【正文】 濱 州 學(xué) 院 化工原理課程設(shè)計(jì) 題 目 苯 氯苯連續(xù) 精餾塔的設(shè)計(jì) 系 （院） 化學(xué)與化工系 專 業(yè) 班 級(jí) 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 職 稱 講師 2021 年 12 月 25 日 濱州學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 2 化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 設(shè)計(jì)題目 苯 氯苯 連續(xù) 精餾塔設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 系院 化學(xué)與化工系 年級(jí)、專業(yè)、班 設(shè)計(jì)要求： 97％的苯 7 萬(wàn) t，塔頂餾出苯含量不低于 97％，原料液含苯 45。通過(guò)課程設(shè)計(jì)，要求學(xué)生能綜合利用本課程和前修課程的基本知識(shí)，進(jìn)行融會(huì)貫通的獨(dú)立思考，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成指定的化工設(shè)計(jì)任務(wù)，從而得到化工工程設(shè)計(jì)的初步訓(xùn)練。 本 設(shè)計(jì)采用 連續(xù)精餾分離 苯 氯 苯 二元 混合物的方法。它可使氣（或汽）液或液液兩相之間進(jìn)行緊密接觸，達(dá)到相際傳質(zhì)及傳熱的目的。據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，塔設(shè)備的投資費(fèi)用占整個(gè)工藝設(shè)備投資費(fèi)用的較大比例。此外，為了滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要，塔設(shè)備還得考慮下列各項(xiàng)要求： （ 1）生產(chǎn)能力大．在較大的氣（汽）液 流速下，仍不致發(fā)生大量的霧沫夾帶、攔液或液泛等破壞正常操作的現(xiàn)象。 （ 3）流體流動(dòng)的阻力小。 4）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、材料耗用量小、制造和安裝容易。密度 1． 105g/cm3。閃點(diǎn) 29． 4℃ 。易燃，蒸氣與空氣形成爆炸性混合物，爆炸極限 1. 3％ 7． 1％ (vol)。有毒．在體內(nèi)有積累性，逐漸損害肝、腎和其他器官。（以上均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)） (二）設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介 ：本設(shè)計(jì)采用連續(xù)精餾方式。 ：本設(shè)計(jì)選擇常壓，常壓操作對(duì)設(shè)備要求低，操作費(fèi)用低，適用于苯和氯苯這類非熱敏沸點(diǎn)在常溫（工業(yè)低溫段）物系分離。 ，冷凝器等附屬設(shè)備的安排：塔底設(shè)置再沸器，塔頂蒸汽完全冷凝后再冷卻至泡點(diǎn)下一部分回流入塔，其余部分經(jīng)產(chǎn)品冷卻器冷卻后送至儲(chǔ)灌。氣相混合物上升到塔頂上方的冷凝器中，這些氣相混合物被降溫到泡點(diǎn)，其中的液態(tài)部分進(jìn)入到塔頂產(chǎn)品冷卻器中，停留一定的時(shí)間然后進(jìn)入苯的儲(chǔ)罐，而其中的氣態(tài)部分重新回到精餾塔中，這個(gè)過(guò)程就叫做回流。 第二章、工藝計(jì)算及主體設(shè)備設(shè)計(jì) （一）全塔的物料衡算 1）料液及塔頂?shù)桩a(chǎn)品含苯的摩爾分率 苯和氯苯的相對(duì)摩爾質(zhì)量分別為 和 。在 yx~ 圖上，因 1?q ，查得 ?ey ，而 ?? Fe xx ， ?x 。 2）實(shí)際塔板數(shù) pN TE 濱州學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 11 選用 mTE μl o ?? 公 式 計(jì) 算 。 ? ? ? ? ????????? FBFAm xx ??? 8 o g6 1 o g6 1 ????? mTE ? pN （近似取兩段效率相同） 精餾段： ??pN 塊，取 81?pN 塊 提餾段： ??pN 塊，取 142 ?pN 塊 總塔板數(shù) 2221 ??? ppp NNN 塊。 2）塔板工藝結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè) 計(jì)與計(jì)算 采用單溢流型的平頂弓形溢流堰、弓形降液管、平形受液盤，且不設(shè)進(jìn)口內(nèi)堰。 型浮閥，重型，閥孔直徑為 錯(cuò)誤 !未找到引用源。若同一橫排的閥孔中心距75t mm? ，那么相鄰兩排間的閥孔中心距 39。 80t mm? 時(shí)畫(huà)出的閥孔數(shù)目只有 60 個(gè)，不能滿足要求，取 39。 8）漏液的驗(yàn)算 動(dòng)能因數(shù) 0 5F? ，相應(yīng)的氣相最小負(fù)荷 minSV 為： 2m in 0 0 m in4SV d Nu?? 其中 0 m in 5 / 1 .0 3 3 5 4 .9 2 /Vu F m s?? ? ? 所以 2 3 3m i n 00 . 0 3 9 8 9 4 . 9 2 0 . 5 2 3 / 1 . 1 0 3 /4SV m s m s?? ? ? ? ? ? 可見(jiàn)不會(huì)產(chǎn)生過(guò)量漏液。 28 28 3/23/2mi n, ?????????????????? swsow Ll LEh / 34m in, ???sL （ 55） 操作氣液比 0 2 2 ??ss LV 0 2 4 6 8 0 2 4 6 8 0Ls(m3/s)Vs(m3/s)液相體積流量氣相體積流 量 操作彈性定義為操作線與界限曲線交點(diǎn)的氣相最大負(fù)荷 max,sV 與氣相允許最小負(fù)荷 min,sV 之比，即： 操作彈性 = in,m ax, ??ssVV 濱州學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 21 四、對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程的評(píng)述和感受 通過(guò)這次課程 設(shè)計(jì)，我有了很多收獲。 其次通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，對(duì) 板式塔 的工作原理有了初步詳細(xì)精確話的了解 ，加深了對(duì)設(shè)計(jì)中所涉及到的一些力學(xué)問(wèn)題和一些有關(guān)應(yīng)力分析、強(qiáng)度設(shè)計(jì)基本理論的了解。我去圖書(shū)館查閱了這方面的有關(guān)書(shū)籍并上了一些網(wǎng)站檢索了相關(guān)內(nèi)容，從中學(xué)到了很多知識(shí)，受益匪淺。今后會(huì)進(jìn)一步學(xué)習(xí)來(lái)加深了解。我獨(dú)立思考，勇于創(chuàng)新的能力得到了進(jìn)一步的加強(qiáng)。非常有成就感，培養(yǎng)了很深的學(xué)習(xí)興趣。對(duì) 化工原理設(shè)計(jì) 有了更加深刻的理解，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 通過(guò)流體力學(xué)驗(yàn)算，可認(rèn)為精餾段塔徑及塔板各工藝結(jié)構(gòu)尺寸合適，若要做出最合理的設(shè)計(jì)，還需重選 TH 及 Lh ，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。 65t mm t mm?? 圖中，通道板上可排閥孔 41 個(gè)，弓形板可排閥孔 24 個(gè)，所以總閥孔數(shù)目為41 24 2 89N ? ? ? ? 2）校核 氣體通過(guò)閥孔時(shí)的實(shí)際速度：0 204 1 0 .3 8 /SVu m sdN??? 實(shí)際動(dòng)能因數(shù)： 0 1 0 .3 8 1 .0 3 3 5 1 0 .5 5F ? ? ?(在 9~12 之間 ) 開(kāi)孔率： 2 20 ( 0 . 0 3 9 ) 8 91 0 0 % 1 0 0 % 1 3 . 5 %4 4 0 . 7 8 5 4TdNA? ? ??? ? ? ? ??閥 孔 面 積塔 截 面 積 開(kāi)孔率在 10%~14 之間，滿足要求。 atAt N?計(jì) 濱州學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 16 2 2 2 12 2 2 122 [ si n ]1800. 28 42 [ 0. 28 4 0. 46 0. 28 4 0. 46 si n ]18 0 0. 46= 0. 48 7axA x R x RRm????? ? ? ?? ? ? ? ?? 39。 ，計(jì)算閥孔氣速 浮閥個(gè)數(shù)： n=錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ○ 2 出口堰高 wh owLw hhh ?? 對(duì)平直堰 ? ? 3/2/0 0 2 8 whow lLEh ? 由 ?Dlw 及 ??wh lL ，查化工原理 P111 圖 55 得?E ，于是： ? ? ????owh （滿足要求） m0 5 9 1 0 ????? owLw hhh ○ 3 降液管的寬度 dW 和降液管的面積 fA 濱州學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 15 由 ?Dlw ，查化原下 P112圖 57得 ,?? Tfd AADW ，即： ?dW ， 2 ?? DAT ， ?fA 。 塔頂： k P 0