【正文】 工業(yè)上常用的幾種回流形式 對(duì)于大型精餾塔，往往講冷凝器安裝在離地面約 5m 的支架上，以保證泵在輸送回流液時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)氣蝕現(xiàn)象。再沸器的傳熱面積可任意選用，釜液結(jié)焦時(shí)清洗方便，但金屬消耗量和占地面積都大。工業(yè)上使用最多的形式有：強(qiáng)制循環(huán)式、臥式熱虹吸式、立式熱虹吸式和凱爾特式。 ? 進(jìn)氣管 當(dāng)對(duì)氣體分布要求不高時(shí)，采用如圖 a 所示結(jié)構(gòu)的進(jìn)氣管；當(dāng)塔徑較大且進(jìn)氣要求均勻時(shí)，可采用如圖 b 所示結(jié)構(gòu)的進(jìn)氣管，管上開有 3 排小孔，管徑及小孔直徑與數(shù)量由工藝條件決定。9 1 . 7 1 / 9 1 . 7 1 1 0 3 . 2 1 9 4 6 5 . 3 9 /WWM k g m o lW M W k J k g?? ? ? ? ? ( 1 )( 1 0 .0 3 ) 3 5 9 .7 4 0 .0 3 4 5 4 .2 93 3 5 .2 7 /LW V W W V B W V AI I X H X Hk J k g? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ?? 39。 人孔 對(duì)于 mmD 1000? 的板式塔，為安裝、檢修的要求，每隔 8層塔板設(shè)一人孔，本塔共開 3個(gè)人孔。 ，所以塔板 的氣相負(fù)荷上限由液沫夾帶控制，操作下限由漏液線控制。 ? 漏液計(jì)算 對(duì)篩板塔，漏夜點(diǎn)氣速為 0 , m in 04 .4 ( 0 .0 0 5 6 0 .1 3 )8 0 1 .64 .4 0 .7 7 2 ( 0 .0 0 5 6 0 .1 3 0 .0 6 0 .0 0 2 0 3 ) 6 .1 0 6 7 /2 .8 2LLVu C h hms?? ?? ? ?? ? ? ? ? ? ? 實(shí)際孔速 0 0 ,m in1 0 .9 6 /u m s u?? 篩板的穩(wěn)定性系數(shù) 00 , m i n1 0 . 9 6 1 . 7 9 5 1 . 56 . 1 0 6 7uK u? ? ? ? ? 液泛計(jì)算 為防止降液管液泛的發(fā)生，應(yīng)使降液管中清液層高度 )( WTd hHH ??? 甲醇 — 水物系屬一般物系，取 ?? ，則 ( ) ( ) mTWHh? ? ? ? ? 而 d p L dH h h h? ? ? 板上不設(shè)進(jìn)口堰，則 0. 07 57 3 0. 06 0. 00 15 0. 20 31 3 md P L dH h h h? ? ? ? ? ? ?液柱 ()d T WH H h??? 故在本 設(shè)計(jì)中不會(huì)發(fā)生液泛現(xiàn)象。 50wh mm? ? 塔板布置 （ 1）塔般的分塊 因 800mm D? ，故塔板采 用分塊式。 ① Ft : 9 8 . 6 1 0 2 . 2 1 0 2 . 23 0 . 0 2 0 . 0 4 5 . 0 2 0 . 0FF tt ???? 得 ? ℃ ② Dt : 8 0 .2 8 1 .2 8 1 .21 0 0 .0 9 5 .0 9 8 .0 9 5DD tt ???? 得 ? ℃ ③ Wt ： 1 1 0 . 6 1 0 6 . 1 1 1 0 . 60 8 . 8 3 0WW tt ???? 得 ? ℃ ④精餾段平均溫度：1 ???℃ ⑤提溜段平均溫度：2 52Fwttt ???℃ ? 相對(duì)揮發(fā)度的求取 由 Fx = Fy = FFFFx = 9411xFyy? ? Dx ＝ y D= DDDDDx =11xyy? ? Wx ＝ yW= WWWWWx =11xyy? ? 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 10 精餾段相對(duì)揮發(fā)度： FD+= = ??? 提餾段相對(duì)揮發(fā)度： FW+= =??? ? 黏度的求取 由 1 ? ℃時(shí)查 書“液體黏度共線圖”可得 5 .aamp s? ? 2 .bamp s? ? 當(dāng) ? ℃時(shí)， 6 .aamp s? ? 2 .bamp s? ? 當(dāng) Ft =℃時(shí) ， 9 .mp s? ? 8 .mp s? ? 當(dāng) ? ℃時(shí)， .aamp s? ? .bamp s? ? 根據(jù)液相平均黏度公式 Lm i ilg x lg? ? ? ?? 塔頂液相平均黏度計(jì)算 當(dāng) Dt ? ℃時(shí) ? ? ? ?L D m L F ml g 0 . 9 8 l g ( 0 . 3 1 ) 1 0 . 9 8 l g 0 . 3 3 0 . 3 0 4 m P a s? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 進(jìn)料板液相平均黏度的計(jì)算 當(dāng) Ft =℃時(shí) ? ? ? ? ? ?L F m L F ml g 0 . 4 5 l g 0 . 2 5 9 1 0 . 4 5 l g 0 . 2 7 8 0 . 2 6 6 m P a s? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 塔底液相平均黏度的計(jì)算 當(dāng) ? ℃時(shí) ? ? ? ? ? ?L W m L F m0 . 0 3 l g 0 . 2 1 6 1 0 . 0 3 l g 0 . 2 5 2 0 . 2 5 1 m P a s? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 則液相平均黏度為 Lm (0 . 3 0 4 0 . 2 6 6 0 . 2 5 1 ) / 3 0 . 2 7 3 m P a s? ? ? ? ? ? ? 塔板數(shù)的確定 ? 理論塔層數(shù) NT 的求取 （ 1）相對(duì)揮發(fā)度的計(jì)算 根據(jù)化學(xué)工程手冊 109頁 Antoine 方程常數(shù)（有機(jī)物值）得 化合物 A B C 溫度范圍℃ 苯 6— 137 甲苯 16— 104 由表可知 t的共用區(qū)間為 6＜ t＜ 104℃又因?yàn)榧妆降恼７悬c(diǎn)為 ℃，苯的沸點(diǎn)為 ℃ 所以 ℃＜ t＜ ℃。只用在工藝物料的特性或工藝條件特殊時(shí)才考慮其他型式。本實(shí)驗(yàn)加料用泵加料，泵和自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置配合控制進(jìn)料。 ? 處理能力大，比同塔徑的泡罩塔可增加 10～ 15％。 精餾過程其核心為精餾塔， 板式塔類型：氣－液傳質(zhì)設(shè) 備主要分為板式塔和填料塔兩大類。 本設(shè)計(jì)首先確定設(shè)計(jì)方案， 再進(jìn)行主要設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算 —— 物料衡算、熱量衡算、工藝 參數(shù)的選定、設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算，輔助設(shè)備的選型，工藝流程圖，主要設(shè)備的工藝條件圖等內(nèi)容，然后通過篩板的流體力學(xué)驗(yàn)算檢驗(yàn)本設(shè)計(jì)的合理性。本次設(shè)計(jì)選取回流比 R 為 2Rmin， Drickamer 和 bradford 的精餾塔全塔效率關(guān)聯(lián)圖得到全塔效率 ET為 %，設(shè)定每塊板壓降△ P 為 ，板間距 HT=， 確定了塔的主要工藝尺寸。精餾操作既可采用板式塔，也可采用填料塔，板式塔為逐級(jí)接觸型氣－液傳質(zhì)設(shè)備，其種類繁多，根據(jù)塔板上氣－液接觸元件的不同，可分為泡罩塔、浮閥塔、篩板塔 、 穿流多孔板塔、舌形塔、浮動(dòng)舌形塔和浮動(dòng)噴射塔等多種。 ? 塔板效率高，比泡罩塔高 15％左右。 二 進(jìn)料狀態(tài) 進(jìn)料方式一般有冷液進(jìn)料、泡點(diǎn)進(jìn)料、氣液混合進(jìn)料、露點(diǎn)進(jìn)料、加熱蒸汽進(jìn)料等。 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 8 第三 章 精餾塔的設(shè)計(jì)計(jì)算 本設(shè)計(jì)任務(wù)為分離苯 — 甲苯二元物系。 因此取 10 個(gè)溫度點(diǎn)： 81℃、 82℃、 85℃、 87℃、89℃、 90℃、 92℃、 93℃、 95℃、 100℃ 由于純組分的飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系通?？杀硎境扇缦碌慕?jīng)驗(yàn)式 log A CBp t?? ?。由文獻(xiàn)（一）查表 53 得，塔板分為 4塊。 ? 塔板負(fù)荷性能圖 ? 漏液線 由 0 , m i n 04 . 4 (0 . 0 0 5 6 0 . 1 3 ) LL Vu C h h ? ??? ? ? 0 . m i n2, m i n 302 . 8 4 ()1000S hL w o w o w wV Lu h h h h EAl? ? ? ? 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 21 2 3, m i n 0 02 . 8 44 . 4 ( 0 . 0 0 5 6 0 . 1 3 [ ( ) ] )1000 h LSW VWLV C h E h Al ? ? ?? ? ? ? ? 4 .4 0 .7 7 2 0 .1 0 1 1 .0 3 4 4? ? ? ?2 336002 . 8 4 8 0 1 . 6{ 0 . 0 0 5 6 0 . 1 3 [0 . 0 4 5 7 1 ( ) ] 0 . 0 0 2 3 } 2 . 8 21 0 0 0 0 . 9 5 2 sL? ? ? ? ? ? 則 2 3, m in ?? 在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè) Ls 值，依上式計(jì)算出 Vs 的值，計(jì)算結(jié)果見下表 31 由上表數(shù)據(jù)可做出漏液線 1 ? 液沫夾帶線 取霧沫夾帶極限值 kg /kgve ? 液 氣 依式 5 3 .25 .7 1 0 ()av Tfue Hh????? 式中 0 . 7 1 01 . 5 3 9 0 . 1 3 1SSaSTfVVuVAA? ? ??? ( )f w OWh h h?? = 即 223336002 . 8 4 1 ( ) 0 . 6 91 0 0 0 0 . 9 5 2 so w sLhL? ? ? 故 ? ?22332 . 5 0 . 0 4 5 7 0 . 6 9 0 . 1 1 4 1 . 7f s sh L L? ? ? ? 22330 . 4 0 . 1 1 4 1 . 7 0 . 2 8 6 1 . 7T f s sH h L L? ? ? ? ? ? 3 . 2663 . 22330 . 7 1 05 . 7 1 0 5 . 7 1 0 ( ) 0 . 11 9 . 9 1 1 00 . 2 8 6 1 . 7aSv L T f SuVe HhL????????? ? ????? ??? 則 2 32 .5 1 1 4 .9 3ssVL? ? ? 在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè) Ls 值，依上式計(jì)算出 Vs 的值，計(jì)算結(jié)果見表 32： 表 32 Ls, 3ms Vs， 3ms Ls， 3ms Vs， 3ms 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 22 由上表數(shù)據(jù)即可做出液沫夾帶線 2 ? 液相負(fù)荷下限線 對(duì)于平直堰，取堰上層高度 ? 作為最小液體負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)。 ，從負(fù)荷性能圖中可查得氣相負(fù)荷上限 3, m ax m s? ,氣相負(fù)荷下限 3, min m s? ，所以可得 故操作彈性為 m axm in sVV ?? 塔板的這一操作彈性在合理的范圍 (3～ 5)之內(nèi)，由此也可表明塔板設(shè)計(jì)是合理的。提餾段開 2個(gè)人孔精餾段開 1個(gè)。7( 1 ) ( )3 .5 1 9 4 6 5 .3 9 3 3 5 .2 71 .1 1 1 0 /C V W L WQ R W I IkJ kg? ? ? ? ?? ? ??? 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 27 第六章 附屬設(shè)備設(shè)計(jì) ? 接管尺寸與結(jié)構(gòu) 接管的合適尺寸與在操作條件下管內(nèi)的適宜流速的選擇密切相關(guān)。當(dāng)蒸汽直接加熱 釜液時(shí)，蒸汽進(jìn)入管安裝在液 面以下 ，管上小孔是朝下方或斜下方的，小孔直徑通常為 5~10mm ，各孔中心相聚 5~10 倍孔徑。在立式再沸器中，被蒸發(fā)的液體在管內(nèi)通過；在臥式再沸器中，被蒸發(fā)液體在管外通過。 當(dāng)塔底產(chǎn)品是廢水時(shí)，通常采用直接水蒸氣加熱，這樣可節(jié)省再沸器的投資成本。采用泵進(jìn)行強(qiáng)制回流時(shí)，回流屬冷回流，其回流比容易控制，且對(duì)安放冷凝器的支座要求不高，安裝與檢修都比較 方便。冷凝器距塔頂回流口的高度，可根據(jù)管道阻力損失進(jìn)行估算。 凱爾特式再沸器一次通過蒸發(fā)的氣液比可達(dá) 80%，相當(dāng)于一塊理論板。 小型再沸器可直接安裝在塔底部，但再沸器的橫截面積要略大于塔體的截面，對(duì)于較大型的塔，再沸器一般安裝在塔外。 ? 進(jìn)料管 當(dāng)塔徑 800D mm? ，且物料清潔不易聚合時(shí)，一般采用簡單的進(jìn)料管，如圖 當(dāng)塔徑 800D mm? 時(shí)，人不能進(jìn)入塔內(nèi)檢修，為了檢修方便，進(jìn)料管應(yīng) 采用帶外套的可拆結(jié)構(gòu)，如圖 吉林化工學(xué)院