【正文】 本設(shè)計(jì)采用絲網(wǎng)除沫器，其具有比表面積大、質(zhì)量輕、空隙大及使用方便等優(yōu)點(diǎn)。 Cttttttttt oDDDDm )()(ln)()()()(ln)()(2139。在此前提下， )/()/( KkgKJKk m o lKJC P ???? hkgttC QG P cc / 846)2035( 18 695 57. 8)( 12 ??????? 冷凝器的計(jì)算與選型 冷凝器選擇列管式，逆流方式。 在 ? ℃下查得 Cp1= )/( KkmolkJ ? ， Cp2= )/( KkmolkJ ? )/(1 0 0 . 8 5)1(21Kk m o lkJxCxCC DPDPp???????????? 在 ? ℃下查得 ?PC )/( KkmolkJ ? ， )/( Kkm olkJC p ?? )1(21 WPWPPW xCxCC ????? ? ?)/( 0235/ Kk m olkJ ?? ????? 在 ? ℃下查得 kgKJ / ?? ， kgkJ / ?? kgkJxx DD/)1(21???????? ??? km o lkg / D ?塔頂 (1)0℃時塔頂氣體上升的焓 QV 塔頂以 0℃為基準(zhǔn)。飽和水蒸氣冷凝放熱值大，而水蒸氣壓力越高，冷凝溫差越大，管程數(shù)相應(yīng)減少，但水蒸氣壓力不宜太高。 min()sV 39。 84 。所以在操作范圍內(nèi)任取兩個 18 sL 值便可算出相應(yīng)的 sV 。本設(shè)計(jì) 39。220 /82 ( )4 sVu m sNd? ? ?? ?? 閥孔動能因數(shù)為 0 0 39。 為 － 56 計(jì)算降液管底隙高度h0，即： 0 039。 甲苯的粘度： 厘泊。 0 .1 0 80 .1 3 3 。 9 0 . 4 4 8 9 . 9 6wm m m mWxLy x x xVV? ? ? ? ? ? ? ? 用逐板法算理論板數(shù) 11 1 111110 .9 6 62 .4 6 0 .9 6 6 0 .9 2 01 ( 1 ) 1 1 .4 6 ( 1 ) 2 .5 1 .4 6 0 .9 6 6DDyxx x yx x x?? ? ???? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? 2222 06 20 84 34 ( 1 ) 6 6 34yyxy??? ? ? ?? ? ?? ? ? ? 同理可算出如下值： 3344556677 。如 表 16 苯 — 甲苯 （ ）的 txy 相平衡數(shù)據(jù) 苯摩爾分?jǐn)?shù) 溫度℃ 苯摩爾分?jǐn)?shù) 溫度℃ 液相 氣相 液相 氣相 5 1? =BABA yy xx // = )( )( ?? = 同理可算出其它的 ? 從而推出 ? ? 所以平衡線方程 2 .4 61 ( 1 ) 1 1 .4 6xxy xx????? ? ? 因?yàn)?pC t rq r?? ?? ，查表知：苯和甲苯的熱熔均為 ， 39 /r kJ kg?苯 ，363 /r kJ kg?甲 苯 ； 0 .4 4 0 1 .8 3 7 8 0 .5 6 0 1 .8 3 9 2 1 5 7 / ( C )pC k J k m o l? ? ? ? ? ? ? 。 在此使用浮閥塔，浮閥塔塔板是在泡罩塔板和篩孔塔板的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它吸收了兩者的優(yōu)點(diǎn)，其突出優(yōu)點(diǎn)是可以根據(jù)氣體的流量自行調(diào)節(jié)開度，這樣就可以避免過多的漏液。在設(shè)計(jì)時要根據(jù)實(shí)際需要選定回流比。在此過程中，熱能利用率很低，有時后可以考慮將余熱再利用，在此就不敘述。塔頂上升蒸氣采用全凝器冷凝，冷凝液在泡點(diǎn)下一部分回流至塔內(nèi)，其余部分經(jīng)產(chǎn)品冷凝器冷卻后送至儲罐。由于浮閥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。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。實(shí)際加料位置在第 13塊板 (從上往下數(shù) )，操作彈性為 。 塔設(shè)備是化工、煉油生產(chǎn)中最重要的設(shè)備類型之一。本次設(shè)計(jì)的浮閥塔是化工生產(chǎn)中主要的氣液傳質(zhì)設(shè)備。通過板壓降、漏液、液泛、霧沫夾帶的流體力學(xué)驗(yàn)算，均在安全操作范圍內(nèi)。為實(shí)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。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。該物系屬易分離物系，最小回流比較小，故操作回流比取最小回流比的 2 倍。要保持塔的穩(wěn)定性，流程中除用泵直接送入塔原料外也可以采用高位槽。 本設(shè)計(jì)采用連續(xù)精餾操作方式。另外還具有結(jié)構(gòu)簡單，造價低，制造方便，塔板開孔率大，生產(chǎn)能力大等優(yōu)點(diǎn)。 pC t rq r?? ?? = 1 5 7 ( 9 3 2 0 ) 3 2 2 2 0 . 4 1 . 3 63 2 2 2 0 . 4? ? ? ? 所以 q 線方程為： y=。 。 0 .0 5 8 70 .0 6 9 2 。 加料液體的平均粘度： 0 .2 7 0 0 .2 7 6 0 .2 7 32? ?厘泊 0. 24 50 .4 9 ( 0 .2 7 3 2 .4 6 ) 0 .5 4 0TE ?? ? ? ?。 0 . 0 0 1 4 8 0 . 0 2 1 10 . 7 0 . 1 3sWLhmlu? ? ?? 選用凹形受液盤，深度 mmhW 5039。 5 .9 1 3 .1 9 1 0 .6vFu? ? ? ? ? 所以閥孔動能因子變化不大，仍在 9~12 的合理范圍內(nèi)，故此閥孔實(shí)排數(shù)適用。 0 .0 5 9 7 0 .4 5 2 4 .6 0 s0 .0 0 1 0 9fTsAHL? ?? ? ?5 s 可見，所夾帶氣體可以釋出。利用兩點(diǎn)確定一條直線，便可在負(fù)荷性能圖中得到霧沫夾帶的上限線。T w v lH m h m k g m k g m N? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? 0 /sU V m s? ； 0 ? ； 0 ? 代入上式。 2 2 30m i n 0 5( ) 0 . 0 3 9 8 4 0 . 2 9 8 /44 2 . 8 4sVFV d N m s?? ?? ? ? ? ? ? 取堰上液層高度 ? 作為液相負(fù)荷下限條件，作出液相負(fù)荷下限線，該 線為與氣相流量無關(guān)的豎直線。 冷凝劑 選冷卻水，溫度 20℃，溫升 15℃。 DDPV MVtCVQ ?????? ? hkJ / 668 78 ? ?????? (2)回流液的焓 RQ 25 注：此為泡點(diǎn)回流，據(jù) tx(y)圖查得此時組成下的泡點(diǎn) ,用內(nèi)插法求得 回流液組成下的 ?Dt ℃。 Cttttttttt oDDDDm )()(ln)()(])()(l n [)()(2139。2139。 設(shè)計(jì)氣速選?。? 39。 除沫器 在空塔氣速較大，塔頂帶液現(xiàn)象嚴(yán)重，以及工藝過程中不許出塔氣速夾帶霧滴的情況下，設(shè)置除沫器，以減少液體夾帶損失，確保氣體純度，保證后續(xù)設(shè)備的正常操作。 取進(jìn)口飽和蒸汽溫度 140℃，氣化潛熱 r=， ?Wt ℃ 計(jì)算飽和蒸汽流量 ??? rQW Bh 再沸器的計(jì)算與選型 選擇立式列管式，逆流方式。 泡點(diǎn)回流溫度 ??Dt ℃ ， ?Dt ℃ ； 被冷凝 的氣體 的平 均溫度 2 ???，冷 凝水的 平均 溫度 3520 ??? 。6( 1 ) ( ) 248 343 .72 10 /C VD LDQ R D I IkJ h? ? ? ? ?? ? ??? 焓值衡算 由前面的計(jì)算過程及結(jié)果可知：塔頂溫度 ? ℃，塔底溫度 ? ℃，進(jìn)料溫度 20Ft ? ℃。 22 原因：水蒸氣清潔易得，不易結(jié)垢，不腐蝕管道。 （漏液線） 對于 F1 型重閥，因 0F 5 時，會發(fā)生嚴(yán)重漏液，故取 0 5F? 計(jì)算相應(yīng)的氣相流量 39。 80 2. 7 / 。由于塔徑較大，所以取泛點(diǎn)率 1 80F??，依上式有： 802 .7 5 9ssVL??? ??? 即 ?? 即為負(fù)荷性能圖中的線 (1) 此式便為霧沫夾帶的上限線方程，對應(yīng)一條直線。 (3) 液體在降液管內(nèi)停留時間校核 應(yīng)保證液體早降液管內(nèi)的停留時間大于 3~5 s,才能使得液體所夾帶氣體釋出。7 5 6 5t mm t mm??、 的等腰三角形叉排方式排列，則設(shè)計(jì)條件下的閥孔氣速為 039。 （ 4）降液管底隙高度 h0 取液體通過降液管底隙的流速 0u39。 在 ℃苯的粘度： 厘泊。 0 .1 8 20 .2 2 9 。 39。 4 第一章 塔板的工藝設(shè)計(jì) 物料衡算 （ 1） 苯的摩爾質(zhì)量： ? /kg kmol 甲苯的摩爾質(zhì)量： BM = /kg kmol （ 2） 原料液平均摩爾質(zhì)量： Fx =（ +） = Dx =（ +） = MF=?78+() ?92= /kg kmol 4 78 ( 1 4) 92 85. 8 /M k g k m ol? ? ? ? ? ?F （ 3） 物料衡算 原料液流量： F=20210?1000/（ 7920?） = /kg kmol 總物料衡算： WDF ?? 即 D+W= FwD FxWxDx ?? 即 + =? 解得： D= /kmol h ， W= /kmol h 平衡線方程的確定 由文獻(xiàn) [1]中苯與甲苯的汽 液平衡組成可以找出 10 1021 ???? ??m 算出。 選用浮閥塔。選擇的原則是使設(shè)備和操作費(fèi)用之和最低。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(jì) 中采用泡點(diǎn)進(jìn)料，將原料液通過預(yù)熱器加熱至泡點(diǎn)后送入精餾塔內(nèi)。這類塔盤的塔盤板開有閥孔，安置了能在適當(dāng)范圍內(nèi)上下浮動的閥片，其形狀有圓形、條形及方形等?；ト芤后w混合物的分離有多種方法，蒸餾及精餾是其中最常用的一種。精餾段實(shí)際板數(shù)為 12，提餾段實(shí)際板數(shù)為 17。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(jì)和分析分離過程中的各種參數(shù)是非常重要的。此設(shè)計(jì)針對二元物系的精餾問題進(jìn)行分析、選取、計(jì)算、核算、繪圖等，是較完整的精餾設(shè)計(jì)過程，該設(shè)計(jì)方法被工程技術(shù)人員廣泛的采用。 塔的附屬設(shè)備中，所有管線均采用無縫鋼管。精餾的核心是回流，精餾操作的實(shí)質(zhì)是塔底供熱產(chǎn)生蒸汽回流，塔頂冷凝造成液體回流。與泡罩塔盤相比，處理能力較大，壓力降較低，而塔板效率較高，缺點(diǎn)是閥孔易磨損，閥片易脫落。塔釜采用間接蒸汽加熱，塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送至儲罐。 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。 常壓操作。浮閥塔一直成為化工生中主要 的傳質(zhì)設(shè)備，其多用不銹鋼板或合金 。和平衡線方程聯(lián)立求得： q 0 .5 1 3 y 0 .7 2 0qx ??， qm i nqq0 .9 6 6 0 .7 2 1 .20 .7 2 0 .5 1 3DxyR yx? ?? ? ??? 2? 3? 4? 5? 6? 7? 8? 9? 10? 6 取操作回流比 min2 ??。 。 0 .0 2 9 20 .0 3 1 1 。 精餾段實(shí)際板層數(shù) N 6 / 40 12??精 提餾段實(shí)際板 層數(shù) N 6 / 40 12??提 (不含再沸器 ) 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算 進(jìn)料溫度的計(jì)算 查苯 甲苯體系的 tx（ y）圖可知： 8 DW82t Ftt???℃℃℃ 精餾段平均溫度： 1 (8 2 .5 9 7 .5 ) 902mtC??? 提餾段平均溫度： 2 (1 0 9 .5 9 7 .5 ) 1 0 3 .52mtC??? 操作壓強(qiáng) 塔頂壓強(qiáng) DP = 取每層塔板壓降 Δ P=， 進(jìn)料板壓強(qiáng)： FP =+120 .7= 塔底壓強(qiáng)： wP =+24= kPa 精餾段平均操作壓力： 1 (1 0 1 . 3 1 0 9 . 7 ) 1 0 5 . 5 k Pa2mP ??? 提餾段平均操作壓力： 2 (1 0 9 .7 .4 1 1 8 .1 ) 1 1 3 .9 k Pa2mP ??? 精餾段平均摩爾分?jǐn)?shù) 17170 .9 6 6 0 .6 0 0 0 .7 8 3220 .9 1 8 5 0 .4 2 9 0 .6 5 022yyyxxx??? ? ???? ? ? 精餾段平均摩 爾質(zhì)量 ? ?? ?0 . 7 8 3 7 8 1 0 . 7 8 3 9 2 8 1 . 1 /0 . 6 5 0 7 8 1 0 . 6 5 0 9 2 8 2 . 9 /VLM k g k m o lM k g k m o l?