【正文】 (c) 回流液管 化工系畢業(yè)設(shè)計 26 回流液體積流量： 383 .5 85 32 .3 47 2 0. 00 09 4 /80 2. 36 5 36 00LsL LLMV m s? ?? ? ?? 利 用 液 體 的 重 力 進 行 回 流 ， 取 適 宜 的 回 流 速 度 /lu m s? 那么4 4 0 . 0 0 0 9 40 . 0 4 8 93 . 1 4 0 . 5slVdmu? ?? ? ?? 經(jīng)圓整選取低合金鋼管（ GB816387），規(guī)格： 57 3mm? ? ，材料 345QR， 則實際管內(nèi)流速： 24 094 / 1lu m s???? 不設(shè)保溫層，所以查表知接管長度： 100h mm? 。合理的氣速食除沫器取的較高的除沫效率的重要因素。 降液管的形式 采用弓形降液管 依據(jù)：因為弓形降液管具有較大的降液面積 ，氣液分離效果好，降液能力大。但由定性分析可知：半球形封頭受 力最好，壁厚最薄，但深度大，制造較難，中、低壓小設(shè)備不宜采用；碟形封頭的深度可通過過渡半徑 r加以調(diào)節(jié)，但由于碟形封頭母線曲率不連續(xù)，存在局部應(yīng)力，故受力不如橢圓形封頭；標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭制造比較容易，受力狀況比碟形封頭好，故可采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭。g )()(V ??????? 化工系畢業(yè)設(shè)計 19 第二點取液體流量為 hm3L 10V ? ， ? mh L 1 7 7 0 f ???? 則 smhHfT 1639。 漏液 液體表面張力引起的壓降可由下式計算為： 液注mdL 30 0 2 1 4h ????? ??? ??? 式中 0dm— — 篩 孔 直 徑 則漏點氣速可由下式計算 smhhCugLL )()(30ow??????????????? 則 穩(wěn)定系數(shù) ow0 ???(~2) 故不會發(fā)生嚴(yán)重漏液現(xiàn)象。工業(yè)中常用的精餾操作流程圖如下圖所示： 化工系畢業(yè)設(shè)計 5 圖 11 工業(yè)上常用的精餾裝置 1—原料液儲槽； 2—加料泵； 3—原料預(yù)熱器； 4—精餾塔； 5—冷凝器； 6—冷凝液儲槽；7—冷卻器； 8—觀測罩； 9—餾出液儲槽； 10—殘液儲槽； 11—再沸器 化工系畢業(yè)設(shè)計 6 設(shè)計題目：苯 ― 乙苯精餾 塔的工藝和機械設(shè)計 設(shè)計一座苯 ― 乙苯連續(xù)精餾塔，要求生產(chǎn)能力為 5000kg/h，塔頂餾出液中含苯不低于 98%，原料液中苯含量為 45%（本設(shè)計中百分?jǐn)?shù)均為摩爾分?jǐn)?shù)）。如精餾過程的分子模擬，精餾過程的分岔現(xiàn)象等均屬于新發(fā)展的前沿問題。當(dāng)用到這類塔系分離多組分混合物時，就涉及先分離哪一組后分 離哪一組的問題，因而還要對分離塔的排列順序做出抉擇。所以，蒸餾過程節(jié)能始終是研究的熱點，一般講，在考慮節(jié)能時，考慮范圍越廣、越全面，總的節(jié)能效果越好。它可使氣（汽）液或液液之間進行充分接觸，達到相間傳熱與傳質(zhì)的目的。因此一般蒸餾過程比較簡單，不像吸收、萃取、吸附等分離方法，需要外加介質(zhì)（如溶劑），并需要進一步將所提取物質(zhì)與介質(zhì)分離。 蒸餾是關(guān)鍵共性技術(shù)。精餾是利用混合液中各組分揮 發(fā)度不同而達到分離要求的一種單元操作。 畢業(yè)論文（設(shè)計） 2020 屆 題 目 苯 乙苯精餾塔的工藝和機械設(shè)計 專 業(yè) 煤炭深加工與利用 學(xué)生姓名 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 完成日期 20200313 教務(wù)處印制 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計） 任 務(wù) 書 論文（設(shè)計）題目： 苯 乙苯精餾塔的工藝和機械設(shè)計 論文（設(shè)計）要求： （ 1）學(xué)生應(yīng)在教師指導(dǎo)下按時完成所規(guī)定的內(nèi)容和工作量，最好是獨立完成。本設(shè)計詳細闡述了設(shè)計的各部分內(nèi)容，計算貫穿在整個設(shè)計中。在我國，蒸餾是目前應(yīng)用最廣占總能消耗最大的化工分離過程。 蒸餾的特點：直接獲取幾乎純態(tài)的產(chǎn)品，而吸收、萃取等操作的產(chǎn)品為混合物：應(yīng)用范圍廣，可分離液體混合物、氣體混合物、固體混合物：能耗高，氣化、冷凝需要消耗大量的能量，加壓、減壓將消耗額外的能量。在塔設(shè)備中進行的單元操作有：精餾、吸收、解吸、氣體的增濕及冷卻等。因此宏觀講，節(jié)能應(yīng)包括結(jié)構(gòu)節(jié)能、管理節(jié)能和技術(shù)節(jié)能三個方面。此外，在簡單分離塔的基礎(chǔ)上采用多段進料、側(cè)線采出側(cè)線汽提和熱耦合等方式所構(gòu)成的復(fù)雜塔及其塔系也在多種化工工藝中采用。各國仍十分重視蒸餾技術(shù)在工業(yè)上的應(yīng)用化工系畢業(yè)設(shè)計 4 方面，尤其是關(guān)注于各種新發(fā)展的精餾節(jié)能技術(shù)、新型塔板、新型填料（特別是新型規(guī)整填料）、新操作方法等。 設(shè)計任務(wù)及操作條件 設(shè)計任務(wù)： 生產(chǎn)能力（苯） 5000kg/h 塔頂餾出液含苯 %98? 塔底釜殘液含苯 %5? 進料組成 45% 操作條件 操作壓力 常壓 （表壓） 進料 熱狀態(tài) 飽和液體進料 塔板類型 篩板 設(shè)計地點 烏魯木齊 設(shè)計內(nèi)容 精餾塔的物料衡算； 塔板數(shù)的確定； 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計算； 精餾塔的塔體工藝尺寸計算； 塔板主要工藝尺寸的計算； 塔板的流體力學(xué)驗算； 塔板負荷性能圖； 精餾塔接管尺寸計算； 精餾塔各組件結(jié)構(gòu)的設(shè)計及材料的選擇 塔機械強度校核； 1精餾塔裝配圖； 化工系畢業(yè)設(shè)計 7 設(shè)計基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 表 2— 1 苯和乙苯在不同溫度 下的物性數(shù)據(jù) 飽和蒸汽壓 ? ?aKP 粘度 ? ?smPa? 表面張力 ? ?mmN 苯 乙苯 苯 乙苯 苯 乙苯 83 100 21 85 108 88 120 90 125 25 20 95 155 32 100 170 105 200 46 20 110 218 115 245 19 120 135 380 100 17 由表中各溫度下飽和蒸汽壓可計算出氣液組 分摩爾分?jǐn)?shù)之間的關(guān)表所示 : 則可繪出 txy 關(guān)系圖及氣液相平衡圖 yx分別如下： 表 2— 2 不同溫度下氣液組分摩爾分?jǐn)?shù)之間的關(guān)系 t 83 85 88 90 95 100 105 110 115 120 x 0 y 0 項 目 溫 度 化工系畢業(yè)設(shè)計 8 圖 2— 1 雙組分溶液的溫 度 — 組成圖 3．各部分結(jié)構(gòu)尺寸的確定和設(shè)計計算 . 物料衡算 苯的摩爾質(zhì)量： MA=78kg/kmol 乙苯的摩爾質(zhì)量： MB=106kg/kmol 原料處理量： hK m olF 5000 ????? 塔頂流出量： hKmo lFxx xD WD WF ???????? 塔釜殘液量： 5 3 . 7 1 2 3 . 1 0 3 0 . 6 1W F D K m o l h? ? ? ? ? 精餾段內(nèi)每塊塔板上升的氣體量： hK m o l4 9 . 4 )()1( ?????? DRV 塔徑的確定 塔頂物料平均千摩爾質(zhì)量： Km o lKg7 8 . 5 61060 . 0 ????? BBAAD nxnxM 塔頂氣相平均密度： 3g Kg2 .6 88 4 .5 )( 2 738 .3 14 7 8 .5 61 0 1. 3 3 mRTPM D ??? ????? 化工系畢業(yè)設(shè)計 9 查手冊得，當(dāng) t=℃ 時，密度： 3mKg812?A? ， 3817 mKgB ?? ； 表面張力： mA ?? ， mmNB ?? 平均表面張力： mmNxx ABA )1(A ???????? ??? 塔頂液相平均密度： 3mKg8 1 0 . 3 7817812111 ??????bAAAl xx ??? 精餾段每塊塔板上升氣 體與下降液體積流量為 : 34 9 . 3 4 7 8 . 5 61 4 4 9 . 0 82 . 6 8DggVMV m h? ?? ? ? LLMV m h? ?? ? ? 取板間距 : mm400?TH ，板上清夜層高度 : mm60?Lh 則 氣液動能參數(shù) : ???glglVV ?? 經(jīng)查史密斯關(guān)聯(lián)圖得 ?C 圖 3— 1 史密斯關(guān)聯(lián)圖 化工系畢業(yè)設(shè)計 10 因表面張力的差異，氣體負荷因子校正為 : sCC . 0 2 1 8 10 . ??? ）（）（? 則最大允許速率 : smCggl m a x ?????? ? ?? 取空塔速率為最大允許速率的 倍，即 smu m a x ???? 故塔徑 muVD g ?????? ? 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整得 D=1m 回流比的確定 由塔頂液相組成 ? 運用內(nèi)插法 得 a108 23 8120 8 56102 .0 8AAAPPP K P???? 經(jīng)查手冊得， o= 8 4 .5 , 2 0 .6Bat C P K P?頂 則 ? ?oom10 8= 620 .6= 84 .534 9 , = 13 97 .5 , = 8= 6 8 = 1 5 11 1 1 1 1 5 751 1 5ABAaBaqFqPPtCP K P t CP K Pxxxxyxx??? ? ?????????????? ? ??????頂頂釜釜頂 釜， 同 理 ， 對 于 塔 釜 可 求 得則 ， 平 均 相 對 揮 發(fā) 度由 于 泡 點 進 料 ， 則又 相 平 衡 方 程故 可 得 y則 可 得 最m inm in 8 75 31 75 5 31 4DqqqxyRyxRR? ?? ? ???? ? ? ?小 回 流 比取 適 宜 回 流 比 化工系畢業(yè)設(shè)計 11 塔板數(shù)的確定及進料板的確定 （ 1）塔板數(shù)的確定 由芬斯克方程可求最少理論塔板數(shù) 即 ) (1lg)11lg (m i n ???????????mmWWDW x xxxN ?? 再經(jīng)查吉利蘭關(guān)聯(lián)圖可得理論塔板數(shù)，其中，橫坐標(biāo)： 3 2 6 3 i n ??????R RR 則 ???TTN NN ； 即 8?TN 定性溫度 1 0 82 .51 3 tt ????? 釜頂t ℃ ，差得該溫度下苯和乙苯的粘為：sPaA ?? ? , smPaB ?? ? 進料液的平均粘度為： sm P an iiL ??????? ? ?? 故 sm P aL ???? 6 ?? 經(jīng)查精餾塔全塔效率關(guān)聯(lián)圖得全塔效率為： %480 ?E 實際塔板數(shù)為： 17 80 ??? ENN TP （ 2）進料板的確定 由上知 : F=wx = 相平衡線方程： y=аx/1+(а1)x=+ 精餾段操作線方程