【正文】 注 1 每層塔板壓降 p? kPa ?TE 2 平均壓力 mp kPa 113 3 平均溫度 mt Co 4 平均粘度 m? smPa? 5 液相平均摩爾質(zhì)量 LmM kg/kmol 6 氣相平均摩爾質(zhì)量 VmM kg/kmol 合肥學(xué)院生物與環(huán)境工程系課程設(shè)計(jì) 36 7 液相平均密度 Lm? 3kg/m 8 氣相平均密度 Vm? 3kg/m 9 平均表面張力 Lm? mN/m 浮閥塔板工藝設(shè)計(jì)結(jié)果 序號(hào) 項(xiàng)目 符號(hào) 單位 數(shù)值 備注 1 塔徑 D/m D m 精餾段和提餾段塔徑、堰高、 降液管底隙高度進(jìn)行統(tǒng)一圓整，以便加工。m ???? ? mt t? ℃ 選擇換熱器型號(hào) 由于兩流體溫差≈ 50℃ ,殼選用固定管板式換熱器的系列標(biāo)準(zhǔn)（ JB/T471592） 選擇主要參數(shù)如下： 公稱直徑 DN 400mm 公稱壓力 NP 管程數(shù) pN 4 管子尺寸 ?? 管子根數(shù) n 94 管長(zhǎng) 6000mm 管中心距 32mm 中心排管數(shù) 11 管子排列方式 正三角形 管程流通面積 實(shí)際換熱面積 200 2 ??????? ）（）（ LS ? 選 K 值，估算傳熱面積 參照《化工流體流動(dòng)與傳熱》附錄二十六，初選取 K=310 W/( 2m s 熱負(fù)荷計(jì)算 : ?Q Ms/~ 7 83 5 0 ???oKK 選擇蒸氣速度 s/m15?u ，則 s/ )( 3ww ?? ???????pRTVV S 3 ??????uVd S? 按照 HG 2055393 Ia，選擇鋼管 ?? 核算s/ 22 ?????? dVu S?，在 之間，可用。 讀圖，提餾段的操作彈性 102 in,m a x, ??? SSVV 精餾塔接管尺寸計(jì)算 合肥學(xué)院生物與環(huán)境工程系課程設(shè)計(jì) 31 s/ )( 3?? ????? DDS pV R TV 選擇蒸氣速度 s/m18?u ，則 ????? uVd S? 按照 HG 2055393 Ia ， 選 擇 鋼 管 6 8 ?? 核算s/ 36 22 ????? dVu S? ，在 之間，可用。 5 條線包圍區(qū)域?yàn)樘狃s段塔板操作區(qū)， P 為操作點(diǎn)， OP 為操作線。 讀圖，精餾段的操作彈性 in,m a x, ??? SSVV 提餾段塔板負(fù)荷性能圖 液沫夾帶線（ 1） ??????????? ?fTavhHue? 式中 SSfT Sa VVAA Vu 7 0 3 9 ????? （ a） ? ???????????????????????? ? 323 3 6 0 WSwowwf lLEhhhh 近似取 E≈, mlmh Ww , ?? 故 3/2323 5 2 3 6 0 5 5 SSf LLh ??????????????????????????????? ? （ b） 取液沫夾帶極限值 ve 為 氣液 kgkg / 。 5 條線包圍區(qū)域?yàn)榫s段塔板操作區(qū)， A 為操作點(diǎn)， OA 為操作線。 合肥學(xué)院生物與環(huán)境工程系課程設(shè)計(jì) 24 塔板負(fù)荷性能圖計(jì)算 精餾段塔板負(fù)荷性能圖 漏液線 VFu ?00? 取 F0=5，又 4/200 ?duVn? 故 smnV ds /4u4 32020m i n ????????）（ 據(jù)此做出與液體流量無(wú)關(guān)的水平漏液線（ 1) 液沫夾帶線 ??????????? ?fTav hH ue ? 其中， SSfT Sa VVAA Vu ????? （ a） ? ???????????????????????? ? 323 3 6 0 WSwowwf lLEhhhh 近似取 E≈ , mlmh Ww 5 2 ,0 6 3 5 ?? 3/2323 5 5 2 3 6 0 6 3 5 SSf LLh ??????????????????????????????? ? （ b） 取液沫夾帶極限值 ve 為 氣液 kgkg / 。 液沫夾帶 精餾段液沫夾帶量 ve 的驗(yàn)算 ????? fT sa AA Vu 合肥學(xué)院生物與環(huán)境工程系課程設(shè)計(jì) 23 ????????????? ?fT av hHue? 氣液氣液 kgkgkgkg /104 3 ??????????????? ?? 故在設(shè)計(jì)負(fù)荷下不會(huì)發(fā)生過(guò)量液沫夾帶。 塔板流體力學(xué)驗(yàn)算 塔板壓降 ?hhhh lcp ??? 干板阻力 精餾段 s/m9 ??? Vcu ? 合肥學(xué)院生物與環(huán)境工程系課程設(shè)計(jì) 21 液柱則 ,111001?????Lccuhuu? 提餾段 s/m3 ??? Vcu ? 液柱則,20222020?????Lccuhuu? 板上充氣液層阻力 取充氣系數(shù) ?? ，則 液柱m0 3 ???? Ll hh ? 液體表面張力所造成的阻力：此阻力很小，忽略不計(jì)。 塔截面積 ： 222 m5 0 2 408041434 ... ???? DAT ? 實(shí)際空塔氣速 ： sm7 2 305 0 20 3 6 30 /... ??u （ 2）提餾段 076038399333 6 0 037203 6 0 00 0 1 70sm0 0 1 7099333 6 0 0411009 6 9 2573 6 0 0sm37203833 6 0 046968 9 5 2463 6 0 0212132223222...../..../....????????????????????????????????VLhhLmLmSVmVmSVLMLLMVV???? 取板間距 ?TH ，板上液層高度 ?Lh ，則 ???? LT hH 查圖得 070020 .?C m8 2 207001433 7 2044sm7001716060sm17138338399 3 30 7 100 7 10207 9 5207002022222020220..../..../........m a xm a x..?????????????????????????????????uVDuuuCCSm?? 統(tǒng)一按照《塔板結(jié)構(gòu)參數(shù)系列化標(biāo)準(zhǔn)（單溢流型）》將塔徑圓整后取 D=800mm。 實(shí)際板層數(shù)的求解 全塔效率 根據(jù)奧康奈爾關(guān)聯(lián)法， 4802480334490490 2 4 502 4 50 .)..(.)(. .. ????? ??LTE ?? 故假設(shè)成立，總板效率 ET= 合肥學(xué)院生物與環(huán)境工程系課程設(shè)計(jì) 7 實(shí)際塔板數(shù) 精餾段： 25648032 .. ???pN 塊，取 1 6pN ? 塊 提餾段： 411048052 .. ???pN 塊，取 102?pN 塊 總塔板數(shù) ： 161 2 ??? pNp NpN塊。 由于泡點(diǎn)進(jìn)料 q=1，在圖上作直線 x= 交對(duì)角線于 a 點(diǎn)，作直線 x=交平衡線于 q 點(diǎn)，連接 a、 q 兩點(diǎn)，過(guò) q 點(diǎn)作橫軸的平行線交縱軸于一點(diǎn)，讀得 yq=，則最小回流比如下： 30307020920 92509860 ... ..m i n ????R 取操作回流比為 R=2Rmin=2 = （ 3） 求精餾塔的氣、液相負(fù)荷 L=RD= = V=(R+1)D=(+1) = L′ =L+F=+= V′ =V=（ 4）求操作線方程 xy合肥學(xué)院生物與環(huán)境工程系課程設(shè)計(jì) 6 精餾段操作線方程 ： 6 1 40x3 7 709 8 608 9 5 246 2298 5 9 246 6 5 9 217 .... ... ??????? xDxVDxVLy 提餾段操作線方程 ： 0 0 0 6 802 3 610 0 2 8 808 9 5 246 11118 5 9 246 9 6 9 257 .... ... ?????????????? xxxVWxVLy w （ 5）圖解法求理論板層數(shù) 如附圖 1，將 x= 帶入精餾段操作線方程，得出 y=，在圖中找出該點(diǎn)記為 d，連接 ad 兩點(diǎn)即得精餾段操作線；在對(duì)角線上找到 c 點(diǎn)（ ，），連接 cd 兩點(diǎn)即得提餾段操作線。 精餾塔的物料衡算 原料液及塔頂、塔釜產(chǎn)品含苯的摩爾分率 苯的摩爾質(zhì)量 k m o l/?AM 氯苯的摩爾質(zhì)量 k m o l/ 1 2?BM 6 2 / 7 8 . 1 1 0 . 7 0 26 2 / 7 8 . 1 1 3 8 / 1 1 2 . 6 1Fx ??? 9 8 1 2/???Dx 0 0 2 8 ???Wx 原料液及塔頂、塔釜產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量 MF ＝ ＋ (1－ ) ＝ ? ? k g/ k m o 1 29 8 8 ??????DM? ? k g / k m o 1 1 20 0 2 8 0 2 8 ??????WM 合肥學(xué)院生物與環(huán)境工程系課程設(shè)計(jì) 4 物料衡算 依題給條件：一年以 300 天，一天以 24 小時(shí)計(jì)，全塔物料衡算： 原料處理量 hk m o l111151 1 2243 0 0 1 0 0 00 0 09 /.. ??? ??W 總物料衡算 1 1 . 1 1?? DF 苯物料衡算 11110 0 2 8 809 6 807 0 20 .... ??? DF 聯(lián)立解得 D= F= 塔板數(shù)的確定 理論板數(shù) NT的求取 （ 1） 根據(jù)苯 氯苯的相平衡數(shù)據(jù)，利用泡點(diǎn)方程和露點(diǎn)方程求取 yx~ 依據(jù) ? ? ? ???? BABt ppppx ??? /， tAxpy /?? ，將所得計(jì)算結(jié)果列表如下： 表 31 相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算 C/oT 80 90 100 110 120 130 kPa/oAp kPa/oBp oooBABpp ppx ??? xppy Ao? 繪出 x— y 圖，見(jiàn)圖 31。 設(shè)計(jì)題目 : 苯－氯苯分離過(guò)程板式精餾塔設(shè)計(jì) 苯－氯苯分離過(guò)程板式精餾塔設(shè)計(jì)：試設(shè)計(jì)一座苯－氯苯連續(xù)精餾塔，要求年產(chǎn)純度為 98％的氯苯 ， 設(shè)計(jì)