【正文】 液處理量大； (3)壓力降小，即流體阻力??； (4)操 作穩(wěn)定、操作彈性大； (5)效率高，即氣液兩相充分接觸，相際間傳熱面積大； (6)結(jié)構(gòu)簡單、可靠、省材、制造、安裝方便，設(shè)備成本低； (7)耐腐蝕，不易堵塞 (8)操作維修方便 [1] 板式塔早在 1813 年已應(yīng)用于手工業(yè)生產(chǎn)，是使用量最大，應(yīng)用范圍最廣的氣液傳質(zhì)設(shè)備。溢流堰的作用是使塔板上保持一定厚度的流動液層。 分離苯和甲苯，可以利用二者沸點的不同，采用塔式設(shè)備改變其溫度，使其分離并分別進行回收和儲存。五十年代起對篩板塔進行了大量工業(yè)規(guī)模的研究，逐步掌握了篩板塔的性能，并形成了較完善的設(shè)計方法。上升氣流經(jīng)篩孔分散、鼓泡通過板上液層，形成氣液密切接觸的泡沫層（或噴射的液滴群）。但設(shè)計良好的篩板塔仍具有足夠的操作彈性，對易 引起堵塞的 物系可采用大孔徑篩板，故近年我國對篩板的應(yīng)用日益增多。在精餾基礎(chǔ) 研究方面，研究深度已由宏觀平均向微觀、由整體平均向局部瞬態(tài)發(fā)展；研究目標由現(xiàn)象描述向過程機理轉(zhuǎn)移；研究手段日益采用高新技術(shù)；研究方法由傳統(tǒng) 理論向多學(xué)科交叉方向拓展。自從發(fā)生了世界性的能源危機以來，精餾過程的節(jié)能問題已引起了人們的廣泛重視。各國均有精餾的專門研究機構(gòu)或基地，其規(guī)模與配備人力均勝于我國 [6]。 第二章 塔板的工藝設(shè)計 精餾塔的全塔物料衡算 原料液摩爾分率 和摩爾流量 苯的進料摩爾流量 : hk m olnA / ??? ???? 原料 原料罐 原料預(yù)熱器 精餾塔 冷凝器 冷卻器 再沸器 苯 冷卻器 甲苯儲罐 甲苯 苯儲罐 本科畢業(yè)論文 甲苯的進料摩爾流量 : hk m olnB / ??? ???? 總物料摩爾流量 ： hk o mlnnF BA / ????? 甲苯的進料 摩爾分率 : ??Ax 苯的進料摩爾分率 : 5 9 0 0 9 ????? BA xx 塔頂產(chǎn)品流量及摩爾分率 : 總物料質(zhì)量流量： hkgMF / 10001000025 ???? 總物料質(zhì)量守衡 ： WDF MMM ?? 苯的質(zhì)量守衡： AWADA MMM , ?? 聯(lián)立求解得： hkgMW /14138? hkgMMM WFD / 7 4 2 4 1 3 1 5 6 5 ????? 苯的摩爾流量： hk m olnAD / , ??? 甲苯的摩爾流量： hk m oinBD / , ??? 塔頂產(chǎn)品流量： hk m o lnnDBDAD /, ????? 苯的摩爾分率： , ??ADx 甲苯的進料摩爾分率： 0 1 7 8 3 , ????? ADBD xx 塔底產(chǎn)品的流量及分率 ： 苯的 摩爾流量： hk m olnAW / , ??? 塔底產(chǎn)品的流量： hk mo lDFW / ????? 苯的摩爾分率： 023 , ??AWx 甲苯的進料摩爾分率： , ????? AWBW xx 本科畢業(yè)論文 表 21 物料衡算表 物理量名稱 物料組分 摩爾流量（ kmol/h） 摩爾分率 進料 苯 甲苯 總計 塔頂 苯 甲苯 總計 塔底 苯 甲苯 總計 相關(guān)物性參數(shù)的計算 相對揮發(fā)度 表 22 常壓下苯 — 甲苯的氣液平衡與溫度關(guān)系 溫度 T/（℃ ） 液相中苯的摩爾分數(shù) /x 氣相中苯的摩爾分數(shù) /y 110． 6 0． 00 0． 00 106． 1 0． 088 0． 212 102． 2 0． 200 0． 370 98． 6 0． 300 0． 500 95． 2 0． 397 0． 618 92． 1 0． 489 0． 710 89． 4 0． 592 0． 789 86． 8 0． 700 0． 853 84． 4 0． 803 0． 914 82． 3 0． 903 0． 957 81． 2 0． 950 0． 979 80． 2 1． 00 1． 00 由于泡點進料 q=1，由氣液平衡相數(shù)據(jù)，用內(nèi)插法求進料溫度 ： ? ???? Ft 解得： CtF ?? 6 8 安托尼方程： CT BAp ????lg 本科畢業(yè)論文 注： po 是物質(zhì)的飽和蒸氣壓， kPa。 ??? FRDL h/k m o l8 4 6 7 4)139。 塔截面積： 222 mDA T ???? ? 本科畢業(yè)論文 實際空速： smAVu TS /25 65 ??? 塔板 主要工藝尺寸的計算 1） 溢流裝置地計算 因塔徑 mD ? ，可選用單溢流弓形降液管，采用凹形受液盤。3600 00 ??? ??? 本科畢業(yè)論文 mmhh w 0 0 1 0 3 8 4 8 ????? 故降液管底隙高度設(shè)計合理。 ? 無效區(qū)： mWc ? ③開孔區(qū)面積 開孔區(qū)面積 aA 計算為： )s i n180(2 1222 rxrxrxA a ???? ? 其中 mWWDx sd )()(2 ??????? mWDr c ????? 故 2222 ) rc s i n( (2 mAa ???????? ④ 篩孔計算及其排列 篩孔直徑： 近年來隨著設(shè)計水平的提高和操作經(jīng)驗的積累，有采用大孔徑（ 10~25mm）篩板的趨勢，因大孔徑篩板加工簡單，造價低，且不易堵塞，只要設(shè)計合理，操作得當，仍可獲得滿意的分離效果。 故 液柱mhh L ???? ? 3）液體表面張力的阻力 ?h 計算。 塔板的負荷性能圖 漏液線 由 VLowws hhhCAVu ??? /])( 0 5 [ 00m i i ????? 32 ??????????? whow lLEh howhwhL ?? oso AVu min,min, ? 得： 360011000/1000 323200m i n.??????????? ??????????????????????????????????? ?????????????????????sVLwhwsLhlLEhACV ??? 整理得： LsV s 32m in, ?? 在操作范圍內(nèi) ,任取幾個 Ls 值 ,依上式計算出 Vs 值 ,計算結(jié)果列于下表 表 26 塔板的漏液線數(shù)據(jù)表 )s/( 3mLs )s/( 3mVs 據(jù)此表數(shù)據(jù)可作出漏液線 1。 本科畢業(yè)論文 液泛線 令 )( wTd hHH ?? ? 再由： dLpd hhhH ??? Lcp hhhh ??? ? Ll hh ?? owwL hhh ?? 聯(lián)立解得： dcowwT hhhhhH ???????? ????? )1()1( 忽略 ?h ，將 owh 與 sL ， dh 與 sL ， ch 與 sV 的關(guān)系式代入上式，并整理得 ： 3/222 39。 sss LdLcbVa ??? 其中： ? ? ?????????LVCAa ??.39。?????????????? ? wlEd ? 代入數(shù)據(jù)得： ? ? ? ? 39。 3/233/23 ??????????????????????????? ??wlEd ?代入整理得： 3/222 0 5 7 2 6 0 6 5 sss LLV ??? 在操作范圍內(nèi) ,任取幾個 Ls 值 ,依上式計算出 Vs 值 ,計算結(jié)果列于下表 本科畢業(yè)論文 表 38 塔板的液泛線數(shù)據(jù)表 )s/( 3mLs )s/( 3mVs 由此表數(shù)據(jù)可作出液泛線 5。工藝操作條件下氣體流量smVs / 3? ， smLs / 3? ，操作點如圖中 A 點所示。 再沸器熱負荷 BQ 及加熱蒸汽的消耗量 hW 由于釜殘液中苯的含量很低，為簡化起見，其焓按純甲苯進行計算。 7???????? 加熱蒸汽的理論消耗 量為 本科畢業(yè)論文 hkgrQW Bh /1002 93 39。 封頭高度 ?。? mH ? 人孔 根據(jù)每 6～ 8 個板開一個孔因此開三個人孔，并且每個人孔 大小為：mHp ? 。 則實際管徑 d=570mm 回流管 采用直管回流管，回流管的回流量 sk mo lhk mo lD /0 6 1 7 ?? 塔頂平均密度： 由 tD=℃ ,查手冊得： mkgL， 3/6 6 1 4?苯? mkgL 3, /?甲苯? mkgLM 3/5672.. 1 ???? k m olkgL / ???? 塔頂液相質(zhì)量流量： hkgR D ML / ????? 冷凝器安裝在塔頂時，回流液在管道中的流速不能太高，否則冷凝器高度也要相應(yīng)提高，對于重力回流一般選取 WR為 ～ ,本次設(shè)計取 WR=mmmWLd LRR 4 1 ????? ??? ?? 圓整后 : mmdR 180? 可取回 流管規(guī)格 Φ ? 。 ????? ??? ?? 圓整后 : mmdW 83? 可取回流管規(guī)格 Φ 83 則實際管徑 d=75mm 塔釜蒸汽接管實際流速 smdLWu /01 00 604436 00 4 221 ???? ??? ?? 法蘭 由于常壓操作，所有法蘭均采用標準管法蘭，平焊法蘭，由不同的公稱直徑，選用相應(yīng)法蘭。1122/12/1m a x2222/)/()/(((/)()/)/(???????????? 本科畢業(yè)論文 上升的蒸汽汽化熱；—；速度，液體通過降液管底隙的—；漏液點氣速，—；氣體通過篩孔的速度，—；泛點氣速，—；空塔氣速，—；溫度—；篩孔的中心距，—回流比；—；鼓泡區(qū)半徑，—；加熱蒸汽汽化熱，—；或傳熱速率或熱負荷，—進料熱狀況參數(shù)；—；所產(chǎn)生的壓降，氣體克服液體表面張力—；，的靜壓力所產(chǎn)生的壓降氣體克服板上充氣液層—；降，氣體通過每層篩板的壓—；生的壓降，氣體克服干板阻力所產(chǎn)—；壓力降，—；操作壓力，—理論板數(shù)；—理論版層數(shù)；—篩孔數(shù)目；—；相平衡常數(shù)，量綱為一—；濕潤速率，—；液體體積流量，—；液體體積流量，—；塔內(nèi)下降的液體流量，—；堰長，—穩(wěn)定系數(shù)，量綱為一；—；物質(zhì)的焓，—；等板高度，—；塔板間距，—；降液管內(nèi)清夜層高度，—VsmusmusmusmusmuCtmtRmrkgkJrkWhkJQqPpPpPpPpPpPpNNnmsmmLsmLhmLhk mo lLmlKkgkJImHE T PmHmHFpcTwshwTd/////,//aaaaaa)/(////39。qm inm a xl??WVTsqPnmLjihFe