【正文】 需控制在 80%以下，從以上計算的結果可知，其泛點率低于 80%，所以物沫夾帶滿足要求。 （ 4）降液管底隙高度 0h 取降液管底隙的流速 smuu / ??? ，則 精餾段：30300 3 4 2 0 3 ????????????hhmul LhWWh 吉林化工學院化工原理課程設計 12 提餾段： mulLhWh 300 ?????? ??? ? 故降液管底隙高度設計合理，選用凹形受液盤，深度 mmhW 50?? 塔板布置 本設計塔徑 mDD 1??? 取閥孔動能因子 12???FF ,則 精餾段孔速 smFuV/ ??? ? 取 型浮閥采用 Fmmdd ,3900 ??? 每層塔板上浮閥數目為： )(4 4 2020????? udVN S? 取邊緣區(qū)寬度 mWC ? ,破沫區(qū)寬度 mWS ? 計算塔板上的鼓泡區(qū)面積，即： 2222222ar c s i n180(2)(21)(2212)ar c s i n180(2mAWWDxmWDRrrxrxrxAaSdCa?????????????????????則其中? 同理提餾段孔速 smFuV/ ?????? ? 每層塔板上的浮閥數目為： 個1 0 5)0 3 (7 7 4 200?????????udVN S? 取邊緣區(qū)寬度為 mWC ?? ，破沫區(qū)寬度 mWS ?? 因 xxrrDD ?????? ,則 故塔板上的鼓泡區(qū)面積 mAA aa ??? 取孔心距 t=75mm，采用正三角形叉排繪制排列圖的浮閥數 120???NN 功能因數 ,則： 精餾段 :/120)(40102001?????????VSuFsmNdVu?? 塔板開孔率為： %%100 ???uu 吉林化工學院化工原理課程設計 13 提餾段 : 7 /5 7 1 2 0)0 3 (7 9 40202002??????????????VSuFsmNdVu?? 塔 板開孔率為： %%100 ???uu 塔板流體力學校核 干板阻力 氣體通過塔板的壓強降相當的液柱高度，依據 ?hhhh LCP ??? 計算塔板壓降 精餾段： smuVOC/ ??? ? 因 01uuOC? ，故： mguhLVC 04 3220 ??????? ?? 提餾段： smuVOC / ????? ? 因 ??? 0uuOC ，故： mguhLVC 20 ???????????? 塔板清液層阻力，克服表面張力 fh 由于所分離的苯和甲苯混合液為碳氫化合物，可取充氣系數 ????? ，已知板上液層高度 mhh LL ??? ，所以 mhhhh LLll ???????? 則，精餾段 mhhh lCf 0 7 9 4 9 ????? 換算成單板壓強降 K PaK PaghP Lfp 2 0 50 7 9 ??????? ? 提餾段 mhhh lCf 0 7 9 4 9 ???????? 換算成單板壓降 K P aK P aghP ffp 1 8 80 7 9 ????????? ? 淹塔（液泛） 為了防止發(fā)生淹塔現象，要求控制降液管中清液高度 )( WTd hHH ??? ，dLPd hhhH ??? 單層氣體通過塔板壓降所相當的液柱高度： 精餾段： mhh fP ?? 提餾段： mhh fP 0 7 9 ???? 液體通過降液管的壓頭損失： 精餾段： mhl Lh W Sd 42320 )()( ?? ??? ??? 吉林化工學院化工原理課程設計 14 提餾段： mhlLhWSd 42320)0 (1 )(1 ?? ??? ???? ??? 板上液層高度：精餾段 mhL ? ，則 mH d 1 4 2 7 9 4 ????? ? 提餾段 mhL ?? ，則： mH d 3 ?????? ? 取 ,????? 已選定 mhhmHH WWTT 04 , ?????? 則，精餾段 mhH WT 2 2 )0 5 8 ()( ?????? )( WTd hHH ?? ? ,所以符合防止淹塔的要求 提餾段 mhH WT )()( ????????? )( ?????? WTd hHH ? ,所以符合防止淹塔的要求。 精餾塔的工藝設計 產品濃度的計算 M 苯 = ， M 甲苯 = 摩爾分數 XF= XD= XW= 摩爾質量 MF=XFM 苯 +（ 1XF） M 甲苯 = )( ????? kg/kmol k m o lkgMXMXM DDD / 6 6 ????????? ）（）（ 甲苯苯 k m o lkgMXMXM WWW / ????????? ）（）（ 甲苯苯 平均相對揮發(fā)度的計算 溫度計算 表 苯 — 甲苯的氣液平衡與溫度的關系表 [1] 溫度 /0C 苯 /%(mol 分率 ) 溫度 /0C 苯 /%(mol 分率 ) 溫度 /0C 苯 /%(mol 分率 ) F D W 1 F 2 2 3 4 5 吉林化工學院化工原理課程設計 3 液相 氣相 液相 氣相 液相 氣相 0 0 用內插法求得 Ft 、 Dt 、 Wt Ft : Ctt FF ???????? Dt : Ctt DD ???????? 0 0 0 Wt : Ctt WW ???????? 0 1 0 0 1 0 故由上塔頂溫度 CtD ?? 氣相組成 % : ??????? DDD yyy 進料溫度 CtF ?? 氣相組成 %1 0 : ??????? FFF yyy 塔底溫度 CtW ?? 氣相組成 %1000 : ??? ??? ? WWW yyy 由上溫度和氣相組成來計算相對揮發(fā)度 2 0 3 )()6 2 8 ( , ???????? FFF yX 2 9 2 )9 6 ()9 8 3 ( 9 6 ,9 6 ???????? DDD yX 9 9 7 )0 3 ()0 2 8 ( 0 3 ,0 3 ???????? WWW yX 則精餾段平均相對揮發(fā)度 7 4 7 1 ?????? DF 提餾段平均相對揮發(fā)度 1 4 4 2 ?????? WD 最小回流比的計算和適宜回流比的確定 最小回流比的計算 由 Antonie 方 程 ， CT BAp ????ln ?p —— 溫度 T時的飽和蒸汽壓 T—— 溫度， K A,B,C—— Antonie 常數 吉林化工學院化工原理課程設計 4 表 常數下 AntonietF [1] A B C 苯 甲苯 則 ： 7 7 8 89 0 0 ????? ）（苯p mmHgp 1 6 4??苯 0 9 60 1 3 ?????? ）（甲苯p mmHgp ??甲苯 故 3 64 ?????? 甲苯 苯pp 最 小 回 流 比 即 為] )( [ 1]1 )1([11m i n ?? ?????????????? F DFD XXXXR 適宜回流比的確定 設計中令回流比 m in ???? RR 物料衡算 F : 進料量（ Kmol/s） FX = 原料組成（摩爾分數，下同） D ：塔頂產品流量（ Kmol/s） DX = 塔頂組成 W ：塔底殘夜流量（ Kmol/s） WX = 塔底組成 進料量 ： sk m o lhk m o lF /0 2 ?? 物料衡算式為 ： sK m o lWsK m o lDWDWDWXDXFXWDFWDF/,/5 ??????????????????????????? 因 R= sK m olDRL / 3 ?????? ? sK m olFqLL / ???????? sk m olFqVV sK m olDRV /)1(39。同時在塔頂設置冷凝器，在塔底設置再沸器，由于塔頂不許汽相出料，故采用全凝，又因所設計的塔較高，應用泵強制回流。貯罐中的原料液用機泵加入精餾塔；塔釜再沸器用低壓蒸汽作為熱源加熱料液；精餾塔塔頂設有全凝器，冷凝液部分利用重力泡點回流；部分連續(xù)采出到產品罐。塔頂上升蒸氣采用全凝器冷凝，冷凝液在泡點下一部分回流至塔內，其余部分經產品冷卻器冷卻后送至儲罐。用 ℃飽和水蒸氣加熱，飽 和水蒸氣走殼程，進料液走管程。精餾段實際板數為 10 塊，提餾段實際板數為 13塊，實際加料板位置在第 11塊板。進料摩爾分數為 ，使塔頂產品苯的摩爾含量達到 ，塔底釜液摩爾分數為。 附錄 2 程序框圖 ............................................................................................................ 28 附錄 3 精餾塔工藝條件圖 ............................................................... 錯誤 !未定義書簽。 附錄 1 主要符號說明 .......................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 吉林化工學院化工原理課程設計 1 摘 要 本次化工原理課程設計，設計出了苯 — 甲苯得分離設備 — 連續(xù)浮閥式精餾塔。根據經驗是算得全塔效率為 ，塔頂使用全凝器，泡點回流。 塔的附屬設備中，所有管線均采用無縫鋼管，預熱器采用管殼式換熱器。設計中采用泡點進料，將原料液通過預熱器加熱至泡點后送入精餾塔內。 設計流程框圖如下： 任務書上規(guī)定的生產任務長期固定，適宜采用連續(xù)精流流程。 要分離 的組分在常壓下均是液體，因此操作在常壓下即可進行，進料為泡點進料，需預熱器。 塔頂冷凝器的冷凝方式與冷卻介質的選擇 冷凝方式為全凝 ,冷卻介質為冷水。 第 2 章 精餾塔主要工藝尺寸的設計計算 物性數據計算 操作壓強的計算 塔頂操作壓力 K P aa tmP D 3 2 0 ?? 取每層塔板壓降為 KPaP ?? 進料板壓力 K P aP F 3 2 0 2 0 1 ???? 塔底壓力 K P aP W 4 2 1 2 0 8 ???? 精餾段平均壓力 K P aP )(1 ??? 提餾段平均壓力 K P aP )(2 ??? 操作溫度的計算 因 CtCtCt WFD ?????? 0 9, 則精餾段平均溫度 Ct ???? )(1 提餾段平均溫度 Ct ???? 0 22/) 0 (2 平均摩爾質量的計算 塔 頂平均摩爾質量計算 ?? DXy 由相平衡方程得 ?X ，則 k m olkgM k m olkgM LDVD /)( /)( ?????? ?????? 進料板平均摩爾質量計算 k m olkgM k m olkgM LFVF /)( /)( ?????? ?????? 塔底平均摩爾質量計算 k m olkgM k m olkgM LWV