【正文】 計方案，設(shè)計內(nèi)容包括精餾塔工藝設(shè)計計算，塔輔助設(shè)備設(shè)計計算，精餾工藝過程流程圖，精餾塔設(shè)備結(jié)構(gòu)圖，設(shè)計說明書?；ぴ碚n程設(shè)計說明書 I 年產(chǎn) 8 萬噸甲苯精餾塔設(shè)計 摘 要 此設(shè)計為苯 甲苯連續(xù)操作設(shè)計精餾塔，要求年產(chǎn)純度為 98%的甲苯 6 萬 t，塔頂餾出液中含甲苯不得高于 2%，原料液中含甲苯 40%（以上均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。 關(guān)鍵詞 ：板式塔；苯 甲苯；工藝計算；結(jié)構(gòu)圖 化工原理課程設(shè)計說明書 II Abstract This design for benzenetoluene continuous operation of the column, the design requirements of the purity of 98% annual capacity of 60000 t toluene, being in distillate including toluene shall not be higher than the 2%, raw material liquid 40% (above all is the toluene quality score) distillation separation liquid mixture is a kind of the most monly used in chemical refining unit operation, oil chemical industry etc widely applied Keywords: plate tower。 1 第二章 設(shè)計方案的確定 4 回流比的選擇 4 流體力學(xué)計算 7 物料衡算 7 塔板 數(shù)的確定 9 全塔效率 9 實際板數(shù) N 10 塔工藝條件及物性數(shù)據(jù)計算 12 液體平均表面張力 的計算 13 化工原理課程設(shè)計說明書 IV 液體平均粘度的計算 16 塔板布置 22 精餾段液泛驗算 24 液泛線 25 液相負(fù)荷上限線 26 漏液線（氣相負(fù)荷下限線） 32 附錄 33 致謝 填料塔內(nèi)裝有一定高度的填料層，液體自塔頂沿填料表面下流，氣體逆流向上（也 有并流向下者）與液相接觸進(jìn)行質(zhì)熱傳遞，氣液相組成沿塔高連續(xù)變化，屬微分接觸操作過程。工業(yè)應(yīng)用較多的是有降液管的 塔板，如浮閥、篩板、泡罩塔板等。 浮閥有盤式、條式等多種，國內(nèi)多用盤式浮閥，此型又分為 F－ 1 型（ V－ 1 型）、 V－ 4型、十字架型、和 A 型，其中 F－ 1 型浮閥結(jié)構(gòu)較簡單、節(jié)省材料，制造方便，性能良好，故在化工及煉油生產(chǎn)中普遍應(yīng)用，已列入部頒標(biāo)準(zhǔn)（ JB－ 1118－ 81）。 （二）篩板塔 篩板是在塔板上鉆有均布的篩孔，呈正三角形排列。但設(shè)計良好的篩板塔仍具有足夠的操作彈性，對易引起堵塞的物系可采用大孔徑篩板，故近年我國對篩板的應(yīng)用日益增多，所以在本設(shè)計中設(shè)計該種塔型。在此過程中，熱能利用率很低，為此，在確定流程裝置時應(yīng)考慮余熱 的利用，注意節(jié)能。若后繼裝置使用氣態(tài)物料，則宜用分凝器。 進(jìn)料液狀態(tài)的選擇 進(jìn)料熱狀態(tài)以進(jìn)料熱狀態(tài)參數(shù) q 表達(dá)，即 q=每摩爾進(jìn)料變成飽和蒸汽所需熱量 /每摩爾進(jìn)料的汽化潛熱。有時也采用直接蒸汽，例如蒸餾釜殘主要組分是水，切在低濃度下輕組分的相對揮發(fā)較大時宜采用直接加熱，其優(yōu)點是可以利用壓強較低 的加熱蒸汽以節(jié)省操作費用，并省掉間接加熱設(shè)備。對特殊物系和與場合，則應(yīng)根據(jù)實際需要選定回流比。 主要設(shè)備的工藝尺寸計算 板間距，塔徑，塔高，溢流裝置，塔盤布置等。依最小回流比計算式： 化工原理課程設(shè)計說明書 9 1 . 4 90 . 4 40 . 6 6 0 . 6 60 . 9 83xy yxRqqqDm i n ??????? ；[2] 取操作回流比 R=(~2)Rmin[1] 2 .3 81 .4 91 .61 .6 RR m in ???? [2] 求理論板數(shù) TN 精餾段操作線方程為： 0 . 3 00 0 . 6 9 1 χ1R xx1R Ry D ?????? [2] 按常規(guī)，在圖 (1)上作圖解得： ? 層（包括再沸器） 第 7 層為加料板 精餾段板數(shù)為 7 提餾段板數(shù)為 全塔效率 TE mT 0 .6 1 6 lgμ0 .1 7E ??[2] 根據(jù)塔頂、塔底組成查圖 31，求得平均溫度為 ℃，該溫度下的液相平均粘度為 ? ? BAm μ0 .4 410 .4 4 μμ ??? [2]= ? ? .S0 . 2 7 3 m P0 . 2 80 . 4 410 . 2 6 50 . 4 a????? 故： 4 7 .6 %730 .6 1 6 lg 0 .20 .1 7E T ??? 實際板數(shù) N 精餾段實際板數(shù) : 15 ?? 提餾段實際板數(shù) : 化工原理課程設(shè)計說明書 10 12層N‘ ? 精餾塔有效高度的計算 精餾段的有效高度 Z=（ N－ 1） HT=(15－ 2) =[2] 提餾段得有效高度 Z=（ ‘N － 1） HT=（ 12－ 2） =[2] 精餾塔的有效高度為 Z= Z+ Z’ =++*4= m[2] 塔工藝條件及物性數(shù)據(jù)計算 操作壓強的計算 Pa 塔頂壓強 PD= 取每層塔板壓降 △ P=[3] 則進(jìn)料板壓強 PF=+14? = 塔釜壓強 Pw=+13? = 精餾段平均操作壓強 mP = ? = 化工原理課程設(shè)計說明書 11 操作溫度的計算 運用 orign 繪出圖象如下圖 0 . 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 . 080859095100105110t(oC)X (Y )0 . 4 4 09 3 . 7tytx1 0 9 . 2 50 . 0 2 48 0 . 5 20 . 9 8 3P=10 1 . 3 2 5 Kpa 圖（ 32） 苯 甲苯混合液 tx(y)圖 ? ℃ , ? ℃ , ? ℃ 精餾段平均溫度 8 7 . 1 12 9 3 . 78 0 . 5 2t m ??? ℃ 提餾段平均溫度 1 0 1 . 521 0 9 . 2 59 3 . 7t m ??? ℃ 平均摩爾質(zhì)量計算 塔頂摩爾質(zhì)量的計算 由 0 .9 5x0 .9 8 3 ,yx 11D ??? 68 ? ? ol7 8 . 3 5 k g / k m9 2 . 1 30 . 9 8 317 8 . 1 10 . 9 8 3M [ 2 ]V D m ?????? [2] ? ? k m o lkg7 8 . 5 69 2 . 1 30 . 9 6 817 8 . 1 10 . 9 6 8M [ 2 ]L D m ?????? [2] 進(jìn)料摩爾質(zhì)量的計算 由平衡曲線查的： yF= xF= ? ? k m o 2 . 1 30 . 6 617 8 . 1 10 . 6 6M [ 2 ]V F m ?????? [2] 化工原理課程設(shè)計說明書 12 ? ? k m o lkg8 5 . 9 69 2 . 1 30 . 4 417 8 . 1 10 . 4 4M [ 2 ]L F m ?????? [2] 塔釜 摩爾質(zhì)量的計算 由 WW ?? ? ? k m o lkg9 1 . 2 99 2 . 1 30 . 0 617 8 . 1 10 . 0 6M [ 2 ]V W m ?????? [2] ? ? k m o lkg9 1 . 7 99 2 . 1 30 . 0 2 417 8 . 1 10 . 0 2 4M [ 2 ]L Wm ?????? [2] k m o lkg8 0 . 6 12 8 2 . 8 77 8 . 3 5M Vm ??? k m o lkg8 2 . 2 62 8 5 . 9 67 8 . 5 6M Lm ??? 平均密度計算 m? （ 1）液相密度 Lm? ①塔頂部分 ?? 時， 查物性手冊得： [1]A ? kg/ 3m ? kg/ 3m 依下式： 1 ABLm LA LB??? ????[5]（ ? 為質(zhì)量分率） 其中 A? =, B? = 即： 8 1 00 .0 28 1 50 .9 8ρ1 L m D ?? 3L m D ? ②進(jìn)料板處 ?? 時， 查物性手冊得： 化工原理課程設(shè)計說明書 13 ? kg/ 3m ? kg/ 3m 由加料板液相組成： xF= 得 AF? = 7 9 6 . 2 40 . 617 9 9 . 3 40 . 4ρ1L m F ??? 9 7 mkgLm F ?? 故精餾段的平均液相密度 ? ? 3