【正文】 u u ? （安全系數(shù)） ? maxu m a x LVVuC?????? 式中的 C 可有史密斯關(guān)聯(lián)圖文獻(xiàn) ??7 查出 橫坐標(biāo)的數(shù)值為 11220 .0 0 1 5 8 0 5 .4 7( ) ( ) 0 .0 4 2 20 .5 9 3 2 .9 0s LsVLV ?? ? ? ? 取間距 ? ，取板上液層高度 Lh = 。由圖可知 ? 對應(yīng)的塔底溫度為 ? ℃。 34 3 44 0 。 57 7 16 5 。 73 6 88 4 98 0Fyxyxyxyxyxyxyxy x xy??????????????? ? ? ???所 以 第 10 塊 板 上 進(jìn) 料 ， 以 后 將 數(shù) 據(jù) 代 入 提 餾 段 方 程 中 。 11 9 32 4 。 9 8 .5 1 9 8 .5 1wn n n nWxLy x x xVV? ? ? ? ? ? ? ? 用逐板法算理論板數(shù) 11 1 111112 .4 6 0 .9 8 3 0 0 .9 5 9 21 ( 1 ) 1 1 .4 6 ( 1 ) 2 .4 6 1 .4 6 0 .9 8 3 0DDyxx x yx x x?? ? ??? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? 220 . 6 7 4 0 . 9 5 9 2 0 . 3 2 0 . 9 6 6 50 . 9 2 1 4yx ? ? ? ?? 同理可算出如下值： 3344556677889910 1011 41 0 。 5 1 . 7 0 1 . 3 4 6 4 . 1 8 1 3 7 . 7 0 /L L q F k m o l h? ? ? ? ? ? 39。本設(shè)計任務(wù)為分離苯和甲苯混合物，對于二元混合物的分離，應(yīng)采用常壓下的連續(xù)精餾裝置。（ 2）操作平穩(wěn)，易于調(diào)節(jié)。氣體在塔盤板上以水平方向吹出，氣液接觸時間長，霧沫夾帶量少，液面落差也較小。選擇的原則是使設(shè)備和操作費用之和最低。在這里準(zhǔn)備用全凝器，因為可以準(zhǔn)確的控制回流比。熱量自塔釜輸入，由冷凝器和冷卻器 中的冷卻介質(zhì)將余熱帶走。 設(shè)計方案的選擇和論證 在本次設(shè)計中，我們進(jìn)行的是苯和甲苯二元物系的精餾分離，簡單蒸餾和平衡蒸餾只能達(dá)到組分的部分增濃，如何利用兩組分的揮發(fā)度的差異實現(xiàn)高純度分離，是精餾塔的基本原理。而新穎的設(shè)計思想、科學(xué)的設(shè)計方法和優(yōu)秀的設(shè)計作品是我們所應(yīng)堅持努力的方向和追求的目標(biāo)。為實現(xiàn)高純度的分離已成為蒸餾方法能否廣泛應(yīng)用的核心問題，為此而提出了精餾過程。飽和蒸汽走管程，釜液走殼程。實際加料位置在第 18 塊板 (從上往下數(shù) )，操作彈性為 ,通過板壓降、漏液、液泛、霧沫夾帶的流體力學(xué)驗算，均在安全操作范圍內(nèi)。 采用篩板精餾塔，塔高 米，塔徑 米，按逐板計算理論板數(shù)為 36。 塔設(shè)備是化工、煉油生產(chǎn)中最重要的設(shè)備類型之一。 （ 3）原料組成：苯含量 35%（質(zhì)量百分率，下同） . （ 4）進(jìn)料熱狀況：含苯 35%（質(zhì)量百分比，下同）的苯 —— 甲苯混合液 ,25℃ . （ 5）分離要求：塔頂苯含量不低于 98%，塔底苯含量不大于 %。 （ 2）生產(chǎn)制度：年開工 300 天，每天三班 8 小時連續(xù)生產(chǎn)。為此，掌握氣液相平衡關(guān)系，熟悉各種塔型的操作特性，對選擇、設(shè)計和分析分離過程中的各種參數(shù)是非常重要的。 本設(shè)計書對苯和甲苯的分離設(shè)備─篩板精餾塔做了較詳細(xì)的敘述，主要包括：工藝計算，輔助設(shè)備計算 ,塔設(shè)備等的 附圖 。精餾段實際板數(shù)為 17，提餾段實際板數(shù)為 19。用 160℃ 飽和蒸汽加熱，用 16℃循水作冷凝劑。蒸餾是分離均相混合物的單元操作之一，精餾是最常用的蒸餾方式，是組成化工生產(chǎn)過程的主要單元操作。課程設(shè)計是一次讓我們接觸并了解實際生產(chǎn)的大好機會 ，我們應(yīng)充分利用這樣的機會去認(rèn)真去對待。而在板式精餾塔中，篩板塔有結(jié)構(gòu)比浮閥塔更簡單，易于加工，造價約為泡罩塔的 60％，為浮閥塔的 80％左右，處理能力大等優(yōu)點，綜合考慮更符合本設(shè)計的要求。蒸餾是物料在塔內(nèi)的多次部分汽化與多次部分冷凝所實現(xiàn)分離的。 塔頂冷凝器可采用全凝器、分凝器 全能器連種不同的設(shè)置?；亓鞅仁蔷s操作的重要工藝條件。而且篩板與塔盤板之間的流通面積能隨氣體負(fù)荷 的變動而自動調(diào)節(jié)，因而在較寬的氣體負(fù)荷范圍內(nèi)，均能保持穩(wěn)定操作。所以方案的選定必須：（ 1）能滿足工藝要求，達(dá)到指定的產(chǎn)量和質(zhì)量。在實際的設(shè)計問題中，上述四項都是必須考慮的。 2 5 3 8 4 6 21 ?? AB BA xy xy? 同理可算出其它 的 ? 所以 ?? ???? ?m 所以平衡線方程xxxxy )1(1 ????? ?? 進(jìn)料熱狀況 q 的確定 由文獻(xiàn) ??2 中苯 —— 甲苯混合液 txy 圖可知，進(jìn)料組成 ? 時，溶液的泡點為96℃，平均溫度 = 96 25 602? ? ℃ 由文獻(xiàn) ??3 液體的比熱容查得：苯和甲苯的比熱容為 （ kg? ℃） 編號 數(shù)值 編號 數(shù)值 1 13 2 14 3 15 4 16 5 17 6 18 7 19 8 20 9 21 10 22 11 23 12 . .. 故原料液的平均比熱容為 1 . 8 3 7 8 0 . 3 8 8 4 1 . 8 3 9 2 ( 1 0 . 3 8 8 4 ) 1 5 8 . 4 0pC ? ? ? ? ? ? ? ? kJ/（ kg? ℃） 用內(nèi)插法計算操作條件下，苯和甲苯的汽化熱 由表 7 可知：設(shè)苯和甲苯的汽化熱分別為 X,YkJ/kg 對于苯： 95 90 100 95386 .9 379 .3XX??? 解得： 苯的汽化熱為 kJ/kg 同理： 甲苯的汽化熱為 kJ/kg 所以 0 . 3 8 8 4 3 8 3 . 1 0 7 8 ( 1 0 . 3 8 8 4 ) 3 7 0 . 7 0 9 2 3 2 4 6 4 . 3 4m? ? ? ? ? ? ? ? ? kJ/kg 所以 1 5 8 . 4 0 ( 9 5 2 5 ) 3 2 4 6 4 . 3 4 1 . 3 43 2 4 6 4 . 3 4pCtq ???? ? ? ?? ? ? 所以 q 線方程為： 1 3 . 9 4 1 . 1 411 Fqq x x xqq? ? ? ??? 操作回流比 R 的確定 聯(lián)立： 2. 46 , 3. 94 1. 141 1. 46xy y xx? ? ?? 解得： 6, 8qqxy?? m in yx? ?? ? ??? 所以 m i n1 .5 1 .5 1 .6 1 2 .0 7RR? ? ? ? 求精餾塔的氣液相負(fù)荷 2 . 0 7 2 4 . 9 8 5 1 . 7 0 /L R D k m o l h? ? ? ? ? ( 1 ) ( 2 .0 7 1 ) 2 4 .9 8 7 6 .6 9 /V R D k m o l h? ? ? ? ? ? 39。 39。 04 6 95 0 。 07 5 94 7 。 28 4 15 3 。 60 1 80 4 。 . .. 由苯與甲苯不同溫度下的平衡組成作出其二元液相圖。 加料液體的平均粘度： 7 5 1 m P a s2? ?? . 4 9 ( 2 . 4 6 0 . 2 7 1 ) 0 . 5 4 1TE ?? ? ? ?。 各項計算如下： （ 1）溢流堰長 wl 取堰長 wl 為 ，即 wl 0 .6 6 1 .2 0 .7 9 2m? ? ? （ 2）溢流堰堰高 hw w L o wh h h?? 因 為 采 用 平 直 堰 ? ?2E查 文 獻(xiàn) 液 流 收 縮 系 數(shù) 計 算 圖 ， = 223333 36 00 0. 00 432. 84 10 ( ) 2. 84 10 1 ( ) 0. WLh E ml?? ?? ? ? ? ? ? ? ? 取板上清 液層高度 ? 故 0 . 0 6 0 . 0 0 2 0 . 0 4 mW L O Wh h h? ? ? ? ? （ 3）弓形降液管的寬度 Wd和面積 fA 由 ?Dlw ，查文獻(xiàn) ??2 弓形降液管的寬度與面積圖得 0 7 2 ,1 2 ??tfd AADW 故 0 . 1 2 4 0 . 1 2 4 1 . 2 0 . 1 4 8 8 mdWD? ? ? ? 0. 07 22 0. 07 22 1. 13 0. 08 2 mfTAA? ? ? ? 依式 fTAHLs?? 驗算液體在降液管中停留時間，即 10 . 0 8 2 0 . 4 5 8 . 6 5 s0 . 0 0 4 3fTSAH sL? ?? ? ? ? 故降液管設(shè)計合理。由圖可看出，該篩板的操作上限為液泛控制，下限為漏控制。 原因：水蒸氣清潔易得，不易結(jié)垢，不腐蝕管道。 蒸發(fā)潛熱衡算 苯 — 甲苯的蒸發(fā)潛熱與臨界溫度 （ 1）塔頂熱量 ( 1 ) ( )C V D L DQ R D I I? ? ? ? ? 其中 (1 )V D L D D V A D V BI I X H X H? ? ? ? ? ? ? ? 21 11()1 rVV rTHH T?? ? ? ? ? ? 0C 苯 : 21( 8 0 . 3 2 7 3 . 1 5 ) / ( 2 8 8 . 5 2 7 3 . 1 5 ) 0 . 6 2 9( 8 0 . 1 2 7 3 . 1 5 ) / ( 2 8 8 . 5 2 7 3 . 1 5 ) 0 . 5 9 7rrTT ? ? ? ?? ? ? ? 蒸發(fā)潛熱 0 . 3 8 0 . 3 8221 11 1 0 .6 2 9( ) 3 9 3 .9 ( ) 3 8 1 .7 1 /1 1 0 .5 9 7rVV rTH H kJ kgT??? ? ? ? ? ? ? 甲苯 : 物質(zhì) 沸點 0C 蒸發(fā)潛熱 KJ/Kg 臨界溫度 TC/K 苯 甲苯 363 . .. 21( 8 0 . 3 2 7 3 . 1 5 ) / ( 3 1 8 . 5 7 2 7 3 . 1 5 ) 0 . 5 9 7( 1 1 0 . 6 3 2 7 3 . 1 5 ) / ( 3 1 8 . 5 7 2 7 3 . 1 5 ) 0 . 6 4 9rrTT ? ? ? ?? ? ? ? 蒸發(fā)潛熱 0 . 3 8 0 . 3 8221 11 1 0 .5 9 7( ) 3 6 3 ( ) 3 8 2 .5 7 /1 1 0 .6 4 9rVV rTH H kJ kgT??? ? ? ? ? ? ? 39。6( 1 ) ( )( 2 . 0 7 1 ) 3 6 0 0 . 1 3 3 6 3 . 4 7 4 . 0 2 1 0 /C V D L DQ R D I I k J h? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? 焓值衡算 由前面的計算過程及結(jié)果可知：塔頂溫度 ? ℃，塔底溫度 110wt ? ℃，進(jìn)料溫度 ? ℃。DPR tCLQ ??? 5 1 .7 0 1 3 3 .8 3 8 0 .3? ? ? 10 /KJ h?? (3)塔頂餾出液的焓 DQ DDD tCDQ ??? 52 4 .9 8 1 3 3 .8 3 8 0 .3 2 .6 8 1 0 /K J h? ? ? ? ? (4)冷凝器消耗的焓 CQ QC=QVQRQD 6 5 5 63 . 1 8 1 0 5 . 5 6 1 0 2 . 0 8 1 0 2 . 4 2 1 0 /kJ h? ? ? ? ? ? ? ? (5)進(jìn)料口的焓 FQ 95Ft ? ℃下： 121 0 3 .2 9 / ( )1 2 9 .2 3 / ( )PPC kJ km o l kC kJ km o l k?? )1(21 FPFPP xCxCC ????? 1 0 3 . 2 9 0 . 3 8 8 4 1 2 9 . 2 3 ( 1 0 . 3 8 8 4 ) 1 1 9 . 1 5 / ( )K J km o l K? ? ? ? ? ? ? . .. 所以 FPF tCFQ ??? 56 4 .1 8 1 1 9 .1 5 9 5 7 .2 6 1 0 /K J h? ? ? ? ? (6)塔底殘液的焓 WQ WWW tCWQ ??? 53 9 .2 1 3 3 .8 3 1 0 9 .9 5 .7 6 1 0 /K J h? ? ? ? ? (7)再沸器 BQ ?