【正文】 10 工藝設(shè) 計(jì)計(jì)算 根據(jù)選定的方案和規(guī)定的任務(wù)進(jìn)行物料衡算，熱量衡算，主體設(shè)備工藝尺寸計(jì)算，附屬設(shè)備的選型等。通過(guò)自學(xué)及老師的指導(dǎo)，不僅鞏固了我所學(xué)的化工原理知識(shí) ,更極大地拓寬了我的知識(shí)面，讓我更加深刻地認(rèn)識(shí)到實(shí)際化工生產(chǎn)過(guò)程和理論的聯(lián)系和差別，這對(duì)將來(lái)的畢業(yè)設(shè)計(jì)及工作無(wú)疑將起到重要的作用。這次對(duì)苯 甲苯浮閥式連續(xù)精餾塔的設(shè)計(jì)，我們了解任務(wù) 設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容，掌握了它的主要程序和方法，培養(yǎng)了分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力，更重要的是樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，加強(qiáng)了 個(gè)人的獨(dú)立完成任務(wù)的能力。 塔總體高度的設(shè)計(jì) 塔頂部空間高度是指塔頂?shù)谝粚拥剿敺忸^的直線距離，取除沫器到第一塊板的距離為 600mm，塔頂部空間高度為 1200mm。 冷卻劑的選擇 本設(shè)計(jì)建廠選在吉林，平均氣溫為 25 C? ，故選用 25C? 的冷卻水，溫升 10C? ，即冷卻水的出口溫度為 35C? 。( 3/22222422SSSLLV??????????? ???整理得 3/222 6 5 2 39。 第 2 章 精餾塔主要工藝尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算 物性數(shù)據(jù)計(jì)算 操作壓強(qiáng)的計(jì)算 塔頂操作壓力 K P aa tmP D 3 2 0 ?? 取每層塔板壓降為 KPaP ?? 進(jìn)料板壓力 K P aP F 3 2 0 2 0 1 ???? 塔底壓力 K P aP W 4 2 1 2 0 8 ???? 精餾段平均壓力 K P aP )(1 ??? 提餾段平均壓力 K P aP )(2 ??? 操作溫度的計(jì)算 因 CtCtCt WFD ?????? 0 9, 則精餾段平均溫度 Ct ???? )(1 提餾段平均溫度 Ct ???? 0 22/) 0 (2 平均摩爾質(zhì)量的計(jì)算 塔 頂平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 ?? DXy 由相平衡方程得 ?X ，則 k m olkgM k m olkgM LDVD /)( /)( ?????? ?????? 進(jìn)料板平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 k m olkgM k m olkgM LFVF /)( /)( ?????? ?????? 塔底平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 k m olkgM k m olkgM LWVW /)( /)( ?????? ?????? 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 7 精餾段平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 k m olkgM k m olkgM LV /)( /)( ??? ??? 提餾段平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 k m o lkgMk m o lkgMLV/)(/)(???????? 液體平均粘度的計(jì)算 液體平均粘度依 iii x ?? lglg ?? 計(jì)算 CtD ?? 時(shí)，查《化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)》得 sm P asm P asm P a LDLD LBLA ???????? ???? )( , ?? ?? 進(jìn)料板液體平均粘度的計(jì)算 CtF ?? 時(shí)，查《化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)》得 sm P asm P asm P a LFLF LBLA ???????? ???? )( , ?? ?? 塔底液體粘度計(jì)算 CtW ?? 時(shí)，查《化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)》得 sm P asm P asm P a LWLW LBLA ??????? ???? , ?? ?? 精餾段液相平均粘度為： sm P aL ???? )(1? 提餾段液相平均粘度為： sm P aL ???? )(2? 平均密度的計(jì)算 （ 1）氣相平均密度的計(jì)算 由理想氣體狀態(tài)方程計(jì)算，即 精餾段 311 /)( mkgRTMP VV ??? ???? 提餾段 322 /) 7 0 2(3 1 7 1 2 mkgRTMP VV ??? ?????? （ 2）液相平均密度的計(jì)算 液相平均密度依 ???iiLM ??1 又 )(1 為質(zhì)量分?jǐn)?shù)aaaLBBLAALM ??? ?? CtD ?? 時(shí)，查《化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)》 得 333/ /,/mkgmkgmkgLDLDLBLA??????????? 進(jìn)料板，由加料板液相組成， ?Ax 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 8 則 3 3 )3 7 ( 7 7 ????? ??Aa CtF ?? 時(shí)，查《化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)》得 333/ /,/mkgmkgmkgLFLFLBLA???????????? Tw= 時(shí)，查《化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)》得 333/ 8 8 0 0 3 8 00 3 / 8 0,/ 8 0mkgmkgmkgLWLWLBLA??????????? 故精餾段平均液相密度為 3/ 0 52/ 9 1 3 mkg??? ）（精? 提餾段平均液相密度為 3/ 8 82/ 8 9 6 mkg??? ）（提? 液相平均表面張力的計(jì)算 有公式 ??? iiLM ?? 計(jì)算 塔頂液相平均表面張力計(jì)算 CtD ?? 時(shí)，查《化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)》得 mmNmmNmmNLD BA /)( /,/ ?????? ??? ?? 進(jìn)料板液相平均表面張力計(jì)算 CtF ?? 時(shí)，查《化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)》得 mmNmmNmmNLF BA /)( /,/ ?????? ??? ?? 塔底液相平均表面張力 CtW ?? 時(shí)，查 《化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)》得 mmNmmNmmNLW BA /)( /,/ ?????? ??? ?? 精餾段平均表面張力為 mmNL /)( ???? 提餾段平均表面張力為 mmNL /)( ????? 精餾塔主要工藝尺寸的計(jì)算 塔徑的計(jì)算 氣液相體積流量為 精餾段：smLMLsmMMVVMVLLSVVFVDVVS/ 0 5 2 /9 4 2/)(0 3 )(333??????????????? 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 9 提餾段：smMLLsmMVVLLSVVS//333???????????????????? 則，精餾段由VVLCu ? ?? ??m a x ,C可由： mhHVLCCLTVLSSL,0 4 ) 0 5(9 4 )()20(2/132/20?????????板上液層高度取板間距圖的橫坐標(biāo)為：由史密斯關(guān)聯(lián)圖查得，求得， ??? 則 mhH LT ??? , 圖 [1] 查史密斯關(guān)聯(lián)圖得 ?C , )20 ()20( 20 ???? LCC ? smCCuVVL / 0 5m a x ????? ? ?? 取安全系數(shù)為 ，則空塔氣速為 mVDsmuuS 0 9 4 / m a x??????????塔徑 按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后為 D=1m 塔截面積為 222 7 8 mDAT ???? ? 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 10 實(shí)際空塔氣速為 smu / 1 ?? 同理提餾段：由史密斯關(guān)聯(lián)圖查得，圖 的橫坐標(biāo)為： ) ( )( 2/132/1 ????????? ?VLSSVL?? 取板間距 ,??TH 板上液層高度 mhL ?? ,則 mhH LT ???? ，查史密斯關(guān)聯(lián)圖得 ??C smCuCCVVLL/ 8 80 7 0 7 )20(0 8 )20(m a x20???????????????????? 取安全系數(shù)為 ，則 muVDsmuuS 7 / m a x???????????????塔徑 按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后 mD 1?? 塔截面積為 222 7 8 mDAT ?????? ? 實(shí)際空塔氣速為： smAVuTS /9 9 8 7 7 ????? 精餾塔有效高度的計(jì)算 精餾段有效高度為 mHNZ T ?????? ）（）（ 精精 提餾段有效高度為 mHNZ T ??????? ）（）（ 提提 故精餾塔的有效高度為 : mZZZ ????? 提精 塔板主要工藝尺寸的計(jì)算 溢流裝置計(jì)算 選用單溢流弓形降液管，采用凹形受液盤(pán)，各項(xiàng)計(jì)算如下： (1)堰長(zhǎng) Wl 取 ),(, mllDDmDl WWW ????????? 故 (2)溢流堰高度 Wh 精餾段：由 OWLW hhh ?? ,選用平直堰，堰上液層高度 3/2)( WhOW lLEh ? 近似取 E=1，則 mhOW 0 1 7 ) 3 6 0 02 1 (11 0 0 3/2 ????? 取板上層清液高度 mhL ? ,則： mhhh OWLW 0 4 2 1 7 ????? 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 11 提餾段： mhOW 0 0 1 8 ) 3 6 0 (11 0 0 3/23 ??????? ? 取 mhhhmh OWLWL 0 52 01 , ?????????? (3)弓形降 液管高度 dW 和截面積 fA 精餾段：由 ??DlW ， 圖 [5] 查弓形降液管的參數(shù)圖得： mDWmAADWAAdTfdTf,2??????????? 驗(yàn)算液體在降液管中停留時(shí)間，即： ssLHA s Tf 3 ??? ??? ?? 故降液管設(shè)計(jì)合理 提餾段：因 mWWmAAmDD ddff ,0 6 2 ,1 2 ????????? 故 則 ss 6 2 3 ??? ??? ??，故降液管設(shè)計(jì)合理 。 要分離 的組分在常壓下均是液體，因此操作在常壓下即可進(jìn)行，進(jìn)料為泡點(diǎn)進(jìn)料，需預(yù)熱器。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)后送入精餾塔內(nèi)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)是算得全塔效率為 ，塔頂使用全凝器，泡點(diǎn)回流。 附錄 1 主要符號(hào)說(shuō)明 .......................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。進(jìn)料摩爾分?jǐn)?shù)為 ，使塔頂產(chǎn)品苯的摩爾含量達(dá)到 ，塔底釜液摩爾分?jǐn)?shù)為。用 ℃飽和水蒸氣加熱，飽 和水蒸氣走殼程，進(jìn)料液走管程。貯罐中的原料液用機(jī)泵加入精餾塔；塔釜再沸器用低壓蒸汽作為熱源加熱料液；精餾塔塔頂設(shè)有全凝器，冷凝液部分利用重力泡點(diǎn)回流；部分連續(xù)采出到產(chǎn)品罐。 精餾塔的工藝設(shè)計(jì) 產(chǎn)品濃度的計(jì)算 M 苯 = ， M 甲苯 = 摩爾分?jǐn)?shù) XF= XD= XW= 摩爾質(zhì)量 MF=XFM 苯 +（ 1XF） M 甲苯 = )( ????? kg/kmol k m o lkgMXMXM DDD / 6 6 ????????? ）（）（ 甲苯苯 k m o lkgMXMXM WWW / ????????? ）（）（ 甲苯苯 平均相對(duì)揮發(fā)度的計(jì)算 溫度計(jì)算 表 苯 — 甲苯的氣液平衡與溫度的關(guān)系表 [1] 溫度 /0C 苯 /%(mol 分率 ) 溫度 /0C 苯 /%(mol 分率 ) 溫度 /0C 苯 /%(mol 分率 ) F D W 1 F 2 2 3 4 5 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 3 液相 氣相 液相 氣相 液相 氣相 0 0 用內(nèi)插法求得 Ft 、 Dt 、 Wt Ft : Ctt FF ???????? Dt : Ctt DD ???????? 0 0 0 Wt : Ctt WW ???????? 0 1 0 0 1 0 故由上塔頂溫度 CtD ?