【正文】 = MN/m； 塔釜液相表面張力： σ L,W= +() = MN/m； 精餾段液相平均表面張力： σ 精 =(+)/2= kg/m3 提餾段液相平均表面張力： σ 提 =(+)/2= kg/m3 16 根據(jù)內(nèi)插法求得： TD=℃時(shí)， μ 苯 =， μ 甲苯 =； TF=℃時(shí)， μ 苯 =， μ 甲苯 =； TW=℃時(shí)， μ 苯 =， μ 甲苯 =； 塔頂液相平均粘度的計(jì)算 ： lgμ L,D= lg()+ () lg()= 解出μ L,D= M Pa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。有時(shí)也可采用直接 蒸汽加熱。對(duì)于沸點(diǎn)低、在常壓下為氣態(tài)的物料， 則應(yīng)在加壓下進(jìn)行蒸餾。 以上三項(xiàng)原則在生產(chǎn)中都是同樣重要的。計(jì)算傳熱面積和選取操作指標(biāo)時(shí)，也 應(yīng)考慮到生產(chǎn)上的可能波動(dòng)。 本設(shè)計(jì)的題目是苯 甲 苯連續(xù)精餾篩板塔的設(shè)計(jì)，即需設(shè)計(jì)一個(gè)精餾塔用來分離 易揮發(fā)的苯和不易揮發(fā)的甲苯，采用連續(xù)操作方式，需設(shè)計(jì)一板式塔將其分離。 精餾是分離液體混合物（含可液化的氣體混合物）最常用的一種單元操作， 在化工，煉油，石油化工等工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。為此，必須具體考慮如下幾點(diǎn)： （ 1）滿足工藝和操作的要求： 所設(shè)計(jì)出來的流程和設(shè)備，首先必須保證產(chǎn)品達(dá)到任務(wù)規(guī)定的要求，而且質(zhì) 量要穩(wěn) 定，這就要求各流體流量和壓頭穩(wěn)定，入塔料液的溫度和狀態(tài)穩(wěn)定，從而 需要采取相應(yīng)的措施。同樣，回流比的大小對(duì)操 作費(fèi)和設(shè)備費(fèi)也有很大影響。 （ 1）操作壓力： 蒸餾操作通?？稍诔骸⒓訅汉蜏p壓下進(jìn)行。在實(shí)際的 6 生產(chǎn)中進(jìn)料狀態(tài)有多種，但一般都 將料液預(yù)熱到泡點(diǎn)或接近泡點(diǎn)才送入塔中，這 主要是由于此時(shí)塔的操作比較容易控制，不致受季節(jié)氣溫的影響。對(duì)于二元混合物的分離，應(yīng)采用連續(xù)精餾流程。 篩板塔的缺點(diǎn)是： （ 1）塔板安裝的水平度要求較高，否則氣液接觸不勻； 7 （ 2）操作彈性較?。s 2～ 3）； （ 3）小孔篩板容易堵塞，不適宜處理粘性大的、臟的和帶固體粒子的料液。s 氣液負(fù)荷計(jì)算 精餾段氣液負(fù)荷： q V,L=q n,L ML/3600ρ L= q V,V=q n,V MV/3600ρ V= 提餾段氣液負(fù)荷： q’ V,L=q’ n,L M’L/3600ρ ’L= q’V,V=q’ n,V M’V/3600ρ ’V= 17 6 精餾塔的塔體工藝尺寸的計(jì)算 塔徑的計(jì)算 塔板間距 HT 的選定很重要，它與塔高、塔徑、物系性質(zhì)、分離效率、塔的操作彈性，以及塔的安裝、檢修等都有關(guān)。 （ 2）液面落差： 對(duì)于篩板塔，液面落差很小，且本設(shè)計(jì)的塔徑和液流量均不大，故可忽略液面落 差的影響。通過查閱資料 和回顧以前學(xué)過的知識(shí)，我從對(duì)設(shè)計(jì)一知半解 變得初曉門路，而進(jìn)一步地 學(xué)習(xí)和探討使我對(duì)這門功課有更深的理解，為以后從事相關(guān)工作打下了一定的理論基礎(chǔ) 。對(duì)于設(shè)計(jì)中我們遇到的問題他 給予了我們認(rèn)真 、 明確 、耐心的指導(dǎo)，這極大的鼓勵(lì)了我完成設(shè)計(jì)的決心。V,V(m3/s) 依表中數(shù)據(jù)，在圖 92 中做出液泛線 5； （ 7） 操作線： 操作氣液比： q’ V,V/q’ V,L=， 過（ 0,0）和（ ,）兩點(diǎn)，在圖 92 做出操作線 6； 圖 92 提餾段塔板負(fù)荷性能圖 1 2 3 4 5 6 max min 31 從圖中可以看出，操作線的上限由液泛所控制，下限由漏液所控制，其操作彈性為：操作彈性 =q’ V,max/q’ V,min=10各接管尺寸的確定 進(jìn) 料體積流量 ： q L,F=q n,F M F/ρ L,F= 取適宜的輸送速度 u F=，故 DF=(4 q V, F/u f/)=(4 )= 經(jīng)圓整選取熱軋無(wú)縫鋼管 (YB23164)規(guī)格 Φ 45 3mm， 則實(shí)際管徑 d=39mm： 實(shí)際管內(nèi)流速： u F=4 釜?dú)堃撼隽瞎? 釜?dú)堃旱捏w積流量： q L,W=q n,W M W/ρ L,W= 取適宜的輸送速度 u W=，故 DW=(4 q V,W/u W/)=(4 )= 經(jīng)圓整選取熱軋無(wú)縫鋼管 (YB23164)規(guī)格 Φ 50 3mm， 則實(shí)際管徑 d=44mm： 實(shí)際管內(nèi)流速： u W=4 回流液管 回流液體積流量： q L,D=q n,D M D/ρ L,D= 取適宜的輸送速度 u D=，故 DD=(4 q V,D/u D/)=(4 )= 經(jīng)圓整選取熱軋無(wú)縫鋼管 (YB23164)規(guī)格 Φ 32 3mm， 則實(shí)際管徑 d=26mm： 實(shí)際管內(nèi)流速： u D=4 32 塔頂上升蒸汽管 塔頂上升蒸汽的體積流量： q V,D=q n,D M D/ρ V,D= 取適宜的輸送速度 u D=20m/s，故 DD=(4 q V,D/u D/)=(4 )= 經(jīng)圓整選取熱軋無(wú)縫鋼管 (YB23164)規(guī)格 Φ 108 3mm， 則實(shí)際管徑 d=102mm： 實(shí)際管內(nèi)流速： u D=4 11 設(shè)計(jì)一覽表 項(xiàng)目 符號(hào) 單位 計(jì)算結(jié)果 精餾段 提餾段 各段平均壓強(qiáng) P K Pa 各段平均溫度 T ℃ 平均摩爾質(zhì)量 氣相 mvM, Kg/k mol 液相 mLM, Kg/k mol 平均 密度 氣相 mv,? 3/mkg 液相 mL,? 3/mkg 氣液 負(fù) 荷 氣相 vvq, sm/3 液相 Lvq, sm/3 平均表面張力 ? mmN/ 平均黏度 ? sMPa? 理論塔板數(shù) N 塊 8 8 實(shí)際塔板數(shù) N 塊 15 15 板間距 HT m 塔的有效高度 Z m 塔徑 D m 空 塔氣速 u m/s 塔板液流形式 單流型 單流型 33 溢流管型式 弓形 弓形 堰長(zhǎng) l w m 堰高 h w m 降液管面積 fA 2m 液體在降液管中停留時(shí)間 η s 管底與受業(yè)盤距離 ho m 板上清液層高度 h L m 孔徑 do mm 5 5 孔間距 t mm 15 15 孔數(shù) n 個(gè) 3758 3758 開孔面積 Aa m2 篩孔氣速 U o m/s 塔板壓降 ?P K Pa 降液管內(nèi)清液層高度 Hd m 霧沫夾帶 Ve kg液 /k氣 負(fù)荷上限 霧沫夾帶控制 霧沫夾帶控制 負(fù)荷下限 漏液控制 漏液控制 氣相最大負(fù)荷 max,vq m3/s 氣相最小負(fù)荷 min,vq m3/s 操作彈性 34 12 課程設(shè)計(jì)心得體會(huì) 首先，非常感謝老師給我們提供的這么一個(gè)既鍛煉自己獨(dú)立自主進(jìn)行化工課程設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì)，又 可以促進(jìn)我們自主加強(qiáng)以前學(xué)過知識(shí)的回顧，從而為以后的工作做理論上的準(zhǔn)備！通過這次課程設(shè)計(jì)，我 學(xué)到了很多知識(shí)， 并更加鞏固了大量課程內(nèi)容，懂得了許多做事方法，可謂是受益匪淺。 (3) 液沫夾帶： hf== = e V=( 106/ζ精 ) [u a/(HThf)] 24 =( 106/) [()]= 故在設(shè)計(jì)負(fù)荷下產(chǎn)生不會(huì)液沫夾帶 （ 4） 漏液 由 可得 u ow=篩板的穩(wěn)定性系數(shù)： K=u0/u0W= 故在設(shè)計(jì)負(fù)荷下不產(chǎn)生過量漏液 （ 5）液泛 為防止降液管液泛的發(fā)生，應(yīng)使降液管中清液層高度 Hd≤θ(HT+h w) 依式 hd= (q V,L/lWh0)2= ()2= Hd=hp+h L+hd=++= 取 θ=， θ(HT+h w)= (+)= Hd 故在設(shè)計(jì)負(fù)荷下不產(chǎn)生液泛； 根據(jù)以上塔板的各項(xiàng)液體力學(xué)驗(yàn)算，精餾段塔徑及各項(xiàng)工藝尺寸是適合的。s 精餾段液相平均粘度為： μ 精 =(μ L,D+μ L,F)/2=(+)/2= Pa 塔板的類型為篩板塔精餾，篩板塔塔板上開有許多均布的篩孔，孔徑一般為 3~8mm，篩孔在塔板上作正三角形排列。 設(shè)計(jì)方案的選定及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的搜集 本設(shè)計(jì)任務(wù)為分離苯一甲苯混合物。有時(shí)應(yīng)用 加壓蒸餾的原因，則在于提高平衡溫度后，便于利用蒸汽冷凝時(shí)的熱量，或可用 較低品位的冷卻劑使蒸汽冷凝，從而減少蒸餾的能量消耗。例如組分的分離順序、塔設(shè)備的型式、操作壓力、進(jìn)料熱狀態(tài)、塔頂蒸