【正文】 39 1028 1018 1008 997 985 975 表 5 組分的表面張力σ 溫度 80 85 110 115 120 131 σ A 苯 σ B 氯苯 表 6不同溫度下苯 — 氯苯的粘度 溫度 t， ℃ 60 80 100 120 140 苯 mPas 氯苯 mPas 表 7 板間距與塔徑的關(guān)系 塔徑 D/mm 300～ 500 500～ 800 800～ 1600 1600～ 2400 板間距HT/mm 200， 250， 300 250， 300， 350 300， 350， 400，450， 500 400， 450， 500，550， 600 表 8 塔板分塊數(shù)與塔徑的關(guān)系 塔徑 D/mm 800～ 1200 1400～ 1600 1800～ 2021 2200～ 2400 塔板分塊數(shù) 3 4 5 6 第 9 頁 物料衡算 塔的物料衡算 （ 1） 苯的摩爾質(zhì)量： ? /kg kmol 氯苯的摩爾質(zhì)量： BM = /kg kmol （ 2）原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率和平均摩爾質(zhì)量： ?????????WDFXXX hkmolWhkmolDhkmolFMMM/)(/)(/)(?????????????????? （ 3）物料衡算 由題所給條件為原料處理量 4萬 t/a 得 : 0 ????Fkmol/h 總物料衡算： WD?? 即 ??WD ???????????????? （ 1） 易揮發(fā)組分物料衡算： FwD FxWxDx ?? 即 ?? WD ???????? （ 2） 塔的物料衡算 總物料衡算： D+W= 苯物料衡算： +=? 第 10 頁 解得： D= /kmol h W= /kmol h 平衡線方程的確定 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 11 相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算 溫度 /℃ 80 90 100 110 120 130 140 ?ip 苯 760 1025 1350 1760 2250 2840 2900 氯苯 148 205 293 400 543 719 760 兩相摩爾分率 x 1 0 y 1 0 相對(duì)揮發(fā)度 oAoBPP?? 135 5 509 646 93 789 本題中，塔內(nèi)壓力接近常壓（實(shí)際上略高于常壓），而表中所給為常壓下的相平衡數(shù)據(jù)，因?yàn)椴僮鲏毫ζx常壓很小，所以其對(duì) yx~ 平衡關(guān)系的影響完全可以忽略。 第 7 頁 第一 章 塔板的工藝設(shè)計(jì) 基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù) 表 1苯、氯苯純組分的飽和蒸汽壓數(shù)據(jù) 物系 液相密度?L 3??mkg 氣相密度?V 3??mkg 液相流量LS 13 ??sm 氣相流量VS 13 ??sm 表面張力? 1??mN 苯 氯苯 苯 氯苯物系屬于理想物系，可采用梯級(jí)圖解法（ M同時(shí)，為了滿足用戶的科研需要，每一段塔節(jié)內(nèi)的溫度、塔釜液相溫度、塔頂氣相溫度、進(jìn)料溫度、回流溫度、塔頂壓力、塔釜壓力、塔釜液位、進(jìn)料量等參數(shù)均可以數(shù)字顯示。 通體由不銹鋼制造，塔節(jié)規(guī)格 Φ25 ～ 100mm、高度 ～ ，每段塔節(jié)可設(shè)置 1～ 2 個(gè)進(jìn)料口 /測溫口，亦可結(jié)合客戶具體要求進(jìn)行設(shè)計(jì)制造各種非標(biāo)產(chǎn)品。 間接蒸汽加熱。塔釜采用間接蒸汽加熱，塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送至儲(chǔ)罐。對(duì)于二元混合物的分離，采用連續(xù)精餾流程。 浮閥塔盤自 20 世紀(jì) 50 年代初期開發(fā)以來，由于制造方便及其性能上的優(yōu)點(diǎn)，很多場合已取代了泡罩塔盤。互溶液體混合物的分離有多種方法，蒸餾及精餾是其中最常用的一種。 主要參考文獻(xiàn) ： ，化工原理 (上、下 ) [M]． ，氣液傳質(zhì)設(shè)備 [M]，化學(xué)工業(yè)出版社， 1979． ，液體精餾 [M]，化學(xué)工業(yè)出版社， 1979． ，塔設(shè)備設(shè)計(jì) [M]，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社， 1988． ，化工過程及設(shè)備設(shè)計(jì) [M]，華南理工大學(xué)出版社，1986． ，化工原理（上）（第三版） [M]，化學(xué)工業(yè)出版社， 2021. ，化工原理（下）（第三版） [M]，化學(xué)工業(yè)出版社， 2021. ，化工原理（上）（第三版） [M]，化學(xué)工業(yè)出版社， 2021. ，化工原理（上）（第三版） [M]，化學(xué)工業(yè)出版社， 2021. 第 1 頁 目錄 緒 論 ??????????????????????????????? 4 設(shè)計(jì)方案的選擇和論證 ???????????????????????? 5 第一章 塔板的工藝設(shè)計(jì) ??????????????????????? 7 基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)表?????????????????????? 7 物料衡算????????????????????????? 9 塔的物料衡算???????????????????? 9 平衡線方程的確定???????? ?????????? 10 確定操作的回流比 R??????????????? ?? 10 求精餾塔的氣液相負(fù)荷???????????????? 11 操作線方程????????????????????? 12 用逐板法算理論板數(shù)????????????????? 12 實(shí)際板數(shù)的求取??????????????????? 12 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算????? ????? 13 進(jìn)料溫度的計(jì)算?????????????????? ? 13 操作壓強(qiáng)?????????????????????? 14 平均摩爾質(zhì)量的計(jì)算????????????????? 14 平均密度的計(jì)算??????????????????? 15 液體平均表面張力計(jì)算???????????????? 16 ?????????????????? 17 精餾塔工藝尺寸的計(jì)算?????????????????? 18 ????????????????????? 18 精餾塔有效高度的計(jì)算???????????????? 21 塔板主要工藝尺寸的計(jì)算????????????????? 21 溢流裝置計(jì)算???????????????????? 21 浮閥數(shù)目、浮閥排列及塔板布置?????????????? 24 塔板流體力學(xué)驗(yàn)算???????????????????? 25 計(jì)算氣相通過浮閥塔板的靜壓頭 fh ??????????? 25 第 2 頁 降液管中清液層高度 dH ??????????????? 26 計(jì)算霧沫夾帶量 Ve ?????????????????? 27 塔板負(fù)荷性能圖 ?????????????????????? 28 霧沫夾帶上限線 ??????????????????? 28 夜泛線 ??????????????????????? 29 液相負(fù)荷上限線 ??????????????????? 30 氣體負(fù)荷下限線 ???? ??????????????? 31 液相負(fù)荷下限線 ??????????????????? 32 第二章 熱量衡算 ????????????????? ????????? 35 相關(guān)介質(zhì)的選擇 ???????????????? ????? 35 ?????????????????? 35 冷凝劑 ??????????? ??????????? 35 蒸發(fā)潛熱衡算 ????????????????? ????? 35 塔頂熱量 ?????????????? ??????? 35 2． 塔底熱量 ??? ??????????? ?????? 36 第三章 輔助設(shè)備 ?????????????????????? ???? 37 3． 1冷凝器的選型 ????????????????? ????? 37 計(jì)算冷卻水流量 ?????????????? ???? 38 冷凝器的計(jì)算與選型 ???????????????? 38 冷凝器的核算 ?????????????????? ???? 39 管程對(duì)流傳熱系數(shù) ????????????? ???? 39 計(jì)算殼程流體對(duì)熱傳熱系數(shù) ????????? ???? 39 污垢熱阻 ??????????????? ?????? 40 核算傳熱面積 ????????????? ?????? 41 核算壓力降 ?????????????? ?????? 41 第四章 塔附件設(shè)計(jì) ??????????????????? ?????? 43 接管 ???????????????????? ?????? 43 進(jìn)料管 ????????????????? ????? 43 第 3 頁 回流管 ?????????????????????? 44 塔底岀料管 ???????????????????? 44 塔頂蒸汽岀料管 ?????????????????? 44 塔底進(jìn)氣管 ?? ?????????????????? 44 筒體與封頭 ?????????????????? ????? 45 筒體 ?????? ????????????????? 45 封頭 ???????????? ??????????? 45 除沫器 ???????? ???????????? ????? 45 裙座 ???????????????????? ?????? 46 人孔 ??????????????????? ??????? 46 塔總體高度的設(shè)計(jì) ?????????????? ?????? 47 塔的頂部空間高度 ??????????? ?????? 47 塔的底部空間高度 ?????????? ??????? 47 塔立體高度 ?????????? ?????????? 47 設(shè)計(jì)結(jié)果匯總 ???????????????? ???????????? 48 結(jié)束語 ??????????????????????????????? 49 參考文獻(xiàn) ?????????????????????????????? 50 主要符號(hào)說明 ???????????????????????????? 51 第 4 頁 緒 論 化工生產(chǎn)中常需進(jìn)行液體混合物的分離以達(dá)到提純或回收有用組分的目的。精餾的核心是回流，精餾操作的實(shí)質(zhì)是塔底供熱產(chǎn)生蒸汽回流，塔頂冷凝造成液體回流 。 第 5 頁 設(shè)計(jì)方案的選擇和論證 本設(shè)計(jì)任務(wù)為 分離苯 __氯苯混合物。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。 泡點(diǎn)進(jìn)料。 選用浮閥塔。為使塔身保持絕 熱操作，采用現(xiàn)代化儀表控制溫度條件，并可在室溫～ 300℃ 范圍內(nèi)任意設(shè)定。氣體在塔盤板上以水平方向吹出，氣液接觸時(shí)間長，霧沫夾帶量少，液面落差也較小。s 氯苯 粘度mPa故有： ??????? ee eDm xy yxR 考慮到精餾段操作線離平衡線較近，故取實(shí)際操作的回流比為最小回流比的 倍，即： ???? mRR 求精餾塔的氣液相負(fù)荷 hkmolDRL / ????? hkmolDRV /)()1( ?????? hkmolFL /39。39。塊板上進(jìn)料，以后將數(shù)所以第 所以總理論板數(shù)為 ?TN 12 塊（包括再沸器），第 7 塊板上進(jìn)料。 查 txy圖，由 Dx = Wx = 查得塔頂及塔釜溫度分別為： tD =℃ Wt =℃， 全塔平均溫度 mt =(tD +Wt )/2=(+)/2=℃ 根據(jù)表 34 表 22 苯 氯苯溫度粘度關(guān)系表 溫度 ℃ 20 40 60 80 100 120 140 苯 粘度 mPa ???mT 操作壓強(qiáng) 取每層塔 板壓降為 計(jì)算。 ?????? ? ? kmolkgV /.39。 kg/ 39。 ?????mVmVs MVV ? 汽相體積流量/39。 ??hL