根據(jù)查表5，塔板分3塊。

表5.塔板分塊數(shù)

塔徑/mm

800~1200 1400~1600 1800~2000 2200~2400

塔板分塊數(shù) 4 5 6

（2）邊緣度寬度確定

如圖是塔板的結(jié)構(gòu)示意圖：

圖6.塔板的結(jié)構(gòu)示意圖

取邊緣區(qū)寬度WC=0.035m，破沫區(qū)寬度WS=0.065m。

（3）開孔區(qū)面積計算

開孔區(qū)面積Aa按下式計算：

xAa?2(xr?x?arcsin)

180r22?r2x?其中 D1.1?(WD?WS)??(0.165?0.065)?0.32m 22D1.1?WC??0.035?0.515m 2222r?3.14?0.51520.32Aa?2?(0.32?0.515?0.32??arcsin)?0.614m21800.515

（4）篩孔計算及其排列

選用δ=2mm不銹鋼板，取篩孔直徑為d0=5mm 篩孔按正三角形排列，取孔中心距

t?3d0?3?5?15mm

篩孔數(shù)目

1.155?Aa1.368?0.614n???3734個 22t0.015

開孔率為

?d??0.005???0.907?0??0.907????10.1%

t0.015????精餾段氣體通過篩孔的氣速 22u0?Vs11.3682??22.06m/s A00.101?0.614

提餾段氣體通過篩孔的氣速

u?0?Vs21.2489 ??20.14m/sA00.101?0.614

第四章 篩板流體力學(xué)驗算

4.1塔板校核

核算“塔徑1m”時的壓降。點擊“Blocks-Tray Rating”子目錄，再點擊“New”按鈕，創(chuàng)建一個塔板模擬對象，點擊“OK”。

在“Specs”頁面，填入“塔徑1.1m”等數(shù)據(jù)。然后點擊運行，觀察計算結(jié)果。

在“Blocks-B5-tray Rating”子目錄的“Results”頁面，可見塔徑1.1 m 時的最大液泛因子0.745（小于0.8）；全塔壓降15.24kPa，符合題目要求；最大降液管液位/板間距為0.3063（在0.2~0.5之間）[3]。塔板校核通過。

在 “Profiles”頁面，可看到各板上液泛因子、降液管流速、降液管持液量、壓降等數(shù)據(jù)。

表7.液泛因子表

Stage

17

Backup / Flooding Downcomer Downcome

Tray factor velocity r backup

space

m/sec meter

0.744558 0.015145 0.137837 0.306305 0.740555 0.014995 0.137338 0.305195 0.736253 0.014823 0.136788 0.303973 0.731601 0.014624 0.136181 0.302624 0.726544 0.014396 0.135509 0.301131 0.721022 0.014134 0.134763 0.299474 0.714966 0.013836 0.133935 0.297634 0.708303 0.013498 0.133016 0.295592 0.700962 0.013115 0.131998 0.293330 0.692876 0.012687 0.130875 0.290834 0.684000 0.012213 0.129646 0.288102 0.674327 0.011696 0.128314 0.285141 0.663916 0.011142 0.126894 0.281986 0.652935 0.010566 0.125415 0.278700 0.641687 0.009988 0.123925 0.275388 0.630626 0.009435 0.122486 0.272191

Downcome

Pressure

r res.drop

time

kPa sec

0.557260 29.7127 0.554732 30.0092 0.552042 30.3587 0.549172 30.7713 0.546107 31.2591 0.542832 31.8371 0.539338 32.5233 0.535626 33.3393 0.531708 34.3111 0.527617 35.4686 0.523413 36.8453 0.519193 38.4751 0.515094 40.3860 0.511292 42.5875 0.507977 45.0520 0.505306 47.6924 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

0.622024 0.624953 0.616190 0.605095 0.591366 0.575111 0.557276 0.539967 0.525929 0.516763 0.511736 0.509041 0.507441 0.008938 0.030508 0.029962 0.029237 0.028305 0.027165 0.025869 0.024556 0.023427 0.022632 0.022171 0.021938 0.021829 0.121270 0.135889 0.134819 0.133448 0.131742 0.129724 0.127511 0.125348 0.123552 0.122327 0.121629 0.121270 0.121090 0.269489 0.301976 0.299598 0.296550 0.292761 0.288276 0.283358 0.278551 0.274561 0.271839 0.270286 0.269489 0.269089 0.504128 0.542392 0.538299 0.533342 0.527585 0.521358 0.515338 0.510439 0.507316 0.505835 0.505265 0.504987 0.504749 50.3494 14.7503 15.0193 15.3917 15.8982 16.5655 17.3951 18.3253 19.2087 19.8830 20.2966 20.5121 20.6146

4.2塔板壓降

4.2.1干板阻力hC計算

干板阻力計算式：

?u0??hC?0.051?c???0?由d0/δ=5/2=2.5，查干篩孔的流量系數(shù)圖

2?ρV??ρ?L??? ?

圖7.篩孔的流量系數(shù)圖

得到c0=0.735 a.精餾段

?22.72??1.268?hC?0.051m液柱 ?????0.0816?0.735??757.06?

227

B.提餾段

?20.99???0.051hC??0.735??2?0.925?m液柱 ???0.04425869.43??4.2.2 氣體通過液層的阻力hL計算

計算：hL=β×hL a.精餾段

ua?Vs11.4089 ??1.648m/sAT?Af0.95?0.0951/2F0?uaρV?1.648?1.268?1.856kg/(s?m1/2)

查圖8

圖8.充氣系數(shù)關(guān)聯(lián)圖

得β=0.56。故

hL??hL?0.56?0.06?0.0336m液柱 b.提餾段

u?a?Vs21.3014 ??1.522m/sAT?Af0.95?0.0951/2F0?uaρV?1.522?0.925?1.464kg/(s?m1/2)

???hL??0.61?0.06?0.0366m液柱 查圖7，得β=0.61。故hL4.2.3液體表面張力的阻力計算

a.精餾段

液體表面張力所產(chǎn)生的阻力hσ：

4?L4?27.81?10?3h????0.003m液柱

?Lgd0757.06?9.81?0.005氣體通過每層塔板的也柱高度hP可按下式計算

hP?hC?hl?h??0.0816?0.0336?0.003?0.118m液柱

氣體通過每層塔板的液柱高度hp按下式計算

（設(shè)計允許值）?pp?hp?L1g?0.118?757.06?9.81?876Pa?0.88kPab.提餾段

液體表面張力所產(chǎn)生的阻力hσ：

4?L4?53.12?10?3h???0.00498m液柱 ???Lgd0869.43?9.81?0.005氣體通過每層塔板的也柱高度hP可按下式計算

??hl??h???0.04425?0.0366?0.00498?0.0858h?P?hCm液柱

氣體通過每層塔板的液柱高度hp按下式計算

?p?p?h??869.43?9.81?732Pa?0.88kPa（設(shè)計允許值）p?L2g?0.08584.3液面落差

對于篩板塔，液面落差很小，且本塔的塔徑和液流量不大，故可以忽略液面落差的影響。

4.4液沫夾帶

液沫夾帶量計算：

5.7?10??uaeV??L??HT?hf?6?? ??3.2hf?2.5hL?2.5?0.06?0.15m a.精餾段

5.7?10?3?1.648?eV????27.81?0.45?0.15?b.提餾段

3.2?0.0478kg液/kg汽?0.1kg液/kg汽

5.7?10?3?1.522?eV????53.12?0.45?0.15?3.2?0.0194kg液/kg汽?0.1kg液/kg汽

故本設(shè)計液沫夾帶量eV在允許范圍內(nèi)。

4.5漏液

對篩板塔，漏液點氣速u0,min可由下式計算

u0,min?4.4c0(0.0056?0.13hL?h?)?L/?V

a.精餾段

u0,min?4.4?0.735?(0.0056?0.13?0.06?0.003)?757.06/1.268?8.059m/s

實際孔速u0=22.72m/s>u0,min，則穩(wěn)定系數(shù)

K?b.提餾段

u0u0,min?22.72?2.82?1.5 8.059u?)?869.43/0.925?9.098m/s 0,min?4.4?0.735?(0.0056?0.13?0.06?0.00498實際孔速u’0=20.99m/s>u’0,min，則穩(wěn)定系數(shù)

K??故本設(shè)計中無明顯漏液。

u?20.990??2.31?1.5 ?u0,min9.0984.6液泛

為防止塔內(nèi)發(fā)生液泛，降液管內(nèi)液層高Hd應(yīng)服從下式關(guān)系

Hd???(HT?hW)

其中Hd?hP?hL?hd

?)2?0.153?0.082?0.001hd?0.153(u0m液液

甲醇-水物系屬一般物系，取φ=0.5 a.精餾段

?(HT?hW)?0.5?(0.45?0.05027)?0.250m

Hd?0.118?0.0336?0.001?0.1526m液液 b.提餾段

??(H?)?0.249m T?hW)?0.5?(0.45?0.04794H?m液柱 d?0.0858?0.0366?0.001?0.1234Hd???(HT?hW)，故本設(shè)計中不會發(fā)生液泛。

第五章 塔板負(fù)荷性能圖

5.1漏液線

由u0,min?4.4c0(0.0056?0.13hL?h?)?L/?V

u0,min?a.精餾段 Vs,minA0，hL?hW?hOW，hOW2.84?Lh?E?1000??lW????2/3

Vs.min?4.4c0A02/3??????2.84L??h??E??h?0.0056?0.13?hW???L/?V c??1000?lW?????????2/3???2.84?3600Ls????757.06?4.4?0.735?0.101?0.614?0.0056?0.13?0.05027?????0.003?1000?0.785?????????1.268化簡得到：Vs,min?4.90?0.00945?0.102Ls2/3

b.提餾段

Vs.min?4.4c0A02/3??????2.84Lh????E??h?0.0056?0.13?hW?c??L/?V ?l?1000??W????????2/3???2.84?3600Ls????869.43?4.4?0.735?0.101?0.614?0.0056?0.13?0.04794?????0.00498?1000?0.785?????????0.925化簡得到：Vs,min?4.90?0.00685?0.102Ls2/3

5.2液沫夾帶線

以eV=0.1kg液/kg氣為限，求VS-LS關(guān)系

3.25.7?10??uaeV??L??HT?hf?6?? ??a.精餾段

由ua?Vs1Vs1??1.170Vs1

AT?Af0.95?0.095hf?2.5hL?2.5(hW?hOW)，hW?0.05027

hOW2.84?3600LS????1000?0.785?2/3?0.7839L2S/3

2/3HT?hf?0.45?2.5(0.05027?0.7839L2/3S)?0.324?1.96LS

?5.7?10?3?1.170Vs1?eV???2/3?27.81?0.324?1.96LS??整理得Vs1?1.916?11.59Ls1

2/33.2?0.1kg液/kg汽

b.提餾段

u?a?Vs2Vs2??1.170Vs2

AT?Af0.95?0.095?? h?h?h?f?2.5L?2.5(W?hOW)，hW?0.04794??hOW2.84?3600LS???1000?0.785?2/3?0.7839L2S/3

2/3HT?hf?0.45?2.5(0.04794?0.7839L2/3S)?0.330?1.96LS

?1.170Vs2?5.7?10???eV??2/3??53.12?0.330?1.96LS?整理得Vs2?2.389?14.19Ls2

2/3?33.2?0.1kg液/kg汽

5.3液相負(fù)荷下限

對于平直堰，取堰上液層高度hOW=0.006m作為最小液體負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)。

2/3hOW??2.84?3600Ls?E??1000?lW??3/2?0.006，取E=1 ?0.006?1000?Ls,min???2.84??0.785?0.00067m3/s 36005.4液相負(fù)荷上限

以θ=4s作為液體在降液管中停留時間的下限

θ?Af?HT0.095?0.45AfHTL???0.01069，s,min44Ls

5.5液泛線

計算：?HT?(????1)hW?(??1)hOW?hc?hd?h? 忽略hσ，將各個關(guān)系式代入，整理得：

?2/3a?Vs2?b??c?L2s?dLs

其中：

a??0.051??V??? 2??(A0c0)??L?b???HT?(????1)hW

2c??0.153/?lWh0?

?3600?d??2.84?10?3E(1??)??l???W?2/3

a.精餾段

a??0.04112，b??0.1717，c??532.16，d??1.223

2/3Vs2?4.1756?12941L2?29.742Lss

b.提餾段

a??0.02612，b??0.1718，c??279.59，d??1.262

/3Vs2?6.5773?10704L2L2s?48.315s

根據(jù)以上計算，用幾何畫板軟件，分別畫精餾段和提餾段的篩板塔負(fù)荷性能圖。結(jié)果如圖9和圖10。由圖看出，該篩板的操作上限液沫夾帶線控制，下限由液相負(fù)荷下限控制。

a.精餾段

查圖可得：Vs,max?1.75m/s，Vs,min?0.68m/s，故操作彈性為：

32Vs,maxVs,minb.提餾段

?1.75?2.57 0.68Vs,maxVs,min?2.09?3.12 0.67

圖9.精餾段塔板負(fù)荷圖

圖10.提餾段塔板負(fù)荷圖

第六章 塔換熱器設(shè)計

6.1原料預(yù)熱器設(shè)計

根據(jù)2.7 節(jié)工藝計算結(jié)果，對精餾塔的進(jìn)料前換熱器進(jìn)行設(shè)備設(shè)計計算，為一步嚴(yán)格計算提供數(shù)據(jù)。

在aspen工作界面選擇HEATX模塊，物流交換如下圖所示：

圖11 原料進(jìn)料換熱器設(shè)計模塊

1）進(jìn)行預(yù)熱器的簡捷計算。

首先添加換熱介質(zhì)水到計算系統(tǒng)中。

添加進(jìn)口物流性質(zhì)。加入塔頂進(jìn)入冷凝器蒸汽性質(zhì)。由“Streams-Specifications”中填寫如下數(shù)據(jù)：

熱水流量暫時寫作300kmol/h，然后用 “Design-spec”功能求取準(zhǔn)確值。

在“Blocks-Setup”子目錄，有4 個頁面，只需要填寫“Specifications”頁面。規(guī)定進(jìn)料物流換熱后的溫度達(dá)到進(jìn)入精餾塔的為泡點。

模擬計算運行并查看結(jié)果。在“Blocks-Thermal Results”子目錄有5 個頁面。在“Summry”頁面可看到兩流體進(jìn)、出口的性質(zhì)參數(shù)，其中高溫蒸汽出口溫度變?yōu)?8.1℃。

在“Exchanger Details”頁面，可看到熱負(fù)荷139.68KW、需要的換熱面積125.66m2、傳熱系數(shù) 624.03kcal/ hr-sqm-k、傳熱溫差42.5℃等數(shù)據(jù)。

由上述結(jié)果給出熱負(fù)荷431.74KW、需要換熱面積16m2、總傳熱系數(shù)0.85kJ/s·m2·k、傳熱溫差等31.7℃等數(shù)據(jù)，選擇浮頭式換熱器。

6.2 冷凝器的選擇

輸入冷卻水物流信息

輸入塔頂物料信息

設(shè)置目標(biāo)

運行，查看結(jié)果

查看換熱器面積為90m2。

選擇BE?YS?900X-1.6-200-4.519-4RE?b?B浮頭式換熱

器。

6.3 再沸器的選擇

輸入塔底物料信息

選用200℃的飽和水蒸氣加熱

設(shè)定目標(biāo)

查看結(jié)果

查看換熱器面積為27.04m2，選擇釜式換熱器，型號：G·CH800-6-70

第七章 塔附件設(shè)計

7.1接管

7.1.1進(jìn)料管

進(jìn)料管的結(jié)構(gòu)類型很多，有直管進(jìn)料管、彎管進(jìn)料管、T型進(jìn)料管等本設(shè)計采用直管進(jìn)料管。管徑計算如下：

D?4VS 取uF=0.8m/s，ρF=816.42kg/m3 πuF4.5?107-33V??2.1265?10m/s

S3600?300?24?816.424?2.1265?10-3D??0.058m?58mm

3.14?0.8查標(biāo)準(zhǔn)系列選取φ70×4 7.1.2回流管

dR?查表取φ70×4

4Vs14?1.4089??0.054m

πuF?D3.14?0.8?757.067.1.3塔底出料管

dW?4WMW4?188.72?18.04??0.042m

πuF?W3.14?0.8?869.43?3600查表取φ60×4 7.1.4 塔頂蒸汽出料管

直管出氣，取出口氣速u=20m/s，則

D?查表取φ355×9

4?6906?0.349m?349mm

3.14?20?36007.1.5塔底進(jìn)氣管

采用直管，取出口氣速u=15m/s，則

D?查表取φ325×9

4?3498.5?0.287m?287mm

3.14?15?36007.1.6法蘭

由于常壓操作，所有法蘭均采用標(biāo)準(zhǔn)管法蘭，平焊法蘭，由于不同的公稱直徑，選用相應(yīng)法蘭。

（1）進(jìn)料管接管法蘭：Pg6Dg60HG5010-58（2）回流管接管法蘭：Pg6Dg60HG5010-58（3）塔底出料管法蘭：Pg6Dg50HG5010-58（4）塔頂蒸汽管法蘭：Pg6Dg300HG5010-58（5）塔釜蒸汽管法蘭：Pg6Dg350HG5010-58 7.2筒體與封頭

7.2.1筒體

?d?pD0.1?1100?C??2?2.55mm t2?111.72?0.9?0.12?????pC???min?3mm，所以???min?C?5mm，壁厚選5mm，材料選用A3F 7.2.2封頭

封頭分為橢圓形、蝶形封頭等幾種，本設(shè)計采用橢圓形封頭，由公稱直徑dg=1100mm，查得曲面高度h1=450mm，直邊高度h0=40mm，內(nèi)表面積F=3.73m2，容積V=0.866m3。選用封頭Dg1800×6，JB1154-73。

7.3除沫器

在空塔氣速較大，塔頂帶液現(xiàn)象嚴(yán)重，以及工藝過程中不許出塔氣速夾帶霧滴的情況下，設(shè)置除沫器，以減少液體夾帶損失，確保氣體純度，保證后續(xù)設(shè)備的正常操作。本設(shè)計采用絲網(wǎng)除沫器，其具有比表面積大、重量輕、空隙大及使用方便等優(yōu)點。

設(shè)計氣速選?。?系數(shù)K，=0.107 u?K?除沫器直徑： ?L??V757.06?1.268?0.107??2.61m/s ?V1.268D?4VS4?1.4089??0.99m ?u3.14?1.84選取不銹鋼除沫器，類型：標(biāo)準(zhǔn)型；規(guī)格：20-50；材料：不銹鋼鋼絲（0Cr18Ni9）；

絲網(wǎng)尺寸：圓絲φ0.23。

7.4裙座

塔底常用裙座支持，裙座的結(jié)構(gòu)性能好，連接處產(chǎn)生的局部阻力小，所以它是塔設(shè)備的主要支座形式，為了制作方便，一般采用圓筒形。裙座壁厚取16mm。

基礎(chǔ)環(huán)內(nèi)徑：

Dbi?(1100?2?16)?(0.2~0.4)?103?832mm

基礎(chǔ)環(huán)外徑

Dbo?(1100?2?16)?(0.2~0.4)?103?1432mm

圓整：Dbi=900mm，Dbo=1600mm；基礎(chǔ)環(huán)厚度，考慮到腐蝕余量取18mm；再考慮到再沸器，裙座高度取3m，地角螺旋直徑取M30。

7.5吊柱

對于較高的室外無框架的整體塔，在塔頂設(shè)置吊柱，對于補充和更換填料、安裝和拆卸內(nèi)件，既經(jīng)濟(jì)又方便，一般取高度15m以上的塔物設(shè)吊柱，本設(shè)計中塔高度大，以此設(shè)吊柱。因設(shè)計塔徑為1000mm,可選用吊柱500kg。s=1000mm,L=3400mm,H=1000mm。材料為A3。

7.6人孔

人孔是安裝或檢修人員進(jìn)出塔的唯一通道，人孔的設(shè)置應(yīng)便于進(jìn)入任何一層塔板，由于設(shè)置人孔處塔間距大，且人孔設(shè)備過多會使制造時塔體的彎曲度難以達(dá)到要求，一般每隔10-20塊塔板才設(shè)一個人孔，本塔中共35塊板，需設(shè)置3個人孔，每個孔直徑為450mm，在設(shè)置人孔處，板間距為800mm，裙座上應(yīng)開2個人孔，直徑為600mm，人孔伸入塔內(nèi)部應(yīng)與塔內(nèi)壁修平，其邊緣需倒棱和磨圓，人孔法蘭的密封面形狀及墊片用材，一般與塔的接管法蘭相同，本設(shè)計也是如此。

第八章 塔總體高度的設(shè)計

8.1塔的頂部空間高度

塔的頂部空間高度是指塔頂?shù)谝粚铀P到塔頂封頭的直線距離，取除沫器到第一塊板的距離為600mm,塔頂部空間高度為1200mm。

8.2塔的底部空間高度

塔的底部空間高度是指塔底最末一層塔盤到塔底下封頭切線距離，釜液停留時間取8min。

HB?（tL?S?60?RV)/AT?(0.5~0.7)?(8?2.2329?10?60?0.124)/0.785?0.6?1.81m?3,HB取2000mm。

8.3塔總體高度

Hl?HTN?3?350?450?(31?2)?4?350?14450mm?14.45m

H?Hl?HB?H裙?H封?H頂?14.45?2?3?0.49?1.2?21.14m

如圖12所示是塔的設(shè)計參數(shù)：

圖12.精餾塔設(shè)計圖

如圖是帶控制點的流程圖：

參考文獻(xiàn)

[1] 馮霄，何潮洪主編.化工原理（下冊）.第二版.北京：科學(xué)出版社，2007 [2] 管國鋒，趙汝溥主編.化工原理.第三版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.5 [3] 孫蘭義主編.化工流程模擬實訓(xùn)——Aspen Plus教程.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2012.8 [4] 王國勝.化工原理課程設(shè)計.第二版.[M].大連：大連理工大學(xué)出版社，2006.8 [5] 中國石化集團(tuán)上海工程有限公司編.化工工藝設(shè)計手冊（上冊）.第四版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.6 [6] 路秀林，王者相等主編.化工設(shè)備設(shè)計全書·塔設(shè)備.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.1

符號說明

英文字母

Aa —— 塔板鼓泡區(qū)面積，m2 Af —— 降液管截面積，m2 AT —— 塔截面積，m2 b —— 操作線截距，m C —— 計算時的負(fù)荷系數(shù)，無因次 c0 —— 流量系數(shù)，無因次 D —— 塔徑, m d0 —— 閥孔直徑 m ev —— 霧沫夾帶量，kg（液）/kg（汽）E —— 塔板效率，無因次

ET —— 總板效率（全塔效率），無因次 F0 —— 閥孔動能因數(shù)，kg1/2/(s·m1/2)g —— 重力加速度，m/s2

G —— 氣相空塔質(zhì)量流速，kg/(m2·s)hc —— 與干板壓強(qiáng)降相當(dāng)?shù)囊褐叨?，m液柱

hd —— 與液體流過降液管時的壓強(qiáng)降相當(dāng)?shù)囊褐叨?，m液柱

hq —— 進(jìn)口堰與降液管的水平距離，m ho —— 降液管底隙高度，m hf —— 板上鼓泡高度，m how —— 堰上液層高度，m hp —— 與單板壓降相當(dāng)?shù)囊簩痈叨龋琺

ho —— 與克服液體表面張力的壓降相當(dāng)?shù)囊褐?，m hw —— 出口堰高度，m

k —— 物性系數(shù)，量綱為1 Ls —— 塔內(nèi)液體流量

lw —— 溢流堰長度，m N —— 一層塔板上的篩孔總數(shù) NP —— 實際板層數(shù) NT —— 理論板層數(shù) R —— 回流比 t

—— 孔心距，m t’ —— 排間距，m u —— 空塔氣速，m/s umax—— 泛點氣速，m/s u0 —— 臨界孔速，m/s

uo’ —— 降液管底隙處液體流速，m/s wc —— 弓形降液管的寬度，m ws —— 破沫區(qū)寬度，m

x —— 液相中易揮發(fā)組分的摩爾分?jǐn)?shù) y —— 氣相中易揮發(fā)組分的摩爾分?jǐn)?shù) z —— 塔的有效段高度，m

希臘字母

α —— 相對揮發(fā)度，量綱為1 ε —— 空隙率，量綱為1 ε0 —— 板上液層充氣系數(shù)，量綱為1 θ —— 液體在降壓管中停留時間，s μ —— 黏度，Pa·s ρV —— 氣相密度，Kg/m3 ρL —— 液相密度，Kg/m3 φ —— 系數(shù)，量綱為1

第二篇：乙醇-水分離過程連續(xù)精餾塔的設(shè)計

《化工原理》課程設(shè)計

標(biāo)題:乙醇-水分離過程連續(xù)精餾塔的設(shè)計

學(xué) 院 醫(yī)藥化工學(xué)院 專 業(yè) 應(yīng)用化學(xué) 班 級 11化妝品（2）班 姓 名 廖神娣 學(xué) 號 1115512231 指導(dǎo)教師 朱繼芳、龍春霞

乙醇-水分離過程連續(xù)精餾塔的設(shè)計

(一)設(shè)計題目：

試設(shè)計一座乙醇-水連續(xù)精餾塔提純乙醇。進(jìn)精餾塔的料液含乙醇30%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同），其余為水；產(chǎn)品的乙醇含量不得低于90%；殘液中乙醇含量不得高于0.8%；要求產(chǎn)品乙醇的年產(chǎn)量為16萬噸/年。

(二)操作條件

1)塔頂壓力 4KPa 2)進(jìn)料熱狀態(tài) 自選

3)回流比 自選

4)塔底加熱蒸氣壓力 0.5Mpa（表壓）

(三)塔板類型

自選

(四)工作日

每年工作日為300天，每天24小時連續(xù)運行。

(五)設(shè)計說明書的內(nèi)容

1.設(shè)計內(nèi)容

(1)流程和工藝條件的確定和說明(2)操作條件和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)(3)精餾塔的物料衡算；

(4)塔板數(shù)的確定；

(5)精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計算；

(6)精餾塔的塔體工藝尺寸計算；

(7)塔板主要工藝尺寸的計算；

(8)塔板的流體力學(xué)驗算；

(9)塔板負(fù)荷性能圖；

(10)主要工藝接管尺寸的計算和選?。ㄟM(jìn)料管、回流管、釜液出口管、塔頂蒸汽管、人孔等）

(11)塔板主要結(jié)構(gòu)參數(shù)表

(12)對設(shè)計過程的評述和有關(guān)問題的討論。2.設(shè)計圖紙要求：

1)繪制生產(chǎn)工藝流程圖（A3號圖紙）；

2)繪制精餾塔設(shè)計條件圖（A3號圖紙）。

目 錄

1．設(shè)計方案的確定…………………………………………………………………1 2．操作條件和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)……………………………………………………………1

3．精餾塔的物料衡算………………………………………………………………1

3．1 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率……………………………………1

3．2 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量………………………………1

3．3 物料衡算……………………………………………………………………2 4．塔板數(shù)的確定……………………………………………………………………2

4．1 理論板層數(shù)NT的求取…………………………………………………… 2 4．1．1 求最小回流比及操作回流比……………………………………… 3 4．1．2 求精餾塔的氣、液相負(fù)荷………………………………………… 3 4．1．3 求操作線方程……………………………………………………… 3 4．1．4 圖解法求理論板層數(shù)……………………………………………… 4

4．2 塔板效率的求取……………………………………………………………4

4．3 實際板層數(shù)的求取…………………………………………………………5 5．精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計算……………………………………5

5．1 操作壓力計算………………………………………………………………5

5．2 操作溫度計算………………………………………………………………6

5．3平均摩爾質(zhì)量的計算………………………………………………………6

5．4平均密度的計算……………………………………………………………6 5．4．1 氣相平均密度計算………………………………………………… 6 5．4．2 液相平均密度計算………………………………………………… 7

5．5 液體平均表面張力計算……………………………………………………7

5．6 液體平均粘度計算…………………………………………………………8 6．精餾塔的塔體工藝尺寸計算……………………………………………………8

6．1 塔徑的計算…………………………………………………………………8 6．1．1 精餾段塔徑的計算………………………………………………… 8

6．2 精餾塔有效高度的計算……………………………………………………10

7．塔板主要工藝尺寸的計算………………………………………………………10

7．1 溢流裝置計算………………………………………………………………10 7．1．1 堰長lW……………………………………………………………… 10 7．1．2 溢流堰高度 hW …………………………………………………… 10 7．1．3 弓形降液管寬度Wd和截面積Af……………………………………10 7．1．4 降液管底隙高度ho………………………………………………… 11

7．2 塔板布置……………………………………………………………………11 7．2．1 塔板的分塊……………………………………………………………11 7．2．2 邊緣區(qū)寬度確定………………………………………………………11 7．2．3 開孔區(qū)面積計算………………………………………………………11 7．2．4 篩孔計算及其排列……………………………………………………12 8．篩板的流體力學(xué)驗算……………………………………………………………12

8．1 塔板降………………………………………………………………………12 8．1．1 干板阻力hc計算…………………………………………………… 12 8．1．2 氣體通過液層的阻力hl計算…………………………………………13 8．1．3 液體表面張力的阻力hσ計算……………………………………… 13

8．2 液面落差……………………………………………………………………13

8．3 液沫夾帶……………………………………………………………………13

8．4 漏液…………………………………………………………………………13

8．5 液泛…………………………………………………………………………14 9．塔板負(fù)荷性能圖…………………………………………………………………14

9．1 漏液線………………………………………………………………………14

9．2 液沫夾帶線…………………………………………………………………15

9．3 液相負(fù)荷下限線……………………………………………………………16

9．4 液相負(fù)荷上線線……………………………………………………………16

9．5 液泛線………………………………………………………………………16 10．主要工藝接管尺寸的計算和選取…………………………………………… 18

10．1 蒸汽出口管的管徑計算……………………………………………………20

10．2 回流液管的管徑計算………………………………………………………20

10．3 進(jìn)料液管的管徑計算………………………………………………………20

10．4 釜液排出管的管徑計算……………………………………………………20

10．5 人孔相關(guān)尺寸的選取………………………………………………………21 11．塔板主要結(jié)構(gòu)參數(shù)表……………………………………………………………21 12．設(shè)計過程的評述及有關(guān)問題的討論……………………………………………22 參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………… 25

設(shè)計計算

1．設(shè)計方案的確定

本設(shè)計任務(wù)為分離乙醇—水混合物提純乙醇，采用連續(xù)精餾塔提純流程。設(shè)計中采用泡點進(jìn)料，將原料液通過預(yù)熱器加熱至泡點后送入精餾塔內(nèi)。塔頂上升蒸氣采用全凝器冷凝，冷凝液在泡點下一部分回流至塔內(nèi)，其余部分經(jīng)產(chǎn)品冷卻器冷卻后送至儲罐。該物系屬易分離物系，回流比較大，故操作回流比取最小回流比的1.1倍。塔釜采用直接蒸汽加熱，塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送至儲罐。

2．操作條件和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

進(jìn)料中乙醇含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）

wF?0.30； 產(chǎn)品中乙醇含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）

wD?0.90； 塔釜中乙醇含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）

wW?0.008； 處理能力

GF?16萬噸/年； 塔頂操作壓力

4KPa 進(jìn)料熱狀況

泡點進(jìn)料； 根據(jù)上述工藝條件作出篩板塔的設(shè)計計算如下。

3．精餾塔的物料衡算

3．1 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率

乙醇的摩爾質(zhì)量 MA?46.07kg/kmol

水的摩爾質(zhì)量 MB?18.02kg/kmol

0.30/46.07?0.1440.30/46.07?0.70/18.020.90/46.07x??0.779

D0.90/46.07?0.10/18.020.008/46.07xW??0.0030.008/46.07?0.992/18.02xF?3．2 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量

MF?0.144?46.07?(1?0.144)?18.02?22.06kg/kmol

MD?0.779?46.07?(1?0.779)?18.02?39.87kg/kmol

MW?0.003?46.07?(1?0.003)?18.02?18.10kg/kmol3．3 物料衡算

每年300天，每天工作24小時，其處理量為16萬噸/年

16?104?103/(300?24)故原料液的處理量為 F??1007.35kmol/h

22.06總物料衡算 1007.35?D?W

乙醇的物料衡算 1007.35?0.144?0.779D?0.003W 聯(lián)立解得 D?183.04kmol/h

W?824.31kmol/h

4．塔板數(shù)的確定

4．1 理論板層數(shù)NT的求取

4．1．1求最小回流比及操作回流比

【1】 乙醇-水是非理想物系，先根據(jù)乙醇-水平衡數(shù)據(jù)（見下表1），繪出平衡線，如圖所示，表1 乙醇-水平衡數(shù)據(jù)

液相中乙醇摩爾分?jǐn)?shù)

0.0 0.01 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.14 0.18 0.20

氣相中乙醇摩爾分?jǐn)?shù)

0.0 0.11 0.175 0.273 0.34 0.392 0.43 0.482 0.513 0.525

液相中乙醇摩爾分?jǐn)?shù)

0.25 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.894 0.95 1.0

氣相中乙醇摩爾分?jǐn)?shù)

0.551 0.575 0.614 0.657.0698 0.755 0.82 0.894 0.942 1.0 2

乙醇-水x-y相平衡圖0.80.70.60.5y0.40.30.20.1000.10.20.30.40.50.60.70.8x

因為xq?xF?0.144，在圖上讀出yq?0.484 于是 Rmin?取操作回流比為

R?1.5Rmin?1.5?0.867?1.30 4．1．2 求精餾塔的氣、液相負(fù)荷 xD?yqyq?xq?0.779?0.484?0.867

0.484?0.144 L?RD?1.30?183.04?237.95kmol/hV?(R?1)D?(1.30?1)?183.04?420.99kmol/hL?L?F?237.95?1007.35?1245.3kmol/hV'?V?420.99kmol/h'

4．1．3 求操作線方程 精餾段操作線方程為

y?LD237.95183.04x?xD?x??0.779?0.565x?0.339 VV420.99420.99提餾段操作線方程為

L''W1245.3'824.31x??0.003?2.958x'?0.0059

y?'x?'xW?VV420.99420.99' 3

4．1．4 圖解法求理論塔板數(shù) 采用圖解法求理論板層數(shù)，如圖所示。

（b）

求解結(jié)果為：

總理論塔板數(shù)

NT?16(包括再沸器)進(jìn)料板位置

第13塊板 4．2 塔板效率的求取 操作溫度計算：

?xD?0.779?由乙醇—水的氣液兩相平衡圖【1】可查得組成分別為?xF?0.144的泡點溫度：

?x?0.003?W?塔頂溫度：tD?78.69?C??進(jìn)料板溫度：tF?99.43?C ?塔釜溫度：t?99.99?CW?由乙醇—水的氣液兩相平衡圖可查得：

??xA?0.779塔頂：????yA?0.815 塔頂和塔釜的氣液兩相組成為：

??xA?0.003?塔釜：???yA?0.044???頂?1.05查化工物性算圖手冊得：?

??14.6?底則塔內(nèi)相對揮發(fā)度：?m??頂??底?1.05?14.6?3.92

塔的平均溫度為 0.5×（78.69＋99.99）＝89.34℃（取塔頂?shù)椎乃阈g(shù)平均值），在此平均溫度下查手冊【2】得：

?A?0.38mPa?s，?B?0.32mPa?s。

lg?Lm??xilg?i 則全塔液相平均粘度

?Lm?0.144?0.38?(1?0.144)?0.32?0.3286mP?s

全塔效率由奧康奈爾O’connell關(guān)聯(lián)式計算：

E?0.49??L T ? m??0.245?0.49??3.92?0.3286??0.245?0.464．3 實際板層數(shù)的求取

精餾段實際板層數(shù)

N精?12/0.46?26.8?27 提餾段實際板層數(shù)

N提?4/0.46?8.69?9

5．精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計算

以精餾段為例進(jìn)行計算。5．1 操作壓力計算

塔頂操作壓力

PD?10.1 3?4?10.53kPa每層塔板壓降

?P?0.7kPa

進(jìn)料板壓力

PF?105.3?0.7?27?124.2kPa 精餾段平均壓力

Pm?(10.5 3?12.42)2?11.48kPa 5

5．2 操作溫度計算

從乙醇—水溶液的氣液相平衡圖【1】查得個點的泡點溫度（近似看作是操作溫度）為：

塔頂溫度

tD?78.69?C

進(jìn)料板溫度

tF?99.43?C

精餾段平均溫度為：tm?(78.69?99.43)2?89.06?C 5．3平均摩爾質(zhì)量計算 塔頂平均摩爾質(zhì)量計算

由xD?y1?0.779，查平衡曲線，得

x1?0.73MVDm?0.779?46.07?(1?0.779)?18.02?39.87kg/kmol

MLDm?0.735?46.07?(1?0.735)?18.02?38.64kg/kmol進(jìn)料板平均摩爾質(zhì)量計算 由圖解理論板（見圖（b）），得

yF?0.450 查平衡曲線，得

xF?0.120

MVFm?0.450?46.07?(1?0.450)?18.02?30.64kg/kmo l

MLFm?0.120?46.07?(1?0.120)?18.02?21.39kg/kmo l精餾段平均摩爾質(zhì)量

MVm?(39.87?30.64)2?35.26kg/kmo l

MLm?(38.64?21.39)2?30.02kg/kmo l5．4平均密度計算 5．4．1 氣相平均密度計算 由理想氣體狀態(tài)方程計算，即

?Vm? PmMVm114.8?35.26??1.34kg/m

3RTm8.314?(89.06?273.15)6

5．4．2 液相平均密度計算 液相平均密度依下式計算，即

1?Lm??ai?i 塔頂液相平均密度的計算 由tD?78.69?C，查手冊【2】得

?A?61.15kg/m3

?B?97.35kg/m3 塔頂液相的質(zhì)量分率

aA?0.779?46.07?0.90

0.779?46.07?0.221?18.0 ?LDm?1?635.1kg/m3

0.90611.5?0.10973.5進(jìn)料板液相平均密度的計算 由tF?99.43?C，查手冊【2】得

?A?59.45kg/m3

?B?95.78kg/m3 進(jìn)料板液相的質(zhì)量分率

aA?0.12?46.07?0.26

0.12?46.07?0.88?18.02

?LFm?1?826.5kg/m3

0.26/594.5?0.74957.8精餾段液相平均密度為

?Lm?(63.51?82.65)2?73.08kg/m3 5．5 液體平均表面張力計算 液相平均表面張力依下式計算，即

?Lm??xi?i

塔頂液相平均表面張力的計算 由tD?78.69?C，查手冊【2】得

?A?17.3mN/m

?B?62.8mN/m

?LDm?0.779?17.3?0.221?62.8?27.36mN/m

進(jìn)料板液相平均表面張力的計算 由tF?99.43?C，查手冊得

?A?15.3mN/m

?B?58.9mN/m

?LFm?0.12?15.3?0.88?58.9?53.67mN/m 精餾段液相平均表面張力為

?Lm?(27.36?53.67)2?40.51mN/m 5．6 液體平均粘度計算 液相平均粘度依下式計算，即

lg?Lm??xilg?i 塔頂液相平均粘度的計算 由t2】D?78.69?C，查手冊【得：

?A?0.45mPa?s

?B?0.38mP?as

lg?LDm?0.779lg(0.45)?0.221lg(0.38)解出

?LDm?0.43mP?as 進(jìn)料板液相平均粘度的計算 由tF?99.43?C，查手冊【3】得：

?A?0.31mP?s

?B?0.28mP?as

lg?LFm?0.12lg(0.31)?0.88lg(0.28)

解出

?LWm?0.28mPa?s 精餾段液相平均粘度為

?Lm?(0.43?0.28)2?0.36mP?as

6．精餾塔的塔體工藝尺寸計算

6．1 塔徑的計算

6．1．1 精餾段的塔徑計算

1】

【

精餾段的氣、液相體積流率為

VVMVms?3600??420.99?35.2634?3.08m3/s

Vm3600?1.LLMLms?3600??237.95?30.02.8?0.0027m3/s

Vm3600?730由

u??Vmax?C?L? V式中C由式C?C??L?0.2【4】20??20??計算，式中C20由圖（史密斯關(guān)系圖）查得，圖的橫坐標(biāo)為 Lh??L?12V???0.0027?3600?7302h???V??3.08?3600??.8??1.34???0.020 6取板間距HT?0.40m，板上液層高度hL?0.06m，則

HT?hL?0.40?0.06?0.34m

查圖（史密斯關(guān)系圖）【4】

得

C20?0.072

0.20.C?C???20?L?20???0.072??40.51??20???0.08 u730.8?1.34max?0.0831.34?1.94m/s

取安全系數(shù)為0.7，則空塔氣速為

u?0.7umax?0.7?1.94?1.36m/s

D?4Vs?4?3.08?1

?u??1.36.70m圓整塔徑，取

D?2.0m

塔截面積為

A?2T?4D??4?22?3.14m2

實際空塔氣速為

u?Vs3.08??0.98m/s AT3.146．2 精餾塔有效高度的計算 精餾段有效高度為

Z精?（N精?1）HT?(27?1)?0.4?10.4m 提餾段有效高度為

Z提?（N提?1）HT?(9?1)?0.4?3.2m 故精餾塔的有效高度為

Z?Z精?Z提?10.4?3.2?13.6m

7．塔板主要工藝尺寸的計算

7．1 溢流裝置計算

因為塔徑D?2.0m，一般場合可選用單溢流弓形降液管，采用凹形受液盤。各項計算如下： 7．1．1 堰長lW

取

lW?0.66D?0.66?2?1.32m 7．1．2 溢流堰高度hW 由

hW?hL?hOW

選用平直堰，堰上液層高度hOW由下式計算，即

hOW2.84?Lh?? ?E???1000?lW?23近似取E=1，則

hOW2.84?Lh???E??1000?lW??232.84?0.0027?3600???1???10001.32??23?0.0107m

取板上清液層高度

hL?60mm

故

hW?hL?hOW?0.06?0.011?0.0493m 7．1．3 弓形降液管寬度Wd和截面積Af

由

lWD?0.66 查圖（弓形降液管的參數(shù)）【4】，得

AfA?0.072

WdTD?0.12 故

Af?0.072AT?0.072?3.14?0.227m2W?0.124?2?0.248m

d?0.124D依式??3600AfHT4】L 【驗算液體在降液管中停留的時間，即

h

??3600AfHT?0.227?0.40L?3600h0.0027?3600?42.04?5s

故降液管設(shè)計合理。7．1．4 降液管底隙高度ho

hLh0?

3600lWu?0取

u?0?0.16m/s

則

h0027?36000?Lh?0.3600l?Wu03600?0.16?1.32?0.0128m

hW?h0?0.0493?0.0128?0.0365m?0.006m 故降液管底隙高度設(shè)計合理。

選用凹形受液盤，深度h?W?50mm 【4】

7．2 塔板布置 7．2．1 塔板的分塊

因為D?800mm，故塔板采用分塊式。查表（塔板分塊數(shù)）【4】，則塔板分為5塊。

7．2．2 邊緣區(qū)寬度確定

取

W?s?Ws?0.07m，Wc?0.035m

7．3．3 開孔區(qū)面積計算 開孔區(qū)面積Aa按下式計算，即

D?2000mm，??r2?1x?22

Aa?2??xr?x?180sinr??

??D2?(Wd?Ws)??(0.248?0.07)?0.682m 22D2?0.965m

r??Wc??0.03522其中

x?故

Aa?2?(0.6820.965?0.682?7．2．4 篩孔計算及其排列

22??0.9652180sin?10.682)?2.39m2 0.965本次所處理的物系無腐蝕性，可選用??3mm碳鋼板，取篩孔直徑d0?5mm。篩孔按正三角形排列，取孔中心距t為

t?3d0?3?5?15mm 篩孔數(shù)目n為

n?開孔率為 1.155Aa1.155?2.39??1226個9 2t20.015?d??0.005?

??0.907?0??0.907????10.1%

t0.015????氣體通過閥孔的氣速為

u0?Vs3.08??12.76m/s A00.101?2.39228．篩板的流體力學(xué)驗算

8．1 塔板壓降

8．1．1 干板阻力hc計算 干板阻力hc由下式計算，即

?u0??

hc?0.051?c???0?2??V?????? ?L?【4】由d0??53?1.67，查圖（干篩孔的流量系數(shù)）得，c0?0.772

?12.76?故

hc?0.051??0.772??

2?1.34????0.026m液柱 730.8??12

8．1．2 氣體通過液層的阻力hl計算 氣體通過液層的阻力hl由下式計算，即

hl??hLVs3.08??1.057m/sAT?Af3.14?0.227

ua?

F0?ua?V?1.0571.34?1.22kg12/(s?m12)【4】查圖（充氣系數(shù)關(guān)聯(lián)圖）得：??0.62

故

hl??hL??(hl?hOW)?0.62(0.0493?0.0107)?0.0372m液柱 8．1．3 液體表面張力的阻力hσ計算 液體表面張力所產(chǎn)生的阻力hσ由下式計算，即

4?L4?40.51?10?3

h????0.004m液柱

?Lgd0730.8?9.81?0.005氣體通過每層塔板的液柱高度hp可按下式計算，即

hp?hc?hl?h?hp?0.026?0.0372?0.004?0.0672m液柱

氣體通過每層塔板的壓降為

?P?hp?Lg?0.0672?730.8?9.81?481.8Pa?0.7kPa（設(shè)計允許值）8．2 液面落差

對于篩板塔，液面落差很小，且本次的塔徑和液流量均不大，故可以忽略液面落差的影響。8．3 液沫夾帶

液沫夾帶量由下式計算，即

3.2ua?5.7?10???eV??

?L??HT?hf?hf?2.5hL?2.5?0.06?0.15m?65.7?10?6?1.057?故

eV???40.51?10?3?0.40?0.15?3.2?0.014kg液/kg氣?0.1kg液/kg氣

故在本次設(shè)計中液沫夾帶量eV在允許范圍內(nèi)。8．4 漏液

對篩板塔，漏液點氣速u0，min可由下式計算，即

u0,min?4.4C0(0.0056?0.13hL?h?)?L?V

?4.4?0.772(0.0056?0.13?0.06?0.004)?730.81.34 ?7.69m/s實際孔速u0?12.76m/s?u0,min 穩(wěn)定系數(shù)為

K?u0u0,min?12.76?1.66 7.691.5?K?2故在本次設(shè)計中無明顯漏液。8．5 液泛

為防止塔內(nèi)發(fā)生液泛，降液管內(nèi)液層高Hd應(yīng)服從下式的關(guān)系，即

Hd??(HT?hW)

【4】乙醇—水物系屬一般物系，不易發(fā)泡，故安全系數(shù)取??0.6，則

?(HT?hW)?0.6?(0.40?0.0493)?0.27m 而

Hd?hp?hL?hd

板上不設(shè)進(jìn)口堰，hd可由下式計算，即

?

hd?0.153(u0)2?0.153?(0.16)2?0.004m液柱

Hd?0.0672?0.06?0.004?0.131m液柱0.131m?Hd??(HT?hW)?0.27m

故在本次設(shè)計中不會發(fā)生液泛現(xiàn)象。

9．塔板負(fù)荷性能圖

9．1 漏液線

由

u0,min?4.4C0(0.0056?0.13hL?h?)?L?V

u0,min?Vs,min A0

hL?hW?hOW

hOW得

Vs,min2.84?Lh??E??? 1000?l?W?2323??????L2.84??h???4.4C0A0?0.0056?0.13?hW?E??h??L?V???1000?lW??????????4.4?0.772?0.101?2.3923???2.84???3600Ls????0.0056?0.13?0.0493??1?????0.004?730.81.341000?1.32?????????

?0.821.22?13.93L2s整理得 Vs,min23

在操作范圍內(nèi)，任取幾個Ls值，依上式計算出Vs值，計算結(jié)果列于表2。

表2

Ls,m3/s

Vs,m3/s

由上表數(shù)據(jù)即可作出漏液線1。9．2 液沫夾帶線

以eV?0.1kg液/kg氣為限，求Vs—Ls關(guān)系如下：

0.0006

0.916

0.0015

0.925

0.0030

0.936

0.0045

0.945

5.7?10??ua由

eV??L??HT?hf?6?? ??3.2

ua?VsVs??0.3433Vs

AT?Af3.14?0.227

hf?2.5hL?2.5(hW?hOW)

hW?0.0493

hOW2.84?3600Ls???1???10001.32??232323 ?0.554L4s故

hf?0.12?31.38L6s

HT?hf?0.227?1.386Ls233.2

?0.3433Vs5.7?10???eV?23??3?40.51?10?0.277?1.386Ls??6?0.1

整理得 Vs?6.29?31.46Ls

在操作范圍內(nèi)，任取幾個Ls值，依上式計算出Vs值，計算結(jié)果列于表3。

表3

Ls,m3/s

Vs,m3/s

由上表數(shù)據(jù)即可作出液沫夾帶線2。9．3 液相負(fù)荷下限線

對于平直堰，取堰上液層高度hOW?0.006m作為最小液體負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)。則

hOW取E?1，則 2.84?3600Ls???E??1000?l?W?2323

0.0006

6.07

0.0015

5.88

0.0030

5.64

0.0045

5.43

?0.006

?0.006?1000?

Ls,min???2.84??230.923?0.0004m2/s 3600據(jù)此可作出與氣體流量無關(guān)的垂直液相負(fù)荷下限線3。9．4 液相負(fù)荷上限線

以??4s作為液體在降液管中停留時間的下限，由下式可得，即

??AfHTLs?4

0.11?0.40?0.011m3/s 4故

Ls,max?AfHT4?據(jù)此可作出與氣體流量無關(guān)的垂直液相負(fù)荷上限線4。9．5 液泛線

令

Hd??(HT?hW)

由

Hd?hp?hL?hd;hp?hc?hl?h?;hl??hL;hL?hW?hOW 聯(lián)立得

?HT?(????1)hW?(??1)hOW?hc?hd?h?

忽略h?，將hOW與Ls，hd與Ls，hc與Vs的關(guān)系式代入上式，并整理得

2223

a?Vs?b??c?Ls?d?Ls

式中

a????V?0.051?? 2???A0c0???L?

b???HT?(????1)hW

c??0.153(lWh0)2

?36?3??d?2.84?10E(1??)

?l?W0?0?? ?23將有關(guān)的數(shù)據(jù)代入，得

a??0.051?1.34???0.0027 2??0.101?2.39?0.772??730.8?

b??0.6?0.40?(0.6?0.62?1)?0.0493?0.19

c??0.153?535.95

(1.32?0.0128)223?3600?

d??2.84?10?3?1?(1?0.62)???1.32?22?0.90

23故

0.0027Vs?0.19?535.95Ls?0.90Ls 或

Vs?70.37?198500Ls?333.33Ls

在操作范圍內(nèi)，任取幾個Ls值，依上式計算出Vs值，計算結(jié)果列于表4。

表4

Ls,m3/s

Vs,m3/s

由上表數(shù)據(jù)即可作出液泛線5。2223

0.0006

3.8

0.0015

3.81

0.0030

3.72

0.0045

3.58

根據(jù)以上各線方程，可作出篩板塔的負(fù)荷性能圖，如圖（c）所示。

在負(fù)荷性能圖上，作出操作點A，連接OA，即作出操作線。由圖可看出，該篩板的操作上限為液沫夾帶控制，下限為漏液控制。由圖（c）可查得

Vs,max?2.74m3/s

Vs,min?0.84m3/s 故操作彈性為

Vs,maxVs,min?2.74?3.26 0.8410．主要工藝接管尺寸的計算和選取

10．1 蒸汽出口管的管直徑計算

由于是常壓精餾，允許氣速為12.00~20.00m/s[6]，故選取uv?16.00m/s，則

dv?4Vs4?1.69??0.37m ?uv??16.00 18

圓整直徑為dv??377?8mm 10．2 回流管的管徑計算

冷凝器安裝在塔頂，一般流速為0.20~0.50m/s[6]，故選取uD?0.35m/s，則

dD?4Ls4?0.0019??0.08m3 ?uD??0.35圓整直徑為dD??89?4mm 10．3 進(jìn)料管的管徑計算

由于料液是由泵輸送的，一般允許流速為1.50~2.50m/suF?2.00m/s；

[6]，故選取進(jìn)料管中料液的體積流量

F??FMLFm676.85?20.10??0.0043m3/s

3600?LFm3600?878.10故

dF?4F?4?0.0043??0.052m ?uF??2.00圓整直徑為dF??57?3mm 10．4 釜液排出管的管徑計算

釜液流出速度一般范圍為0.50~1.00m/s[6]，故選取uW?0.80m/s； 塔底平均摩爾質(zhì)量計算

由x2?xW?0.001，得：MLWm?0.001?46.07?(1?0.001)?18.02?18.05kg/kmol 塔底液相平均密度的計算 由tW?97.0?C，查手冊【2】得

?A?59.90kg/m3

?B?96.05kg/m3 塔底液相的質(zhì)量分率

aA?0.042?46.07?0.101

0.042?46.07?0.958?18.02

?LWm?1?90.53kg/m3

0.10159.90?0.89996.05 19

塔釜排液管的體積流量

W??WMLWm607.51?18.05??0.0034m3/s

3600?LVm3600?905.30故

dW?4W?4?0.0034??0.07m4 ?uW??0.80圓整直徑為dW??89?4mm 10．5 人孔相關(guān)尺寸的選取

由于本次設(shè)計中塔徑D?1.4m?1.0m，為安裝、檢修的需要，每隔八層塔板設(shè)置一個人孔，本次設(shè)計中實際塔板數(shù)有40塊，故要設(shè)置5個人孔。本次設(shè)計，人孔的直徑選取dR?500mm，其伸出塔體的筒體長為220mm，并且設(shè)置人孔處的板間距為600mm。

11．塔板主要結(jié)構(gòu)參數(shù)表

所設(shè)計篩板的主要結(jié)果匯總于表5。

表5 篩板塔設(shè)計計算結(jié)果參數(shù)表

序 號 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

項

目平均溫度tm，℃平均壓力Pm，kPa 氣相流量Vs，（m3/s）液相流量Ls，（m3/s）

實際塔板數(shù) 有效段高度Z，m 塔徑D，m 板間距HT，m 溢流形式 降液管形式 堰長lW，m 堰高h(yuǎn)W，m 板上液層高度hL，m

數(shù)

值

112.5 1.69 0.0019 40 15.2 1.4 0.40 單溢流 弓形 0.92 0.049 0.06 20 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32

堰上液層高度hOW，m 降液管底隙高度，m 安定區(qū)寬度Ws，m 邊緣區(qū)寬度Wc，m 開孔區(qū)面積Aa，m2 篩孔直徑d0，m 篩孔數(shù)目n 孔中心距t，m 開孔率φ，% 空塔氣速，m/s 篩孔氣速，m/s 穩(wěn)定系數(shù) 每層塔板壓降?P，Pa

負(fù)荷上限

負(fù)荷下限液沫夾帶eV，（kg液/kg氣）

氣相負(fù)荷上限Vs，max，m3/s 氣相負(fù)荷下限Vs，min，m3/s

操作彈性

0.011 0.026 0.07 0.035 1.13 0.005 5801 0.015 0.01 1.39 14.81 1.951.95 552.9 液沫夾帶控制 漏液控制 0.020 2.74 0.84 3.26 12．對設(shè)計過程的評述和有關(guān)問題的討論

12．1 篩板塔的特性討論

篩板塔式最早使用的板式塔之一，它的主要優(yōu)點有： 結(jié)構(gòu)簡單，易于加工，造價較低；

在相同條件下，生產(chǎn)能力比泡罩塔大20%~40%； 踏板效率較高，比泡罩塔高15%左右，但稍低于浮閥塔； 氣體壓降較小，約比泡罩塔低30%； 但也有一些缺點，即是：

小孔篩板易堵塞，不易處理一些粘性較大或帶固體粒子的料液； 操作彈性相對較小。

本次設(shè)計中的物系是乙醇—水體系，故選用篩板塔。12．2 進(jìn)料熱狀況的選取

本次設(shè)計中選用泡點進(jìn)料，原因是泡點進(jìn)料的操作比較容易控制，且不受季節(jié)氣溫的影響。12．3 回流比的選取

一般篩板塔設(shè)計中，回流比的選取是最小回流比的1.1~2.0倍。本次設(shè)計中，由于最小回流比比較大，故選用R?1.1Rmin。12．4 理論塔板數(shù)的確定

理論塔板數(shù)的確定有多種方法，本次設(shè)計中采用梯級圖解法求取理論塔板數(shù)。利用求得的精餾段操作線、提餾段操作線及q線，在操作線和平衡線間畫梯級得出理論塔板數(shù)，由此也得到了最佳進(jìn)料位置。本次設(shè)計中求取到的理論塔板數(shù)為20塊，進(jìn)料板是第17塊。12．5 操作溫度的求解

本次設(shè)計中，為計算方便，均根據(jù)其組成選取泡點溫度作為其操作溫度。12．6 溢流方式的選擇

本次設(shè)計中，由于塔徑為1.4m，不超過2.0m，可選用單溢流弓形降液管，此種溢流方式液體流徑較長，塔板效率較高，塔板結(jié)構(gòu)簡單，加工方便。12．7 篩板的流體力學(xué)驗算結(jié)果討論

本次設(shè)計中，氣體通過每層塔板的壓降：?P?552.9Pa?0.7kPa； 液面落差忽略（塔徑及液流量均不大）；

液沫夾帶：eV?0.020kg液/kg氣?0.1kg液/kg氣； 穩(wěn)定系數(shù)：K?1.95,且1.5?K?

2降液管內(nèi)液層高度：0.136m?Hd??(HT?hW)?0.27m

綜上數(shù)據(jù)表明，本次設(shè)計的結(jié)果塔板壓降合理、液面落差的影響極小、液沫夾帶量在允許范圍內(nèi)、不會發(fā)生漏液及液泛現(xiàn)象。12．8 塔板負(fù)荷性能圖結(jié)果討論

由本次設(shè)計所得的數(shù)據(jù)計算得出的塔板負(fù)荷性能圖如圖（c）所示，圖中A

點為本次設(shè)計中精餾塔的操作點。由圖中可看出，操作點在理論范圍內(nèi)，但偏邊界位置，即該操作點并非最佳操作點，可能由于回流比取值較小導(dǎo)致的。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊祖榮，劉麗英，劉偉 化工原理（第二版）北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009 [2] 劉光啟，馬連湘，邢志有 化工物性算圖手冊 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002 [3] 程能林 溶劑手冊（第三版）北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002 [4] 賈紹義，柴誠敬 化工原理課程設(shè)計 天津：天津大學(xué)出版社，2002.8 [5] 林大鈞，于傳浩，楊靜 化工制圖 北京：高等教育出版社，2007.8 [6] 板式精餾塔的設(shè)計，太原理工大學(xué)化工學(xué)院：化工教研室

第三篇：乙醇-水分離過程連續(xù)精餾塔(直接加熱)的設(shè)計

《化工原理》課程設(shè)計

乙醇-水分離過程連續(xù)精餾塔的設(shè)計

3.乙醇-水分離過程連續(xù)精餾塔的設(shè)計

(一)設(shè)計題目：

試設(shè)計一座乙醇-水連續(xù)精餾塔提純乙醇。進(jìn)精餾塔的料液含乙醇20%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同），其余為水；產(chǎn)品的乙醇含量不得低于94%；殘液中乙醇含量不得高于0.3%；要求產(chǎn)品乙醇的年產(chǎn)量為2.1萬噸/年。

(二)操作條件

1)塔頂壓力 常壓 2)進(jìn)料熱狀態(tài) 自選

3)回流比 自選

4)塔底加熱蒸氣壓力 0.5Mpa（表壓）

(三)塔板類型

自選

(四)工作日

每年工作日為300天，每天24小時連續(xù)運行。

(五)設(shè)計說明書的內(nèi)容

1.設(shè)計內(nèi)容

(1)流程和工藝條件的確定和說明(2)操作條件和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)(3)精餾塔的物料衡算；

(4)塔板數(shù)的確定；

(5)精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計算；

(6)精餾塔的塔體工藝尺寸計算；

(7)塔板主要工藝尺寸的計算；

(8)塔板的流體力學(xué)驗算；

(9)塔板負(fù)荷性能圖；

(10)主要工藝接管尺寸的計算和選?。ㄟM(jìn)料管、回流管、釜液出口管、塔頂蒸汽管、人孔等）

(11)塔板主要結(jié)構(gòu)參數(shù)表

(12)對設(shè)計過程的評述和有關(guān)問題的討論。2.設(shè)計圖紙要求：

1)繪制生產(chǎn)工藝流程圖（A3號圖紙）；

2)繪制精餾塔設(shè)計條件圖（A3號圖紙）。

目 錄

1．設(shè)計方案的確定…………………………………………………………………1 2．操作條件和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)……………………………………………………………1

3．精餾塔的物料衡算………………………………………………………………1

3．1 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率……………………………………1

3．2 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量………………………………1

3．3 物料衡算……………………………………………………………………2 4．塔板數(shù)的確定……………………………………………………………………2

4．1 理論板層數(shù)NT的求取…………………………………………………… 2 4．1．1 求最小回流比及操作回流比……………………………………… 2 4．1．2 求精餾塔的氣、液相負(fù)荷………………………………………… 3 4．1．3 求操作線方程……………………………………………………… 3 4．1．4 圖解法求理論板層數(shù)……………………………………………… 4

4．2 塔板效率的求取……………………………………………………………4

4．3 實際板層數(shù)的求取…………………………………………………………6 5．精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計算……………………………………6

5．1 操作壓力計算………………………………………………………………6

5．2 操作溫度計算………………………………………………………………6

5．3平均摩爾質(zhì)量的計算………………………………………………………6

5．4平均密度的計算……………………………………………………………7 5．4．1 氣相平均密度計算………………………………………………… 7 5．4．2 液相平均密度計算………………………………………………… 7

5．5 液體平均表面張力計算……………………………………………………8

5．6 液體平均粘度計算…………………………………………………………8 6．精餾塔的塔體工藝尺寸計算……………………………………………………9

6．1 塔徑的計算…………………………………………………………………9 6．1．1 精餾段塔徑的計算………………………………………………… 9 6．1．2 提餾段塔徑的計算………………………………………………… 10

6．2 精餾塔有效高度的計算……………………………………………………10

6．3 精餾塔（板式塔）的高度計算……………………………………………10 7．塔板主要工藝尺寸的計算………………………………………………………11

7．1 溢流裝置計算………………………………………………………………11 7．1．1 堰長lW……………………………………………………………… 11 7．1．2 溢流堰高度 hW …………………………………………………… 11 7．1．3 弓形降液管寬度Wd和截面積Af……………………………………12 7．1．4 降液管底隙高度ho………………………………………………… 12

7．2 塔板布置……………………………………………………………………13 7．2．1 塔板的分塊……………………………………………………………13 7．2．2 邊緣區(qū)寬度確定………………………………………………………13 7．2．3 開孔區(qū)面積計算………………………………………………………13 7．2．4 篩孔計算及其排列……………………………………………………13 8．篩板的流體力學(xué)驗算……………………………………………………………13

8．1 塔板降………………………………………………………………………14 8．1．1 干板阻力hc計算…………………………………………………… 14 8．1．2 氣體通過液層的阻力hl計算…………………………………………14 8．1．3 液體表面張力的阻力hσ計算……………………………………… 14

8．2 液面落差……………………………………………………………………14

8．3 液沫夾帶……………………………………………………………………15

8．4 漏液…………………………………………………………………………15

8．5 液泛…………………………………………………………………………15 9．塔板負(fù)荷性能圖…………………………………………………………………16

9．1 漏液線………………………………………………………………………16

9．2 液沫夾帶線…………………………………………………………………16

9．3 液相負(fù)荷下限線……………………………………………………………17

9．4 液相負(fù)荷上線線……………………………………………………………17

9．5 液泛線………………………………………………………………………18 10．主要工藝接管尺寸的計算和選取…………………………………………… 20

10．1 蒸汽出口管的管徑計算……………………………………………………20

10．2 回流液管的管徑計算………………………………………………………20

10．3 進(jìn)料液管的管徑計算………………………………………………………20

10．4 釜液排出管的管徑計算……………………………………………………20

10．5 人孔相關(guān)尺寸的選取………………………………………………………21 11．塔板主要結(jié)構(gòu)參數(shù)表……………………………………………………………21 12．設(shè)計過程的評述及有關(guān)問題的討論……………………………………………22 參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………… 25

設(shè)計計算

1．設(shè)計方案的確定

本設(shè)計任務(wù)為分離乙醇—水混合物提純乙醇，采用連續(xù)精餾塔提純流程。設(shè)計中采用泡點進(jìn)料，將原料液通過預(yù)熱器加熱至泡點后送入精餾塔內(nèi)。塔頂上升蒸氣采用全凝器冷凝，冷凝液在泡點下一部分回流至塔內(nèi)，其余部分經(jīng)產(chǎn)品冷卻器冷卻后送至儲罐。該物系屬易分離物系，回流比較大，故操作回流比取最小回流比的1.1倍。塔釜采用直接蒸汽加熱，塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送至儲罐。

2．操作條件和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

進(jìn)料中乙醇含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）

wF?0.20； 產(chǎn)品中乙醇含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）

wD?0.94； 塔釜中乙醇含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）

wW?0.003； 處理能力

GF?10萬噸/年； 塔頂操作壓力

常壓操作； 進(jìn)料熱狀況

泡點進(jìn)料； 根據(jù)上述工藝條件作出篩板塔的設(shè)計計算如下。

3．精餾塔的物料衡算

3．1 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率

乙醇的摩爾質(zhì)量 MA?46.07kg/kmol

水的摩爾質(zhì)量 MB?18.02kg/kmol

0.20/46.07?0.0890.20/46.07?0.80/18.020.94/46.07x??0.860

D0.94/46.07?0.06/18.020.003/46.07xW??0.0010.003/46.07?0.997/18.02xF?3．2 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量

MF?0.089?46.07?(1?0.089)?18.02?20.52kg/kmol

MD?0.860?46.07?(1?0.860)?18.02?42.14kg/kmolMW?0.001?46.07?(1?0.001)?18.02?18.05kg/kmol

3．3 物料衡算

每年300天，每天工作24小時，其處理量為10萬噸/年

10?104?103/(300?24)故原料液的處理量為 F??676.85kmol/h

20.52總物料衡算 676.85?D?W

乙醇的物料衡算 676.85?0.089?0.860D?0.001W 聯(lián)立解得 D?69.34kmol/h

W?607.51kmol/h

4．塔板數(shù)的確定

4．1 理論板層數(shù)NT的求取

4．1．1求最小回流比及操作回流比

【1】 乙醇-水是非理想物系，先根據(jù)乙醇-水平衡數(shù)據(jù)（見下表1），繪出平衡線，如圖（a）所示，然后由a（0.860，0.860）點出發(fā)作平衡線的切線，由于是泡點進(jìn)料，此切線與q線交于d點，d點坐標(biāo)為（xq,yq）。

表1 乙醇-水平衡數(shù)據(jù)

液相中乙醇摩爾分?jǐn)?shù)

0.0 0.01 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.14 0.18 0.20

氣相中乙醇摩爾分?jǐn)?shù)

0.0 0.11 0.175 0.273 0.34 0.392 0.43 0.482 0.513 0.525

液相中乙醇摩爾分?jǐn)?shù)

0.25 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.894 0.95 1.0

氣相中乙醇摩爾分?jǐn)?shù)

0.551 0.575 0.614 0.657.0698 0.755 0.82 0.894 0.942 1.0 2

因為xq?xF?0.089，在圖上讀出yq?0.336 于是 Rmin?取操作回流比為

R?1.1Rmin?1.1?2.124?2.336 4．1．2 求精餾塔的氣、液相負(fù)荷

L?RD?2.336?69.34?161.98kmol/hV?(R?1)D?(2.336?1)?69.34?231.32kmol/hL'?L?F?161.98?676.85?838.83kmol/hV'?V?231.32kmol/hxD?yqyq?xq?0.860?0.336?2.124

0.336?0.089

4．1．3 求操作線方程 精餾段操作線方程為 y?LD161.9869.34x?xD?x??0.860?0.700x?0.258 VV231.32231.32提餾段操作線方程為

L''W838.83'607.51x??0.001?3.626x'?0.0026

y?'x?'xW?VV231.32231.32' 3

4．1．4 圖解法求理論塔板數(shù)

采用圖解法求理論板層數(shù)，如圖（b）所示。

求解結(jié)果為：

總理論塔板數(shù)

NT?20(包括再沸器)進(jìn)料板位置

第17塊板 4．2 塔板效率的求取 操作溫度計算：

?xD?0.860?由乙醇—水的氣液兩相平衡圖【1】可查得組成分別為?xF?0.089的泡點溫度：

?x?0.001?W?塔頂溫度：tD?78.5?C??進(jìn)料板溫度：tF?86.5?C ?塔釜溫度：t?97.0?CW?由乙醇—水的氣液兩相平衡圖可查得：

??xA?0.860塔頂：????yA?0.860 塔頂和塔釜的氣液兩相組成為：

??xA?0.001?塔釜：???yA?0.042???頂?1.02查化工物性算圖手冊得：?

??15.2?底則塔內(nèi)相對揮發(fā)度：?m??頂??底?1.02?15.2?3.94 全塔液體平均粘度的計算：

液相平均粘度的計算，即

lg?Lm??xilg?i 塔頂液相平均粘度的計算 由tD?78.5?C，查手冊【2】得：

?A?0.45mPa?s

?B?0.36mPa?s

lg?LDm?0.860lg(0.45)?0.140lg(0.36)

?s 解出

?LDm?0.44mPa塔底液相平均粘度的計算

塔釜yA?0.042

由tW?97.0?C，查手冊【3】得：

【】

?s ?A?0.34mP?s

?B?0.29mPa

lg?LWm?0.042lg(0.34)?0.958lg(0.29)

?s 解出

?LWm?0.29mPa則全塔液相平均粘度為

?Lm?(0.44?0.29)2?0.37mP?s 故

?m?Lm?3.94?0.37?1.46mP?s

查奧康內(nèi)爾（o'connell）關(guān)聯(lián)圖【1】得： E0?45%

因為篩板塔全塔效率相對值為1.1【1】，故精餾塔的全塔效率為

E?1.1?E0?1.1?45%?50% 4．3 實際板層數(shù)的求取

精餾段實際板層數(shù)

N精?160.50?32 提餾段實際板層數(shù)

N提?40.50?8

5．精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計算

以精餾段為例進(jìn)行計算。5．1 操作壓力計算

.3kPa塔頂操作壓力

PD?101

每層塔板壓降

?P?0.7kPa

進(jìn)料板壓力

PF?101.3?0.7?32?123.7kPa精餾段平均壓力

Pm?(101.3?123.7)2?112.5kPa 5．2 操作溫度計算

從乙醇—水溶液的氣液相平衡圖【1】查得個點的泡點溫度（近似看作是操作溫度）為：

塔頂溫度

tD?78.5?C

進(jìn)料板溫度

tF?86.5?C

精餾段平均溫度為：tm?(78.5?86.5)2?82.5?C 5．3平均摩爾質(zhì)量計算 塔頂平均摩爾質(zhì)量計算

由xD?y1?0.860，查平衡曲線（見圖（b）），得

x1?0.848

MVDm?0.860?46.07?(1?0.860)?18.02?42.14kg/kmol

MLDm?0.848?46.07?(1?0.848)?18.02?41.81kg/kmol進(jìn)料板平均摩爾質(zhì)量計算 由圖解理論板（見圖（b）），得

yF?0.383

查平衡曲線（見圖（b）），得

xF?0.074

MVFm?0.383?46.07?(1?0.383)?18.02?28.76kg/kmo l

MLFm?0.074?46.07?(1?0.074)?18.02?20.10kg/kmo l精餾段平均摩爾質(zhì)量

MVm?(42.14?28.76)2?35.45kg/kmo l

MLm?(41.81?20.10)2?30.96kg/kmo l5．4平均密度計算 5．4．1 氣相平均密度計算 由理想氣體狀態(tài)方程計算，即

?Vm?PmMVm112.5?35.45??1.35kg/m

3RTm8.314?(82.5?273.15)5．4．2 液相平均密度計算 液相平均密度依下式計算，即

1?Lm??ai?i 塔頂液相平均密度的計算 由tD?78.5?C，查手冊【2】得

.0kg/m3

?B?972.7kg/m3

?A?611塔頂液相的質(zhì)量分率

aA?0.860?46.07 ?0.9400.860?46.07?0.140?18.021?624.9kg/m3

0.940611.0?0.060972.7

?LDm?進(jìn)料板液相平均密度的計算 由tF?86.5?C，查手冊【2】得

.0kg/m3

?B?967.6kg/m3

?A?605進(jìn)料板液相的質(zhì)量分率

aA?0.074?46.07 ?0.1700.074?46.07?0.926?18.021?878.1kg/m3

0.170605.0?0.830967.6

?LFm?精餾段液相平均密度為

.9?878.1)2?751.5kg/m3

?Lm?(6245．5 液體平均表面張力計算 液相平均表面張力依下式計算，即

?Lm??xi?i

塔頂液相平均表面張力的計算 由tD?78.5?C，查手冊【2】得

?A?17.3mN/m

?B?62.9mN/m

?LDm?0.860?17.3?0.140?62.9?23.7mN/m 進(jìn)料板液相平均表面張力的計算 由tF?86.5?C，查手冊得

?A?16.9mN/m

?B?61.4mN/m

?LDm?0.074?16.9?0.926?61.4?58.1mN/m 精餾段液相平均表面張力為

?Lm?(23.7?58.1)2?40.9mN/m 5．6 液體平均粘度計算 液相平均粘度依下式計算，即

lg?Lm??xilg?i 塔頂液相平均粘度的計算 由tD?78.5?C，查手冊【2】得：

?s

?B?0.36mPa?s

?A?0.45mPa

lg?LDm?0.860lg(0.45)?0.140lg(0.36)

解出

?LDm?0.44mPa?s 進(jìn)料板液相平均粘度的計算 由tF?86.5?C，查手冊【3】得：

??s

?【】A?0.40mPB?0.33mPa?s 1

lg?LFm?0.074lg(0.40)?0.926lg(0.33)

解出

?LWm?0.33mPa?s 精餾段液相平均粘度為

?Lm?(0.44?0.33)2?0.39mPa?s 6．精餾塔的塔體工藝尺寸計算

6．1 塔徑的計算

6．1．1 精餾段的塔徑計算 精餾段的氣、液相體積流率為

VVMVms?3600??231.32?35.4535?1.69m3/s

Vm3600?1.LLMLms?3600??161.98?30.96.5?0.0019m3/s

Vm3600?751由

u??Vmax?C?L? V式中C由式C?C???0.2【4】20?L?20??計算，式中C20由圖（史密斯關(guān)系圖）查得，圖的橫坐標(biāo)為

1Lh??L?V????0.0019?3600?751.5?2h??V??1.69?3600???1.35???0.027 取板間距HT?0.40m，板上液層高度hL?0.06m，則

HT?hL?0.40?0.06?0.34m

查圖（史密斯關(guān)系圖）【4】

得

C20?0.073

???

C?C20?L??20?0.2?40.9??0.073??20??0.2?0.084

umax?0.084751.5?1.35?1.98m/s

1.35取安全系數(shù)為0.7，則空塔氣速為

u?0.7umax?0.7?1.98?1.39m/s

D?4Vs4?1.69??1.24m?u??1.39

6．1．2 提餾段的塔徑計算

提餾段塔徑計算，所需數(shù)據(jù)可從相關(guān)手冊【1，2，4】查得，計算方法同精餾段。計算結(jié)果為

D?1.003m

比較精餾段與提餾段計算結(jié)果，兩段的塔徑相差不大，圓整塔徑，取

D?1.4m 塔截面積為

AT??4D2??4?1.42?1.54m2

實際空塔氣速為

u?Vs1.69??1.10m/s AT1.546．2 精餾塔有效高度的計算 精餾段有效高度為

（N精?1）HT?(32?1)?0.4?12.4m

Z精?提餾段有效高度為

（N提?1）HT?(8?1)?0.4?2.8m

Z提?故精餾塔的有效高度為

Z?Z精?Z提?12.4?2.8?15.2m 6．3 精餾塔（板式塔）的塔高計算

實際塔板數(shù)

n?40塊；

進(jìn)料板數(shù)

nF?1塊；

由于該設(shè)計中板式塔的塔徑D?1000mm，為安裝、檢修的需要，選取每8層塔板設(shè)置一個人孔【4】，故人孔數(shù)

np?5； 進(jìn)料板處板間距

HF?0.5m； 設(shè)人孔處的板間距Hp?0.6m；

為利于出塔氣體夾帶的液滴沉降，其高度應(yīng)大于板間距【4】，故選取塔頂間距

HD?1.7HT?1.7?0.40?0.68m； 塔底空間高度

HB?1.2m【4】

【5】封頭高度

H1?375mm；

裙座高度

H2?1000mm。故精餾塔的總高度為

H?(n?nF?np?1)HT?nFHF?npHp?HD?HB?2H1?H?(40?1?5?1)?0.40?1?0.50?5?0.60?0.68?1.20?2?0.375?1.00 ?20.33m7．塔板主要工藝尺寸的計算

7．1 溢流裝置計算

因為塔徑D?1.4m，一般場合可選用單溢流弓形降液管【4】，采用凹形受液盤。各項計算如下： 7．1．1 堰長lW

取

lW?0.66D?0.66?1.4?0.92m 7．1．2 溢流堰高度hW 由

hW?hL?hOW

選用平直堰，堰上液層高度hOW由下式計算，即

hOW2.84?Lh??E??? 1000?l?W?23近似取E=1，則

hOW2.84?Lh??E???1000??lW?232.84?0.0019?3600???1???10000.92??23?0.011m

取板上清液層高度

hL?60mm

故

hW?hL?hOW?0.06?0.011?0.049m 7．1．3 弓形降液管寬度Wd和截面積Af 由

lW?0.66 D【4】查圖（弓形降液管的參數(shù)），得

AfAT?0.072

Wd?0.12 D故

Af?0.072AT?0.072?1.54?0.11m2Wd?0.12D?0.12?1.4?0.17m

依式??3600AfHTLh 【4】

驗算液體在降液管中停留的時間，即

3600?0.11?0.40?23.16?5s

0.0019?3600

??3600AfHTLh?故降液管設(shè)計合理。7．1．4 降液管底隙高度ho

h0?Lh3600lWu0?

?取

u0?0.08m/s 則

h0?Lh3600lWu0??0.0019?3600?0.026m

3600?0.92?0.08

hW?h0?0.049?0.026?0.023m?0.006m 故降液管底隙高度設(shè)計合理。

?選用凹形受液盤，深度hW?50mm 【4】

7．2 塔板布置 7．2．1 塔板的分塊

【4】因為D?800mm，故塔板采用分塊式。查表（塔板分塊數(shù)），D?1400mm，則塔板分為4塊。

7．2．2 邊緣區(qū)寬度確定

取

Ws?Ws??0.07m，Wc?0.035m 7．3．3 開孔區(qū)面積計算 開孔區(qū)面積Aa按下式計算，即

??r222?1xr?x?sin

Aa?2??180?x?? ?r?D1.4?(Wd?Ws)??(0.17?0.07)?0.46m 22D1.r??Wc??0.035?0.67m

22其中

x?故

Aa?2?(0.460.67?0.46?7．2．4 篩孔計算及其排列

22??0.672180sin?10.46)?1.13m2 0.67本次所處理的物系無腐蝕性，可選用??3mm碳鋼板，取篩孔直徑d0?5mm。篩孔按正三角形排列，取孔中心距t為

t?3d0?3?5?15mm 篩孔數(shù)目n為

n?開孔率為

?d??0.005?

??0.907?0??0.907????10.1%

t0.015????221.155Aa1.155?1.13??5801個 22t0.015氣體通過閥孔的氣速為

u0?Vs1.69??14.81m/s A00.101?1.138．篩板的流體力學(xué)驗算

8．1 塔板壓降

8．1．1 干板阻力hc計算 干板阻力hc由下式計算，即

?u0?

hc?0.051??c???0?2??V????L??? ?【4】由d0??53?1.67，查圖（干篩孔的流量系數(shù)）得，c0?0.772

?14.81??1.35?故

hc?0.051?????0.034m液柱

0.772751.5????28．1．2 氣體通過液層的阻力hl計算 氣體通過液層的阻力hl由下式計算，即

hl??hLVs1.69??1.18m/sAT?Af1.54?0.1ua?

F0?ua?V?1.181.35?1.37kg12/(s?m12)【4】查圖（充氣系數(shù)關(guān)聯(lián)圖）得：??0.61

故

hl??hL??(hl?hOW)?0.61(0.049?0.011)?0.037m液柱 8．1．3 液體表面張力的阻力hσ計算 液體表面張力所產(chǎn)生的阻力hσ由下式計算，即

4?L4?40.9?10?3??0.0044m液柱

h???Lgd0751.5?9.81?0.005氣體通過每層塔板的液柱高度hp可按下式計算，即

hp?hc?hl?h?hp?0.034?0.037?0.0044?0.075m液柱

氣體通過每層塔板的壓降為

?P?hp?Lg?0.075?751.5?9.81?552.9Pa?0.7kPa（設(shè)計允許值）8．2 液面落差

對于篩板塔，液面落差很小，且本次的塔徑（D?1.4m?2m）和液流量（Ls?0.0019m3/s）均不大，故可以忽略液面落差的影響。

8．3 液沫夾帶

液沫夾帶量由下式計算，即

ua?5.7?10???eV???

?L?HT?hf?hf?2.5hL?2.5?0.06?0.15m?63.25.7?10?6?1.18?故

eV???40.9?10?3?0.40?0.15?3.2?0.020kg液/kg氣?0.1kg液/kg氣

故在本次設(shè)計中液沫夾帶量eV在允許范圍內(nèi)。8．4 漏液

對篩板塔，漏液點氣速u0，min可由下式計算，即

u0,min?4.4C0(0.0056?0.13hL?h?)?L?V

?4.4?0.772(0.0056?0.13?0.06?0.0044)?751.51.35 ?7.60m/s實際孔速u0?14.81m/s?u0,min 穩(wěn)定系數(shù)為

K?u0u0,min?14.81?1.95 7.601.5?K?2故在本次設(shè)計中無明顯漏液。8．5 液泛

為防止塔內(nèi)發(fā)生液泛，降液管內(nèi)液層高Hd應(yīng)服從下式的關(guān)系，即

Hd??(HT?hW)

【4】乙醇—水物系屬一般物系，不易發(fā)泡，故安全系數(shù)取??0.6，則

?(HT?hW)?0.6?(0.40?0.049)?0.27m 而

Hd?hp?hL?hd

板上不設(shè)進(jìn)口堰，hd可由下式計算，即

?

hd?0.153(u0)2?0.153?(0.08)2?0.001m液柱

Hd?0.075?0.06?0.001?0.136m液柱0.136m?Hd??(HT?hW)?0.27m15

故在本次設(shè)計中不會發(fā)生液泛現(xiàn)象。

9．塔板負(fù)荷性能圖

9．1 漏液線

由

u0,min?4.4C0(0.0056?0.13hL?h?)?L?V

u0,min?Vs,min A0

hL?hW?hOW

hOW得

Vs,min23??????Lh2.84?????4.4C0A0?0.0056?0.13?hW?E??h???L?V?l?1000??W?????????4.4?0.772?0.101?1.1323???2.84???3600Ls????0.0056?0.13?0.049??1?????0.0044?751.51.351000?0.92?????????2.84?1000?Lh?E??l?? ?W?23

?0.092Ls整理得 Vs,min?9.150.007623

在操作范圍內(nèi)，任取幾個Ls值，依上式計算出Vs值，計算結(jié)果列于表2。

表2

Ls,m3/s

Vs,m3/s

由上表數(shù)據(jù)即可作出漏液線1。9．2 液沫夾帶線

以eV?0.1kg液/kg氣為限，求Vs—Ls關(guān)系如下：

0.0006

0.83

0.0015

0.86

0.0030

0.89

0.0045

0.92 5.7?10??ua由

eV??L??HT?hf?6?? ??3.2 16

ua?VsVs??0.70Vs

AT?Af1.54?0.11

hf?2.5hL?2.5(hW?hOW)

hW?0.049

hOW2.84?3600Ls???1???10000.92??2323?0.71Ls23

故

hf?0.12?1.78Ls

233.2HT?hf?0.28?1.78Ls

?0.70Vs5.7?10?6???eV?23??3?40.9?10?0.28?1.78Ls?23?0.1

整理得 Vs?3.12?19.85Ls

在操作范圍內(nèi)，任取幾個Ls值，依上式計算出Vs值，計算結(jié)果列于表3。

表3

Ls,m3/s

Vs,m3/s

由上表數(shù)據(jù)即可作出液沫夾帶線2。9．3 液相負(fù)荷下限線

對于平直堰，取堰上液層高度hOW?0.006m作為最小液體負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)。則

hOW取E?1，則

Ls,min?0.006?1000????2.84??20.0006

2.98

0.0015

2.86

0.0030

2.71

0.0045

2.58 2.84?3600Ls???E??1000?lW??23?0.006

0.92?0.0004m23/s 3600據(jù)此可作出與氣體流量無關(guān)的垂直液相負(fù)荷下限線3。9．4 液相負(fù)荷上限線

以??4s作為液體在降液管中停留時間的下限，由下式可得，即

??AfHTLs?4

故

Ls,max?AfHT4?0.11?0.40?0.011m3/s 4據(jù)此可作出與氣體流量無關(guān)的垂直液相負(fù)荷上限線4。9．5 液泛線

令

Hd??(HT?hW)

由

Hd?hp?hL?hd;hp?hc?hl?h?;hl??hL;hL?hW?hOW 聯(lián)立得

?HT?(????1)hW?(??1)hOW?hc?hd?h?

忽略h?，將hOW與Ls，hd與Ls，hc與Vs的關(guān)系式代入上式，并整理得

a?Vs?b??c?Ls?d?Ls 式中

a??0.051??V?2??A0c0???L??? ?2223

b???HT?(????1)hW

c??0.153(lWh0)2

?3600?

d??2.84?10?3E(1??)??l???W?23

將有關(guān)的數(shù)據(jù)代入，得

a??0.051?1.35????0.012

?0.101?1.13?0.772?2?751.5?

b??0.6?0.40?(0.6?0.61?1)?0.049?0.19

c??0.153?267.40

(0.92?0.026)223?3?3600?

d??2.84?10?1?(1?0.61)???0.92?22?1.14

23故

0.012Vs?0.19?267.40Ls?1.14Ls

或

Vs?15.83?22283.33Ls?95.00Ls

在操作范圍內(nèi)，任取幾個Ls值，依上式計算出Vs值，計算結(jié)果列于表4。

表4

Ls,m3/s

Vs,m3/s

由上表數(shù)據(jù)即可作出液泛線5。

根據(jù)以上各線方程，可作出篩板塔的負(fù)荷性能圖，如圖（c）所示。

2223

0.0006

3.89

0.0015

3.81

0.0030

3.72

0.0045

3.58

在負(fù)荷性能圖上，作出操作點A，連接OA，即作出操作線。由圖可看出，該篩板的操作上限為液沫夾帶控制，下限為漏液控制。由圖（c）可查得

Vs,max?2.74m3/s

Vs,min?0.84m3/s 故操作彈性為

Vs,maxVs,min?2.74?3.26 0.8410．主要工藝接管尺寸的計算和選取

10．1 蒸汽出口管的管直徑計算

由于是常壓精餾，允許氣速為12.00~20.00m/s[6]，故選取uv?16.00m/s，則

dv?4Vs4?1.69??0.37m ?uv??16.00圓整直徑為dv??377?8mm 10．2 回流管的管徑計算

冷凝器安裝在塔頂，一般流速為0.20~0.50m/s[6]，故選取uD?0.35m/s，則

dD?4Ls??uD4?0.0019?0.083m

??0.35圓整直徑為dD??89?4mm 10．3 進(jìn)料管的管徑計算

由于料液是由泵輸送的，一般允許流速為1.50~2.50m/suF?2.00m/s；

[6]，故選取進(jìn)料管中料液的體積流量

F??FMLFm676.85?20.10??0.0043m3/s

3600?LFm3600?878.104F???uF4?0.0043?0.052m

??2.00故

dF?圓整直徑為dF??57?3mm 10．4 釜液排出管的管徑計算

釜液流出速度一般范圍為0.50~1.00m/s[6]，故選取uW?0.80m/s； 塔底平均摩爾質(zhì)量計算

由x2?xW?0.001，得：MLWm?0.001?46.07?(1?0.001)?18.02?18.05kg/kmol

塔底液相平均密度的計算 由tW?97.0?C，查手冊【2】得

.0kg/m3

?B?960.5kg/m3

?A?599塔底液相的質(zhì)量分率

aA?0.042?46.07 ?0.1010.042?46.07?0.958?18.021?905.3kg/m3

0.101599.0?0.899960.?LWm?塔釜排液管的體積流量

W??WMLWm607.51?18.05??0.0034m3/s

3600?LVm3600?905.304W???uW4?0.0034?0.074m

??0.80故

dW?圓整直徑為dW??89?4mm 10．5 人孔相關(guān)尺寸的選取

由于本次設(shè)計中塔徑D?1.4m?1.0m，為安裝、檢修的需要，每隔八層塔板設(shè)置一個人孔，本次設(shè)計中實際塔板數(shù)有40塊，故要設(shè)置5個人孔。本次設(shè)計，人孔的直徑選取dR?500mm，其伸出塔體的筒體長為220mm，并且設(shè)置人孔處的板間距為600mm。

11．塔板主要結(jié)構(gòu)參數(shù)表

所設(shè)計篩板的主要結(jié)果匯總于表5。

表5 篩板塔設(shè)計計算結(jié)果參數(shù)表

序 號 2 3 4 5

項

目平均溫度tm，℃平均壓力Pm，kPa 氣相流量Vs，（m3/s）液相流量Ls，（m3/s）

實際塔板數(shù)

數(shù)

值 82.5 112.5 1.69 0.0019 40 21 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32

有效段高度Z，m 塔徑D，m 板間距HT，m 溢流形式 降液管形式 堰長lW，m 堰高h(yuǎn)W，m 板上液層高度hL，m 堰上液層高度hOW，m 降液管底隙高度，m 安定區(qū)寬度Ws，m 邊緣區(qū)寬度Wc，m 開孔區(qū)面積Aa，m2 篩孔直徑d0，m 篩孔數(shù)目n 孔中心距t，m 開孔率φ，% 空塔氣速，m/s 篩孔氣速，m/s 穩(wěn)定系數(shù) 每層塔板壓降?P，Pa

負(fù)荷上限

負(fù)荷下限液沫夾帶eV，（kg液/kg氣）

氣相負(fù)荷上限Vs，max，m3/s 氣相負(fù)荷下限Vs，min，m3/s

操作彈性

15.2 1.4 0.40 單溢流 弓形 0.92 0.049 0.06 0.011 0.026 0.07 0.035 1.13 0.005 5801 0.015 0.01 1.39 14.81 1.951.95 552.9 液沫夾帶控制 漏液控制 0.020 2.74 0.84 3.26 12．對設(shè)計過程的評述和有關(guān)問題的討論

12．1 篩板塔的特性討論

篩板塔式最早使用的板式塔之一，它的主要優(yōu)點有： 結(jié)構(gòu)簡單，易于加工，造價較低；

在相同條件下，生產(chǎn)能力比泡罩塔大20%~40%； 踏板效率較高，比泡罩塔高15%左右，但稍低于浮閥塔； 氣體壓降較小，約比泡罩塔低30%； 但也有一些缺點，即是：

小孔篩板易堵塞，不易處理一些粘性較大或帶固體粒子的料液； 操作彈性相對較小。

本次設(shè)計中的物系是乙醇—水體系，故選用篩板塔。12．2 進(jìn)料熱狀況的選取

本次設(shè)計中選用泡點進(jìn)料，原因是泡點進(jìn)料的操作比較容易控制，且不受季節(jié)氣溫的影響。12．3 回流比的選取

一般篩板塔設(shè)計中，回流比的選取是最小回流比的1.1~2.0倍。本次設(shè)計中，由于最小回流比比較大，故選用R?1.1Rmin。12．4 理論塔板數(shù)的確定

理論塔板數(shù)的確定有多種方法，本次設(shè)計中采用梯級圖解法求取理論塔板數(shù)。利用求得的精餾段操作線、提餾段操作線及q線，在操作線和平衡線間畫梯級得出理論塔板數(shù)，由此也得到了最佳進(jìn)料位置。本次設(shè)計中求取到的理論塔板數(shù)為20塊，進(jìn)料板是第17塊。12．5 操作溫度的求解

本次設(shè)計中，為計算方便，均根據(jù)其組成選取泡點溫度作為其操作溫度。12．6 溢流方式的選擇

本次設(shè)計中，由于塔徑為1.4m，不超過2.0m，可選用單溢流弓形降液管，此種溢流方式液體流徑較長，塔板效率較高，塔板結(jié)構(gòu)簡單，加工方便。12．7 篩板的流體力學(xué)驗算結(jié)果討論

本次設(shè)計中，氣體通過每層塔板的壓降：?P?552.9Pa?0.7kPa； 液面落差忽略（塔徑及液流量均不大）；

液沫夾帶：eV?0.020kg液/kg氣?0.1kg液/kg氣； 穩(wěn)定系數(shù)：K?1.95,且1.5?K?

2降液管內(nèi)液層高度：0.136m?Hd??(HT?hW)?0.27m

綜上數(shù)據(jù)表明，本次設(shè)計的結(jié)果塔板壓降合理、液面落差的影響極小、液沫夾帶量在允許范圍內(nèi)、不會發(fā)生漏液及液泛現(xiàn)象。12．8 塔板負(fù)荷性能圖結(jié)果討論

由本次設(shè)計所得的數(shù)據(jù)計算得出的塔板負(fù)荷性能圖如圖（c）所示，圖中A點為本次設(shè)計中精餾塔的操作點。由圖中可看出，操作點在理論范圍內(nèi)，但偏邊界位置，即該操作點并非最佳操作點，可能由于回流比取值較小導(dǎo)致的。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊祖榮，劉麗英，劉偉 化工原理（第二版）北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009 [2] 劉光啟，馬連湘，邢志有 化工物性算圖手冊 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002 [3] 程能林 溶劑手冊（第三版）北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002 [4] 賈紹義，柴誠敬 化工原理課程設(shè)計 天津：天津大學(xué)出版社，2002.8 [5] 林大鈞，于傳浩，楊靜 化工制圖 北京：高等教育出版社，2007.8 [6] 板式精餾塔的設(shè)計，太原理工大學(xué)化工學(xué)院：化工教研室

第四篇：板中2018年世界水日活動總結(jié)

板橋中學(xué)2018年世界水日、中國水周

活動總結(jié)

2018年3月22日是第二十六屆“世界水日”，3月22日-3月28日是第三十一屆“中國水周”。本次活動的宣傳主題為“借自然之力，護(hù)綠水青山”。為了組織好今年“世界水日”、“中國水周”宣傳活動，學(xué)校本著結(jié)合實際，注重實效，廣泛宣傳，擴(kuò)大影響的原則，按照教育局關(guān)于組織開展2017年“世界水日”和“中國水周”宣傳活動的工作部署，圍繞 “世界水日”和“中國水周”宣傳主題，開展了以下工作：

一、領(lǐng)導(dǎo)重視，制定方案

我校領(lǐng)導(dǎo)高度重視“世界水日”和“中國水周”宣傳活動。在工作安排時將該宣傳活動納入我校三月份的重點工作，專門作出了部署，為“世界水日”、“中國水周”宣傳活動的順利開展創(chuàng)造了必要條件。

二、形式多樣，廣泛宣傳

在學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)的組織指揮和親自參與下，我校根據(jù)制定的“世界水日”“中國水周”宣傳活動方案安排，結(jié)合自身特點深入廣泛地開展了形式多樣的宣傳學(xué)習(xí)活動。

（一）3月22日“世界水日”當(dāng)天，學(xué)校利用國旗下講話進(jìn)行教育，號召大家節(jié)約用水，合理用水，把用水的正確觀念深入學(xué)生心中，同時也號召大家在家庭中廣泛宣傳，通過“小手拉大手”的方式影響家庭，帶動身邊人加入到保護(hù)和節(jié)約水資源的行列中來。

（二）“中國水周”期間，全體教師以《中華人民共和國水法》、《中華人民共和國水土保持法》及《中華人民共和國行政強(qiáng)制法》為重點，認(rèn)真學(xué)習(xí)了相關(guān)的法律法規(guī)。

（三）結(jié)合世界水日開展了一次繪畫比賽和手抄報比賽，并對獲獎的同學(xué)進(jìn)行發(fā)獎，通過活動的開展，進(jìn)一步增強(qiáng)了學(xué)生環(huán)境保護(hù)的意識。

（四）各班以節(jié)約用水為主題出了一期班刊，學(xué)校進(jìn)行了檢查和評比。

三、活動效果

我校通過在世界水日期間開展豐富多彩的環(huán)境教育活動，使學(xué)生受到了潛移默化的教育，懂得了惜水、節(jié)水的重要性，懂得了保護(hù)水資源、節(jié)約用水要從自己做起，從身邊的點滴做起。使“世界水日”真正走進(jìn)了學(xué)生心中，根植下愛護(hù)水、珍惜水、節(jié)約用水的意識。通過此次“世界水日”宣傳活動，起到以一個孩子帶動一個家庭的推動作用，讓每個孩子、每位教師、每個家庭牢固樹立節(jié)水意識，并在日常生活中做到合理用水，保護(hù)水資源，為保護(hù)我們共有的家園做出自己的貢獻(xiàn)。

2018年3月28日

第五篇：學(xué)習(xí)習(xí)近平板電腦時代來臨,新華書店試水多元化經(jīng)營

學(xué)習(xí)習(xí)近平板電腦智能化教育時代來臨，新華書店試水多元化經(jīng)營-------將最好的教育產(chǎn)品普及給山東學(xué)子

--專訪山東新華書店集團(tuán)董事長李峰

在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，人們網(wǎng)上閱讀和購書的習(xí)慣對傳統(tǒng)書業(yè)帶來了新的挑戰(zhàn)。如何進(jìn)行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、實施多元化發(fā)展戰(zhàn)略，已成為全國新華書店系統(tǒng)深入思考和實踐的課題。在智能化教育時代的市場探索中，新華書店如何將多元化經(jīng)營的觸手成功延伸到智能教育的領(lǐng)域？當(dāng)前，山東新華書店集團(tuán)創(chuàng)新多元化經(jīng)營模式，與太奇教育集團(tuán)開展深度戰(zhàn)略合作，共同推出智能化學(xué)習(xí)系統(tǒng)——太奇奇記本，推動教育信息化智能化發(fā)展，探索出一條升級轉(zhuǎn)型之路。

多元化經(jīng)營 打造城市文化綜合體

近年來，出版發(fā)行業(yè)融入資本市場的步伐加快，跨區(qū)域、跨業(yè)態(tài)分化重組加速，傳統(tǒng)書業(yè)競爭手段升級。山東新華書店集團(tuán)作為山東省委、省政府重點扶持的大型文化企業(yè)，是山東省規(guī)模最大的圖書音像發(fā)行商和渠道運營商。山東新華書店集團(tuán)圍繞大文化產(chǎn)業(yè)確立了“一體兩翼、同心多圓”的發(fā)展戰(zhàn)略，通過與戰(zhàn)略合作伙伴強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，在強(qiáng)化發(fā)行主業(yè)競爭力的基礎(chǔ)上，打造一種全新的關(guān)聯(lián)性、規(guī)?；?、復(fù)合型贏利模式，不斷提升市場掌控力、資本吸附力和文化影響力。據(jù)山東新華書店集團(tuán)董事長李峰介紹：“面對信息時代的挑戰(zhàn)，新華書店主動適應(yīng)新形勢，以解放思路、轉(zhuǎn)變觀念為核心，轉(zhuǎn)方式，調(diào)結(jié)構(gòu)，創(chuàng)新經(jīng)營模式，這是市場競爭的必然選擇。在新形勢面前，山東新華書店集團(tuán)一方面堅持做好圖書發(fā)行主業(yè)，在鞏固市場的基礎(chǔ)上努力做大做強(qiáng)；另一方面依托新華書店品牌和資源，以市場為導(dǎo)向，不斷拓寬經(jīng)營思路，開創(chuàng)了項目豐富、形式多樣、亮點紛呈的多元化經(jīng)營局面。全省各級新華書店把自身優(yōu)勢和市場需求有機(jī)結(jié)合起來，積極探索多元化發(fā)展的新途徑。”

據(jù)悉，山東新華書店集團(tuán)計劃在全省打造3-5個城市文化綜合體，即以文化消費為核心內(nèi)容，創(chuàng)建購物、健身、娛樂、休閑等相互依存、相互助益的綜合體。李峰認(rèn)為：“實體書店要做好，就要做好文化的延伸，不僅僅局限在售書上，而是根據(jù)市場發(fā)展變化逐漸調(diào)整運營模式，將體驗和休閑的功能發(fā)揮出來，將書城變成一個集購物、休閑于一體的大型文化MALL，給人們提供一個文化漫游的場所，真正滿足讀者在書店里的一站式需求，將書店打造成為城市文化綜合體。”

智能化時代 為學(xué)子普及最好的教育產(chǎn)品

在教育輔導(dǎo)消費市場上，各種產(chǎn)品和服務(wù)的種類很多，隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和移動時代的到來，形形色色的智能化教育產(chǎn)品不斷問世，作為一直與教育消費市場有著“親密接觸”的新華書店，面臨的實際任務(wù)就是如何在實體渠道層面更好地承接這個智能教育時代。

“新華書店作為黨和政府的思想文化宣傳陣地，肩負(fù)著服務(wù)學(xué)生、服務(wù)教育的社會使命，一直致力于為全省學(xué)子提供優(yōu)質(zhì)的教育輔導(dǎo)資源與服務(wù)，多年來始終扮演著教育信息傳播者的角色，從紙質(zhì)書籍到音像制品，再到電子辭典和電子學(xué)習(xí)機(jī)，直到今天的學(xué)習(xí)類平板電腦，新華書店無不首當(dāng)其沖，將最好的教育產(chǎn)品普及給廣大讀者和學(xué)生?！鄙綎|新華書店集團(tuán)董事長李峰說到。

多年以來，多元化經(jīng)營一直是山東新華書店集團(tuán)非常重視的。據(jù)李峰介紹，山東新華書店集團(tuán)為此組建了相關(guān)團(tuán)隊，科學(xué)制定市場考核機(jī)制，跟各種優(yōu)質(zhì)的合作伙伴聯(lián)手，站在普及新時代教育產(chǎn)品的最前沿。在多元化經(jīng)營實施過程中，選擇合作伙伴和項目的時候，新華書店本身也有自己的標(biāo)準(zhǔn)來考核遴選。李峰說：“什么類型的企業(yè)才能做出真正系統(tǒng)智能化的產(chǎn)品？毋庸置疑是真正走在教育最前沿的教育廠商。教育講究的不是“拿來主義”，只有真正懂教育的合作伙伴，才能研究出對學(xué)生學(xué)習(xí)有切實幫助的產(chǎn)品。其次，智能教育產(chǎn)品要與目前移動互聯(lián)的趨勢結(jié)合，我們也要講求與時俱進(jìn)，這里主要是考慮產(chǎn)品內(nèi)容的實時更新和信息的互通，教育是要講方法、講理念的，我們會考察合作伙伴的教育理念是不是最新、最前沿的？教育方法是不是最高效、最有用的？這些特別重要。另外，我們雖然是在教育方面有一些經(jīng)驗，但是我們畢竟是做渠道運營的，在產(chǎn)品軟硬件的把關(guān)上，我們會借助一些更加權(quán)威機(jī)構(gòu)來幫助認(rèn)定，例如教育部門相關(guān)單位的認(rèn)證，產(chǎn)品硬件和服務(wù)方面的認(rèn)證和保障，這些層面我們都會嚴(yán)格把關(guān)。最后一點，我們山東新華書店選取的合作伙伴都是行業(yè)內(nèi)的領(lǐng)軍品牌，這樣也符合我們的經(jīng)營定位。最近，我們剛剛簽約了一個戰(zhàn)略合作伙伴——來自北京的太奇教育集團(tuán)，他們推出的全智能學(xué)習(xí)習(xí)近平板——奇記本，實踐了最新快速記憶原理，可以培養(yǎng)孩子自主學(xué)習(xí)能力，家長可以更放心。這就符合我們引進(jìn)的需求，我們也已經(jīng)在全省各個門店中推廣，效果很不錯，產(chǎn)品也 經(jīng)得起考驗。所以，我們山東新華書店特別歡迎類似的優(yōu)質(zhì)合作伙伴跟我們攜手合作，能夠真正為山東學(xué)子帶來幫助。