【正文】 （30）主要符號(hào)說(shuō)明（31）主要符號(hào)說(shuō)明（32）附錄（34）摘 要根據(jù)化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求對(duì)苯甲苯二元精餾塔的主要工藝流程進(jìn)行設(shè)計(jì)，并畫(huà)出了精餾塔的工藝流程圖和設(shè)備條件圖，此設(shè)計(jì)針對(duì)二元物系的精餾問(wèn)題進(jìn)行分析、選取、計(jì)算、核算、繪圖等，是較完整的精餾設(shè)計(jì)過(guò)程。本設(shè)計(jì)首先確定設(shè)計(jì)方案， 再進(jìn)行主要設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算——物料衡算、熱量衡算、工藝參數(shù)的選定、設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算，輔助設(shè)備的選型，工藝流程圖，主要設(shè)備的工藝條件圖等內(nèi)容，然后通過(guò)篩板的流體力學(xué)驗(yàn)算檢驗(yàn)本設(shè)計(jì)的合理性。本次設(shè)計(jì)選取回流比為2Rmin， Drickamer 和bradford的精餾塔全塔效率關(guān)聯(lián)圖得到全塔效率為54%，設(shè)定每塊板壓降△P為， 確定了塔的主要工藝尺寸。通過(guò)本次設(shè)計(jì)使自己掌握化工設(shè)計(jì)的基本程序和方法，并且知道化工設(shè)計(jì)的格式，在設(shè)計(jì)過(guò)程中掌握了圖表表達(dá)設(shè)計(jì)，論文排版，電腦制圖等能力。 關(guān)鍵詞：苯—甲苯、篩板精餾、物料衡算、熱量衡算、流體力學(xué)驗(yàn)算，實(shí)際板數(shù)，塔高。第一章 緒論精餾是分離液體混合物最常用的一種單元操作，在化工，煉油，石油化工等工業(yè)得到廣泛應(yīng)用。它通過(guò)氣，液兩相多次直接接觸和分離，利用各組分揮發(fā)度的不同，使揮發(fā)組分由液相向氣相傳遞，難揮發(fā)組分由氣相向液相傳遞，是汽液相之間的傳質(zhì)傳熱的過(guò)程。根據(jù)生產(chǎn)上的不同要求，精餾操作可以是連續(xù)或間歇的。有些特殊的物系，還可以采用恒沸精餾或萃取精餾等特殊方法進(jìn)行分離。精餾過(guò)程其核心為精餾塔，板式塔類(lèi)型：氣－液傳質(zhì)設(shè)備主要分為板式塔和填料塔兩大類(lèi)。精餾操作既可采用板式塔，也可采用填料塔，板式塔為逐級(jí)接觸型氣－液傳質(zhì)設(shè)備，其種類(lèi)繁多，根據(jù)塔板上氣－液接觸元件的不同，可分為泡罩塔、浮閥塔、篩板塔、穿流多孔板塔、舌形塔、浮動(dòng)舌形塔和浮動(dòng)噴射塔等多種。板式塔在工業(yè)上最早使用的是泡罩塔(1813年)、篩板塔(1832年)，其后，特別是在本世紀(jì)五十年代以后，隨著石油、化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，相繼出現(xiàn)了大批新型塔板，如S型板、浮閥塔板、多降液管篩板、舌形塔板、穿流式波紋塔板、浮動(dòng)噴射塔板及角鋼塔板等。目前從國(guó)內(nèi)外實(shí)際使用情況看，主要的塔板類(lèi)型為浮閥塔、篩板塔及泡罩塔，而前兩者使用尤為廣泛。精餾操作既可采用板式塔，也可采用填料塔，板式塔為逐級(jí)接觸型氣－液傳質(zhì)設(shè)備，其種類(lèi)繁多，根據(jù)塔板上氣－液接觸元件的不同，可分為泡罩塔、浮閥塔、篩板塔、穿流多孔板塔、舌形塔等。目前從國(guó)內(nèi)外實(shí)際使用情況看，主要的塔板類(lèi)型為浮閥塔、篩板塔及泡罩塔。本設(shè)計(jì)采用篩板精餾塔，進(jìn)行苯甲苯二元物系的分離，精餾塔，原料預(yù)熱器，蒸餾釜，再沸器及泵等附屬設(shè)備。 篩板塔也是傳質(zhì)過(guò)程常用的塔設(shè)備，它的主要優(yōu)點(diǎn)有： ⑴ 結(jié)構(gòu)比浮閥塔更簡(jiǎn)單，易于加工，造價(jià)約為泡罩塔的60％，為浮閥塔的80％左右。 ⑵ 處理能力大，比同塔徑的泡罩塔可增加10～15％。 ⑶ 塔板效率高，比泡罩塔高15％左右。 ⑷ 壓降較低，每板壓力比泡罩塔約低30％左右。 篩板塔的缺點(diǎn)是： ⑴ 塔板安裝的水平度要求較高，否則氣液接觸不勻。 ⑵ 操作彈性較小(約2～3)。 ⑶ 小孔篩板容易堵塞。 第二章 流程的設(shè)計(jì)及說(shuō)明一 加料方式 加料分兩種方式，泵的加料和高位槽加料。高位槽加料時(shí)通過(guò)控制液位高度，可以得到穩(wěn)定流量，但要求搭建塔臺(tái)，增加基礎(chǔ)建設(shè)費(fèi)用；泵加料屬于強(qiáng)制進(jìn)料方式，泵加料易受溫度影響，流量不穩(wěn)定。本實(shí)驗(yàn)加料用泵加料，泵和自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置配合控制進(jìn)料。 二 進(jìn)料狀態(tài) 進(jìn)料方式一般有冷液進(jìn)料、泡點(diǎn)進(jìn)料、氣液混合進(jìn)料、露點(diǎn)進(jìn)料、加熱蒸汽進(jìn)料等。由于泡點(diǎn)進(jìn)料時(shí)塔的制造比較方便，而其他進(jìn)料方式對(duì)設(shè)備的要求高，設(shè)計(jì)起來(lái)難度相對(duì)大，所以采用泡點(diǎn)進(jìn)料。三 冷凝方式 選全凝器，塔頂出來(lái)的氣體溫度不高。冷凝后回流液和產(chǎn)品溫度不高，無(wú)需再次冷凝，且本次分離苯和甲苯，制造設(shè)備較為簡(jiǎn)單，為節(jié)省資金，選全凝器。四 回流方式 本設(shè)計(jì)采用泵泡點(diǎn)回流 。五 加熱方式 采用間接加熱，因?yàn)閷?duì)同一種進(jìn)料組成，熱狀況及回流比得到相同的鎦出液組成及回收率時(shí)，間接加熱所需理論板數(shù)比直接加熱要少一些，本次分離苯和甲苯混合液，所以采用間接加熱。六 加熱器 選用管殼式換熱器。只用在工藝物料的特性或工藝條件特殊時(shí)才考慮其他型式。第三章 精餾塔的設(shè)計(jì)計(jì)算本設(shè)計(jì)任務(wù)為分離苯—甲苯二元物系。對(duì)于二元混合物的分離，應(yīng)采用連續(xù)精餾流程。設(shè)計(jì)中采用過(guò)泡點(diǎn)進(jìn)料，將原料通過(guò)預(yù)熱器加熱至泡點(diǎn)溫度后送入精餾塔內(nèi)。塔頂上升蒸氣采用全凝器冷凝，冷凝液在泡點(diǎn)下一部分回流至塔內(nèi)，其余部分經(jīng)鏟平冷卻后送至儲(chǔ)罐。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2倍。本課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是過(guò)程的物料衡算，熱量衡算，工藝計(jì)算，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和校核。l 精餾塔物料衡算 有設(shè)計(jì)要求數(shù)據(jù)：加料量苯的摩爾質(zhì)量= Kg/Kmol甲苯的摩爾質(zhì)量= Kg/Kmol進(jìn)料組成摩爾分?jǐn)?shù)：=餾出液組成摩爾分?jǐn)?shù)：=釜液組成摩爾分?jǐn)?shù)：=l 原料液及塔頂、塔底的平均摩爾質(zhì)量苯的摩爾質(zhì)量甲苯的摩爾質(zhì)量進(jìn)料組成摩爾分?jǐn)?shù)： 餾出液組成摩爾分?jǐn)?shù)：釜液組成摩爾分?jǐn)?shù)：平均摩爾質(zhì)量：原料的處理量：總物料衡算： 即 易揮發(fā)組分的物料衡算： 即 由上述二式解得： l 溫度計(jì)算1．溫度的計(jì)算 由苯——甲苯的氣液平衡關(guān)系表可知：（）溫度t/℃苯的摩爾分?jǐn)?shù)溫度t/℃苯的摩爾分?jǐn)?shù)液相x/％氣相y/％液相x/％氣相y/％ 利用表中數(shù)據(jù)用插值法可求的tF，tD，tW。①: 得℃②: 得℃③： 得℃④精餾段平均溫度：℃⑤提溜段平均溫度：℃l 相對(duì)揮發(fā)度的求取由= = ＝ y D= ＝ yW= 精餾段相對(duì)揮發(fā)度：提餾段相對(duì)揮發(fā)度：l 黏度的求取由℃時(shí)查書(shū)“液體黏度共線圖”可得 當(dāng)℃時(shí)， 當(dāng)=℃時(shí) ， 當(dāng)℃時(shí)， 根據(jù)液相平均黏度公式塔頂液相平均黏度計(jì)算當(dāng)℃時(shí) 進(jìn)料板液相平均黏度的計(jì)算當(dāng)=℃時(shí)塔底液相平均黏度的計(jì)算當(dāng)℃時(shí)則液相平均黏度為l 塔板數(shù)的確定l 理論塔層數(shù)NT的求?。?）相對(duì)揮發(fā)度的計(jì)算根據(jù)化學(xué)工程手冊(cè)109頁(yè)Antoine方程常數(shù)（有機(jī)物值）得化合物ABC溫度范圍℃苯6—137甲苯16—104由表可知t的共用區(qū)間為6＜t＜104℃℃，℃℃＜t＜℃。 因此取10個(gè)溫度點(diǎn)：81℃、82℃、85℃、87℃、89℃、90℃、92℃、93℃、95℃、100℃由于純組分的飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系通?？杀硎境扇缦碌慕?jīng)驗(yàn)式當(dāng)t=81℃時(shí)，將A、B、C分別代得：苯