【正文】 ........................................................................................ 13 精餾塔的塔體工藝尺寸計算 (一 ) 塔徑 的計算 ...................................................... 13 篩板的流體力學驗算 ............................................................................................. 18 塔板負荷性能圖 .................................................................................................... 21 三、設計結果匯總一覽表 ......................................................................................... 28 四、精餾塔的附屬設備與接管尺寸的計算（略 ） ................................................. 29 五、設計心得體會 ..................................................................................................... 29 七、參考書目 .............................................................................................................. 32 八、附錄 ...................................................................................................................... 32 【 1】苯 —— 甲苯連續(xù)精餾過程板式精餾塔示意圖 ....................................................... 32 【 2】苯 —— 甲苯精餾控制工藝流程圖 ........................................................................ 32 【 3】苯 —— 甲苯溫度組成 (TX(Y))圖 ........................................................................... 33 課程設計 一、板式精餾塔課程 設計任務書 (一 )、設計題目： 苯 甲苯連續(xù)精餾篩板塔的設計。由于對物料沒有特殊的要求，可以在常壓下操作。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。 篩板塔也是傳質過程常用的塔設備，它的主要優(yōu)點有： (１ ) 結構比浮閥塔更簡單，易于加工，造價約為泡罩塔的 60％，為浮閥塔的 80％左右。 篩板塔的缺點是： (１ ) 塔板安裝的水平度要求較高，否則氣液接觸不勻。 ①由手冊查得苯一甲苯物系的氣液平衡數據，繪出 x ～ y圖，見下圖 ②求最小回流比及操作回流比。其中，精餾段 1TN =7 塊，提餾段 2TN =8 塊，第 8塊為加料板位置。 , 8 0 5 . 3 7 8 0 . 0 7 9 2 . 72Lm k g k m o l? ??? (5) 液體平均表面張力計算 液相平均表面張力依下式計算，即 塔頂 : 由 σ t 關系計算得， σ A=, 2 1 . 1 8 2 1 . 7 2( ) ( ) 2 1 . 1 9 /2 1 . 1 8 0 . 0 1 7 2 1 . 7 2 0 . 9 8 3ABL D m DA B A B m N mxx??? ?? ?? ? ?? ? ? ? 進料板：由 tF＝ ℃，計算得， σ A= m N/m σ B= m N/m , 2 0 . 2 0 2 0 . 8 5( ) ( ) 2 0 . 4 3 /2 0 . 2 0 0 . 3 6 1 2 0 . 8 5 0 . 6 3 9ABL F m FA B A B m N mxx??? ?? ?? ? ?? ? ? ? 塔底：由 tD＝ ℃，計算得， σ A= mN/m σ B= mN/m , 1 7 . 5 5 1 8 . 4 8( ) ( ) 1 8 . 4 6 /1 7 . 5 5 0 . 9 7 6 5 1 8 . 4 8 0 . 0 2 3 5ABL W m FA B A B m N mxx??? ?? ?? ? ?? ? ? ? 精餾段液相平均表面張力為 σ Lm=（ +） /2= mN/m 提餾段液相平均表面張力為 /Lm? ? （ +） /2= mN/m (6) 液體平均粘度計算 液相平均粘度依下式計算，即 μ Lm=Σ xi μ i 塔頂 :查化工原理上冊附錄中的液體黏度共線圖 ,在 ℃ 下有 : μ A= mPa s μ B= mPa s μ Lwm= + () = mPa ( 1 ) 96. 92 /V V q F Kmo l h? ? ? ? 39?？蓞⒄障卤硭窘涷炾P系選取。 m a x0 .7 0 .7 1 .0 0 6 0 .7 0 4 /u u m s? ? ? ? 課程設計 故 4 4 0 . 6 5 4 1 . 0 8 83 . 1 4 2 0 . 7 0 4SVDmu? ?? ? ?? 按標準 ,塔徑圓整為 ,則操作氣速 。 0 . 0 0 1 7 4 0 . 0 2 8 30 . 7 7 0 . 0 8so woLhmLu? ? ???（ 0 0 .0 2 0 .0 2 5hm不 宜 小 于 ， 滿 足 要 求） 課程設計 因 ,Wohh? 故 進 口 處 不 設 堰 ， 滿 足 。 (3) 霧沫夾帶 課程設計 10 10 / 10 Tfue k g k gHH???????? ??? ? ??? ??? ? ? ????? 液 氣 ( 滿 足 要 求 ）0 . 7 1 6 0 . 8 2 8 /0 . 9 5 0 0 . 0 8 5 5snTfVu m sAA? ? ??? 故在設計負荷下不會發(fā)生過量霧沫夾帶。 提溜段： (1) 塔板壓降 ①干板壓降 ch ：依 ???d ，查《干篩孔的流量系數》圖 ([3]： P152 圖 534)課程設計 得， C0= 2 2/ 001 3 . 8 6 3 . 5 40 . 0 5 1 0 . 0 5 1 0 . 0 7 1 90 . 7 8 7 9 2 . 7VcLuhmC ???? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ??? ?? ? ? ? ?? ? ? ????? ②氣體穿過板上液層壓降 eh ： // 0 . 6 5 4 0 . 8 4 0 /2 0 . 9 5 0 2 0 . 0 8 5 5Sa TfVu m sAA? ? ?? ? ?，/ / / 0 .8 4 0 3 .5 4 1 .5 8 0a a VFu ?? ? ? ? 由β與 aF 關聯(lián)圖 ([3]:P153 圖 535)， 得板上液層充氣系數β =，依式 // 8 60 34 8eLh h m?? ? ? ? ③單板壓降 Pfph ?和 / / / 0 .0 7 1 9 0 .0 3 4 8 0 .1 0 6 7f c eh h h m? ? ? ? ? 則 / / / 0 .1 0 6 7 7 9 2 .7 9 .8 1 8 3 0 0 .9 (P f LP h g P a k p a?? ? ? ? ? ? ? 設 計 允 許 值 ） (2) 液面落差 對于篩板塔，液面 落差很小，且本例的塔徑和液流量均不大，故可忽略液面落差的影響。 通過以上塔板的各項液體力學驗算，可認為提餾段塔徑及各項工藝尺寸也是適合的 塔板負荷性能圖 精餾段： (1) 漏液線 由 , m in , m in / 4 .4 ( 0 .0 0 5 6 0 .1 3 ) /o s o o L L Vu V A C h h ? ??? ? ? ? 2 / 3 2 / 3 2 / 336002 . 8 4 2 . 8 4( ) 1 ( ) 0 . 7 9 4 11 0 0 0 1 0 0 0 0 . 7 7hso w sWLLh E LL? ? ? ? ? 2 / 30. 04 8 0. 79 41L W ow sh h h L? ? ? ? 2 / 3, m in ( ) L??? ? ? ? ? ? ? ???則 ， u 課程設計 ,min ,mins o oV A u?， ? ，整理得 2 2 / 3, m in sV s L?? 在操作范圍內，任取幾個 Ls值，依上式計算出 Vs值，計算結果列于表 。 表 Ls /(m3/s) 課程設計 Vs /(m3/s) 由上表數據即可作出 液泛線 5。 表 Ls /(m3/s) Vs /(m3/s) 由上表數據即可作出 漏液線 1 (2) 霧沫夾帶線 以 ev＝ /kg氣為限，求 VsLs關系如下： 由 .7 1 0 nv Tfue HH?? ???? ?????（σ =） 1 .1 5 6 70 .9 5 0 0 .0 8 5 5ssnsTfVVuVAA? ? ??? ( )f L w owH h h h? ? ? 2 / 30 .0 5 0 0 .7 9 4 1w ow sh h L?? 故， 2 / 30. 12 5 1. 98 53fsHL?? 課程設計 將已知數據代入 ev 式中，令 ev=，整理得 2 / 1 21ssVL?? 在操作范圍內，任取幾個 Ls值，依上式計算出 Vs值，計算結果列于表 。 圖 提餾段篩板負荷性能圖 （ 6）操作線與操作彈性 操作氣液比 /// 0. 65 4 / 0. 00 35 1 18 6. 3ssVL ?? 課程設計 在負荷性 能圖上，作出操作點 P，連接 OP，即作出操作線。 max m3/s 氣相最小負荷 VS我們慢慢地找到了符合自己的實驗數據?？墒窃谶@短短的三周里，從開始的一無所知，到同學討論，再進行整個流程的計算，再到對工業(yè)材料上的選取論證和后期的程序的編寫以及流程圖的繪制等過程的培養(yǎng)，我真切感受到了理論與實踐相結合中的種種困難，也體會到了利用所學的有限的理論知識去解決實際中各種問題的不易。 并且 通過這次課程設計我進一步熟練了許多軟件操作 。萬事開頭難，收集苯與甲苯的相關物性數據就成了一個難題，接著是理論塔板數，但最終在與同學的討論中一一得以解決。總之， 這次課程設計不僅鍛煉了我們應用所學知識來分析解決問題的能力 ， 也提高了我們自學，檢索資料和協(xié)作的技能 。 m1/2）； F0— 篩孔氣相動能因子， kg1/2/(s s； Φ — 開孔率或孔流系數，無因次； σ —— 表面張力 ,N/m； ρ —— 密度 ,kg/m3； 六、主要符號說明 32 七、 參考書目 [1]李松林等主編 《物理化學》（第五版，下冊），高等教育出版社， [2]譚天恩等著《化工原理》