500吨年产香菇多糖提取综合车间设计(4)

根据乙醇—水体系的相平衡数据可计算出相对挥发度，结果如下： 当x＞0.7，y＞0.755时，a=1.29;

当x∈(0.6，0.7)， y∈(0.698，0.755) 时，a=1.43; 当x∈(0.5，0.6)， y∈(0.657，0.698) 时，a=1.72; 当x∈(0.3，0.5)， y∈(0.575，0.657) 时，a=2.44; 当x＜0.3， y＜0.575时，a=4.5; 因为 q=1.13，则由xq?(R?1)xF?(q?1)xD可得：

R?qxq?3.5?0.445?0.13?0.858 3.5?1.13?0.46已知塔顶y1?xD?0.858，按逐板计算方法可算： 精馏段：

从第一块板下降的液相组成： x1?y10.858??0.824

a?(a?1)y11.29?0.29?0.858从第二块板上升的汽相组成：

y2?0.714x1?0.245?0.714?0.824?0.245?0.833 从第二块板下降的液相组成： x2?y20.833??0.795

a?(a?1)y21.29?0.29?0.833从第三块板上升的汽相组成：

y3?0.714x2?0.245?0.714?0.795?0.245?0.813

从第三块板下降的液相组成： x3?y30.813??0.772

a?(a?1)y31.29?0.29?0.813从第四块板上升的汽相组成：

y4?0.714x3?0.245?0.714?0.772?0.245?0.796

从第四块板下降的液相组成：

x4?y40.796??0.752

a?(a?1)y41.29?0.29?0.796从第五块板上升的汽相组成：

y5?0.714x4?0.245?0.714?0.752?0.245?0.782

从第五块板下降的液相组成：

x5?同理可知：

y50.782??0.736

a?(a?1)y51.29?0.29?0.782 y6?0.77，x6?0.721；

y7?0.759，x7?0.709； y8?0.751，x8?0.678； y9?0.729，x9?0.652； y10?0.71，x10?0.631； y11?0.695，x11?0.569；

y12?0.651，x12?0.434?xq?0.46；

因为x12?xq，则从第十二块板加料，此处为进料板。 提馏段：

从第十三块板上升的汽相组成：

y13?1.25x1?0.000057?1.25?0.434?0.000057?0.54244

从第十三块板下降的液相组成：

x13?y130.54244??0.208514

a?(a?1)y134.5?3.5?0.54244同理可知：

y14?0.260586，x14?0.072628； y15?0.090728，x15?0.021693； y16?0.027059，x16?0.006142； y17?0.007621，x17?0.001704； y18?0.002073，x18?0.000461； y19?0.000519，x19?0.000115；

y20?0.000087，x20?0.000019?xw?0.00004；

所以求得理论板数为20块，加料板载第十二块。

（4）塔板效率的计算

塔顶：xD=0.858时，tD=78.2℃

塔釜：xW=0.00004时，tW=99.6℃

78.2?99.6?88.9℃，由此查文献[17]所以塔顶和塔釜的算数平均温度为t?2知，在88.9℃时，?乙醇?0.4mPa?s；?水?0.3mPa?s。

根据公式lg?Lm??xilg?i可得：

?Lm?10(0.445lg0.4?0.555lg0.3]?10?(0.17711?0.29026)?0.34所以，由奥康奈尔关联式：ET?0.49(???l)?0.245可得塔板效率为：

ET?0.49(???l)?0.245?0.49?(2.1?0.34)?0.245?0.532 （5）实际板数及加料位置的确定

N?NT?120?1??35.7 ， 取整数 N?36块 ET0.53212?1?20.6，取整数 NF?21块 0.532所以在第21快板加料（由上向下数） 3.4.1 除沫器

由文献[20]可知，除沫器的适宜气速为

加料板位置 NF?u?0.108?L??V779.94?1.44?0.108m/s?2.51m/s ?V1.44除沫器的直径为

D?4VS4?0.314?m?0.399m ?u3.14?2.51则选取高效丝网除沫器，高度为150mm

3.4.2 接管直径计算

（1）塔顶蒸汽出口管径

因为阀孔气速umax可以达到7.8m/s，所以取蒸汽速度uD?10m/s，则管径为

dD?4VS4?0.314?m?0.2m ?u3.14?10查GB8163-87，选用Ф245×10mm的热轧无缝钢管

（2）回流液管径

由于靠重力回流，所以选用回流液流速为uR=0.3m/s，则管径

4LS4?3.8?10?4dR??m?0.04m

?uR3.14?0.3查GB8163-87可知，选用Ф45×2.5mm的热轧无缝钢管

（3）进料管径

由于用泵进料，所以选用uF=1.0m/s

又FS?FMLF22.95?30.463?m/s?2.4?10?4m3/s，则管径为：

3600?LF3600?806.784FSdF???uF4?2.4?10?4m?0.0175m

3.14?1.0查GB8163-87，选用Ф22×2mm的热轧无缝钢管 （4）釜液排除管径

釜液流出速度取uW=0.5m/s

又WS?WMLW11.05?18?m3/s?5.8?10?5m3/s，则管径为：

3600?LW3600?952.44WS4?5.8?10?5dW??m?0.013m

?uW3.14?0.5查GB8163-87，选用Ф18×2.5mm的热轧无缝钢管

（5）进气管径

由于操作表压为0.02MPa，进气量VS=V=41.65kmol/h，取u=10m/s

18?41.653m/s?0.28m3/s，则管径为： 又 VS?3600?1.08dW?4VS4?0.28?m?0.189m ?u3.14?10查GB8163-87，选用Ф203×6mm的热轧无缝钢管

3.4 精馏塔机械强度设计及校核 3.4.1 材料的选择

筒体与封头材料选用20R，群做材料选用Q235-A，材料的有关性能参数如下：

20R [σ]t=132MPa，[σ]=133 MPa，σS=245 MPa； Q235-A [σ]t=113MPa，[σ]=113 MPa，δS=235 MPa；

E=1.9×105 MPa

3.42 按计算压力计算筒体和封头的厚度

筒体：

S?PCDi0.1?800?mm?0.35mm t2[?]??PC2?132?0.85?0.1封头采用标准椭圆封头：

S?PCDiK0.1?800?1?mm?0.35mm t2[?]??0.5PC2?132?0.85?0.5?0.1加上壁厚附加量C=2mm，并圆整，还应考虑刚度、稳定性及多种载荷等因素，取筒体、封头和裙座的名义厚度Sn均为10mm，则Se=Sn-C=10-2=8mm。 3.4.3 塔的质量载荷计算 3.4.3.1 塔壳和裙座的质量 （1）圆筒

塔体圆筒总高度：H0=10.8m

??m1?(D02?Di2)H0?钢??(0.822?0.82)?10.8?7.85?103kg?2156.3kg

44（2）封头质量

查的DN800mm，厚度为10mm得椭圆封头质量约为73kg，则：

m2=73×2=146kg

（3）裙座质量

按圆筒计算

?2?m3?(D0?Di2)HS?钢??(0.822?0.82)?2?7.85?103?399.3kg

44所以，m01=m1+m2+m3=(2156.3+146+399.3) kg =2701.6kg 3.4.3.2 塔内构件质量

由资料可查的浮阀塔盘单位质量为75kg/m2。

??m02?DiNP?75??0.82?36?75kg?1356.5kg

443.4.3.3 人孔、法兰、接管与附属物质量

ma=0.25m01=0.25×2701.6=675.4kg

3.4.3.4 保温材料质量

'为封头保温层质量，保温层材料为复合硅酸盐，厚度为100mm。 m03m03??22'??(D?2?)?DH??2m0S00203?4??0.784?(1.022?0.822)?10.8?300?0.398?300 ?1055.4kg3.4.3.5 平台、扶梯质量

m04????122??(D?2d?2B)?(D?2d)?0s0s?2nqP?qFHF4?122??(0.82?2?0.1?2?0.9)?(0.82?0.2)??2?2?150?40?13 4??1333.9kg式中：

qP—平台单位质量，为150kg/m2； HF—扶梯高度，为13m；

qF—笼式扶梯的单位质量，为40kg/m；

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