分離苯和甲苯系統(tǒng)的板式精餾塔設(shè)計(jì)書-wenkub
2022-08-29 18:50:02 本頁(yè)面
【正文】 是處理易結(jié)焦、高粘度的物料時(shí)，閥片易與塔板粘結(jié)；在操作過(guò)程中有時(shí)會(huì)發(fā)生閥片脫落或卡死等現(xiàn)象，使塔板效率和操作彈性下降。 ，由于上升氣體從水平方向吹入液層，故氣液接觸時(shí)間較長(zhǎng)，而霧沫夾帶量小，塔板效率高。如果在常壓下操作時(shí)，塔頂蒸氣可以用普通冷卻水進(jìn)行冷卻，一般不采用加壓操作。此五種狀態(tài)為溫度低于泡點(diǎn)的冷液體（），泡點(diǎn)溫度下的飽和液體（)，溫度介于泡點(diǎn)和露點(diǎn)之間的氣液混合物（)，露點(diǎn)下的飽和蒸氣（)，溫度高于露點(diǎn)的過(guò)熱蒸氣（)。而煙道氣燃燒所排放的溫度可達(dá)，適用于高溫加熱。直接蒸汽加熱的優(yōu)點(diǎn)是：可利用壓力較低的蒸汽加熱，塔釜只須安裝鼓泡管，一般可節(jié)省設(shè)備費(fèi)用和操作費(fèi)用。設(shè)計(jì)中采用泡點(diǎn)進(jìn)料，將原料液通過(guò)預(yù)熱器加熱至泡點(diǎn)后送人精餾塔內(nèi)。 工藝流程簡(jiǎn)圖根據(jù)上面討論的信息，繪制出工藝流程簡(jiǎn)圖如下：圖21 苯——甲苯精餾工藝流程圖 3. 物料衡算和能量衡算 原始數(shù)據(jù) 已知參數(shù)苯、甲苯混合液處理量: 回流比： 進(jìn)料熱狀況：泡點(diǎn)進(jìn)料（）精餾塔塔頂壓強(qiáng)：（表壓）飽和水蒸氣壓力：（表壓）混合液體中苯的組成為： 塔頂產(chǎn)品濃度：（苯質(zhì)量分率）塔底釜液含甲苯量：（甲苯質(zhì)量分率） 苯和甲苯的物理性質(zhì)表31 苯和甲苯的物理性質(zhì)項(xiàng)目分子式分子量M沸點(diǎn)（K）臨界溫度/℃臨界壓強(qiáng)/kPa苯A甲苯B 表32 苯—甲苯汽—液平衡數(shù)據(jù)沸點(diǎn)/℃液相中苯的摩爾分率汽相中苯的摩爾分率沸點(diǎn)/℃液相中苯的摩爾分率汽相中苯的摩爾分率表33 苯、甲苯液體黏度溫度/8090100110120苯/甲苯/表34 苯、甲苯的液相密度溫度/8090100110120苯/815甲苯/810表35 苯、甲苯的液相汽化熱溫度/℃8090100110120苯/甲苯/表36 苯、甲苯液體表面張力溫度/℃8090100110120苯/甲苯/ 物料衡算 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分?jǐn)?shù)苯的摩爾質(zhì)量甲苯的摩爾質(zhì)量原料中苯的摩爾分率塔頂出口物料中苯的摩爾分率塔釜出口物料中苯的摩爾分率 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量原料液平均摩爾質(zhì)量塔頂產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量 全塔物料衡算原料處理量： 總物料衡算式： 苯物料衡算： 聯(lián)合解得：， 理論塔板數(shù) 塔溫的確定塔頂組成：，查表得塔頂溫度為進(jìn)料組成：，查表得進(jìn)料溫度為塔釜組成： 解得精餾段的平均溫度：提餾段的平均溫度： 求平均相對(duì)揮發(fā)度全塔平均相對(duì)揮發(fā)度：取塔頂及塔釜的平均值。 實(shí)際塔板數(shù)與進(jìn)料位置塔頂溫度，塔釜溫度。提餾段共層。取，則塔頂回流量的質(zhì)量流率：塔頂溫度，查表知，則回流液帶入的熱量：塔頂溫度時(shí)，塔頂?shù)谋绕療?，塔頂上升的蒸汽流量為：則塔頂蒸汽帶出熱量：加料處的溫度，查表得，物料的質(zhì)量流率。則精餾段的平均溫度： 提餾段的平均溫度： 平均摩爾質(zhì)量的計(jì)算由逐板計(jì)數(shù)法可得出:，；，；。根據(jù)內(nèi)插法算得，；，；。故： 二、塔內(nèi)徑的確定(初步估算)精餾段：由上面計(jì)算得，查史密斯關(guān)聯(lián)圖，圖的橫坐標(biāo)為：圖41 史密斯關(guān)聯(lián)圖查表得，由，可以得到：式中為精餾段液相平均表面張力，；為氣相負(fù)荷因子， 因此可得液泛氣速：，則操作氣速為：則計(jì)算得塔徑為：按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后為: 則塔的橫截面積為：實(shí)際塔速為：（在適宜范圍內(nèi)）提餾段：由上面計(jì)算得， 查史密斯關(guān)聯(lián)圖，圖的橫坐標(biāo)為：查表得，由，可以得到：式中為提餾段液相平均表面張力，；為氣相負(fù)荷因子。因?yàn)樵撛O(shè)計(jì)中塔徑較小，所以取塔頂空間為。4. 進(jìn)料段空間高度進(jìn)料段空間高度，取決于進(jìn)料口的結(jié)構(gòu)型式和物料狀態(tài)，一般要比大，有時(shí)要大一倍。綜上，可得塔總高度（不包括裙座） 塔盤結(jié)構(gòu)一、塔板形式塔最常用的浮閥型式為F1（國(guó)外稱V1）和V4型。V4型浮閥適用于減壓系統(tǒng)。其結(jié)構(gòu)示意圖如下：圖42 F1型（V1）浮閥二、塔板布置和液流程數(shù)塔板有整塊式和分塊式兩種。因?yàn)樗綖?，液體流量小于，塔徑在以下時(shí)多采用單流型，因此液流程數(shù)選擇單液流型。四、安定區(qū)和邊緣區(qū)在板上的傳質(zhì)區(qū)域與堰之間需要有一個(gè)不開(kāi)孔的區(qū)域，稱為安定區(qū)。安定區(qū)寬度取。 浮閥塔的閥孔數(shù)及其排列一、閥孔直徑閥孔直徑由所選的浮閥的型號(hào)所決定。取精餾段孔速 精餾段閥孔數(shù) 提餾段孔速 提餾段閥孔數(shù) 鼓泡區(qū)面積計(jì)算：其中，由此可得：三、閥孔數(shù)的確定在整塊式塔板中，浮閥常以等邊三角形叉排型式排列，孔中心距一般有712150幾種。最后一項(xiàng)一般很小，可以忽略，故一、干板壓降閥門全開(kāi)后，精餾段:提餾段：二、塔上液層有效阻力精餾段： 提餾段： 三、單板壓降精餾段：提餾段： 液泛驗(yàn)算為防止降液管液泛的發(fā)生，降液管內(nèi)液層高應(yīng)服從如下關(guān)系式：，即其中 式中 ——降液管內(nèi)清液層高度，m ——堰高，m——堰上清液層高，m —?dú)庀嗨鍓航?，m液柱 ——液相在降液管內(nèi)阻力損失，m液柱對(duì)于浮閥塔，精餾段：因此 提餾段： 因此 故在本設(shè)計(jì)中，精餾段和提餾段都不會(huì)發(fā)生液泛現(xiàn)象。計(jì)算得： 精餾段：提餾段：因此計(jì)算出來(lái)的泛點(diǎn)百分率都在70%以下，滿足規(guī)定的指標(biāo)。二、氣相下限線對(duì)于F1型重閥，氣相負(fù)荷下限一般取閥孔動(dòng)能因子，由此計(jì)算出此時(shí)的氣相負(fù)荷，過(guò)作水平線，即為浮閥塔的氣相下限線。由計(jì)算，過(guò)作垂直線，即為液相下限線。因此以k
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