40组比赛报告.doc

组数40 组员：李海龙、刘盼盼、王玉琳化化工学院目录一、 题目┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈3二、 乙醇-异丁醇t-x-y、x-y图┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈3理论板求解┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈4填料塔类型和高度计算┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈6工艺流程图┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈6换热器计算与选取┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈6板式精馏塔的设计和泵的选取及核算┈┈┈┈┈13三、 思考题┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈18四、 创新 ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈20五、 误差分析┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈20 一、题目某工厂利用发酵法生产酒精工艺过程中，产生一股乙醇与异丁醇的混合物，该混合物中含有乙醇 45%（质量百分数，下同）现欲用常压精馏塔对上述混合物进行分离， 要求分离后乙醇和异丁醇的纯度均不小于95% 产品均需要冷却到 40℃ 塔釜采用外置再沸器，冷公用工程为循环水（20℃→30℃），热公用工程为0.4MPa（表压）的饱和水蒸汽，环境温度为 20℃塔进料温度要求接近但不超过进料的饱和温度二、（1）已知乙醇与异丁醇沸点分别为78.29℃、107.66℃∴在此之间取温度（℃）：80.0、82.5、85.0、87.5、90.0、92.5、95.0、97.5、100、102.5、105几点，分别在饱和蒸汽压曲线上查得相应的点位置，计算x，y整理得温度（℃）8082.58587.59092.59597.5100102.5105乙醇/Kpa110123.3133.3143.3160173.3186.3210226.6243.3266.6异丁醇/Kpa33.637.841.846.452.756.462.768.276.484.592.7x0.8860.7440.6510.5670.4530.3840.3120.2330.1660.1060.0495y0.9620.9050.8560.8020.7160.6570.5740.4830.3710.2550.130 计算举例 第一组x===0.886y=x=×0.886=0.962根据上表绘出x-y图与t-x-y图如下所示乙醇-异丁醇y-x图（2）在x-y图上用图解法求理论板数计算过程：=46.069kg/kmol =74.1228kg/kmol∴==0.568 =在上图取为（0.968，0.968）做x=0.568垂直于x轴为q线方程交x-y线于点则Rmin=R=2Rmin=1.376∴取点（0，0.407）为C点连接AC为精馏段操作线方程交q线于D点，取E点为（0.078，0.078）连接DE为提留段操作线方程图解法求理论塔板数画梯度级即可取的板数为9块（包括再沸器）从第四块板进料（3）若采用填料塔，采用520Y金属孔板波纹填料查的每米填料理论板数为4-4.5块，取则由，测精馏段填料层高度为提留段填料层高度为设计时取精馏段填料高度为1m，提留段填料层高度为2m根据分段高度定义h=16×HETP=16×0.25=4m∴不需分段（4）设计流程（见最后一页）。

5）换热器计算与选取第一预热器： 第二预热器 物料预热器（进行了核算）由所给图查数据计算进口物料性质（）(用来计算物料的性质) （单位为图上单位）ρCpμλ乙醇7341480.1535异丁醇7512421.125蒸气/冷凝水条件序号项目单位数值备注1密度1000冷凝液2粘度CP0.8冷凝液3比热2.413蒸气44.2冷凝液5导热系数0.5冷凝液6质量流量未知7进口温度143.4蒸气8出口温度143.4饱和冷凝液9相变热2138.5物料条件序号项目单位数值备注1密度741.42粘度3比热3.074导热系数0.1635质量流量Kg/h200006进口温度72.237出口温度87.3饱和蒸气走壳程，物料走管程1试算和初选换热器的规格1）2) 查图4-19可得3）假设K=266.1 选换热器壳径/mm600管子尺寸/mmφ25×2.5公称压强/MPa2.5管长/m3公称面积/m255.8管子总数245管程数 1管子排列方法正三角形实际传热面积若选择该型号的换热器，则要求过程的总传热系数为2)核算压强降1.管程压强降 其中 设ε=0.1mm 查课本λ-Re关系曲线得λ=0.03所以2.壳程压降 其中 取折流挡板间距h=0,15m计算表明管程和壳程都能满足要求3）核算总传热系数1.管程对流传热系数αi2.壳程对流传热系数αo取列管中心距t=32mm则取 则3．取污垢热阻 参考附录 ，管内、外侧污垢热阻分别取为 4.总传热系数K0 管壁热阻取 由前面的计算可知，选用该型号换热器时要求过程的总传热系数为267.2，在规定的流动条件下，计算出的，故所选择的换热器是合适的。

安全系数为换热器主要结构尺寸和计算结果表换热器形式：列管式换热面积（）：55.77工艺参数名称管程壳程物料名称物料400KPa水蒸汽操作温度72.23→87.3143.4→143.4流量，200001557.67流体密度，1000流速，1.160.6传热量，总传热系数，对流传热系数污垢系数，程数11推荐使用材料碳钢碳钢管子规格φ25×2.5管长，m3折流板形式上 下壳径，mm600管数245为了保证所选换热器正确，我们用专业模拟软件进行了模拟，以下是软件模拟后生成的报告,所选换热器与我们的相同换热器大师(THEM)计算报告　　　　　　　　　制表日期：2009/12/4　项目文件:物料预热器　　　壳程数据　　　管程数据　　　序号项目数值单位序号项目数值单位1流体相态蒸气冷凝　34流体相态单相液体　2流体类型热流体.注释　　　　　　　35流体类型冷流体.注释　　　　　　　　　　　3不凝气体0%36不凝气体0%4质量流量304.1784kg/h37质量流量20000kg/h5入口温度143.4C38入口温度72.23C6沸点143.4C39出口温度82.7C7热量-180.6919kW40热量178.5731kW8平均比热4.2kJ/(kg.K)41平均比热3.07kJ/(kg.K)9密度1000kg/m342密度741.4kg/m310动力粘度0.8cP43动力粘度0.0824cP11导热系数0.5W/(m.K)44导热系数0.163W/(m.K)12表面张力　Dyne/cm45表面张力　Dyne/cm13蒸汽比热2.413kJ/(kg.K)46蒸汽比热　kJ/(kg.K)14蒸汽密度2.1618kg/m347蒸汽密度　kg/m315蒸汽粘度　Pa.S48蒸汽粘度　cP16相变热2138.5kJ/kg49相变热　kJ/kg17管子排列正三角形m50管程数1程18壳程数1程51管外径25mm19管心距32mm52管内径20mm20壳内径600mm53单程管长3000mm21挡板间距150mm54管子根数245根22流通面积0.02542969m255管子材质低碳钢　23中心排管17根56管长选项标准计算　24限制流速10m/s57指定管长　m25实际流速0.2405559m/s58限制流速3m/s26压力降　MPa59实际流速0.097356m/s27污垢热阻0m2.K/W60压力降3.76E-05MPa28膜系数8652.179W/(m2.K)61流通面积0.076969m229壳体材质低碳钢　62污垢热阻0m2.K/W30保温材料岩棉板,壳　63膜系数530.8393W/(m2.K)31保温层厚10mm64管内壁温84.74927C32环境温度20C65管外壁温143.0301C33平均壁温143.3281C66平均壁温113.8897C计算结果　　　　　　　序号项目数值单位序号项目数值单位67计算类型设计型　75温差校正1　68放置形式水平　76总传热系数396.289W/(m2.K)69封头形式固定管板式　77计算面积6.848621m270壳程热损1.1726%78实际面积55.80254m271要求富余度5%79实际富余度714.8%72流型逆流　80运行状态　　73传递热量178.5731kW81　　　74。