【正文】 W LLl LEh ???????????????????2222ssLVoosLVooCVVCAVCuh???????? ??????????????????????????????????????? ???? ? ? 3/23/21 )( ssOWWo LLhhh ??????? ? 已算出 液柱mh ???? ， 3/2233/221??? ?????????ssssCP LV LVhhhh ? 222 ssoWsd LLhl Lh ??????? ???????????? mHT ? ， mhW ? ， ?? 代入 ? ? dOWWPWT hhhhhH ?????? ，整理得： 243/22 100 4 3 5 5 sss LLV ???? 在操作范圍內(nèi)，任取幾個 sL 值，依上式計算出 SV 值，計算結(jié)果列于表 10。 霧沫夾帶 ???????? ?? fT GV hH ue ? 其中 oT sG AA Vu ?? 精餾段 smu G / ??? 氣氣 kgkgkgkge V / ???????? ??? 故在設(shè)計負荷下不會發(fā)生過量的霧沫夾帶 提餾段 smu G / ??? 氣氣 kgkgkgkge V / ???????? ??? 故在設(shè)計負荷下不會發(fā)生過量的霧沫夾帶 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。對精餾段： a)取邊緣區(qū)寬度 由于小塔邊緣區(qū)寬度取 mWmm c ,50~30 ?所以這里取 安定區(qū)寬度 由于 D= mmWs 75~60? 取 mWs ? b)開孔區(qū)面積 用 ?????? ??? ? RxRxRxA a 1222 s i n1802 ?計算開空區(qū)面積 mWDR c ????? ， ? ? ? ? mWWDx sd ??????? 解得， 2222 rc s i mA a ??????? ?????? b)篩孔數(shù) n 與開孔率 ? ： 本例所處理是物系無腐蝕性，可選用 mm3?? 碳鋼板，取篩板直徑mmd 50 ? ，篩孔按正三角形排列取孔中心距 t 為 mmt ??? 篩孔數(shù) 101158101158 2 32 3 ??????? Aatn 苯 甲苯連續(xù)精餾篩板塔的設(shè)計 29 開孔率 ? ? ? ? %???? dtAA ao? 則每層板上的開孔面積 0A 為 % ???? aAA ? 篩板的流體力學驗算 塔板的流體力學計算，目的在于驗算預選的塔板參數(shù)是否能維持塔的正常操作，以便決定對有關(guān)塔板參數(shù)進行必要的調(diào)整，最后還要作出塔板負荷性能圖。 圖 11：液流收縮系數(shù)計算圖 苯 甲苯連續(xù)精餾篩板塔的設(shè)計 26 查得 E=,則 mlLEhwhOW 3/23/2 ??????? ????????????? 故 mhhh OWLw 0 4 6 1 3 ????? c)降液管的寬度 dW 與降液管的面積 fA ： 由 ?Dlw 查 弓形降液管的寬度與面積圖可得 圖 12：弓形降液管的寬度與面積 ?DWd ， ?Tf AA 故 mDW d ???? ，222 mDA f ?????? ? 利用hTfL HA3600?? 計算液體在降液管中停留時間以檢驗降液管面積， 即 sL HAh Tf ?? ?????（大于 5s，符合要求） d)降液管底隙高度 oh ： 苯 甲苯連續(xù)精餾篩板塔的設(shè)計 27 取液體通 過降液管底隙的流速 smuo /, ? （ ） 依式,3600 owho ulLh ??： mulLh owho , ??? ???? mmhh ow 1 8 2 7 4 6 ????? 滿足條件，故降液管底隙高度設(shè)計合理 e)受液盤 采用平行形受液盤，不設(shè)進堰口，深度為 60mm 提餾段 因塔徑 D＝ ，可選用單溢流弓形降液管，采用平行受液盤。 對提餾段： 初選板 間距 ? ，取板上液層高度 mhL ? ， 故 h m? ? ? ?； ??????????????????????????????VLSSVL ?? 查史密斯關(guān)聯(lián)圖 得 C20=；依式 20 20 ??????? ?CC 校正物系表面張力為 mmN /?? 時 ???????????????? ?CC smCuVVL / a x ?????? ? ?? 可取安全系數(shù)為 ，則（安全系 數(shù) — ）， 故 smuu /7 4 m a x ???? muVsD ????? ? 按標準 ,塔徑圓整為 ,則空塔氣速 。 查 液體黏度共線圖 圖 3：液體粘度共線圖 苯 甲苯連續(xù)精餾篩板塔的設(shè)計 14 分別查得苯、甲苯在平均溫度下的粘度 ? ?SmP aA ?? ? ， ? ?SmP aB ?? ? 平均粘度由公式，得 ? ?Sm P aL ?????? ? 根據(jù)奧康奈爾（ O`connell）公式計算全塔效率 TE ? ? ? ? 5 4 7 2 ????? ??LTE ?? 精餾段實際板層數(shù) （塊）精 4 ???N 提餾段實際板層數(shù) （塊）提 6 ???N 全塔共有塔板 19塊，進料板在第 9塊板。 下圖是板式塔的簡略圖： 苯 甲苯連續(xù)精餾篩板塔的設(shè)計 7 表 1 苯和甲苯的物理性質(zhì) 項目 分子式 分子量 M 沸點（℃） 臨界溫度 tC（℃） 臨界壓強 PC（ kPa） 苯 A C6H6 甲苯 B C6H5— CH3 表 2 苯和甲苯的飽和 蒸汽壓 溫度 C0 85 90 95 100 105 0AP ,kPa 0BP ， kPa 表 3 常溫下苯 — 甲苯氣液平衡數(shù)據(jù)（ [2]： 8P 例 1— 1 附表 2） 溫度 C0 85 90 95 100 105 液相中苯的摩爾分率 汽相中苯的摩爾分率 表 4 純組分的表面張力 ([1]： 378P 附錄圖 7) 溫度 80 90 100 110 120 苯， mN/m 甲苯， Mn/m 20 苯 甲苯連續(xù)精餾篩板塔的設(shè)計 8 表 5 組分的液相密度 ([1]： 382P 附錄圖 8) 溫度 (℃ ) 80 90 100 110 120 苯 ,kg/ 3m 814 805 791 778 763 甲苯 ,kg/ 3m 809 801 791 780 768 表 6 液體粘度 181。 (４ ) 壓降較低，每板壓力比泡罩塔約低 30％左右。 塔板的類型為篩板塔精餾，篩板塔塔板上開有許多均布的篩孔，孔徑一般為3～ 8mm，篩孔在塔板上作正三角形排列。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(nèi)，其余部分經(jīng)產(chǎn)品冷卻器冷卻后送至儲罐。 (4)編制設(shè)計結(jié)果概要或設(shè)計一覽表 (5)輔助設(shè)備選型與計算 (6)繪制塔設(shè)備結(jié)構(gòu)圖：采用繪圖紙徒手繪制 五、時間及地點安排 (1)時間： ～ (第 1周～第 4周 ) (2)地點： 東南大學成賢學院 六、參考書目 [1]夏清 ,陳常貴 ?化工原理下冊? 天津 ： 天津大學 出版社， 2021 [2]任曉光 ?化工原理 課程設(shè)計指導 ?北京： 化學工業(yè)出版社 ， 2021 苯 甲苯連續(xù)精餾篩板塔的設(shè)計 6 三 設(shè)計計算 設(shè)計方案的選定及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的搜集 本設(shè)計任務為分離苯一甲苯混合物。 (2)塔頂產(chǎn)品中苯含量不得低于 95％ (質(zhì)量 )。根據(jù)生產(chǎn)上的不同要求，精餾操作可以是連續(xù)的或間歇的，有些特殊的物系還可采用衡沸精餾或萃取精餾等特殊方法進行分離。 化工原理課程設(shè)計 苯 甲苯連續(xù)精餾篩板塔的設(shè)計 專業(yè)班級 ： 09級化學工程與工藝 2班 姓 名 ： 吳凡平 學 號 ： 06109240 指導老師 ： 姚剛 設(shè)計地點 ： 東南大學成賢學院 2021 年 9 月 苯 甲苯連續(xù)精餾篩板塔的設(shè)計 2 目 錄 一 序 言 ................................................................................................................. 4 二 板式精餾塔設(shè)計任務書 .................................................................................. 5 三 設(shè)計計算 ........................................................................................................... 6 設(shè)計方案的選定及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的搜集 ........................................................ 6 精餾塔的物料衡算 ..................................................................................... 9 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率 ............................................ 9 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量 .................................... 9 物料衡算 ............................................................................................ 9 塔板數(shù)的確定 ............................................................................................. 9 理論塔板數(shù)的確定 .......................................................................... 9 全塔效率的計算 ............................................................................ 13 求實際板數(shù) .................................................................................... 14 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計算 .......................................... 14 操作壓力的計算 ............................................................................ 14 操作溫度的計算 ...................