【正文】 、設(shè)計和分析分離過程中的各種參數(shù)是非常重要的。 精餾設(shè)計包括設(shè)計方案的選取，主要設(shè)備的工藝設(shè)計計算 —— 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)計和工藝尺寸的設(shè)計計算，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。化工原理課程設(shè)計 7 引 言 塔設(shè)備的分類 塔設(shè)備是能夠?qū)崿F(xiàn)蒸餾的氣液傳質(zhì)設(shè)備，廣泛應用于化工、石油化工、石油等工業(yè)中，其結(jié)構(gòu)形式基本上可以分為板式塔和填料塔兩大類。在正常操作過程中，氣相為連續(xù)相，液相為分散相，氣相組成呈連續(xù)變化，屬于微分接觸逆流操作過程 。 在化 工生產(chǎn)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)境保護等各個方面，都有非常重大的影響。根據(jù)設(shè)計條件以及給出的數(shù)據(jù)描述出塔溫度的分布，求得最小回流比以及塔頂?shù)南鄬]發(fā)度、塔釜的相對揮發(fā)度、全塔平均相對揮發(fā)度，又 根據(jù)物料平衡公式分別計算出精餾段和提餾段的汽、液兩相的流量。 化工原理課程設(shè)計 8 hk m olq Wn /, ?WnDn qq , ??精餾塔的工藝設(shè)計 全塔工藝設(shè)計計算 產(chǎn)品濃度的計算和進料組成確定 1. 料液及塔頂塔底產(chǎn)品含苯摩爾分率： MA = 78kg/kmol MB = 92kg/kmol 2. 平均分子量及產(chǎn)率： 6 7 7 2 ?????WM 由條件可知， 因為要求設(shè)計的生產(chǎn)能力是 330 t/天，所以 原料處理量： 總物料衡算： 苯物料衡算 ： 聯(lián)立得： 塔板數(shù)的確定 苯 甲苯屬于理想體系 ,圖解法求理論塔板數(shù)。 用圖解法求最小回流比。 圖四中的曲線可以近似表示為： 式中 TE 全塔總效率 塔頂，塔底平均溫度下的相對揮發(fā)度 附 圖 3 精餾塔全塔效率關(guān) 聯(lián)圖 L? 液體的平均黏度， smPa? ** ???? ? iiL x ?? 其中，溫度以塔頂，塔底平均溫度計算；組成以進料組成計算。 ??? 塔內(nèi)各段氣、液兩相組分的平均分子量 塔頂氣，液混合物平均摩爾質(zhì)量：由 ?? yxD 查平衡曲線（見附圖 1），得 ?x )/( k m o lkgM V D m ????? )/( k m o lkgM DmL ????? 進料板氣，液混合物平均摩爾質(zhì)量；由圖解理論板（見附圖 1）得 ?Fy ；查平 衡曲線得（見附表 1），得 ?xF 。 k m o lkgM wmL ????? 提餾段氣，液混 合平均摩爾質(zhì)量： )/()(39。39。 3mkgL w m ???? 進料板平均密度：由 CtF ? ，查手冊得 33 /7 8 4,/7 8 4 mkgmkg BA ?? ?? 。39。 3 mNLm ?????? mNmN BA /,/ 33 ?? ???? ??)/10( 3 mNL Dm ????????mNmN BA /,/ 33 ?? ???? ??化工原理課程設(shè)計 15 )1( , ????? DnVn qRq,39。 sm P aLm ????? 氣液負荷計算 1) 精餾段氣液負荷計算 2) 提餾段氣液負 荷計算 塔和塔板的主要工藝尺寸的計算 最大空塔氣速和空塔氣速 (1) 最大空塔氣速計算公式： V VLCu ? ?? ??m a x sm P aL D m ?????? ?CtF ? sm P asm P a BA ???? 2 8 ,2 6 ??sm P asm P a BA ???? 3 3 ,3 1 ??sm P aL F m ?????? ? 6 , ???? DnLn Rqq化工原理課程設(shè)計 16 精餾段的氣，液相體積流率為 )/( 6 0 0 6 0 0 3, smMqq VmVmVnVV ????? ? )/(0 0 1 4 6 0 0 6 0 0 3, smMqq LmLmLnLV ????? ? C 可根據(jù) ??????? ?CC 史密斯關(guān)聯(lián)圖可查出 C20， 途中橫坐標為 : 取板間距 mHT ? ，板上液層高度 mhL ? 則 查手冊得 ?C ， 20 20 ???????????????? ?CC )/( a x smCu V VL ????? ? ?? )/(7 8 9 m a x smuu ???? 提餾段的氣，液相體積流率為 )/( 6 0 0 6 0 039。, smMqq LmLmLnLV ?? ??? ? C 可根據(jù) ??????? ?CC 史密斯關(guān)聯(lián)圖可查出 C20， 途中橫坐標為 : 0 8 0 31 39。2121, ????????????????VLVVLVqq ?? 0 4 0 14 2121, ???????????????? VLVV LVqq ?? ???? LL hH化工原理課程設(shè)計 17 取板間距 mH T 39。39。39。39。 222 mDAT ???? ?? 實際空塔氣速為 )/(7 7 5 39。39。各項計算如下： （ 1）堰長 取 （ 2） 精餾段 溢流堰高度 溢流堰高計算公式 選用平直堰，堰上液層高度 Wh0 依下式計算，即 32,0 )( WlqEh LVW ? 近似取 E = 1，則 3232,0 ??????? ????????????? Wlqh LVW 取板上液層高度 mhL ? ，故 )( mhhh WLW ????? 提餾段 溢流堰高度Wh 溢流堰高計算公式 WLW hhh 0?? mD ?Wl )( mDlW ????WhWLW hhh 0??化工原理課程設(shè)計 19 選用平直堰，堰上液層高度 Wh0 依下式計算，即 32,0 )39。39。3600??液體在降液管中停留時間，即 化工原理課程設(shè)計 20 ? ?)(5)(3 6 0 00 0 3 1 5 6 6 0 039。h 計算公式 oWLV ulqh 39。 ?? ，則 )( 0 0 00 3 0 036 0 0 39。39。 邊緣區(qū)寬度的確定 取 mWmWW css 0 ,0 39。39。39。39。21210,1mskguFsmAA quhhVafTVVaL???????????? 查手冊得 ?? 。1 ?????? owwL hhhh ?? m 液柱 化工原理課程設(shè)計 23 （ 3） 精餾段 液體表面張力的阻力 ?h 由式計算，即 0 0 2 30 ??????? ?gdhLL? ?? m 液柱 氣體通過每層塔板的液柱高度 ph 可按下式計算，即 液柱mh hhhh p cp 1 ???? ??? ? 氣體 通過每層塔板的壓降為 )( 設(shè)計允許值k P aPagP Lp ?????? ? 提餾段 液體表面張力的阻力 ?39。439。39。39。39。 ????????????fTaLv hHue ? mhh Lf 39。 在允許范圍內(nèi)。/39。/39。 液泛 （ 1） 精餾段 為防止塔內(nèi)發(fā)生液泛，降液管內(nèi)液層高 dH 應服從下式的關(guān)系，即 dLpd hhhH ??? 苯 甲苯物系屬一般物系，取 ?? ，則 mhH wT )()( ????? 而 板上不設(shè)進口堰， dh 可由下式求得 故在本實驗中不會發(fā)液泛現(xiàn)象。39。0wTdddhHHmHmuh??????????液柱液柱min,039。)(39。10 0039。39。)39。/39。100039。,m3/s Vs39。39。3239。39。39。39。39。,m3/s Vs39。3 6 0 01 0 0 39。39。m a x, ???? Tfs HAL 液泛線 精餾段 令 由 聯(lián)立得 整理得的關(guān)系式代入上式，并與與與將忽略 scsdsow VhLhLh ,h ? 3222 39。 sss LdLcbVa ??? 式中 ? ?? ?? ?32320200360039。??????????????????????????wwwTLVlEdhlchHbcAa?????? 將有關(guān)數(shù)據(jù)代入，得 ? ?? ?? ?? ? 36 0039。32322?????????????????????????????????dcba 故 3222 sss LLV ??? ? ?????????hhhhhHhhhhhhhhhhhhHhHHdcowwTwwLLllcpdLpdwTd???????????????????)1()1(。39。)(39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。(39。39。39。/39。39。39。139。39。39。 39。 323m i n, ??????? ?? 據(jù)此可作出與氣體流量無關(guān)的垂直液相負荷下限線， 3 液相負荷上限線 精餾段 以 4??sTfLHA? 故 0 0 6 3 5 6 m a x, ???? Tfs HAL 320 ?????????? sw LEh3239。39。