【正文】 ?ip （ mmHg） 溫度，（℃） 80 90 100 110 120 130 ?ip 苯 760 1025 1350 1760 2250 2840 2900 氯苯 148 205 293 400 543 719 760 ρ （ kg/m3） 合肥學(xué)院生物與環(huán)境工程系課程設(shè)計(jì) 38 溫度，（℃） 80 90 100 110 120 130 ρ 苯 817 805 793 782 770 757 氯苯 1039 1028 1018 1008 997 985 純組分在任何溫度下的密度可由下式計(jì)算 苯 tA ??ρ 推薦： tA 1 8 8 1 2 ??ρ 氯苯 tB ??ρ 推薦： tB 0 6 5 1 2 4 ??ρ 式中的 t 為溫度，℃。首先，通過(guò)這一次的課程設(shè)計(jì)，我進(jìn)一步鞏固和加深了所學(xué)的基本理論、基本概念和基本知識(shí)，培養(yǎng)了自己分析和解決與本課程有關(guān)的具體原理所涉及的實(shí)際問(wèn)題的能力。 39。s/~ 合肥學(xué)院生物與環(huán)境工程系課程設(shè)計(jì) 32 s/ 3?? ????? L W mL W mS MLL ? 選擇塔釜出料液流速 s/?u ，則 ?????? uLd S? 按照 HG 2055393 Ia，選擇鋼管 ?? 核算 s/ 22 ??????dLu S?，在 之間，可用。 漏液線（氣相負(fù)荷下限線）（ 4） VFu ?00? 取 F0=5，又 4/200 ?duVn? 故 smnV ds /2 0 3 4u4 32020m i n ????????）（ 據(jù)此做出與液體流量無(wú)關(guān)的水平漏液線（ 1） 合肥學(xué)院生物與環(huán)境工程系課程設(shè)計(jì) 30 液相負(fù)荷下限線（ 5） 取平堰、堰上液層高度 mhow 0 0 1 4 ? 作為液相負(fù)荷下限條件，取 ?E 則 3/2m i n, )3600( w Sow lLEh ? 32m i n,3 6 0 1 0 0 0 0 1 4 ??????????? SL 整理上式得 smLs / 35m in, ??? 依此值在 VS— LS圖中作線即為液相負(fù)荷下限線（ 5） 圖 82 SS LV? 圖 將以上 5 條線標(biāo)繪于 SS LV? 圖中，即為提餾段負(fù)荷性能圖。 smLs /, 3 smVs /, 3 依此值在 VS— LS圖中作線即為液泛線（ 5） 圖 81 VS— LS圖 合肥學(xué)院生物與環(huán)境工程系課程設(shè)計(jì) 27 將以上 5 條線標(biāo)繪于 SS LV? 圖中，即為精餾段負(fù)荷性能圖。 提餾段 ： ??????? dLpd hhhH 22 2 3 )0 5 5 ()( dWT HhH ?????? 可見，提餾段符合防止液泛的要求。s ?? iim x ?? lglg 合肥學(xué)院生物與環(huán)境工程系課程設(shè)計(jì) 12 塔頂 o?Dt 時(shí)， ??A? sm P ??B? 3 0 9 2 ??L D m? sm P ??LDm? 進(jìn)料板 C891 o.?Ft 時(shí)， sm P a2720 ?? .A? smPa3090 ?? .B? . 3 0 90lg3 7 90. 2 7 00lg6 2 10lg .. ??L D m? sm P a2 8 40 ?? .L D m? 塔底 C137o?Wt 時(shí)， smP ??A? smP ??B? . 1 9 8 ??L D m? sm P a1 9 ??LD m? 精餾段液相平均粘度為 mmN29202284029901 /./)..( ???m? 提留段液相平均粘度為 mmN24102197028402 /./)..( ???m? 全塔液相平均粘度為 sm P a2 4 )1 9 9 ( ????L? 又塔頂和塔底平均溫度為（ +137） /2=℃ 則此溫度下的相對(duì)揮發(fā)度為 3345 4 . 22 3 4 . 7oo .???BApp? 根據(jù)奧康奈爾關(guān)聯(lián)法， 4802480334490490 2 4 502 4 50 .)..(.)(. .. ????? ??LTE ?? 合肥學(xué)院生物與環(huán)境工程系課程設(shè)計(jì) 13 故假設(shè)成立，總板效率 ET= 主要工藝結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算 精餾塔的氣、 液相體積流率為 s/m00 536 00 00s/m36 00 0031113111?? ????????LmLmSVmVmSLMLVMV?? 由VVLCu ? ?? ??m a x 式中 C 由公式 20 20 ??????? LCC ?計(jì)算，其中 20C 可由史密斯關(guān)聯(lián)圖查出，圖的橫坐標(biāo)為 02308621785536003630360000050 2121.. ... ?????????????????????VLhhVL?? 取板間距 ?TH ，板上液層高度 ?Lh ，則 ???? LT hH 圖 51 史密斯關(guān)聯(lián)圖 合肥學(xué)院生物與環(huán)境工程系課程設(shè)計(jì) 14 由史 密斯關(guān)系圖得 069020 .?C sm201862 86217855070007002043521069020202020/.. ......m a x..????????????????????????uCC L? 取安全系數(shù)為 ，則空塔氣速為 sm72060 /.. m ax ?u 111 ????? uVD S?在 ,符合 統(tǒng)一按照《塔板結(jié)構(gòu)參數(shù)系列化標(biāo)準(zhǔn)（單溢流型）》將塔徑圓整后取 D=800mm。此次我們采用泡點(diǎn)進(jìn)料。為此，我們擬采用塔釜?dú)堃簩?duì)原料液進(jìn)行加熱。這樣操作費(fèi)用和設(shè)備費(fèi)用均可降低 。通過(guò)課程設(shè)計(jì)，要求學(xué)生了解工程設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容，掌握化 工設(shè)計(jì)的程序和方法，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。本設(shè)計(jì)的題目是苯 氯苯連續(xù)精餾篩板塔的設(shè)計(jì)，即需設(shè)計(jì)一個(gè)精餾塔用來(lái)分離易揮發(fā)的苯和不易揮發(fā)的氯苯，采用間歇操作方式，需設(shè)計(jì)一板式塔將其分離。 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。 精餾塔的物料衡算 原料液及塔頂、塔釜產(chǎn)品含苯的摩爾分率 苯的摩爾質(zhì)量 k m o l/?AM 氯苯的摩爾質(zhì)量 k m o l/ 1 2?BM 6 2 / 7 8 . 1 1 0 . 7 0 26 2 / 7 8 . 1 1 3 8 / 1 1 2 . 6 1Fx ??? 9 8 1 2/???Dx 0 0 2 8 ???Wx 原料液及塔頂、塔釜產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量 MF ＝ ＋ (1－ ) ＝ ? ? k g/ k m o 1 29 8 8 ??????DM? ? k g / k m o 1 1 20 0 2 8 0 2 8 ??????WM 合肥學(xué)院生物與環(huán)境工程系課程設(shè)計(jì) 4 物料衡算 依題給條件：一年以 300 天，一天以 24 小時(shí)計(jì)，全塔物料衡算： 原料處理量 hk m o l111151 1 2243 0 0 1 0 0 00 0 09 /.. ??? ??W 總物料衡算 1 1 . 1 1?? DF 苯物料衡算 11110 0 2 8 809 6 807 0 20 .... ??? DF 聯(lián)立解得 D= F= 塔板數(shù)的確定 理論板數(shù) NT的求取 （ 1） 根據(jù)苯 氯苯的相平衡數(shù)據(jù)，利用泡點(diǎn)方程和露點(diǎn)方程求取 yx~ 依據(jù) ? ? ? ???? BABt ppppx ??? /， tAxpy /?? ，將所得計(jì)算結(jié)果列表如下： 表 31 相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算 C/oT 80 90 100 110 120 130 kPa/oAp kPa/oBp oooBABpp ppx ??? xppy Ao? 繪出 x— y 圖，見圖 31。 實(shí)際板層數(shù)的求解 全塔效率 根據(jù)奧康奈爾關(guān)聯(lián)法， 4802480334490490 2 4 502 4 50 .)..(.)(. .. ????? ??LTE ?? 故假設(shè)成立，總板效率 ET= 合肥學(xué)院生物與環(huán)境工程系課程設(shè)計(jì) 7 實(shí)際塔板數(shù) 精餾段： 25648032 .. ???pN 塊，取 1 6pN ? 塊 提餾段： 411048052 .. ???pN 塊，取 102?pN 塊 總塔板數(shù) ： 161 2 ??? pNp NpN塊。 塔板流體力學(xué)驗(yàn)算 塔板壓降 ?hhhh lcp ??? 干板阻力 精餾段 s/m9 ??? Vcu ? 合肥學(xué)院生物與環(huán)境工程系課程設(shè)計(jì) 21 液柱則 ,111001?????Lccuhuu? 提餾段 s/m3 ??? Vcu ? 液柱則,20222020?????Lccuhuu? 板上充氣液層阻力 取充氣系數(shù) ?? ，則 液柱m0 3 ???? Ll hh ? 液體表面張力所造成的阻力：此阻力很小，忽略不計(jì)。 合肥學(xué)院生物與環(huán)境工程系課程設(shè)計(jì) 24 塔板負(fù)荷性能圖計(jì)算 精餾段塔板負(fù)荷性能圖 漏液線 VFu ?00? 取 F0=5，又 4/200 ?duVn? 故 smnV ds /4u4 32020m i n ????????）（ 據(jù)此做出與液體流量無(wú)關(guān)的水平漏液線（ 1) 液沫夾帶線 ??????????? ?fTav hH ue ? 其中， SSfT Sa VVAA Vu ????? （ a） ? ???????????????????????? ? 323 3 6 0 WSwowwf lLEhhhh 近似取 E≈ , mlmh Ww 5 2 ,0 6 3 5 ?? 3/2323 5 5 2 3 6 0 6 3 5 SSf LLh ??????????????????????????????? ? （ b） 取液沫夾帶極限值 ve 為 氣液 kgkg / 。 讀圖，精餾段的操作彈性 in,m a x, ??? SSVV 提餾段塔板負(fù)荷性能圖 液沫夾帶線（ 1） ??????????? ?fTavhHue? 式中 SSfT Sa VVAA Vu 7 0 3 9 ????? （ a） ? ???????????????????????? ? 323 3 6 0 WSwowwf lLEhhhh 近似取 E≈, mlmh Ww , ?? 故 3/2323 5 2 3 6 0 5 5 SSf LLh ??????????????????????????????? ? （ b） 取液沫夾帶極限值 ve 為 氣液 kgkg / 。 讀圖，提餾段的操作彈性 102 in,m a x, ??? SSVV 精餾塔接管尺寸計(jì)算 合肥學(xué)院生物與環(huán)境工程系課程設(shè)計(jì) 31 s/ )( 3?? ????? DDS pV R TV 選擇蒸氣速度 s/m18?u ，則 ????? uVd S? 按照 HG