【正文】 ] 陳敏恒 ,從得滋 ,方圖南等 .化工原理（下冊）第三版 .北京 :化學工業(yè)出版社 ,2021. [3] 劉光啟 ,馬連湘 ,劉杰 .化學化工物性數(shù)據(jù)手冊（有機卷） .北京 :化學工業(yè)出版社 ,2021. [4] 劉光啟 ,馬連湘 ,劉杰 .化學化工物性數(shù)據(jù)手冊（有機卷） .北京 :化學工業(yè)出版社 ,2021. [5] 陳敏恒 ,從得滋 ,方圖南等 .化工原理（下冊）第三版 .北京 :化學工業(yè)出版社 ,2021. [6] 劉光啟 ,馬連湘 ,劉杰 .化學化工物性數(shù)據(jù)手冊（有機卷） .北京 :化學工業(yè)出版社 ,2021. [7] 劉光啟 ,馬連湘 ,劉杰 .化學化工物性數(shù)據(jù)手冊（有機卷） .北京 :化學工業(yè)出版社 ,2021. [8] 劉光啟 ,馬連湘 ,劉杰 .化學化工物性數(shù)據(jù)手冊（有機卷） .北京 :化學工業(yè)出版社 ,2021. [9] 中國石化集團上海工程有限公司編 .化工工藝設計手冊（上冊） .北京 :化學工業(yè)出版社 ,2021,6. [10] 王國勝 .化工原理課程設計 (第二版 ).大連理工大學出版社 .2021,8. 54 [11] 賈紹義 ,柴誠敬 .化工原理課程設計 .天津 :天津大學出版社 .2021. [12] 賈紹義 ,柴誠敬 .化工原理課程設計 .天津 :天津大學出版社 .2021. [13] 王國勝 .化工原理課程設計 (第二版 ).大連理工大學出版社 .2021,8. [14] 王國勝 .化工原理課程設計 (第二版 ).大連理工大學出版社 .2021,8. [15] 刁玉瑋 ,王立業(yè) ,喻建良 .化工設備機械基礎 .大連理工大學出版社 .2021,12. 。 八 設計總結 51 課程設計對于我們是一次嚴峻的考驗，綜合檢驗了學過的知識，培養(yǎng)了我們理論聯(lián)系實際的能力。 47 塔底空間 塔底空間 指塔內最下層踏板與塔底的間距，其值由如下因素確定： （ 1） 塔底液面到最下層塔板間要有 1～ 2m 的間距，本設計為。 法蘭選取公 稱壓力為 ，公稱直徑為 mm80 的帶頸平焊鋼制管法蘭。由圖可看出，該篩板的操作上限為液沫夾帶控制，下限為漏液控制。 hlc W? ? ? 323 39。 （ 4）液相負荷上限線 以 4s?? 作為液體在降液管中停留時間的下限， 由 4??STfLHA? 得 smL S / 33m a x, ????? 據(jù)此可作出與氣體流量元關的垂直液相負荷上限線 4。 表 17 13 ??smLS 13 ??smVs 由上表 17 數(shù)據(jù)即可作出液泛線 5。 ? ? WT hHb 139。 （ 3）液相負荷下限線 對于平直堰，取堰上液層高度 OW ? 作為最小液體負荷標準。0 ????u uK 故在本設計中無明顯漏液。 ⑤ 液沫夾帶 35 液沫夾帶量 39。h? 計算 液體表面張力的阻力 39。 ?????? ?? smAA VufTsa 2112139。 （ 6）液泛 為防止塔內發(fā)生液泛，降液管內液層高 dH 應服從公式)( WTd hHH ??? 的關系，取 ?? ，則 mhH WT 2 2 )0 4 ()( ?????? 且 dLPd hhhH ??? ， 板上不設進口堰， dh 可由式 ? ?239。由 ???d ，得 ?c 。而篩孔加工一般 30 使用沖壓法，在這里考慮加工的可能性應使 ? 小于孔徑 0d 。 溢流堰前的安定區(qū)寬度 sW =70～ 100mm 進口堰后的安定區(qū)寬度 ?sW =50～ 100mm 由于本設計中的塔徑較?。?D? 2m），因此安定區(qū)的寬度要相應取較小的值。039。0h 降液管底隙高度應低于出口堰高度，才能保證降液管底端有良好的液封，由公式39。39。39。39。對于 600mm以上的塔，多采用凹形受液盤。 在工業(yè)塔中堰高 Wh 一般為 ～ ，即假設的板上液層高度符合要求。降液管有圓形與弓形兩類。? 。 ???????????????? LCC ? 139。則精餾段的塔徑為 mD ? 。利用安托尼方程 012 1103 0g ??? tP A 913 4508 0g ??? tP B ① 當溫度為 ℃時 0g ????AP 0g ????BP 解得 : k p aP A ? ， k p aP B ? 所以 6 0 4 6 5 8 4 0 11 ???? ② 當溫度為 ℃時 0g ????AP 0g ????BP 解得 : k p aP A ? k p aP B ? 所以 3 5 3 1 ???? ???? ??? (2)最小回流比的求取 由于是飽和液體進料，有 q=1， q 線為一垂直線，故 Fe xx ? ，根據(jù)相平衡方程有xxxxy P )1(1 ????? ?? 所以當 ?? Fe xx 時代入上式得 ?ey 最小回流比為 由 )( )(1m inm ineDeD xx yxR R ???? 13 得 )( )()( )(m i n ??????? eFDe yx xyR 回流比為最小回流比的 倍，即 m in ???? RR （ 3)精餾塔的氣、液相流量 hk m olRDL ????精餾段： hk m olDRDLV )1( ??????? hk m olVqFVV )1(, ?????提餾段： hk m olqFLL , ????? (4)操作線方程 精餾段操作線方程 ??????? nDnn xR xRRxy 提餾段操作線方程 00 ,1 ????? mwmm xVWxV xLy 又因為相平衡方程為 xxxxy P )1(1 ????? ?? 所以聯(lián)立操作線方程，由逐板計算法求得理論塔板數(shù)，過程如下： 第 一塊塔板上升的蒸汽組成 9 7 4 ?? Dxy 從第一塊塔板下降的液體組成由 )1( ??????? yyx ??相平衡： 同理如此反復計算如下表 4 所示 1 2 3 4 5 6 7 8 y x 9 10 11 12 13 14 15 y x 14 總理論板數(shù)為 15 塊（包括蒸餾釜），精餾段理論板數(shù)為 6 塊，第 7 塊板為加料板，提餾段理論板數(shù)為 8 塊，第 15 塊板 ?? wxx 全塔效率的計算 表 5 苯和甲苯的液體粘度 t/℃ 80 90 100 110 120 mPau苯 mPau甲苯 由 得：塔頂溫度 CtD ? ，塔釜溫 度 Ctw 0105? ，全塔平均溫度 Ctm ? 。 （ 4） 回流比的選擇 除某些特殊體系（對于如乙醇水體系則要特殊處理）外，對于一般體系最小回流比的確定可按常規(guī)方法處理。又如，塔是指定在常壓下操作的，塔內壓力過大或塔驟冷而產(chǎn)生真空，都會使塔受到破壞，因而需要安全裝置。因此，在必要的位置上要裝置調節(jié)閥門，在管路中安裝備用支線。 5） 壓降較低，每板壓力比泡罩塔約低 30％左右。甲苯的粘性為 smpa? ，也就是說它的粘稠性弱于水。 液體混合物 — 苯和甲苯 苯的沸點為 ℃，熔點為 ℃，在常溫下是一種無色、味甜、有芳香氣味的透明液體，易揮發(fā)。 1 2021年 3月 13日 西 北 師 范 大 學 化工原理課程設計 姓 名： 學 號： 指導教師： 2 一 概述 精餾 化工生產(chǎn)常需要進行液體混合物的分離以達到提純或回收有用組分的目的。根據(jù)要分離的液體混合物苯和甲苯二者沸點的不同，故選用塔式設備改變其溫度，使其分離并分別進行回收和儲存。甲苯幾乎不溶于水 ( )，但可以和二硫化碳，酒精，乙醚以任意比例混溶，在氯仿，丙酮和大多數(shù)其他常用有機溶劑中也有很好的溶解性。 4） 塔板效率高，比泡罩塔高 15％左右。其次所定的 設計方案需 5 要有一定的操作彈性，各處流量應能在一定范圍內進行調節(jié)，必要時傳熱量也可進行調整。 例如苯屬有毒物料，不能讓其蒸汽彌漫車間。一般除了熱敏性物料以外，凡通過常壓蒸餾不難實現(xiàn)分離要求，并能用江河水或循環(huán)水將餾出物冷凝下來的系統(tǒng)都應采用常壓蒸餾。 （ 7）關于附屬設備的設計 附屬設備的設計主要有 ： 8 ① 熱量衡算求取塔頂冷凝器、冷卻器的熱負荷和所需的冷卻水用量；再沸器的熱負荷和所需的加熱蒸氣用量； ② 選定冷凝器和再沸器的型式求取所需的換熱面積并查閱換熱器標準，提出合適的換熱器型號； 篩板塔的物料衡算 原料液進料量、塔頂、塔底摩爾分率 由于精餾過程的計算均以摩爾分數(shù)為準，所以需要把設計要求中的質量分數(shù)轉換為摩爾分數(shù)，其過程如下： 原料液 進料量 ： hF kg125037200 100090021t90021 ???? 年 又因為 苯的摩爾質量 m o lkgM A 78? 甲苯的摩爾質量 m o lkgM B 92? 所以 ??????FX ??????DX塔頂?shù)哪柗謹?shù)：0 1 1 ??????WX塔底摩爾分數(shù)： 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質量? ? k m olkgM F ??????：原料液的平均摩爾質量? ? k m olkgM D ??????塔頂?shù)钠骄栙|量： 9 ? ? k m olkgM W ??????塔底的平均摩爾質量： 物料衡算 原料處理量 hk m olF ??? 總物料衡算 WDF ?? 易揮發(fā)組分 WDF XWXDXF ????? hk m olW ?聯(lián)立兩式解得： hk m o lD ? 塔頂熱量衡算 表 2苯 — 甲苯的蒸發(fā)潛熱與臨界溫度 由： ( 1 ) ( )C V D L DQ R D I I? ? ? ? ? 其中 ( 1 )V D L D D V A D V BI I X H X H? ? ? ? ? ? ? ? 11()1 rVV rTHH T?? ? ? ? ? 則 : CtD ?? 時 苯 : 8 8) 7 (2 ???rT 8 8) 7 (1 ???rT 蒸發(fā)潛熱0 . 3 8 0 . 3 822111 1 1 . 2 3( ) 3 9 4 ( ) 4 0 0 . 7 1 /1 1 1 . 2 2rVVrTH H k J k gT? ?? ? ? ? ? ? ??? 物質 沸點 0C 蒸發(fā)潛熱 KJ/Kg 臨界溫度 TC/K 苯 394 甲苯 363 10 甲苯 : 1 8) 7 (2 ???rT 1 8) 7 1 0(1 ???rT 蒸發(fā)潛熱 : 0 . 3 8 0 . 3 822111 1 1 . 1 1( ) 3 6 3 ( ) 2 8 9 . 2 3 /1 1 1 . 2rVV rTH H k J k gT? ?? ? ? ? ? ? ??? m olkgM D ?因為：kgkJDMD D , ?????所以： ( 1 )V D L D D V A D V BI I X H X H? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?????? ( 1 ) ( )C V D L DQ R D I I? ? ? ? ? )( ?????? 塔底熱量衡算 ( 1 ) ( )C V D L DQ R D I I? ? ?