【正文】 13 降液管及溢流堰尺寸………………………………………………………………14 降液管尺寸的計(jì)算………………………………………………………………14 溢流堰尺寸的計(jì)算………………………………………………………………15 浮閥數(shù)及排列方式…………………………………………………………………15 理論浮閥數(shù)……………………………………………………………………15 排列方式………………………………………………………………………15 實(shí)際浮閥數(shù)……………………………………………………………………16 塔板流動性能的校核……………………………………………………………16 液沫夾帶量校核………………………………………………………………16 塔板阻力hf計(jì)算………………………………………………………………17 降液管泛液核算………………………………………………………………17 液體在降液管內(nèi)停留時間……………………………………………………18 嚴(yán)重漏液校準(zhǔn)…………………………………………………………………18 塔板的負(fù)荷性能圖………………………………………………………………18 塔板的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)…………………………………………………………………20五．輔助設(shè)備的選型及計(jì)算…………………………………………………………21 管路設(shè)計(jì)及泵……………………………………………………………………21 進(jìn)料管線管徑…………………………………………………………………21 管路設(shè)計(jì)及泵的選型…………………………………………………………22 貯罐………………………………………………………………………………23 再沸器……………………………………………………………………………25 冷凝器……………………………………………………………………………25六．設(shè)計(jì)結(jié)果概要……………………………………………………………………27七．對本設(shè)計(jì)的評述…………………………………………………………………29……………………………………………………29…………………………………………………………………29八．主要符號說明……………………………………………………………………30九．參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………32一. 概述精餾操作對塔設(shè)備的要求塔設(shè)備是化工、石油化工和煉油等生產(chǎn)中最重要的設(shè)備之一。它可使氣（或汽）液或液液兩相進(jìn)行緊密接觸，達(dá)到相際傳質(zhì)及傳熱的目的?？稍谒O(shè)備中完成的常見操作有：精餾、吸收、解吸和萃取等。此外，工業(yè)氣體的冷卻與回收、氣體的濕法靜制和干燥，以及兼有氣液兩相傳質(zhì)和傳熱的增濕、減濕等。在化工廠、石油化工廠、煉油廠等中，塔設(shè)備的性能對于整個裝置的產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量、生產(chǎn)能力和消耗定額，以及三廢處理和環(huán)境保護(hù)等各個方面，都有重大的影響。據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，塔設(shè)備的投資費(fèi)用占整個工藝設(shè)備投資費(fèi)用的較大比例；它所耗用的鋼材重量在各類工藝設(shè)備中也屬較多。因此，塔設(shè)備的設(shè)計(jì)和研究，受到化工煉油等行業(yè)的極大重視。目前，塔設(shè)備的種類很多，對塔設(shè)備進(jìn)行分類：①按操作壓力分有加壓塔，常壓塔，減壓塔；②按單元操作分有精餾塔，吸收塔，介吸塔，萃取塔，反應(yīng)塔，干燥塔等；③按內(nèi)部結(jié)構(gòu)分有填料塔，板式塔。目前工業(yè)上應(yīng)用最廣泛的還是填料塔和板式塔。板式塔類型氣－液傳質(zhì)設(shè)備主要分為板式塔和填料塔兩大類。精餾操作既可采用板式塔，也可采用填料塔。板式塔為逐級接觸型氣－液傳質(zhì)設(shè)備，其種類繁多，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、浮動舌形塔和浮動噴射塔等多種。篩板塔篩板塔也是傳質(zhì)過程常用的塔設(shè)備，它的主要優(yōu)點(diǎn)有：（1）結(jié)構(gòu)比浮閥塔更簡單，易于加工，造價約為泡罩塔的60％，為浮閥塔的80％左右。（2）處理能力大，比同塔徑的泡罩塔可增加10～15％。（3）塔板效率高，比泡罩塔高15％左右。（4）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：（1） 塔板安裝的水平度要求較高，否則氣液接觸不勻。（2）操作彈性較小(約2～3)。（3）小孔篩板容易堵塞。浮閥塔浮閥塔是在泡罩塔的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它主要的改進(jìn)是取消了升氣管和泡罩，在塔板開孔上設(shè)有浮動的浮閥，浮閥可根據(jù)氣體流量上下浮動，自行調(diào)節(jié)，使氣縫速度穩(wěn)定在某一數(shù)值。浮閥塔之所以這樣廣泛地被采用，是因?yàn)樗哂邢铝刑攸c(diǎn)：（1） 生產(chǎn)能力比泡罩塔約大20%～40%；（2） 氣體兩個極限負(fù)荷比為5～6，操作彈性大；（3） 板效率比泡罩塔高10%～15%；霧沫夾帶少，液面梯度小；結(jié)構(gòu)難于泡罩塔與篩板塔之間；對物料的適應(yīng)性較好等，通量大、放大效應(yīng)小。正是因?yàn)楦￠y塔的這些優(yōu)點(diǎn)，在本次課程設(shè)計(jì)中，將采用浮閥塔進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。本設(shè)計(jì)按以下幾個階段進(jìn)行：（1）設(shè)計(jì)方案確定和說明。根據(jù)給定任務(wù)，對精餾裝置的流程、操作條件、主要設(shè)備型式及其材質(zhì)的選取等進(jìn)行論述。（2）蒸餾塔的工藝計(jì)算，確定塔高和塔徑。（3）塔板設(shè)計(jì)：計(jì)算塔板各主要工藝尺寸，進(jìn)行流體力學(xué)校核計(jì)算。接管尺寸、泵等，并畫出塔的操作性能圖。（4）管路及附屬設(shè)備的計(jì)算與選型，如再沸器、冷凝器。（5）撰寫說明書。（6）繪制精餾裝置工藝流程圖和精餾塔的設(shè)備圖。本次精餾過程的模擬采用的時麻省理工學(xué)院開發(fā)的一種化工模擬軟件，該軟件功能十分強(qiáng)大。在課程設(shè)計(jì)中，首先在明確設(shè)計(jì)任務(wù)后輸入特定的條件，如待分離物質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)，分離后的產(chǎn)物摩爾分?jǐn)?shù)，精餾過程的溫度，壓力的數(shù)據(jù)。待這些必要的數(shù)據(jù)全部輸入后，系統(tǒng)將會模擬整個精餾過程。通過模擬，我們能得到許多有實(shí)際意義的數(shù)據(jù)，如回流比等。由于篇幅所限，具體的模擬過程計(jì)算再次不再詳述。二 工藝流程方案的說明和論證本設(shè)計(jì)任務(wù)為分離苯乙苯混合物。對于二元混合物的分離，應(yīng)采用連續(xù)精餾。精餾過程的流程設(shè)計(jì)如下：如圖所示，原料液由高位槽經(jīng)過預(yù)熱器預(yù)熱后進(jìn)入精餾塔內(nèi)。操作時連續(xù)的從再沸器中取出部分液體作為塔底產(chǎn)品（釜?dú)堃海┰俜衅髦性弦翰糠制?，產(chǎn)生上升蒸汽，依次通過各層塔板。塔頂蒸汽進(jìn)入冷凝器中全部冷凝或部分冷凝，然后進(jìn)入貯槽再經(jīng)過冷卻器冷卻。并將冷凝液借助重力作用送回塔頂作為回流液體，其余部分經(jīng)過冷凝器后被送出作為塔頂產(chǎn)品。為了使精餾塔連續(xù)的穩(wěn)定的進(jìn)行，流程中還要考慮設(shè)置原料槽。產(chǎn)品槽和相應(yīng)的泵,有時還要設(shè)置高位槽。且在適當(dāng)位置設(shè)置必要的儀表（流量計(jì)、溫度計(jì)和壓力表）。以測量物流的各項(xiàng)參數(shù)。設(shè)計(jì)中采用泡點(diǎn)進(jìn)料，塔頂上升蒸汽采用全冷凝器冷凝，冷凝液在泡點(diǎn)下一部分回流至塔內(nèi)，其余部分經(jīng)產(chǎn)品冷卻器冷卻后送至儲罐。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。塔釜采用間接蒸汽加熱，塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送至儲罐。具體如下：塔型的選擇本設(shè)計(jì)中采用篩板塔。篩板塔的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比浮閥塔更簡單，易于加工，造價約為泡罩塔的60％，為浮閥塔的80％左右。 處理能力大，比同塔徑的泡罩塔可增加10～15％。塔板效率高，比泡罩塔高15％左右。壓降較低。缺點(diǎn)是塔板安裝的水平度要求較高，否則氣液接觸不勻。加料方式和加料熱狀況的選擇：加料方式采用直接流入塔內(nèi)。雖然進(jìn)料方式有多種，但是飽和液體進(jìn)料時進(jìn)料溫度不受季節(jié)、氣溫變化和前段工序波動的影響，塔的操作比較容易控制；此外，飽和液體進(jìn)料時精餾段和提餾段的塔徑相同，無論是設(shè)計(jì)計(jì)算還是實(shí)際加工制造這樣的精餾塔都比較容易，為此，本次設(shè)計(jì)中采取飽和液體進(jìn)料。設(shè)計(jì)的依據(jù)與技術(shù)來源：本設(shè)計(jì)依據(jù)于精餾的原理（即利用液體混合物中各組分揮發(fā)度的不同并借助于多次部分汽化和部分冷凝使輕重組分分離），并在滿足工藝和操作的要求，滿足經(jīng)濟(jì)上的要求，保證生產(chǎn)安全的基礎(chǔ)上， 對設(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)行分析并做出理論計(jì)算。目前，精餾塔的設(shè)計(jì)方法以嚴(yán)格計(jì)算為主，也有一些簡化的模型，此次設(shè)計(jì)采用精確計(jì)算與軟件驗(yàn)算相結(jié)合的方法。進(jìn)料量10950kg/h，進(jìn)料組成（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）：、、。要求塔頂餾出苯液中，%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同），%。塔頂餾出液和釜液要求降至40℃。，℃，℃，在常溫下是一種無色、味甜、有芳香氣味的透明液體，易揮發(fā)。苯比水密度低，但其分子質(zhì)量比水重。苯難溶于水，；但苯是一種良好的有機(jī)溶劑，溶解有機(jī)分子和一些非極性的無機(jī)分子的能力很強(qiáng)。乙苯是一個芳香族的有機(jī)化合物，主要用途是在石油化學(xué)工業(yè)作為生產(chǎn)苯乙烯的中間體，所制成的苯乙烯一般被用來制備常用的塑料制品——聚苯乙烯。盡管在原油里存在少量的乙苯，但大批量生產(chǎn)仍然是靠在酸催化下苯與乙烯反應(yīng)。乙苯經(jīng)過催化脫氫，生成氫氣和聚苯乙烯。乙苯也存在與某些顏料中。外觀與性狀： 無色液體，有芳香氣味。熔點(diǎn)(℃)： 。沸點(diǎn)(℃)： 。相對密度(水=1)：