苯氯苯板式塔课程方案

化工原理设计任务书
一、设计题目: 苯-氯苯精馏塔的工艺设计
二、设计任务
1）进精馏塔的原料液中含氯苯为30%<质量百分比，下同），其余为苯。

2）塔顶馏出液中含氯苯不高于2%。

3）生产能力为日产纯度为99.8%的氯苯Z吨产品。

年工作日330天，每天24小时连续运行。

<设计任务量为55万吨/年）
三、操作条件
1.塔顶压强4kPa<表压）；
2.进料热状况，自选；
3.回流比，自选；
4.塔釜加热蒸汽压力506kPa；
5.单板压降不大于0.7kPa；
6.设备型式：自选
7．厂址唐山地区
四、设计内容
1.设计方案的确定及工艺流程的说明；
2.塔的工艺计算；
3.塔板流体力学计算；
4.塔附件设计计算；
5.塔总体高度设计；
6. 辅助设备的选型与计算；
7.塔的机械强度校核；
8.设计结果列表或设计一览表；
9.精馏塔的装配图
10.对设计结果的自我评价总结与说明
11.设计说明书一份
五、基础数据
p<mmHg）
1.组分的饱和蒸汽压
i
2.组分的液相密度ρ<kg/m 3） 纯组分在任何温度下的密度可由下式计算 苯 t A 187.1912-=ρ 氯苯 t B 111
.11127-=ρ 式中的t 为温度，℃。

3.组分的表面张力σ<mN/m ） 双组分混合液体的表面张力m σ可按下式计算：
A
B B A B
A m x x σσσσσ+=
<B A x x 、为A 、B 组分的摩尔分率）
4.氯苯的汽化潜热
常压沸点下的汽化潜热为35.3×103kJ/kmol 。

纯组分的汽化潜热与温度的关系可用下式表示：
38
.01212⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛--=t t t t r r c c <氯苯的临界温度：C ︒=2.359c t ）
5.其他物性数据可查化工原理附录。

苯-氯苯板式精馏塔的工艺计算书<精馏段部分）
一、精馏塔的物料衡算
1.料液及塔顶底产品含苯的摩尔分率
苯和氯苯的相对摩尔质量分别为78和112.5 kg/kmol 。

771.05
.112/3.078/7.078
/7.0=+=
F x
986.05
.112/02.078/98.078
/98.0=+=D x
00288.05.112/998.078/002.078
/002.0=+=W x
平均摩尔质量
()kg/kmol 9005.855.112771
.01771.078=⨯-+⨯=F M 2.物料衡算
依题给条件：一年以330天，一天以24小时计，因有：
kg/h 69440)24330/(550000'=⨯=F
则kmol/h 38.8089005.85/69440/'===F M F F 对全塔做物料衡算有：
W D F Wx Dx Fx W D F +=+=⇒
W
D W
D 00288.0986.0771.038.80838.808+=⨯+= 得:⎩⎨⎧==kmol/h
69.167kmol/h 69.640W D
二、塔板数的确定
1.理论塔板数T N 的求取
苯-氯苯物系属于理想物系，可采用梯级图解法<M ·T 法）求取T N ，步骤如下：
1>.根据苯-氯苯的相平衡数据，利用泡点方程和露点方程求取y x ~
依据()()
B A B t p p p p x --=/，t A p x p y /
=，将所得计算结果列表如下：
本题中，由于塔内压力接近常压<实际上略高于常压），而表中所给为常压下的相平衡数据，因为操作压力偏离常压很小，所以其对y x ~平衡关系的影响完全可以忽略。

2>.确定操作的回流比R
将1>.表中数据作图绘出y x ~曲线及y x t ~-曲线。

采用泡点进料,则
1=q 。

在y x ~图上，因1=q ，查得942.0=q y ，而771.0==F q x x ，
986.0=D x 。

故有：
2573.0771
.0942.0942
.0986.0min =--=
--=
q
q q D x y y x R
考虑到精馏段操作线离平衡线较近，故取实际操作的回流比为最小回流比的2倍，即：5146.02573.022min =⨯==R R
3）.求理论塔板数 精馏段操作线：651.034.01
1+=+++=
x R x
x R R y D 提馏段操作线为过()00288
.0,00288.0和()913.0,771.0两点的直线。

图解得10111=-=T N 块<不含釜）。

其中，精馏段31=T N 块，提馏段72=T N 块，第4块为加料板位置。

y x ~图及y x t ~-见附图
2．实际塔板数p N
52.0=T E <近似取两段效率相同）
精馏段：77.552.0/31==p N 块，取61=p N 块 提馏段：5.1352.0/72==p N 块，取142=p N 块 总塔板数2021=+=p p p N N N 块。

三、塔的精馏段操作工艺条件及相关物性数据的计算
<一）平均压强m p
取每层塔板压降为0.7kPa 计算。

塔顶：kPa 3.10543.101=+=D p 加料板：kPa 5.11967.03.105=⨯+=F p
平均压强()kPa 4.1072/5.1193.1052/)(=+=+=F D m p p p <二）平均温度m t
查温度组成图(y x t ~->得：塔顶为81.2℃，加料板为86.2℃。

精馏段平均温度 ()7.832/2.862.81=+=m t ℃ <三）平均分子量m M
塔顶： 986.01==D x y ，944.01=x <查相平衡图）
()kg/kmol 483.785.112986.0178986.0,=⨯-+⨯=m VD M kg/kmol 932.795.112)944.01(78944.0,=⨯-+⨯=m LD M
加料板：941.0=F y ，771.0=F x <查相平衡图）
()kg/kmol 0355.805.112941
.0178941.0,=⨯-+⨯=m VF M ()kg/kmol 9005.855.112771
.0178771.0,=⨯-+⨯=m LF M 精馏段：()kg/kmol 26.792/0355.80483.78,=+=m V M
()kg/kmol 916.822/932.799005.80,=+=m L M
<四）平均密度m ρ
1.液相平均密度m L ρ,
塔顶：3,kg /m 616.8152.81187.113.912187.1912=⨯-=-=t A LD ρ
3,kg/m 787.10362.81111.11127111.11127=⨯-=-=t B LD ρ
液相平均密度依下式计算 i i Lm ραρ/1∑=
3,,,,kg/m 14.819787
.103602
.0616.81598.01
=⇒+=
+
=
m LD B
LD B
A
LD A
m
LD a a ρρρρ
进料板：3,kg/m 681.8092.86187.1912187.1912=⨯-=-=t A L F ρ
3,kg/m 232.10312.86111.11127111.11127=⨯-=-=t B LF ρ
3,,,,kg/m 46.865232
.10313
.068.8097.01
=⇒+=
+
=
m LF B
LF B
A
LF A
m
LF a a ρρρρ
精馏段：()3,kg/m 3.8422/46.86514.819=+=m L ρ 2.汽相平均密度m V ρ,
()
3,,kg/m 8704.27.83273314.826
.794.107=+⨯⨯==
m m V m m V RT M p ρ <五）液体的平均表面张力m σ
液体的平均表面张力计算公式 ∑=i i Lm x σσ 塔顶：C t D ︒=2.81 查图得
mN/m 12.21,=A D σ；mN/m 05.26,=B D σ mN/m 18.21986.005.26014.012.2105.2612.21,=⎪⎭
⎫ ⎝⎛⨯+⨯⨯=⎪
⎪⎭⎫ ⎝⎛+=D A B B A B A m
D x x σσσσσ 进料板：C t F ︒=2.86 查图得
mN/m 75.20,=A F σ；mN/m 8.25,=B F σ mN/m 18.21771.08.25)771
.01(75.208.2575.20,=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯+-⨯⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=F A B B A B A m
F x x σσσσσ 精馏段：()mN/m 45.212/72.2118.21=+=m σ
<六）液体的平均粘度m L μ,
塔顶：查化工原理附录液体黏度共线图， 在81.2℃下有：s mPa A ⋅=305.0μs mPa B ⋅=41.0μ
()()s mPa 3065.0014.041.0986.0305.0,⋅=⨯+⨯=+=D B B D A A m LD x x μμμ
加料板：C t F 2.86= 查共线图得 s mPa A ⋅=285.0μs mPa B ⋅=41.0μ
s mPa 3067.0)771.01(38.0771.0285.0,⋅=-⨯+⨯=m LF μ
精馏段：()s mPa 3066.02/3067.03065.0,⋅=+=m L μ
四、精馏段的汽液负荷计算
由于进料量较大，可采用两塔并联操作。

则
kmol/h
845.832167.69W /h 320.35kmol 2640.69D kmol/h 19.404238
.808======
F
汽相摩尔流率()kmol/h 202.48535.320)5146.01(1=⨯+=+=D R V 汽相体积流量/s m 722.38704
.23600916
.82202.48536003,,=⨯⨯==
m V m V s VM V ρ
汽相体积流量/h 13397.8m /s m 722.33
3==h V
液相回流摩尔流率kmol/h 852.16435.3205146.0=⨯==RD L 液相体积流量/s m 004508.03
.8423600916
.82852.16436003,,=⨯⨯==
m L m L s LM L ρ
液相体积流量/h 16.228m /s m 004508.03
3==h L
五、塔和塔板主要工艺结构尺寸的计算
<一）塔径
1.初选塔板间距mm 600=T H 及板上液层高度mm 70=L h ，则：
m 53.007.06.0=-=-L T h H
2.按Smith 法求取允许的空塔气速max u <即泛点气速F u ）
02075.08704.23.842722.3004508.05
.05
.0=⎪⎭
⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛V L s s V L ρρ
查Smith 通用关联图得115.020=C 负荷因子1166.02045.210115.0202
.02
.020=⎪
⎭
⎫
⎝⎛=⎪
⎭⎫
⎝⎛=σC C
泛点气速：
()()994.18704.2/8704.23.8421166.0/max =-=-=V
V L C
u ρρρm/s
3.操作气速
取m/s 396.17.0max ==u u 4.精馏段的塔径
m 843.1396.114.3/722.34/4=⨯⨯==u V D s π 圆整取mm 2000=D ，此时的操作气速m/s 185.1=u 。

<二）塔板工艺结构尺寸的设计与计算
1.溢流装置
采用单溢流型的平顶弓形溢流堰、弓形降液管、平形受液盘。

<1）溢流堰长<出口堰长）w l 取m 4.127.07.0=⨯==D l w
堰上溢流强度()()h m /m 130~100h m /m 59.114.1/228.16/33⋅<⋅==w h l L ， 满足筛板塔的堰上溢流强度要求。

<2）出口堰高w h
ow L w h h h -=
对平直堰()3
/2/00284.0w h ow l L E h =
取1=E ，于是：
()
m 006.0m 145.04.1/228.16100284.03
/2>=⨯=ow h <满足要求）
m 0555.00145.007.0=-=-=ow L w h h h <3）弓形降液管的宽度d W 和降液管的面积f
A
由7.0/=D l w ，查图得09.0/,14.0/==T f d A A D W ，即：
m 28.0214.0=⨯=d W ，22m 14.3785.0==D A T ，2m 2826.0=f A 。

液体在降液管内的停留时间
s 5s 6.37004508.0/6.02826.0/>=⨯==s T f L H A θ<满足要求）
<4）降液管的底隙高度o h
m 00495.0006.0=-=W o h h <o h 不宜小于0.02~0.025m ，本结果满足要求） 2.塔板布置
<1）边缘区宽度c W 与安定区宽度s W 边缘区宽度c W ：mm W c 50=
安定区宽度s W ：规定5.1<D m 时75=s W mm ；5.1>D m 时100=s W mm ； 本设计取50=c W mm ，100=s W mm 。

<2）开孔区面积a A
2
1
2221222m 1753.295.062.0sin 95.018062.095.062.02sin
1802=⎥⎦
⎤⎢⎣⎡
⨯+-=⎥⎦
⎤⎢⎣⎡
+-=--ππR x R x R x A a 式中：()()m 62.0100.028.00.12/=+-=+-=s d W W D x
m 95.005.000.12/=-=-=c W D R 3.开孔数n 和开孔率φ
取筛孔的孔径mm 5=o d ，正三角形排列，筛板采用碳钢，其厚度
mm 3=δ，且取5.2/=o d t 。

故孔心距mm 5.1255.2=⨯=t 。

每层塔板的开孔数161221753.25.121011581011582323=⨯⎪⎪⎭⎫
⎝⎛⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=a A t n <孔） 每层塔板的开孔率()1451.05
.2907
.0/907.02
2===o d t φ<φ应在5~15%，故满足要求）
每层塔板的开孔面积2m 31564.01753.21451.0=⨯==a o A A φ 气体通过筛孔的孔速m/s 792.1131564.0/722.3/===o s o A V u 4.精馏段的塔高1Z
()()m 0.36.016111=⨯-=-=T p H N Z
六、塔板上的流体力学验算
<一）气体通过筛板压降p h 和p P ∆的验算
σl c p h h h h ++=
1.气体通过干板的压降c h
m 0359.03.8428704.282.0792.11051.0051.02
2
=⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=L
V o o c C u h ρρ 式中孔流系数o C 查图得出，82.0=o C 。

2.气体通过板上液层的压降1h
()m 0385.007.055.01=⨯==+=L ow w h h h h ββ 式中充气系数β查图得：55.0=β
气体通过有效流通截面积的气速a u ，对单流型塔板有：
m/s 3026.12826
.014.3722
.3=-=-=
f T s a A A V u
3.气体克服液体表面张力产生的压降σh
m 002077.0005
.081.93.8421045.21443
=⨯⨯⨯⨯==-o L gd h ρσσ
4.气体通过筛板的压降<单板压降）p h 和p p Δ
m 07648.0002077.00385.00359.01=++=++=σh h h h c p
0.7kPa Pa 95.63107648.081.93.842<=⨯⨯==∆p L p gh p ρ<满足工艺要求） <二）雾沫夹带量v e 的验算
气（满足要求）
液气液/kg kg 1.0/kg kg 00957.007.05.26.03026.11045.21107.5107.52
.3362
.36
<=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯-⨯⨯=
⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-⨯=---f T a V h H u e σ 式中：L f h h 5.2=，验算结果表明不会产生过量的雾沫夹带。

<三）漏液的验算
漏液点的气速om u
()()m/s
946.68704.2/3.84200207
.007.013.00056.082.04.4/13.00056.04.4=-⨯+⨯=-+=V
L L o
om h h C u ρρσ 筛板的稳定性系数5.17.1946
.6792
.11>===om o u u K <不会产生过量液漏） <四）液泛的验算
为防止降液管发生液泛，应使降液管中的清液层高度()w T d h H ΦH +≤
d L p d h h h H ++=
m 00065.00495.04.1004508.0153.0153.02
2
=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛=o w s d h l L h m 14713.007.007648.000065.0=++=++=d L P d h h h H
()()m 3278.00555
.06.05.0=+=+Φw T h H ()w T d h H ΦH +≤成立，故不会产生液泛。

七、塔板负荷性能图
<一）雾沫夹带线<1）
以kg e v 1.0=液/kg 气为限，求s s L V -关系如下：
2
.36
5.2107.5⎥⎦
⎤⎢⎣⎡-⨯=
-L T a v h H u σ
e <1）
式中：s s
f T s a V V A A V u 35.02826
.014.3=-=-=
3
/23
/23
/2533.04.136********.0360000284.0s
s w s
ow
L L l
L E h =⎪
⎭
⎫
⎝⎛⨯=⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛=
()
[]
3
/23
/23325.11388.0533.00555.05.25.25.2S
s ow w L f L L h h h h +=+=+==
将已知数据代入式<1）
1.03325.11388.06.035.01045.21107.52
.33/23
6=⎥⎦⎤⎢⎣
⎡--⨯⨯--s s L V
3
/229.24408.8s s L V -= <1-1）
在操作范围内，任取几个s L 值，依式<1-1）算出对应的s V 值列于下表：
依据表中数据作出雾沫夹带线<1） <二）液泛线<2）
()d ow w p w T h h h h h H Φ+++=+ <2）
2
2
2
2
002594.03.8428704.231564.082.0051.0051.0051.0s s L V
o o s L V o o c V V A C V C u h =⎪
⎭⎫
⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛⎪
⎪⎭
⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫
⎝⎛⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛=ρρρρ
()(
)3
/23/2129315.00305.0533.00555.055.0s
s
ow w L L h h h +=+=+=β
002077
.0=σh
03258.029315.0002594.03
/22++=++=s
s l c p L V h h h h σ2
2
2
858.310495.04.1153.0153.0s s o w s d L L h l L h =⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=⎪
⎪⎭
⎫ ⎝⎛= ()()
2
3/23
/22858.31533.00555.003258.029315.0002594.00555.06.05.0s
s s
s L L L V +++++=+ 23
/22122785.31841.92s s s L L V --=
在操作范围内，任取几个s L 值，依上式算出对应的s V 值列于下表：
依据表中数据作出液泛线<2） <三）液相负荷上限线<3）
取s 5=θ
/s m 034.05
2826
.06.03max ,=⨯=
=
θ
f
T s A H L <3-3）
<四）漏液线<4）
3
/2533.00555.0s ow w L L h h h +=+=
漏液点气速
()[]
8704.2/3.842002077.0533.00555.013.00056.082.04.43/2-++⨯=s
om L u om o s u A V =min ,，整理得：
087.437.263/22min ,+=s
s L V 在操作范围内，任取几个s L 值，依上式算出对应的s V 值列于下表：
依据表中数据作出漏液线<4） <五）液相负荷下限线<5）
取平堰堰上液层高度006.0=ow h m 作为液相负荷下限条件，0.1≈E 。

006.04.136********.0360000284.03
/23
/2min ,=⎪
⎭
⎫
⎝⎛⨯=⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛=s w s ow
L l L E h
/s m 0012.03min ,=s L
操作气液比 64.825004508.0/722.3/==s s L V
依据附表及式<3）、<4）、<5）可分别做出塔板负荷性能图上的<1）、<2）、<3）、<4）及<5）共五条线，见附图3。

由塔板负荷性能图可以看出：
①任务规定的气、液负荷下的操作点P<设计点），处于适宜操作区内的适中位置。

②塔板的气相负荷上限由雾沫夹带控制，操作下限由漏液控制。

③按照固定的液气比，由图中可以查出塔板的气相负荷上限
s m V s /46.73max ,=，气相负荷下限s m V s /1.23min ,=
操作弹性定义为操作线与界限曲线交点的气相最大负荷max ,s V 与气相允许最小负荷min ,s V 之比，即：
操作弹性=
55.31
.246
.7min
,max ,==
s s V V 塔的提馏段操作工艺设计计算
一、提馏段的物性及状态参数
<一）平均压强m p
取每层塔板压降为0.7kPa 计算。

进料板：kPa 5.119=F p
塔底：kPa 120207.03.105=⨯+=W p 平均压强()kPa 75.1142/1205.109=+=m p <二）平均温度m t
查温度组成图得：加料板为86.2℃，塔底为131.8℃。

()1092/8.1312.86=+=m t ℃ <三）平均分子量m M
加料板：941.0=F y ，771.0=F x <查相平衡图）
kg/kmol 0355.80,=m VF M kg/kmol 9005.85,=m LF M
塔底： 00288.0=W x ，012.0=W y 。

<查相平衡图）
()kg/kmol 086.1125.112012.0178012.0,=⨯-+⨯=m VW M
()kg/kmol 4.1125.11200288
.017800288.0,=⨯-+⨯=m LW M 提馏段：()kg/kmol 06.962/086.1120355.80,=+=m V M
()kg/kmol 152.992/4034
.1129005.85,=+=m L M <四）平均密度m ρ
1.液相平均密度m L ρ,
进料板：3,kg/m 68.8092.861886.113.912187.1912=⨯-=-=t A L F ρ
3,kg/m 232.10312.86111.11127111.11127=⨯-=-=t B L F ρ
3,,,,kg/m 46.865232
.10313
.068.8097.01
=⇒+=
+
=
m LF B
LF B
A
LF A
m
LF a a ρρρρ
塔底：3,kg/m 55.7558.131187.1912187.1912=⨯-=-=t A LW ρ
3,kg/m 57.9808.131111.11127111.11127=⨯-=-=t B LW ρ
3,,,,kg/m 96.97957
.980998
.055.755002.01
=⇒+=
+
=
m LW B
LW B
A
LW A
m
LW a a ρρρρ
提馏段：()3,kg/m 71.9222/96.97946.865=+=m L ρ 2.汽相平均密度m V ρ,
()
3,,kg/m 469.3109273314.806
.9675.114=+⨯⨯=
=
m
m V m m V RT M p ρ
<五）液体的平均表面张力m σ
进料板：2.86=F t ℃mN/m 38.21,=m F σ
塔底：8.131=W t ℃mN/m 7.14,=A W σ；mN/m 2.20,=B W σ
mN/m 178.2000288.02.20)00288.01(7.142.207.14,=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯+-⨯⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=W A B B
A B A m
W x x σσσσσ
精馏段：()mN/m 95.202/178.2072.21=+=m σ <六）液体的平均粘度m L μ,
塔顶：查化工原理附录11有：
加料板：s mPa 3067.0)771.01(38.0771.0285.0,⋅=-⨯+⨯=m LF μ 塔 底：8.131=W t ℃s mPa 20.0⋅=A μs 0.25mPa ⋅=B μ
()()s mPa 25.0)00288.01(25.000288.020.0,⋅=-⨯+⨯=+=W B B W A A m LW x x μμμ
提馏段：()s mPa 278.02/25.03067.0,⋅=+=m L μ
二、提馏段的汽液负荷计算
汽相摩尔流率
()kmol/h 202.4851==--='V F q V V 汽相体积流量/s m 732.33600'3,,==
m
V m V s M V V ρ
汽相体积流量/h 13435.72m /s m 732.33
3==h V
液相回流摩尔流率
kmol/h 042.56919.4041852.164=⨯+=+='qF L L
液相体积流量/s m 01699.071
.9223600152
.99042.5693600''3,,=⨯⨯=
=
m
L m L s M L L ρ
液相体积流量/h m 15.61/s m 01699.033==h L
三、塔和塔板主要工艺结构尺寸的计算
<一）塔径
1.初选塔板间距mm 600=T H 及板上液层高度mm 70=L h ，则：
m 53.007.06.0=-=-L T h H
2.按Smith 法求取允许的空塔气速max u <即泛点气速F u ）
03964.01635.1271.92272.1343515.615
.05
.0=⎪⎭
⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛V
L h h V L ρρ
查Smith 通用关联图得12.020=C
负荷因子1211.02095.2012.0202
.02
.020=⎪
⎭
⎫ ⎝⎛=⎪
⎭⎫
⎝⎛=σC C
泛点气速：
()()9713.1469.3/469.371.9221211.0/max =-=-=V
V L C
u ρρρm/s
3.操作气速
取m/s 38.17.0max ==u u 4.提馏段的塔径
m 856.138.114.3/732.34/4=⨯⨯==u V D s π
为加工方便，圆整取mm 2000=D ，即上下塔段直径保持一致，此时提馏段的操作气速m/s 189.1=u 。

<二）塔板工艺结构尺寸的设计与计算
1.溢流装置
采用单溢流型的平顶弓形溢流堰、弓形降液管、平形受液盘。

<1）溢流堰长<出口堰长）w l 取m 4.127.07.0=⨯==D l w
堰上溢流强度()()h m /m 130~100h m /m 68.434.1/15.61/33⋅<⋅==w h l L ，满足筛板塔的堰上溢流强度要求。

<2）出口堰高w h
ow L w h h h -=
对平直堰()
3
/2/00284.0w h ow l L E h =
()
m 006.0m 0352.04.1/15.610.100284.03
/2>=⨯⨯=ow h <满足要求）
m 0348.00352.007.0=-=-=ow L w h h h <3）降液管的宽度d W 和降液管的面积f
A
由7.0/=D l w ，查图得09.0/,14.0/==T f d A A D W ，即：
m 28.0=d W ，22m 14.3785.0==D A T ，2m 2826.0=f A 。

液体在降液管内的停留时间
s 5s 1001699.0/2826.06.0/>=⨯==s T f L H A θ<满足要求）
<4）降液管的底隙高度o h
m 0288.0006.00348.0006.0=-=-=W o h h <o h 不宜小于0.02~0.025m ，本结果满足要求）
2.塔板布置
<1）边缘区宽度c W 与安定区宽度s W 与精馏段同，即50=c W mm ，100=s W mm 。

开孔区面积与精馏段同，即2m 1753.2=a A 3.开孔数n 和开孔率φ 亦与精馏段同，即7113=n 孔 每层塔板的开孔率()1451.05
.2907
.0/907.02
2===o d t φ<φ应在5~15%，故满足要求）
每层塔板的开孔面积2m 31564.01753.21451.0=⨯==a o A A φ 气体通过筛孔的孔速m/s 8.1131564.0/732.3/===o s o A V u 4.提馏段的塔高2Z
()()m 8.76.0114122=⨯-=-=T p H N Z
四、塔板上的流体力学验算
<一）气体通过筛板压降p h 和p p Δ的验算
σl c p h h h h ++=
1.气体通过干板的压降c h
m 0397.071.922469.382.08.11051.0051.02
2
=⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=L
V o o c C u h ρρ 式中孔流系数o C 查图得出，82.0=o C 。

2.气体通过板上液层的压降l h
m 0385.007.055.01=⨯==L h h β
气体通过有效流通截面积的气速a u ，对单流型塔板有：
m/s 306.12826
.014.3732
.3=-=-=
f T s a A A V u
3.气体克服液体表面张力产生的压降σh
m 00185.0005.081.971.9221095.20443
=⨯⨯⨯⨯==-o L gd h ρσσ
4.气体通过筛板的压降<单板压降）p h 和p p Δ
m 07455.000185.0033.00397.0=++=++=σh h h h l c p 0.7kPa Pa 8.67407455.081.971.922<=⨯⨯==∆p L p gh p ρ <二）雾沫夹带量v e 的验算
气（满足要求）
液气液/kg kg 1.0/kg kg 00823.007.05.26.0306.11095.20107.5107.52
.3362
.36
<=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯-⨯⨯=
⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-⨯=---f T a V h H u e σ 式中：L f h h 5.2=，验算结果表明不会产生过量的雾沫夹带。

<三）漏液的验算
漏液点的气速om u
()()m/s
67.6469.3/71.92200185
.007.013.00056.082.04.4/13.00056.04.4=-⨯+⨯=-+=V
L L o
om h h C u ρρσ 筛板的稳定性系数5.177.167
.68
.11>===om o u u K <不会产生过量液漏） <四）液泛的验算
为防止降液管发生液泛，应使降液管中的清液层高度()w T d h H ΦH +≤
d L p d h h h H ++=
m 02717.00288.04.101699.0153.0153.02
2
=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛=o w s d h l L h m 1717.007455.007.006375.0=++=d H
()()m 3174.00348
.06.05.0=+=+Φw T h H ()w T d h H ΦH +≤成立，故不会产生液泛。

通过流体力学验算，可认为精馏段塔径及塔板各工艺结构尺寸合适
五、塔板负荷性能图
<一）雾沫夹带线<1）
2
.36
5.2107.5⎥⎦
⎤⎢⎣⎡-⨯=
-L T a v h H u σ
e <1）
式中：s f
T s
a V A A V u 35.0=-=
3
/23
/23
/2533.04.136********.0360000284.0s
s w s
ow
L L l
L E h =⎪
⎭
⎫
⎝⎛⨯=⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛=
()
[]
3/23
/23325.1087.0533.00348.05.25.25.2S
S ow w L f L L h h h h +=+=+== 将已知数据代入式<1）
1.03325.1087.06.035.01095.20107.52
.33/23
6=⎥⎦
⎤⎢⎣⎡--⨯⨯--s s L V
3
/2113.24283.9s s L V -= <1-1）
在操作范围内，任取几个s L 值，依式<1-1）算出对应的s V 值列于下表：
依据表中数据作出雾沫夹带线<1） <二）液泛线<2）
()d ow w p w T h h h h h H Φ+++=+ <2）
2
2
2
2
002862.071.922469.331564.082.0051.0051.0051.0s s L V
o o s L V o o c V V A C V C u h =⎪
⎭⎫
⎝
⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛⎪
⎪⎭
⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫
⎝⎛⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛=ρρρρ
()(
)3
/23/2129315.001914.0533.00348.055.0s
s
ow w L L h h h +=+=+=β
00185.0=σh
02099.029315.0002862.03/22++=++=s
s l c p L V h h h h σ2
2
2
113.940288.04.1153.0153.0s s o w s d L L h l L h =⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛= ()()
2
3/23
/22113.94533.00348.002099.029315.0002862.00348.06.05.0s s s
s L L L V +++++=+ 23
/223288366.2884.91s s s L L V --= <2-2）
在操作范围内，任取几个s L 值，依式<2-2）算出对应的s V 值列于下表：
依据表中数据作出液泛线<2）
<三）液相负荷上限线<3）
/s m 034.05
2826
.06.03max ,=⨯=
=
θ
f
T s A H L <3-3）
<四）漏液线<气相负荷下限线）<4）
3
/2533.00348.0s ow w L L h h h +=+=
漏液点气速
()[]
469.3/71.92200185.0533.00348.013.00056.082.04.43/2-++⨯=s
om L u om o s u A V =min ,，整理得：
8534.29.233/22min ,+=s
s L V <4-4） 在操作范围内，任取几个s L 值，依式<4-4）算出对应的s V 值列于下表：
依据表中数据作出漏液线<4） <五）液相负荷下限线<5）
取平堰堰上液层高度006.0=ow h m ，0.1≈E 。

006.04.136********.0360000284.03
/23
/2min ,=⎪
⎭
⎫
⎝⎛⨯=⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛=s w s ow
L l L E h
/s m 1094.1134min ,-⨯=s L <5-5）
操作气液比 66.21901699.0/732.3'/'==s s L V
依据附表及式<3）、<4）、<5）可分别做出塔板负荷性能图上的<1）、<2）、<3）、<4）及<5）共五条线，见附图4。

由塔板负荷性能图可以看出：
①任务规定的气、液负荷下的操作点R<设计点），处于适宜操作区内的适中位置。

②塔板的气相负荷上限由液泛控制，操作下限由漏液控制。

③按照固定的液气比，由图中可以查出塔板的气相负荷上限
s m V s /48.63max ,=，气相负荷下限s m V s /9.13min ,=
操作弹性定义为操作线与界限曲线交点的气相最大负荷max ,s V 与气相允许最小负荷min ,s V 之比，即：
操作弹性=
41.39
.148
.6min
,max ,==
s s V V 精馏塔的设计计算结果汇总一览表
精馏塔的设计计算结果汇总一览表
精馏塔的附属设备与接管尺寸的计算
<一）附属设备的计算 1..塔顶全凝器
C t
D 2.81=
苯的临界温度C t c 5.288=
当C t 801=时，kg kJ r /1.394'1=kmol kJ r /30732781.3941=⨯=
38
.038
.01212805.2882.815.288⎪
⎭
⎫
⎝⎛--=⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛--=t t t t r r c c
则kmol kJ r /306652=
s kJ Vr Q c /4133202.485306652=⨯==
由于s kJ S t KS Q m c /10133.454.505006⨯=⨯⨯=∆=(1> K —传热系数，)/(5002C m W K ⋅= 进出口水的温度为20C 到40C
C t 2.41402.811=-=∆C t 2.61202.812=-=∆
C t t t t t m 54.50ln 1
2
1
2=∆∆∆-∆=
∆ 由(1>式解得:传热面积 255.163m S = 2.塔釜再沸器
氯苯的临界温度为 C t c 2.359=
常压沸点下氯苯的汽化潜热为 kmol kJ r /103.3531⨯=
常压下氯苯的沸点温度131.8C ，C t 8.1312=由38
.01212⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛--=t t t t r r
c c 得
kmol kJ r r /103.35312⨯==
因为饱和液体进料，故()V F q V V =--='1。

s kJ r V Q B /10758.4202.48535300'32⨯=⨯== 水蒸气的温度由120C ~100C
C t t t t t m 174.20ln 1
2
1
2=∆∆∆-∆=
∆ 传热系数)/(10002C m W K ⋅=
s kJ S t KS Q m B /10758.4174.2010006⨯=⨯⨯=∆= 再沸器的传热面积：285.235m S = <二）接管尺寸的计算
1.塔顶蒸汽出口管径
依据流速选取，但塔顶蒸汽出口流速与塔内操作压力有关，常压可取12~20m/s 。

本设计取蒸汽流速为18m/s
s m V s /722.33=mm u V d s 24.51318
14.3722
.3440=⨯⨯==
π 取管径为mm 10550⨯φ 2.回流液管径
借重力回流，回流速度为0.5m/s
3/14.819m kg LD =ρh kmol L /852.164=
kmol kg M D /932.795.112)986.01(78986.0=⨯-+⨯=
回流体积流率 h m LM V LD
D
L /09.1614
.819853
.164932.79'3=⨯=
=
ρ
mm u V d L 7.1065
.014.309
.1643600/'4=⨯⨯==
π
取管径为mm 5121⨯φ 3.加料管径
用泵输送回流液时，流速可取1.5m/s 。

3,/46.865m kg m F =ρ 体积流率 h m M F V F
F
m /12.4046
.8659005
.8519.4043=⨯=
⋅=
ρ
加料管径为 mm u V d m 29.975
.114.33600
/12.4043600/'4=⨯⨯==
π
取进料管径为 mm 4108⨯φ 4.料液排出管径
塔釜液出塔的流速可取u=0.8m/s 。

3,/96.979m kg m W =ρkg kmol W /85.83=
kmol kg M W /4.1125.112)00288.01(7800288.0=⨯-+⨯= h m WM V m
W W
w /617.996
.9794
.11285.833,=⨯=
=
ρ
mm u V d w W 22.658
.014.33600
/617.943600/4=⨯⨯==
π
取釜液排出管径为mm 373⨯φ 5.饱和蒸汽管径 选蒸汽流速为30m/s
h m Vs /732.3'3=
mm u Vs d 1.39830
14.3732
.344=⨯⨯=
=
π
取饱和蒸汽管径为mm 10450⨯φ
<三）塔体结构 1．塔顶空间
塔顶空间之塔内最上层塔板与塔顶的间距，为利于出塔气体的液低沉降，其高度应该大于板间距，所以塔顶空间距为m H H T D 9.06.05.15.1=⨯== 2．塔底空间
塔底高度选择储存液量停留3分钟而定，塔底液面至最下层塔板之间要有1-2m 的间距。

取间距为1.5M 。

h R V 2π= 又 3058.360301699.060'm L V S =⨯⨯=⨯=θ m R V h 97.01
14.3058
.32
2=⨯==
π m H B 5.25.197.0=+= 故塔底空间取2.5m 3．人孔
对于mm D 2000=的板式塔，为安装、检修的需要，需设计4个人孔。

7~8层，14~15层，塔顶，塔底各设一个人孔。

人孔处的板间距为mm H P 800=4．塔体总高度为：
H=(n-n F -n P -1>H T +n F H F +n P H P +H D +H B +1H +2H =(20-1-2-1>⨯0.6+10.8⨯+2⨯0.8+0.9+2.5+0.525+2.5=18.5m
1H —封头高度，取m H 525.01= 2H —裙座高度，取m H 5.22= 4.塔板结构
塔板按结构特点，大致可分为整块式和分块式两类塔板。

本设计塔径为2000mm ，所以塔板分为5块。

塔设备的机械设计及校核
一．塔体及封头厚度的计算
1．塔体厚度的计算
MPa P P W C 132
.012.01.11.1=⨯== 取设计温度C t 8.131= 塔体与封头材料选用MnR 16， 查表得[]MPa t
170=σ，[]MPa 170=σMPa E 5109.1⨯=
mm P D c t
i 0.1132
.085.017022000
132.0][2 p c =-⨯⨯⨯=-=
φσδ 厚度附加量C=2mm 本设计取mm n 10=δ 2．封头厚度计算 采用标准椭圆形封头：
mm P D c t
i 0.1132
.05.085.017022000
132.0.50][2 p c =⨯-⨯⨯⨯=-=
φσδ厚度附加量C=2mm 本设计取mm n 10=δ 3．封头的高度
查表得封头的高度为H=525mm
二．塔设备质量载荷计算
1. 筒体圆筒、封头、裙座质量m 01
查得D=2000mm,厚度10mm 的圆筒质量496kg/m
筒体质量：m 1=496g K 4.7638
4.15=⨯ 封头质量：查表得封头质量m=346m g /K m 2=3466922=⨯g K 裙座质量：
Kg Hs D D m im om 1238.6107.85.52)202.2(785.0)(43222
23=⨯⨯⨯-=-=ρπ
m 01= m 1+ m 2+ m 3=7638.4+692+1238.6=9569Kg 2塔内构件质量
由表查的筛板塔盘65Kg/m 2
Kg m i 40822065D 4
2
02=⨯⨯=
π
3保温层质量
由于不设保温层，则保温层质量不计 4平台、扶梯质量
由表平台质量p q =150Kg/m 2 笼式扶梯质量q F
=40Kg/m 笼式扶梯总高
H F =18m ，平台数量n=4 平台宽度B=0.8m F F p n i n i H q nq D D m ⨯+++-+++=
2
1
])22()B 222[(42204δδδδπ
kg
m m 9.299540
1815045.0)1.0201.020.2()8.021.0201.020.2[(4042204=⨯+⨯⨯⨯⨯+⨯+-⨯+⨯+⨯+=
π
5操作时物料质量
塔釜液层高度m R L h s 0.16032
'
0=⨯⨯=π 查表得3126.1m V f = 1102
12
054
4
ρρπ
ρπ
f i w i V h D N h D m ++
=
Kg
m 9.586571.922126.171.92297.00.24
71.922200348.00.242205=⨯+⨯⨯+
⨯⨯⨯=
π
π
6附件质量
按经验值去附件的质量为Kg m m a 25.2382956925.025.001=⨯== 7充水质量 3/1000m Kg w =ρ
Kg V H D m w f w i w 506081000126.1210004.152785.024
202
=⨯⨯+⨯⨯⨯=+=
ρρπ
各种质量载荷汇总
三．风载荷与风弯矩的计算
风载荷计算示例
以2~3段为例计算风载荷P 3 P 36333023110K K -⨯=e D l f q
式中：1K -体系系数，对圆筒容器，1K =0.7
-0q 10m 高处基本风压值，0q =350N/m 2，唐山地区 3f -风压高度变化系数，查表得f 3=1.00 3l -计算段长度，3l =7000mm
-3ν脉动影响系数，查表得3ν=0.72
由于7.1,2023=≤K m H
-3e D 塔有效直径。

设笼式扶梯与塔顶管线成900，取以下a,b 式中较大者： a.4330e32D K K D s i +++=δ b.ps s i d K D δδ22D 0430e3++++=
,4003mm K =0d 取400 mm, mm ps s 1003==δδ
mm l A K 6.2287000
1000
800223
4=⨯⨯=
=
∑
a.mm 6.28486.22840010022220D e3=++⨯+=
b.6.29984006.22810022220D e3=++⨯+=mm 取3e D =2998.6mm
P 36333023110K K -⨯=e D l f q =0.7N 37.738102770100064.03507.17.06=⨯⨯⨯⨯⨯⨯- 以上述方法计算出各段风载荷，列于表中
风弯矩的计算 （1） 截面0-0
)2
(P .....)2(P 24321421211
0l
l l l l l l P M w
+++++++=- =2.42810⨯N/mm (2>截面1-1
）2
(P .....2P 43422
1
1l l l M w
+++=- =1.931810⨯ N/mm
<2）截面2-2 mm l l l P M w N/10739.1)2
(P 28444332
2⨯=++=-
四．地震弯矩的计算
取第一振型脉动增大系数为1ζ=0.02
则衰减指数 95.002
.055.002
.005.09.0=⨯+-+
=γ
s D E H m H
T i e 30.0102000
81021850015.238561850033.901033.903
3
53301=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=--δ 塔的总高度 H =18500mm 全塔操作质量0m =23856.15kg 重量加速度g=9.81m/s 2
地震影响系数31656.024.0319.1max 21=⨯==αηα 由表查得24.0max =α<设防震烈度8级）
选择场地土类为Ⅰ类，设计分组：第二组。

由表查得g T =0.30
319.102
.07.106.002
.005.017.106.005.01112=⨯+-+=+-+
=ζζη
计算截面距离地面高度h ： 0-0截面：h =0 1-1截面：h =1000mm 2-2截面：h =3000mm
等直径、等厚度的塔，1525.92/5.18/<==i D H 按下列方法计算地震弯矩。

截面0-0 8010
010265.61850081.915.2385631656.035163516⨯=⨯⨯⨯⨯==-gH m M E αmm N ⋅
截面1-1
)41410(17585.35.25.35
.20111h h H H H
g
m M E +-=
-α )10004100018500141850010(18500
17581.915.2385631656.085.35.25.35
.2⨯+⨯⨯-⨯⨯⨯⨯⨯=81079.5⨯=mm N ⋅
截面2-2
)41410(17585.35.25.35
.20122h h H H H
g
m M E +-=
-α )30004300018500141850010(18500
17581.915.2385631656.085.35.25.35
.2⨯+⨯⨯-⨯⨯⨯⨯⨯= =mm N ⋅⨯81085.4
五．各种载荷引起的轴向应力
1.计算压力引起的轴向拉应力1σ
)(05.88
4102000132.043
1MPa D P e i c =⨯⨯⨯==-δσ
其中，)(8210mm C n e =-=-=δδ。

2．操作质量引起的轴向压应力2σ 截面0-0
)(658.48
200014.381.915.23856000000002
MPa D g m A g m es is sb =⨯⨯⨯===---δπσ
令裙座厚度mm s 10=δ；有效厚度)(8210mm es =-=δ；es is sb D A δπ=。

截面1-1
)(88.358630
81.915.231961101
12
MPa A g m SM =⨯==--σ
其中，)(15.2319666015.238561
10kg m =-=-；sm A 为人孔截面的截面积，查相关标准得258630mm A sm = 截面2-2
)(248.48
200014.381.94.21755220220222
a MP D g m A g m e i =⨯⨯⨯===---δπσ
其中，)(4.2175575.144066015.238562
20kg m =--=-；e i D A δπ=。

3．最大弯矩引起的轴向应力3σ 截面0-0
)(35.2782000785.01087.64
2
800max 00max 003
MPa D M Z M es i sb =⨯⨯⨯===---δπσ
其中，)(1042.280
000max mm N M M W ⋅⨯==--
)
(1087.61042.225.010265.625.08880
00000max mm N M M M W E ⋅⨯=⨯⨯+⨯=+=---
取二者中较大值，)(1087.680
0max mm N M ⋅⨯=-
es
is sb D Z δπ
2
4
=
截面1-1
)(66.22107677.210273.67
811max 1
13
MPa Z M sm =⨯⨯==--σ
其中，)(10931.181
111max mm N M M W ⋅⨯==--
)(10273.610931.125.01079.525.08881
11111max mm N M M M W E ⋅⨯=⨯⨯+⨯=+=---取二者中较大值，)(10273.681
1max mm N M ⋅⨯=-
截面2-2
)(04.2182000785.010285.54
2
8222max 22max 2
23
MPa D M Z M e i =⨯⨯⨯===---δπσ
其中，)(10739.182
222max mm N M M W ⋅⨯==--
)(10285.510739.125.01085.425.08882
22222max mm N M M M W E ⋅⨯=⨯⨯+⨯=+=---取二者中较大值，)(10285.582
2max mm N M ⋅⨯=-
六．塔体和裙座危险截面的强度与稳定校核
1．塔体的最大组合轴向拉应力校核 截面2-2
塔体的最大组合轴向拉应力发生在正常操作时的2-2截面。

其中
MPa t 170][=σ；85.0=Φ；K=1.2；)(4.17385.01702.1][MPa K t =⨯⨯=Φσ；
)(4.173][)(042.25)
(042.2504.21248.425.822max
223222122max MPa K MPa MPa t
=Φ<==+-=+-=----σσ
σσσσ
满足要求。

2．塔体与裙座的稳定校核 截面2-2
塔体2-2截面上的最大组合轴向压应力
)(29.2504.21248.422322222max MPa =+=+=---σσσ
MPa K KB MPa t cr 114}6.135,114min{}][,min{][29.2522max ===<=-σσσ
满足要求。

00075.08
/1000094
.0/094.0===
e i R A δ 查图：<MnR 16，150℃）
MPa t 170][=σ；B=95MPa ；K=1.2。

截面1-1
塔体1-1截面上的最大组合轴向压应力
MPa 54.2666.2288.31
1311211max =+=+=---σσσ
MPa K KB mim MPa t cr 6.123}204,6.123min{}][,{][54.2611max ===<=-σσσ
满足要求。

其中，00075.08
/1000094
.0/094.0===
e i R A δ 查图：<Q235-B ，150℃）
MPa t 113][=σ；B=103MPa ；K=1.2。

截面0-0
塔体0-0截面上的最大组合轴向压应力
MPa 008.3235.27658.40
0300200max =+=+=---σσσ
MPa
K KB MPa t cr 6.123}6.135,6.123min{}][,min{][008.3200max ===<=-σσσ满足要求。

其中，
MPa t 113][=σ；B=103MPa ；K=1.2。

各危险截面强度与稳定校核汇总
七．塔体水压实验和吊装时的应力校核
<一）水压实验时各种载荷引起的应力 1.实验压力和液柱静压力引起的环向应力
MPa P
P MPa
D t
T ei ei i T T 164.010170
170132.025.1][][25.18.438
2)
82000)(185.0164.0(2)(3=⨯⨯⨯===⨯++=++P =
-σσδδσ）（液柱静压力
液柱静压力=MPa rH 185.05.1810000=⨯= 2实验压力引起的轴向拉应力
)(25.108
42000164.04221MPa D P e i T =⨯⨯==
-δσ 3．最大质量引起的轴向压应力
)(6.138
200014.381.915.6963722max 2
22
MPa D g m e i =⨯⨯⨯==--δπσ
4．弯矩引起的轴向应力
MPa D M e
i W
08.28
20004
10739.13.04
3.02
8
22
2223
=⨯⨯⨯⨯=
=
--π
δ
π
σ
<二）水压实验时应力校核 1．筒体环向应力校核
MPa s 925.26385.03459.09.0=⨯⨯=Φσ
MPa MPa s T 925.2639.08.43=Φ<=σσ满足要求。

2最大组合轴向拉应力校核
MPa 27.108.26.1325.1022322222122max -=+-=+-=----σσσσ MPa MPa s 925.2639.027.122max =Φ<-=-σσ
满足要求。

3最大组合轴向压应力校核
MPa 68.1508.26.1322322222max =+=+=---σσσ
MPa KB MPa s cr 114}5.310,114min{}9.0,min{][68.1522max ===<=-σσσ满足
要求。

八．基础环设计
1．基础环尺寸 选取
mm
D D mm
D D is ib is ob 1700300200030023003002000300=-=-==+=+=
2．基础环的应力校核
⎭
⎬⎫⎩⎨⎧+++=--b b e W b b b A g m Z M M A g m Z M max 0
0000max max
3.0,max σ
其中，
)
(10376.82300
32)17002300(14.332)()
(1084.18)17002300(4
)(4
38444
4252222mm D D D Z mm D D A ob ib ob b ib ob b ⨯=⨯-=-=⨯=-=
-=
ππ
π
)(4132.01084.1881.915.2385610376.81042.25
88000max max MPa A g m Z M b b b =⨯⨯+⨯⨯=+=-σ )(45.010
84.1881.915.6963710376.81042.23.03.05
88max 00max
MPa A g m Z M b b W b =⨯⨯+⨯⨯⨯=+=-σ 取二者中较大值MPa b 45.0max =σ。

选用75号混凝土，查表查的其许用应力：
MPa R a 5.3=。

MPa R MPa a b 5.345.0max =<=σ，满足要求。

3.基础环的厚度
MPa b 140][=σ；C=3mm
)(142)]822000(2300[2
1
)]2([21mm D D b es is ob =⨯+-=+-=
δ 按无筋板时计算基础环厚度：
)(93.13140
45
.014273.1][73.1max mm b
b b b =⨯==σσδ mm bn 93.160393.13=++=σ,圆整后mm bn 17=σ
九．地脚螺栓计算
1地脚螺栓承受的最大拉应力
}
25.0,max{00000min 00b b E W
b b W B A g m Z M M A g m Z M -+-=---σ
其中，
2
5380800800min 1084.1810376.815.238561042.210265.6)
(55.15763mm A mm Z kg m mm
N M mm N M kg m b b W E ⨯=⨯==⋅⨯=⋅⨯==--
(1>MPa A g m Z M b b W B 207.01084.1881
.9224.2201910376.81042.2588min 00=⨯⨯-⨯⨯=-=-σ
(2>b
b E W B A g
m Z M M 0000025.0-+=--σ
5
88810
84.1881
.915.2385610376.810265.61042.225.0⨯⨯-⨯⨯+⨯⨯= =0.696Mpa
取二者中较大值MPa B 696.0=σ 2．地脚螺栓的螺纹小径
0>B σ，选取地脚螺栓个数 n=20,MPa bt 147][=σ；mm C 32=。

mm C n A d bt
b
B 8.263147
2014.31084.18696.04][45
21=+⨯⨯⨯⨯⨯=
+=σπσ
由表查得M30螺栓的螺纹小径8.261=d mm,故选用20个M30的地脚螺栓，满足要求。

课程设计心得体会
三周的化工课程设计结束了，作为一名化学工程与工艺专业大三的学生，我觉得能做这样的课程设计是十分有意义。

在已度过的两年半大学生活里我们大多数接触的是专业基础课。

我们在课堂上掌握的仅仅是专业基础课的理论面，如何去面对现实中的各种设计？如何把我们所学到的专业基础理论知识。