【正文】 的產(chǎn)量為 9000 噸，塔頂餾出液中含氯苯不得高于2％，原料液中含氯苯 38％（以上均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。 熱能利用 精餾過程 的原理是多次部分冷凝和多次部分汽化。但在塔頂輕組分回收率一定時(shí)，由于蒸汽冷凝水的稀釋作用，使殘液輕組分濃度降低，所需塔板數(shù)略有增加。本設(shè)計(jì)的題目是苯 氯苯連續(xù)精餾篩板塔的設(shè)計(jì)，即需設(shè)計(jì)一個(gè)精餾塔用來分離易揮發(fā)的苯和不易揮發(fā)的氯苯，采用間歇操作方式，需設(shè)計(jì)一板式塔將其分離。同時(shí)，通過課程設(shè)計(jì)，還可以使學(xué)生樹立正確的設(shè)計(jì)思想，培養(yǎng)實(shí)事求是、嚴(yán)肅認(rèn)真、高度責(zé)任感的工作作風(fēng)。通過課程設(shè)計(jì)，要求學(xué)生了解工程設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容，掌握化 工設(shè)計(jì)的程序和方法，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決工程實(shí)際問題的能力。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(jìn)行分離。這樣操作費(fèi)用和設(shè)備費(fèi)用均可降低 。 塔板形式： 根據(jù)生產(chǎn)要求，選擇 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ，易于加工，造價(jià)低廉的 浮閥塔 ， 浮閥塔造作彈性大 ，特別是在低負(fù)荷時(shí)，仍能保持正常操作；氣液接觸狀態(tài)良好，霧沫夾來量小，并能適應(yīng)常見的物料狀況。為此，我們擬采用塔釜?dú)堃簩?duì)原料液進(jìn)行加熱。 （ 1） 繪制生產(chǎn)工藝流程圖（ A2 號(hào)圖紙）； （ 2） 繪制精餾塔設(shè)計(jì)條件圖（ A1 號(hào)圖紙）。此次我們采用泡點(diǎn)進(jìn)料。其中，精餾段 1 3TN ? 塊，提餾段 NT2 ＝ 5塊 ，第 4 塊為加料板位置。s ?? iim x ?? lglg 合肥學(xué)院生物與環(huán)境工程系課程設(shè)計(jì) 12 塔頂 o?Dt 時(shí)， ??A? sm P ??B? 3 0 9 2 ??L D m? sm P ??LDm? 進(jìn)料板 C891 o.?Ft 時(shí)， sm P a2720 ?? .A? smPa3090 ?? .B? . 3 0 90lg3 7 90. 2 7 00lg6 2 10lg .. ??L D m? sm P a2 8 40 ?? .L D m? 塔底 C137o?Wt 時(shí)， smP ??A? smP ??B? . 1 9 8 ??L D m? sm P a1 9 ??LD m? 精餾段液相平均粘度為 mmN29202284029901 /./)..( ???m? 提留段液相平均粘度為 mmN24102197028402 /./)..( ???m? 全塔液相平均粘度為 sm P a2 4 )1 9 9 ( ????L? 又塔頂和塔底平均溫度為（ +137） /2=℃ 則此溫度下的相對(duì)揮發(fā)度為 3345 4 . 22 3 4 . 7oo .???BApp? 根據(jù)奧康奈爾關(guān)聯(lián)法， 4802480334490490 2 4 502 4 50 .)..(.)(. .. ????? ??LTE ?? 合肥學(xué)院生物與環(huán)境工程系課程設(shè)計(jì) 13 故假設(shè)成立，總板效率 ET= 主要工藝結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算 精餾塔的氣、 液相體積流率為 s/m00 536 00 00s/m36 00 0031113111?? ????????LmLmSVmVmSLMLVMV?? 由VVLCu ? ?? ??m a x 式中 C 由公式 20 20 ??????? LCC ?計(jì)算，其中 20C 可由史密斯關(guān)聯(lián)圖查出，圖的橫坐標(biāo)為 02308621785536003630360000050 2121.. ... ?????????????????????VLhhVL?? 取板間距 ?TH ，板上液層高度 ?Lh ，則 ???? LT hH 圖 51 史密斯關(guān)聯(lián)圖 合肥學(xué)院生物與環(huán)境工程系課程設(shè)計(jì) 14 由史 密斯關(guān)系圖得 069020 .?C sm201862 86217855070007002043521069020202020/.. ......m a x..????????????????????????uCC L? 取安全系數(shù)為 ，則空塔氣速為 sm72060 /.. m ax ?u 111 ????? uVD S?在 ,符合 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。 閥孔臨界速度 精餾段 ： ? ? s/ 5 ???????????????????VKpu ? 提餾段 ： ? ? s/ 5 ???????????????????VKpu ? 上下兩段相應(yīng)的閥孔動(dòng)能因子為： ? ?? ?2202011001??????VKpVKpuFuF?? 精餾段塔板布置 取邊緣區(qū)寬度 Wc﹦ ,安定區(qū)寬度 mWs ? ， 開孔區(qū)面積 ????????????? ? RxRxRxA a 12221 s i n1802 ? 21222 3 1 3 5 2 4 i n3 5 1 8 02 4 5 4 m??????????????? ?? 其中， mWDR C 3 5 4 ????? ， ? ? ? ? ??????? sd WWDx 提餾段塔板布置 取邊緣區(qū)寬度 Wc﹦ ,安定區(qū)寬度 mWs ? ， 合肥學(xué)院生物與環(huán)境工程系課程設(shè)計(jì) 18 開孔區(qū)面積 ????????????? ? RxRxRxA a 12222 s i n18 02 ? 21222 3 4 3 7 2 5 i n3 7 1 8 02 5 7 5 m??????????????? ?? 其中， mWDR C 3 7 3 ????? ，? ? ? ? ??????? sd WWDx 浮閥數(shù) n 與開孔率 ? F1 型浮閥的閥孔直徑為 39mm 閥孔氣速VFu ?00? ，其中取 F0=10 浮閥數(shù)目4/20 1?ouVn ds? 開孔率Dn 220d?? 精餾段 ： smu /1001 ?? 52 ??????? % ?????? 合肥學(xué)院生物與環(huán)境工程系課程設(shè)計(jì) 19 提留段 ： smu /1002 ?? 58 ???? ??n % ?????? 浮閥排列方式采用等腰三角形叉排，取同一橫排的孔心距 t=，則排間距 t? 為 精餾段 ： mmmntAt a ?????? 提留段 ： mmmntAt a ?????? 考慮到塔的直徑較大，故采用分塊式塔板，而各分快板的支撐與銜接將占去一部分鼓泡區(qū)面積，因此排間距應(yīng)小于計(jì)算值，故取 t? =70mm=，塔孔板布置如下圖： 合肥學(xué)院生物與環(huán)境工程系課程設(shè)計(jì) 20 核算： 精餾段 ： 573 1 ????? ttAn a smdV /4/nu 2020 ???????? 0 ??? % 2 ????? 提留段 ： 62 ????? ttAn a sdV / 3 3 43 7 4/nu 2020 ???????? 0 ??? % 0 3 3 2 ????? 由此可知 ， 開孔率在 10%~14%之間，且實(shí)際動(dòng)能因數(shù) F0 在 9~12 間，滿足要求。 提餾段 ： ??????? dLpd hhhH 22 2 3 )0 5 5 ()( dWT HhH ?????? 可見，提餾段符合防止液泛的要求。 提餾段漏液的驗(yàn)算 smsm /5u 0 ??? 故在設(shè)計(jì)負(fù)荷下不會(huì)產(chǎn)生過量漏液。 smLs /, 3 smVs /, 3 依此值在 VS— LS圖中作線即為液泛線（ 5） 圖 81 VS— LS圖 合肥學(xué)院生物與環(huán)境工程系課程設(shè)計(jì) 27 將以上 5 條線標(biāo)繪于 SS LV? 圖中，即為精餾段負(fù)荷性能圖。 可知本設(shè)計(jì)塔板上限由液沫夾帶控 制，下限由漏液控制。 漏液線（氣相負(fù)荷下限線）（ 4） VFu ?00? 取 F0=5，又 4/200 ?duVn? 故 smnV ds /2 0 3 4u4 32020m i n ????????）（ 據(jù)此做出與液體流量無關(guān)的水平漏液線（ 1） 合肥學(xué)院生物與環(huán)境工程系課程設(shè)計(jì) 30 液相負(fù)荷下限線（ 5） 取平堰、堰上液層高度 mhow 0 0 1 4 ? 作為液相負(fù)荷下限條件，取 ?E 則 3/2m i n, )3600( w Sow lLEh ? 32m i n,3 6 0 1 0 0 0 0 1 4 ??????????? SL 整理上式得 smLs / 35m in, ??? 依此值在 VS— LS圖中作線即為液相負(fù)荷下限線（ 5） 圖 82 SS LV? 圖 將以上 5 條線標(biāo)繪于 SS LV? 圖中，即為提餾段負(fù)荷性能圖。 可知本設(shè)計(jì)塔板上限由液 泛控制，下限由漏液控制。s/~ 合肥學(xué)院生物與環(huán)境工程系課程設(shè)計(jì) 32 s/ 3?? ????? L W mL W mS MLL ? 選擇塔釜出料液流速 s/?u ，則 ?????? uLd S? 按照 HG 2055393 Ia，選擇鋼管 ?? 核算 s/ 22 ??????dLu S?，在 之間，可用?！?) 黏度： ? = 310? Pa 39?！?) 驗(yàn)算： 39。首先，通過這一次的課程設(shè)計(jì)，我進(jìn)一步鞏固和加深了所學(xué)的基本理論、基本概念和基本知識(shí)，培養(yǎng)了自己分析和解決與本課程有關(guān)的具體原理所涉及的實(shí)際問題的能力。使我們重新復(fù)習(xí)了所學(xué)的專業(yè)課，學(xué)習(xí)了新知識(shí)并深入理解，使之應(yīng)用于實(shí)踐，將理論知識(shí)靈活化，這都將為我以后參加工作實(shí)踐有很大的幫助。 ?ip （ mmHg） 溫度，（℃） 80 90 100 110 120 130 ?ip 苯 760 1025 1350 1760 2250 2840 2900 氯苯 148 205 293 400 543 719 760 ρ （ kg/m3） 合肥學(xué)院生物與環(huán)境工程系課程設(shè)計(jì) 38 溫度，（℃） 80 90 100 110 120 130 ρ 苯 817 805 793 782 770 757 氯苯 1039 1028 1018 1008 997 985 純組分在任何溫度下的密度可由下式計(jì)算 苯 tA ??ρ 推薦： tA 1 8 8 1 2 ??ρ 氯苯 tB ??ρ 推薦： tB 0 6 5 1 2 4 ??ρ 式中的 t 為溫度，℃。0u —— 降液管底隙處液體流速， sm/ ； au — 按開孔流通面積計(jì)算氣速， sm/ ； 0u —— 篩板氣速， sm/ ； owu —— 漏液點(diǎn)氣速， sm/ ； V —— 塔內(nèi)上升蒸氣流量， hkmol/ ； sV —— 塔內(nèi)上升蒸氣流量， sm/3 ； W — 釜?dú)堃海ㄋ桩a(chǎn)品）流量， sm/3 ； cW —— 無效區(qū)邊緣寬度， m ； dW —— 弓形降液管寬度， m ； sW —— 安定區(qū)寬度， m ； x —— 液相中易揮發(fā) 組分的摩爾分?jǐn)?shù)； y —— 氣相中易揮發(fā)組分的摩爾分?jǐn)?shù)； Z —— 塔有效高度， m ； n —— 塔板序號(hào)； ? —— 相對(duì)揮發(fā)度，量綱為一； ? —— 篩孔流量系數(shù)的修正系數(shù) ? —— 篩板