【正文】 ......................................................... 15 平均摩爾質(zhì)量的計(jì)算 .................................................................... 16 平均密度的計(jì)算 ............................................................................ 17 液體平均表面張力的計(jì)算 ............................................................ 20 液體平均黏度的計(jì)算 .................................................................... 21 氣液負(fù)荷計(jì)算 ................................................................................ 22 精餾塔的塔體工藝尺寸計(jì)算 .................................................................. 23 苯 甲苯連續(xù)精餾篩板塔的設(shè)計(jì) 3 塔徑的計(jì)算 .................................................................................... 23 有效塔高的計(jì)算 ............................................................................ 25 塔板主要工藝尺寸的計(jì)算 ...................................................................... 25 溢流裝置計(jì)算 ................................................................................ 25 塔板布置 ........................................................................................ 28 篩板的流體力學(xué)驗(yàn)算 .............................................................................. 29 塔板阻力 ........................................................................................ 29 漏液點(diǎn) ............................................................................................ 30 霧沫夾帶 ........................................................................................ 31 液面落差 ........................................................................................ 31 液泛的校核 .................................................................................... 32 塔板負(fù)荷性能圖 ...................................................................................... 33 四 設(shè)計(jì)結(jié)果一覽表 ............................................................................................ 41 五 板式塔得結(jié)構(gòu)與附屬設(shè)備 ............................................................................ 42 附件的計(jì)算 ................................................................................................ 42 配管 .................................................................................................. 42 冷凝器 .............................................................................................. 44 再沸器 ............................................................................................. 45 板式塔結(jié)構(gòu) ............................................................................................. 46 六 參考書目 ......................................................................................................... 47 七 設(shè)計(jì)心得體會(huì) ................................................................................................ 47 八 附錄：苯 甲苯連續(xù)精餾過程板式精餾塔示意圖 ................................... 49 苯 甲苯連續(xù)精餾篩板塔的設(shè)計(jì) 4 一 序 言 化工原理課程設(shè)計(jì)是綜合運(yùn)用《化 工原理》課程和有關(guān)先修課程（《物理化學(xué)》，《化工制圖》等）所學(xué)知識，完成一個(gè)單元設(shè)備設(shè)計(jì)為主的一次性實(shí)踐教學(xué)，是理論聯(lián)系實(shí)際的橋梁，在整個(gè)教學(xué)中起著培養(yǎng)學(xué)生能力的重要作用。精餾過程在能量劑驅(qū)動(dòng)下（有時(shí)加質(zhì)量劑），使氣液兩相多 次直接接觸和分離，利用液相混合物中各組分的揮發(fā)度的不同，使易揮發(fā)組分由液相向氣相轉(zhuǎn)移，難揮發(fā)組分由氣相向液相轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn)原料混合液中各組分的分離。 二、設(shè)計(jì)任務(wù) (1)原料液中 苯含量：質(zhì)量分率＝ 50％ (質(zhì)量 )，其余為甲苯。 三、操作條件 (1)精餾塔頂壓強(qiáng)： 常壓 (2)進(jìn)料熱狀態(tài)：泡點(diǎn)進(jìn)料 (3)回流比：自選 (4)單板壓降壓： ? 四、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 (1)設(shè)計(jì)方案的確定及流程說明 (2)塔的工藝計(jì)算 (3)塔和塔板主要工藝尺寸的設(shè)計(jì) 塔高、塔徑以及塔板結(jié)構(gòu)尺寸的確定；塔板的流體力學(xué)驗(yàn)算；塔板的負(fù)荷性能圖。設(shè)計(jì)中采用泡點(diǎn)進(jìn)料，將原料液通過預(yù)熱器加熱至泡點(diǎn)后送入精餾塔內(nèi)。其中由于蒸餾過程的原理是多次進(jìn)行部分汽化和冷凝，熱效率比較低，但塔頂冷凝器放出的熱量很多，但其 能量品位較低，不能直接用于塔釜的熱源，在本次設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)把其熱量作為低溫?zé)嵩串a(chǎn)生低壓蒸汽作為原料預(yù)熱器的熱源之一，充分利用了能量。 (３ ) 塔板效率高，比泡罩塔高 15％左右。 (３ ) 小孔篩板容易堵塞。 所以全塔平均溫度 mT =℃。 表 8 板間距與塔徑關(guān)系 塔徑 DT， m ～ ～ ～ ～ ～ 板間距 HT， mm 200～ 300 250～ 350 300～ 450 350～ 600 400～ 600 對精餾段： 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 圖 10：史密斯關(guān)聯(lián)圖 苯 甲苯連續(xù)精餾篩板塔的設(shè)計(jì) 24 校正物系表面張力為 mmN /?? 時(shí) ???????????????? ?CC smCuVVL / x ?????? ? ?? 可取安全系數(shù)為 ，則（安全系數(shù) — ）， 故 smuu /8 8 0 5 m a x ???? muVsD ????? ? 按標(biāo)準(zhǔn) ,塔徑圓整為 ,則空塔氣速 。對精餾段各項(xiàng)計(jì)算如下： a)溢流堰長 wl ：單溢流 區(qū) lW=（ ～ ） D，取堰長 wl 為 = = b)出口堰高 Wh ： OWLW hhh ?? ?Dlw ， 360 0002 ???whl L 查液流收縮系數(shù)計(jì)算圖可以得到液流收縮系數(shù) E。塔極分為 4塊。 （ 2） 提餾段 omu ????? ???h smu om / )( 3 ????????? ? 穩(wěn)定系數(shù) ???? omouuK，故在設(shè)計(jì)負(fù)荷下不會(huì)產(chǎn)生過量 漏液。 表 9 )//( 3 smLs )//( 3 smVs 由上表數(shù)據(jù)即可作出霧沫夾帶線 1。 表 11 )//( 3 smLs )//( 3 smVs 由上表數(shù)據(jù)即可作出漏液線 4 (5) 液相負(fù)荷下限線 對于平直堰，取堰上液層高度 mhOW ? 作為最小液體負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)。 ②塔板的氣相負(fù)荷上限由霧沫夾帶控制，操作下限有漏液控制。 表 13 )//( 3 smLs )//( 3 smVs 由上表數(shù)據(jù)即可作出液泛線 2。 苯 甲苯連續(xù)精餾篩板塔的設(shè)計(jì) 40 根據(jù)以上各線方程，可作出篩板塔的負(fù)荷性能圖，如圖所示。本設(shè)計(jì)采用直管進(jìn)料管。 （ 1） 塔頂空間 塔頂空間指塔內(nèi)最上層塔板與塔頂?shù)拈g距。②塔底液面至最下層塔板之間要有 1~2m的間距，大塔可大于此值。 苯 甲苯連續(xù)精餾篩板塔的設(shè)計(jì) 47 六 參考書目 [1]夏清 ,陳常貴?化工原理下冊?天津：天津大學(xué)出版社， 2021 [2]任曉光?化工原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)?北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2021 [3]陳均志，李雷?化工原理實(shí)驗(yàn)及課程設(shè)計(jì)?北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2021 [4]賈紹義 ,柴敬誠?化工原理課程設(shè)計(jì)?天津：天津大學(xué)出版社， 2021 七 設(shè)計(jì)心得體會(huì) 本次課程設(shè)計(jì)通過給定的生產(chǎn)操作工藝條件自行設(shè)計(jì)一套苯－ 甲 苯物系的分離的 塔板 式連續(xù)精餾塔設(shè)備。從接到課題并完成分組的那一刻起 我們就立志要盡最大努力把它做全做好。然后是回流比的確定， 我 應(yīng)用 化工原理 中的計(jì)算式出了最小回流比，然后通過分析確定了放大倍數(shù)求出了實(shí)際回流比。通過 驗(yàn)算 分析，我整理出可能幾條導(dǎo)致這一問題原因，在對這幾個(gè)因素逐一分析后我們把目標(biāo)轉(zhuǎn)向了最大的“疑犯”篩板孔心距。 塔的設(shè)計(jì)工作按計(jì)劃完成后我們開始整理草稿并裝訂成本，為下一步的文檔編輯做好準(zhǔn)備。通過這次課程設(shè)計(jì)提高了我的認(rèn)識問題、分析問題、解決問題的能力。 苯 甲苯連續(xù)精餾篩板塔的設(shè)計(jì) 49 八 附錄： 苯 甲苯連續(xù)精餾過程板式精餾塔示意圖