【正文】 塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量 10 10 塔板數(shù)的確定 10 理論板層數(shù)NT的求取 10 熱量衡算 12 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算 14 操作壓力的計(jì)算 14 操作溫度的計(jì)算 14 平均摩爾質(zhì)量的計(jì)算 15 平均密度的計(jì)算 15 液相平均表面張力的計(jì)算 16 液體平均粘度的計(jì)算 17 精餾塔的塔底工藝尺寸計(jì)算 18 18 精餾塔有效高度的計(jì) 19 塔板主要工藝尺寸的計(jì)算 19 19 塔板布置 21 篩板的流體力學(xué)驗(yàn)算 24 塔板壓降 24 液面落差 25 液沫夾帶 26 漏液 26 液泛 27 塔板負(fù)荷性能圖 2液漏線 2液沫夾帶線 2液相負(fù)荷下限線 2液相負(fù)荷上限線 2液泛線 29 32 33 3熱泵的選型 3塔底料液和熱蒸氣預(yù)熱進(jìn)料液 3水蒸汽加熱進(jìn)料液 37三、輔助設(shè)備的計(jì)算及選型 38（一）、管徑的選擇 38加料管的管徑 38塔頂蒸汽管的管徑 38回流管管徑 38料液排出管徑 39（二）、泵的選型 39原料液進(jìn)入精餾塔時(shí)的泵的選型 39塔頂液體回流所用泵的型號(hào) 39(三)、儲(chǔ)罐選擇 40原料儲(chǔ)槽 40塔底產(chǎn)品儲(chǔ)槽 40塔頂產(chǎn)品儲(chǔ)槽 40四、費(fèi)用的計(jì)算 41（一）設(shè)備費(fèi)用的計(jì)算 41換熱器費(fèi)用的計(jì)算 41精餾塔的費(fèi)用計(jì)算 42泵的費(fèi)用 42儲(chǔ)槽費(fèi)用 42輸送管道費(fèi)用 43分液槽費(fèi)用 44（二）操作費(fèi)用的計(jì)算 44熱蒸汽的費(fèi)用 44冷卻水的費(fèi)用 44泵所用的電費(fèi) 44總費(fèi)用 44參考文獻(xiàn) 45主要符號(hào)說(shuō)明 46對(duì)本設(shè)計(jì)的評(píng)述 49一、概述塔設(shè)備是最常采用的精餾裝置，無(wú)論是填料塔還是板式塔都在化工生產(chǎn)過(guò)程中得到了廣泛的應(yīng)用，在此我們作板式塔的設(shè)計(jì)以熟悉單元操作設(shè)備的設(shè)計(jì)流程和應(yīng)注意的事項(xiàng)是非常必要的。 設(shè)計(jì)依據(jù)本設(shè)計(jì)依據(jù)于教科書(shū)的設(shè)計(jì)實(shí)例，對(duì)所提出的題目進(jìn)行分析并做出理論計(jì)算。本設(shè)計(jì)中采用泡點(diǎn)進(jìn)料，將原料液通過(guò)預(yù)熱器加熱至泡點(diǎn)狀態(tài)后送入精餾塔內(nèi)。根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)，若按年工作日300天，每天開(kāi)動(dòng)設(shè)備24小時(shí)計(jì)算，產(chǎn)品流量為10000kg/h，由于本設(shè)計(jì)中產(chǎn)品粘度較小，流量較大，為減少造價(jià)，降低生產(chǎn)過(guò)程中壓降和塔板液面落差的影響，提高生產(chǎn)效率提高傳質(zhì)效率，選用浮閥塔板。3. 操作條件的確定 操作壓力其中塔頂壓力： P（進(jìn)）=+4=進(jìn)料口的壓力： P(進(jìn))=+*N(精) 塔底壓力: P(釜)=+*Ne 進(jìn)料狀態(tài)雖然進(jìn)料方式有多種，但是泡點(diǎn)進(jìn)料時(shí)進(jìn)料溫度不受季節(jié)、氣溫變化和前段工序波動(dòng)的影響，塔的操作比較容易控制；此外，泡點(diǎn)進(jìn)料時(shí)精餾段和提餾段的塔徑相同，無(wú)論是設(shè)計(jì)計(jì)算還是實(shí)際加工制造這樣的精餾塔都比較容易，為此，本次設(shè)計(jì)中采取泡點(diǎn)進(jìn)料本設(shè)計(jì)使用于沸點(diǎn)相近的組分的分離，其塔頂塔底的溫差不大。 熱能利用精餾過(guò)程的原理是多次部分冷凝和多次部分汽化，即將每次得到的氣相再部分冷凝已得到純度更高的氣相，將每次得到的液相部分汽化以得到易揮發(fā)組分更低，難揮發(fā)組分更高的液相。4. 有關(guān)的工藝計(jì)算 主要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)苯和甲苯的物理性質(zhì)項(xiàng)目分子式摩爾質(zhì)量M沸點(diǎn)/℃臨界溫度tc/℃臨界壓強(qiáng)Pc/Kpa甲醇ACH3OH水BH2O100 (2)常壓下甲醇—水的氣液平衡數(shù)據(jù)溫度t/0C液相中的摩爾分?jǐn)?shù)/x氣相中苯的摩爾分?jǐn)?shù)/y10078876665(4)甲醇—水的液相密度ρL溫度t/0C5060708090100ρL,甲醇（kg/m3）760751743734725716ρL，水（kg/m3）（5）液體表面張力σ溫度t/0C6080100σ/甲醇(mN/m)σ/水(mN/m)（6）液體黏度μL溫度t/0C60708090100μL，水（mPa*s）(7)液體汽化熱γ 甲醇溫度汽化熱kj/kmol403718060356508033980100321501203014014027910水溫度/℃汽化熱r（kg/kg） 105 有表（3）數(shù)據(jù)繪制作如圖—甲苯等壓曲線4—1（tx圖)圖41 甲醇甲甲醇的等壓曲線 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率由于精餾過(guò)程的計(jì)算均以摩爾分?jǐn)?shù)為準(zhǔn)，需先把設(shè)計(jì)要求中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)轉(zhuǎn)化為摩爾分?jǐn)?shù)。塔頂苯蒸汽一部分（L）先經(jīng)過(guò)冷凝器回流到塔頂，而剩余的D產(chǎn)品先經(jīng)過(guò)換熱器由水蒸氣加熱，再經(jīng)過(guò)經(jīng)過(guò)熱泵裝置后變成更高溫度下的氣體。,水進(jìn)出換熱器的的溫度分別為250C和350C。有塔頂?shù)臏囟?,則塔頂蒸汽通過(guò)熱換器所需要的熱量為Q=Cp苯*M苯*D苯*（T1 ）,通過(guò)試差法得Cp=,則Q2=***()=*KJ/h。s lgμldm= + =*+*μldm= mPas 塔底液相平均粘度的計(jì)算由TW=℃，查手冊(cè)得 μA =s 提餾段液相平均粘度μlm =（ +）/2= mPaS——手孔或人孔效(不包括塔頂、塔底空間所開(kāi)入孔)。因此，Hb可按殘液量和塔徑進(jìn)行計(jì)算．也可取經(jīng)驗(yàn)值。開(kāi)設(shè)手孔、人孔處塔板間距HT’，視手孔、人孔大小而定，一般取HT’≥600mm. 塔板主要工藝尺寸的計(jì)算因塔徑D=，可選用單溢流工形降液管，采用凹形受液盤(pán)。查表（查《化工原理及課程設(shè)計(jì)》p154表8—3）得，塔板分為3塊。 液泛為防止塔內(nèi)發(fā)生液泛，降液管內(nèi)液層高應(yīng)服從下式的關(guān)系，即甲醇—水物系屬一般物系，取ψ=，則=（+）=而 板上不設(shè)進(jìn)口堰，可有下式計(jì)算，即==++=故在本設(shè)計(jì)中不會(huì)發(fā)生液泛現(xiàn)象。由圖可看出，該篩板德?tīng)柌僮魃舷逓橐悍嚎刂疲孪逓槁┮嚎刂?。塔頂引出蒸氣全部液化所放出的熱? Q頂=r氣*mV其中mV=V*Md=*=由塔頂溫度為T(mén)d=℃ ℃△t甲醇1=. 4443 =℃*（+）=℃C甲醇1=(kg*k)其需要的熱量Q1= C甲醇1*mv *△t甲醇 1 =** =*106 kJ/h水蒸氣供給的熱量Q2=Q1℃，℃，則△t=℃，℃C水蒸氣=(kg*k) =*q*=*106得q= 由=KA△t(K取3954W/(m*K)) △t=（△t1△t2）/ln(△t1/△t2)=℃ 得A= m 取換熱管mm 查表得：管長(zhǎng)度為3000mm、管子根數(shù)為94根、A= m Ⅰ甲醇蒸氣經(jīng)過(guò)熱泵后溫度變?yōu)閠i，（忽略甲苯的影響）Q頂′= r氣′* m甲醇 r氣′為ti時(shí)水的汽化熱（1）塔底再沸器所需熱量由塔底溫度Tw=℃假設(shè)再沸器為為一塊塔板，內(nèi)插法求得溫度為：（詳見(jiàn)熱量衡算）T沸 =℃查表得：γ水 = Q底= r水* mv′+ C水*M水*△t水= r水 *V′*Mr水+ C水*M水*△t水=* *+***（） =*107kJ/h（2）熱交換器內(nèi)的熱交換 設(shè)甲醇蒸氣經(jīng)熱泵作用后溫度為ti， 則：水再沸需要的熱量=甲醇液化放出的熱量+甲醇降溫放出的熱量設(shè)甲醇流出換熱器時(shí)的溫度為to=℃則:甲醇降低的溫度△t甲醇=tito甲醇降溫放出的熱量為: Q甲醇′=C甲醇 *M甲醇*△t甲醇（（ti+to）時(shí)的比熱容）則：交換器內(nèi)的熱量衡算為：Q底= Q頂′+ Q甲醇′ti為比塔底餾出液高20～55℃的溫度，此處用時(shí)差法進(jìn)行計(jì)算。在選取回流比過(guò)程當(dāng)中，節(jié)能是考慮問(wèn)題的關(guān)鍵所在，如何把費(fèi)用降到最低，借助那些輔助設(shè)備如何選取參數(shù)等等。單個(gè)熱泵也不能工作，我們選擇蒸發(fā)器、冷凝器、壓縮機(jī)和節(jié)流閥為其循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)備。 總的來(lái)講，這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了在做任何事情時(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度是必要的