【正文】 B?甲 苯 mN/m 用內(nèi)插法求 D F Wt t t、 、 下苯，甲苯的表面張力。x12= 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計 10 y13=。x8=x 所以第八塊為進料板，以下交替使用提留操作線方程與相平衡方程 y9=。x4= y5=。39。Dx = 9 7 6 ???? ? 39。 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計 6 第一章 塔板的工藝的計算 表 1— 1 苯和甲苯的物理性 質(zhì) 項目 分子式 分子量 沸點 臨界溫度 臨界壓強 苯 A C6H6 甲苯 B C6H5－ CH3 表 1— 2 液相密度ρ kg/m3 溫度 80 90 100 110 120 A 815 B 810 表 1— 3 表面張力σ mN/m 溫度 80 90 100 110 120 A B 表 1— 4 粘度μ LmPa 溫度 80 90 100 110 120 A B 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計 7 表 1— 5 汽化熱γ kJ/kg 溫度 80 90 100 110 120 A B 精餾塔物料衡算 加料量： F=125Kmol/h 原料組成 :XF= 塔頂組成： XD= 塔底組成 :XW= 總物料衡算 D+W=125 輕組分 (苯 )物料衡算 125? =+ 聯(lián)立兩式可解得 D= W=平均相對分子質(zhì)量 : FM = +﹙ ﹚ = ㎏／ kmol DM = ﹢ （ ） = ㎏／ kmol WM = +﹙ )= ㎏／ kmol 故質(zhì)量流量： 39。因為塔頂冷凝器不已安裝，檢修和清理。 回流比的 選擇 回流方式可分為重力回流和強制回流。但在一定的回流比條件下，塔底蒸汽回流液有稀釋作用，使理論板數(shù)增加，費用增加。泡點進料時，基于恒摩爾流假定，精餾段和提餾段上升蒸汽的摩爾流量相等，故精餾段和提餾段塔徑基本相等，制造上較為方便。 進 料 狀況 的 選擇 進料狀況一般有冷液進料，泡點進料。 總之，確定流程時要較全面，合理地兼顧設(shè)備，操作費用，操作控制及安全諸因素。 另外，為保持塔的操作穩(wěn)定性，流程中除用泵這節(jié)送入塔原料外也可以用高位槽送料，以免受泵操作波動的影響。間歇蒸餾具有操作靈活，適應(yīng)性強等優(yōu)點，適合于小規(guī)模，多品種或多組分物 系的初步分離。其缺點是小孔徑篩板易堵塞，不適宜處理臟的、粘性大的和帶固體粒子的料液。 篩板的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，造價低；板上液面落差小，氣體壓降低，生產(chǎn)能力較大，氣體分散均勻，傳質(zhì)效率較高。 篩板精餾塔是煉油、化工、石油化工等生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的汽液傳質(zhì)設(shè)備。氣流噴射方 向是水平的，液滴在垂直方向的初速度為零，液沫夾帶量很小。 ⑷ 舌形塔板 舌形塔板是為了防止過量液沫夾帶而設(shè)計的一種塔型，由舌孔噴出的氣流方向近于水平，產(chǎn)生的液滴幾乎不具有向上的初速度。這種結(jié)構(gòu)不僅結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，制造成本高，而且氣體通道曲折多變、干板壓降達、液泛氣速低、生產(chǎn)能力小。根據(jù)操作方式又可分為連續(xù)精餾塔與間歇精餾塔。且經(jīng)過液泛線，漏液線，液相負荷上限，液相負荷下限的校核，確定了操作點符合操作要求 。按逐板計算理論板數(shù)為 15。吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計 1 吉林化工學(xué)院 化 工 原 理 課 程 設(shè) 計 題目 苯 甲苯二元物系浮閥精餾塔設(shè)計 教 學(xué) 院 專業(yè)班級 學(xué)生姓名 學(xué)生學(xué)號 指導(dǎo)教師 2020 年 06 月 11 日 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計 2 目 錄 摘 要 …………………………………………… …………………………………………… 1 緒 論 ………………………………………………………………………………………… 2 設(shè)計方案的選擇 ………………………………………………………………………………… 4 第一張 塔板的工藝的計算 ……………………………………………………………………… 6 主要基礎(chǔ)物性參數(shù) ………………………………………………………………………… 6 精餾塔實體塔板的計算 …………………………………………………………………… 7 精餾塔物料衡算 …… ……………………………………………………………………… 7 理論塔板數(shù)的確定 ………………………………………………………………………… 7 板效率的計算 ……………………………………………………………………………… 10 實際板數(shù)的確定 ………………………………………………………………………… … 11 第二章 精餾塔主要工藝尺寸 …………………………………………………………………… 12 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性參數(shù)的計算 ……………………………………………… 12 操作壓力計 算 ……………………………………………………………………………… 12 液相平均表面張力計算 …………………………………………………………………… 12 熱量衡算 …………………………………………………………………………………… 13 平均摩爾質(zhì)量衡算 ………………………………………………………………………… 15 平均密度計算 ……………………………………………………………………………… 16 塔體工藝尺寸的計算 ……………………………………………………………………… 18 精餾塔塔徑的計算 ………………………………………………………………………… 18 精餾塔有效高度的計算 …………………………………………………………………… 19 塔板工藝尺寸的計算 ……………………………………………………………………… 19 溢流裝置的設(shè)計 …………………………………………………………………………… 19 浮閥布置設(shè)計 ……………………………………………………………………………… 20 浮閥板流體力學(xué)驗算 ……………………………………………………………… ……… 22 塔板負荷性能圖 …………………………………………………………………………… 25 夜沫夾帶線的繪制 ………………………………………………………………………… 25 液泛線的繪制 ……………………………………………………………………………… 25 漏液線的繪制 ……………………………………………………………………………… 26 液相負荷的下限線的繪制 ………………………………………………………………… 26 液相負荷的上限線的繪制 …………………………………… …………………………… 27 小結(jié) ………………………………………………………………………………………… 28 第三章 輔助設(shè)備及選型 ………………………………………………………………………… 29 接管的計算 ………………………………………………………………………………… 29 進料管的選擇 ……………………………………………………………………………… 29 回流管的選擇 ……………………………………………………………………………… 29 釜底出口管路的選擇 ………………………… …………………………………………… 30 塔頂蒸汽管 ………………………………………………………………………………… 30 加料蒸汽管的選擇 ………………………………………………………………………… 30 封頭的設(shè)計 ………………………………………………………………………………… 31 人孔的設(shè)計 ………………………………………………………………………………… 31 法蘭的設(shè)計 ………………………………………………………………………………… 31 裙座的計算 ……………… ………………………………………………………………… 31 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計 3 塔釜設(shè)計 ………………………………………………………………………………… 31 第四章 塔高的設(shè)計 ……………………………………………………………………………… 32 塔總高度的計算 …………………………………………………………………………… 32 第五章 附屬設(shè)備計算 …………………………………………………………………………… 33 冷凝器的選擇 ……………………………………………………………………………… 33 再沸器的選擇 ……………………………………………………………………………… 33 總結(jié)語 …………………………………………………………………………………………… 35 主要符號說明 …………………………………………………………………………………… 36 參考文獻 ………………………………………………………………………………………… 38 化工原理課程設(shè)計教師評分表 ………………………………………………………………… 39吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計 1 摘 要 本次設(shè)計的浮閥塔是化工生產(chǎn)中主要的傳質(zhì)設(shè)備。 由平均粘度得到全塔效率 為 50%， 從而得到了塔的精餾段實際板數(shù)為 14 塊， 提餾段實際板數(shù)為 15。 精餾段的 操作彈性為 ，提餾段的操作彈性為 ，符合操作要求。 關(guān)于各種類型塔板的介紹 主要的塔板型式有：泡罩塔板；浮閥塔板；篩孔塔板；舌形塔板（斜孔塔板）；網(wǎng)孔塔板；垂直浮閥；多降液管塔板；林德浮 閥；無溢流塔板。 ⑵ 浮閥塔板 浮閥塔板是對泡罩塔板的改進，取消了升氣管，在塔板開孔上訪設(shè)置了浮閥，浮閥可根據(jù)氣體的流量自行調(diào)節(jié)開度。同時從舌孔噴出的氣流，通過動量傳遞推動液體流動，降低了板上液層厚度和塔板壓降。 ⑺ 多降液管塔板 在普通浮閥上設(shè)置多根降液管以適應(yīng)大液體量的要求，降液管為懸掛式。 它的結(jié)構(gòu)特點是塔板上 開有許多均勻的小孔。 合理的設(shè)計和適當(dāng)?shù)牟僮髂軡M足要求的操作彈性，而且效率高。 飽和蒸汽產(chǎn)品采出塔底物料采出進料 精餾框架簡圖 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計 4 第 1 章 設(shè) 計 方 案 裝置流程的確定 蒸餾裝置包括精餾塔，原料預(yù)熱器，蒸餾釜（再沸器），冷凝器，釜液冷卻器和產(chǎn)品冷卻器等設(shè)。 蒸餾通過物料在塔內(nèi)的多次部分汽化與多次部分冷凝實現(xiàn)分離，熱量自塔釜輸入，由冷凝器中的冷卻質(zhì) 將余熱帶走。 塔頂冷凝裝置可采用全冷凝器，分冷凝器兩種不同的設(shè)置。 操作 壓 力的 選擇 蒸餾過程中按操作壓力不同，分為常壓蒸餾，減壓蒸餾和加壓蒸餾。對于冷液進料，當(dāng)組成一定時，吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計 5 流量一定對分離有利，節(jié)省加熱費用。 加 熱 方式的 選擇 加熱方式可分為直接蒸汽和間接蒸汽加熱。間接蒸汽加熱使通過加熱器使釡液部分汽化。對于小型塔，回流冷凝器一般安裝在塔頂。在這種情況下，可采用強制回流，塔頂上蒸汽采用冷凝器冷卻以冷回流流入塔中。D = D DM = ㎏／ h 39。Wx = 0 2 5 ???? ? ,Fx = 4 5 7 8 .1 1 0 .4 0 9 54 5 7 8 .1 1 5 5 9 2 .1 4? ?? ? ? 理論 塔板數(shù)的確定 (1)相對揮發(fā)度的計算 查表 321 得常壓下苯 甲苯氣液平衡組成與溫度關(guān)系如下表： 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計 8 利用表中數(shù)據(jù)由插值法可求得 tF,tD,tW 8 0 .2 1 8 0 .6 6 8 0 .6 69 9 9 7 9 8 9 7Dt??? 得 : tD =℃ XF= 時 得 tF =℃ XW = 時 得 tW=℃ ? m的計算 苯 — 甲苯的飽和蒸汽壓可用安托因方程求解，即： Lg 0p =A BtC? 式中： t：物系溫度，單位：℃ . 0p ：飽和蒸汽壓 /Kpa， A,B,C,— Antoine 常數(shù)，見如下表 12： 表 12 組分 A B C 苯 (A) 甲苯 (B) 即：苯