【正文】 ……… 7 三、塔板數(shù)的確定 ……………………………………… ..7 四、精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算 ………… 10 五、精餾塔的工藝尺寸計(jì)算 ………………… ………… ..13 六、塔板主要工藝尺寸的計(jì)算 …………………………… 15 七、篩板的流體力學(xué)驗(yàn)算 ……………………………… ..18 八、塔板負(fù)荷性能圖 …………………………………… ..20 九、各接管尺寸的確定 ………………………………… ..24 十、塔體設(shè)計(jì)總表 ……………………………………… ..27 十一 、 苯－氯苯精餾 生產(chǎn)工藝流程圖 ………………… ..29 十二 、 對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程的評(píng)述和有關(guān)問(wèn)題的討論 ………… ..30 結(jié) 論 …………………………………………………… ..31 參考文獻(xiàn) …………………………… …………………… ..32 謝辭 ……………………………………………………… ..33 化工原 理設(shè)計(jì) 1 苯 氯苯分離過(guò)程板式精餾塔設(shè)計(jì) 指導(dǎo)老師： 摘要 ： 本設(shè)計(jì)對(duì)苯 — 氯苯分離過(guò)程篩板精餾塔裝置進(jìn)行了設(shè)計(jì)，主要進(jìn)行了以下工作： 對(duì)主要生產(chǎn)工藝流程和方案進(jìn)行了選擇和確定。 對(duì)設(shè)計(jì)過(guò) 程中的有關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了討論和評(píng)述。 三、設(shè)計(jì)內(nèi)容 （ 1）精餾塔的物料衡算； （ 2）塔板數(shù)的確定； （ 3）精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算； （ 4）精餾塔的塔體工藝尺寸計(jì)算； （ 5）塔板主要工藝尺寸的計(jì)算； （ 6）塔板的流體力學(xué)驗(yàn)算； （ 7）塔板負(fù)荷性能圖； （ 8）精餾塔接管尺寸的計(jì)算； （ 9）電腦繪制生產(chǎn)工藝流程圖； （ 10）手工繪制精餾塔設(shè)計(jì)條件圖； （ 11）對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程的評(píng)述和有關(guān)問(wèn)題的討論。 塔設(shè)備中常見(jiàn)的單元操作有：精餾、吸收、解吸和萃取等。此外，為滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要，塔設(shè)備還必須滿足以 下要求： 生產(chǎn)能力大； 操作穩(wěn)定，彈性大； 流體流動(dòng)阻力?。?結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、材料耗用量少，制造和安裝容易；耐腐蝕和不易阻塞，操作方便，調(diào)節(jié)和檢修容易。 在塔板開(kāi)孔上方，安裝可浮動(dòng)的閥片，浮閥可隨氣體流量的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)開(kāi)度，可避免漏液，操作彈性大，造價(jià)低，且安裝檢修方便，但對(duì)材料的抗腐蝕性能要求高。 其氣體通道是升氣管和泡罩，由于升氣管高出塔板，即使在氣體負(fù)荷很低時(shí)也不會(huì)發(fā)生嚴(yán)重漏液，操作彈性大，升氣管為氣液兩相提供了大量的傳質(zhì)界面。 包括塔的主體高度、頂部與底部空間的高度，以及裙座的高度 。 設(shè)計(jì)流程簡(jiǎn)略圖流程：裝置的有關(guān)操作條件 → 給定的塔板設(shè)計(jì)條件 → 確定塔徑 → 溢流區(qū)的設(shè)計(jì) → 氣液接觸區(qū)的設(shè)計(jì) → 各項(xiàng)核對(duì)計(jì)算。本次設(shè)計(jì)為一般物料因此，采用常壓操作。不受季節(jié)氣溫的影響，此外泡點(diǎn)進(jìn)料精餾段與提餾段的塔徑相同，在設(shè)計(jì)和制造上也叫方便。直接蒸汽加熱的優(yōu)點(diǎn)是：可以利用壓力較低的蒸汽加熱，在釜 內(nèi)只需安裝鼓泡管，不需安裝龐大的傳熱面，這樣，操作費(fèi)用和設(shè)備費(fèi)用均可節(jié)省一些，然而，直接蒸汽加熱，由于蒸汽的不斷涌入，對(duì)塔底溶液起了稀釋作用，在塔底易揮發(fā)物損失量相同的 化工原理課程設(shè)計(jì) 5 情況下。 冷卻方式 塔頂?shù)睦鋮s方式通常水冷卻，應(yīng)盡量使用循環(huán)水。因此，熱效率很低，可采用一些改進(jìn)措施來(lái)提高熱效率。塔頂上升器采用全凝器冷凝后，部分回流。工藝流程圖見(jiàn)附圖 。L 化工原理課程設(shè)計(jì) 7 溫度 (℃ ) 60 80 100 120 140 苯（ MP a .S） 氯苯（ MP a .S） 二 、精餾塔的物料衡算 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率 苯的摩爾質(zhì)量 k m o lkgM /?苯 氯苯的摩爾質(zhì)量 1 1 2 .5 5 /M k g k m o l?氯苯 0 . 6 / 7 8 . 1 1 0 . 6 8 40 . 6 / 7 8 . 1 1 0 . 4 / 1 1 2 . 5 5Fx ??＝ 0 . 9 8 / 7 8 . 1 1 0 . 9 8 60 . 9 8 / 7 8 . 1 1 0 . 0 2 / 1 1 2 . 5 5Dx ??＝ 0 .0 0 5 / 7 8 .1 1 0 .0 0 7 20 .0 0 5 / 7 8 .1 1 0 .9 9 5 / 1 1 2 .5 5Wx ??＝ 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量 84 78. 11 ( 1 84) 112 .55 89 /FM k g k m ol? ? ? ? ? ? 0 .9 8 6 7 8 .1 1 ( 1 0 .9 8 6 ) 1 1 2 .5 5 7 8 .6 /DM k g k m o l? ? ? ? ? ? 072 78. 11 ( 1 072 ) 112 .55 112 .3 /WM k g k m ol? ? ? ? ? ? 物料衡算 原料處理量 W 45 00 / 11 5 39 .98 km ol / h?? 總物料衡算 F=D+W （ 1） 易揮發(fā)組分物料衡算 =+ （ 2） 聯(lián)立上式（ 1）、（ 2）得： D= kmol/h F= kmol/h 三、塔板數(shù)的確定 理論板層數(shù) TN 的求取 化工原理課程設(shè)計(jì) 8 苯－氯苯屬理想物系，可采用圖解法求理論板層數(shù) 根據(jù) 苯－氯苯物系的氣液平衡數(shù)據(jù)，繪出 xy， txy 圖 d b 圖 苯－氯苯的氣液平衡 xy 圖 ℃ 圖 －氯苯的氣液平衡 t xy 圖 （ 1） 、 根據(jù)苯－氯苯的氣液平衡數(shù)據(jù)作 xy 圖及 t xy 圖 通過(guò)氣液平衡關(guān)系在 t xy 圖直角坐標(biāo)系中做出平衡曲線，并在苯－氯苯的氣液平衡 xy 圖標(biāo)出 c 點(diǎn)（ wx 、 wx ）、 e 點(diǎn)（ Fx 、 Fx ）、 a 點(diǎn)（ Dx 、 Dx ）三點(diǎn)； （ 2） 、 求最小回流比 minR 及操作回流比 R 化工原理課程設(shè)計(jì) 9 因飽和液體進(jìn)料，在圖中對(duì)角線上自點(diǎn) e（ ,）作垂線（ q 線）該線與平衡線的交點(diǎn)坐標(biāo)為（ yq=,xq=），此即最小回流比時(shí)操作線與平衡線的交點(diǎn)坐標(biāo)。 39。 WLWy x x xVV? ? ? ? （ 4） 、 圖解法求理論板層數(shù) 采用圖解法求理論板層數(shù)，如圖 所示。s 氯苯 粘度 mPas, ? ?進(jìn) mPa3600 ulLhWh? 取 smu /39。查下表得，塔板分為 4 塊。 漏液 對(duì)篩板塔，漏液點(diǎn)氣速 min0u 可由下式計(jì)算 ? ?? ?0 m in 05 6 387 72 05 6 3 6 02 6 /LLVu C h hms???? ? ?? ? ? ? ? ? 化工原理課程設(shè)計(jì) 20 實(shí)際孔速 0 0 m i 86 /u m s u?? 穩(wěn)定系數(shù)為 00 m i n 1 1 . 3 8 6 / 6 . 2 6 1 . 8 1 9 1 . 5uK u? ? ? ? 故在本設(shè)計(jì)中無(wú)明顯漏液。由 0100 3/2 ??????????WsOW l LEh 取 E＝ 1，則 3m in /sL m s? 據(jù)此可作出與氣體流量無(wú)關(guān)的垂直液相負(fù)荷下限線 3 液相負(fù)荷上限線 以 s4?? 作為液體在降液管中停留時(shí)間的下限，由式 sTfLHA?? 代入數(shù)據(jù)得 3m ax 11 /sL m s? 液泛線 令 ? ?WTd hHH ??? 由 WLpd hhhH ??? ?hhhh lcp ??? Ll hh ?? OWhhh WL ?? 聯(lián)立得 ? ? ? ? ????? hhhhhH dcWT ???????? OW11 忽略 ?h ，將 OWh 與 sL ， dh 與 sL ， ch 與 sV 的關(guān)系代入上式，并整理得3/222 39。 sss LdLcbVa ??? 式中 ? ? ?????????L20039。 ??????????? ?WlEd ? 將有關(guān)數(shù)據(jù)代入，得 39。 ? 故 3/222 1 4 7 2 6 4 93 5 sss LLV ??? 在操作范圍內(nèi)。 通過(guò)兩周的努力，反復(fù)計(jì)算和優(yōu)化，小組成員終于設(shè)計(jì)出一套比較完善的篩孔式板式塔設(shè)備。課程設(shè)計(jì)要求我們完全依靠自己的能力去學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)，而不是像以往課程那樣一切又教材和教師安排。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)提高了我們的認(rèn)識(shí)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解 決問(wèn)題的能力。為了滿足生產(chǎn)工藝的要求，對(duì)精餾塔進(jìn)行物料衡算 、對(duì) 塔的工藝條件及物性數(shù)據(jù)和塔體 、 塔板工藝尺寸進(jìn)行了計(jì)算， 還 繪制了工藝流程圖 , 并 對(duì)塔的主要接管的尺寸進(jìn)行了計(jì)算。 通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，本人從中獲益頗多，不僅學(xué)會(huì)了對(duì)精餾塔的物料衡算，工藝流程圖的繪制及對(duì)參考文獻(xiàn)的查閱，而且鞏固了以學(xué)的化工原理及相關(guān)課