【正文】 化工原理課程設(shè)計(jì) 28 ? 塔釜出料管 當(dāng)塔支座直徑小于 800mm 時(shí)，塔底出料管一般采用如圖 a 所示，當(dāng)塔支座直徑大于 800mm 時(shí)，出料管可采用如圖 b 所示，為了安裝方便，引出管通道直徑應(yīng)大于管法蘭外徑。6( 1 ) ( )3 .5 1 6 4 1 1 .5 2 3 8 6 .9 18 .7 1 1 0 /C V D L DQ R D I IkJ kg? ? ? ? ?? ? ??? ? 塔底熱量 ( 1 ) ( )C V D L DQ R D I I? ? ? ? ? 其中 (1 )VD LD D VA D VBI I X H X H? ? ? ? ? ? ? ? 0 .3 8221 11()1 rVV rTHH T?? ? ? ? ? 則 : ? 0C 苯 : 21(1 0 9 . 1 2 7 3 . 1 5 ) / 2 8 8 . 5 1 . 3 2( 8 0 . 1 2 7 3 . 1 5 ) / 2 8 8 . 5 1 . 2 2rrTT ? ? ?? ? ? 蒸發(fā)潛熱 0 . 3 8 0 . 3 8221 11 1 1 . 3 2( ) 3 9 4 ( ) 4 5 4 . 2 9 /1 1 1 . 2 2rVV rTH H k J k gT? ?? ? ? ? ? ? ??? 甲苯 : 21(1 0 9 . 1 2 7 3 . 1 5 ) / 3 1 8 . 5 7 1 . 1 9 9 9(1 1 0 . 6 3 2 7 3 . 1 5 ) / 3 1 8 . 5 7 1 . 2 0 4 7rrTT ? ? ?? ? ? 蒸發(fā)潛熱 0 . 3 8 0 . 3 8221 11 1 1 . 1 9 9 9( ) 3 6 3 ( ) 3 5 9 . 7 4 /1 1 1 . 2 0 4 7rVV rTH H k J k gT? ?? ? ? ? ? ? ??? 39。 （ 2）、塔底液面至下層塔板之間要有 的間距。 ，按生產(chǎn)任務(wù)規(guī)定的氣相和液相流量所得到的操作點(diǎn) P在適宜操作區(qū)的適中位置，說明塔板設(shè)計(jì)合理。 ? 泡沫夾帶量 ve 的驗(yàn)算 塔板上鼓泡層的高度 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 20 2 .5 2 .5 0 .0 3 0 .0 7 5 mfLhh? ? ? ? 663 . 2 3 . 235 . 7 1 0 5 . 7 1 0 0 . 8 6 4( ) ( ) 0 . 0 0 6 5 41 9 . 9 1 1 0 0 . 4 0 . 0 7 5av L T fue Hh??????? ? ?? ? ?kg 液/kg 氣 kg 液 /kg 氣 ∴ ev在本設(shè)計(jì)中在允許范圍內(nèi)，精餾段在設(shè)計(jì)負(fù)荷下不會發(fā)生過量液沫夾帶。 選用凹形受液盤 深度 39。 ? 精餾塔物料衡算 有設(shè)計(jì)要求數(shù)據(jù)： 加料量 185F Kmol h? 苯的摩爾質(zhì)量 AM = Kg/Kmol 甲苯的摩爾質(zhì)量 BM = Kg/Kmol 進(jìn)料組成摩爾分?jǐn)?shù)： FX = 餾出液組成摩爾分?jǐn)?shù)： DX = 釜液組成摩爾分?jǐn)?shù)： WX = ? 原料液及塔頂、塔底的平均摩爾質(zhì)量 苯的摩爾質(zhì)量 7 8 .1 1AM Kg Kmol? 甲苯的摩爾質(zhì)量 9 2 .1 4BM Kg Km ol? 進(jìn)料組成摩爾分?jǐn)?shù)： ? 餾出液組成摩爾分?jǐn)?shù)： ? 釜液組成摩爾分?jǐn)?shù)： ? 平均摩爾質(zhì)量： 0. 45 78 .1 1 ( 1 0. 45 ) 92 .1 3 85 .8 2 /0. 98 78 .1 1 ( 1 0. 98 ) 92 .1 3 78 .3 9 /0. 03 78 .1 1 ( 1 0. 03 ) 92 .1 3 91 .7 1 /DWM k g k m olM k g k m olM k g k m ol? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?F 原料的處理量： 185F Kmol h? 總物料衡算： WDF ?? 即 185DW?? 易揮發(fā)組分 的物料衡算： FwD FxWxDx ?? 即 0 .9 8 0 .0 3 1 8 5 0 .4 5DW? ? ? ? ? 由上述二式解得： Kmol h? 1 0 3 .2 1W K m ol h? 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 9 ? 溫度計(jì)算 1．溫度的計(jì)算 由苯 —— 甲苯的氣液平衡關(guān)系表可知：（ ） 溫度 t/℃ 苯的摩爾分?jǐn)?shù) 溫度 t/℃ 苯的摩爾分?jǐn)?shù) 液相 x/％ 氣相 y/％ 液相 x/％ 氣相 y/％ 利用表中數(shù)據(jù)用插值法可求的 tF， tD， tW。 六 加熱器 選用管殼式換熱器。高位槽加料時(shí)通過控制液位高度，可以得到穩(wěn)定流量，但要求搭 建塔臺，增加基礎(chǔ)建設(shè)費(fèi)用；泵加料屬于強(qiáng)制進(jìn)料方式，泵加料易受溫度影響，流量不穩(wěn)定。 篩板塔也是傳質(zhì)過程常用的塔設(shè)備，它的主要優(yōu)點(diǎn)有： ? 結(jié)構(gòu)比浮閥塔更簡單，易于加工，造價(jià)約為泡罩塔的 60％，為浮閥塔的 80％左右。有些特殊的物系，還可以采用恒沸精餾或萃取精餾等特殊方法進(jìn)行分離。 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 5 摘 要 根據(jù)化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求對苯 甲苯二元精餾塔的主要工藝流程進(jìn)行設(shè)計(jì)，并畫出了精餾塔的工藝流程圖和設(shè)備條件圖，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。 通過本次設(shè)計(jì)使自己掌握化工設(shè)計(jì)的基本程序和方法，并且知道化工設(shè)計(jì)的格式，在設(shè)計(jì)過程中掌握了圖表表達(dá)設(shè)計(jì)，論文排版，電腦制圖等能力。板式塔在工業(yè)上最早使用的是泡罩塔 (1813年 )、篩板塔 (1832 年 )，其后，特別是在本世紀(jì)五十年代以后，隨著石油、化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，相繼出現(xiàn)了大批新型塔板，如 S 型板、浮閥塔板 、 多降液管篩板、舌形塔板、穿流式波紋塔板、浮動(dòng)噴射塔板及角鋼塔板等。 ? 壓降較低，每板壓力比泡罩塔約低 30％左右。 由于泡點(diǎn)進(jìn)料時(shí)塔的制造比較方便，而其他進(jìn)料方式對設(shè)備的要求高，設(shè)計(jì)起來難度相對大，所以采用泡點(diǎn)進(jìn)料。對于二元混合物的分離，應(yīng)采用連續(xù)精餾流程。 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 11 當(dāng) t=81℃時(shí)，將 A、 B、 C分別代得：苯 0A 1 2 1 1 . 0 3 3l o g 6 . 0 3 0 5 5 8 1 2 2 0 . 7 9 0p ?? ? 甲苯： 0B 1 3 4 4 . 8l o g 6 . 0 7 9 5 4 8 1 2 1 9 . 4 8 2p ?? ? 則① 0Ap = akp 0Bp = akp ② 0Ap = akp 0Bp = akp ③ 0Ap = akp 0Bp = akp ④ 0Ap = akp 0Bp = akp ⑤ 0Ap = akp 0Bp = akp ⑥ 0Ap = akp 0Bp = akp ⑦ 0Ap = akp 0Bp = akp ⑧ 0Ap = akp 0Bp = akp ⑨ 0Ap = akp 0Bp = akp ⑩ 0Ap = akp 0Bp = akp 因?yàn)楸?甲苯屬于理想物系所以烏拉爾定律代入 ? = 0Ap / 0Bp 則 1? =同理 α 2= α 3= α 4= α 5= α6= α 7= α 8= α 9= α 10= 則 10 1023 2 .5 1? ? ? ?? ??? ? 本設(shè)計(jì)為泡點(diǎn)進(jìn)料 q= ? ?? ? ?2 . 5 11 1 1 1 . 5 12 4 1 1 . 2 511 FXyXXXqy X Xqq?? ??? ? ? ? ??? ? ? ? ? ?? ??? 所以， ??? ?? m i n 0 . 9 8 0 . 6 6 5 1 . 4 10 . 6 6 5 0 . 4 4 1DeeexyR yx? ?? ? ??? 本設(shè)計(jì)回流比選?。?minR=2R = 精餾段操作線方程： Dn + 1 n nxRy = x + = 0 . 7 3 8 x + 0 . 2 5 6 5R + 1 R + 1 提餾段操作線方程： 1 0. 01 02nnyx? ?? 相平衡方程： xn=nn yy )1( ?? ?? = ny y? 由逐板法可以求 : 由 1 ? ?? ? ?? 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 12 ? ? 第一塊塔板上升氣相組成為 1Dy =x = 從第一塊塔板下降的液體組成 1x = 1y / 1y =? = 由第二塊塔板上升氣相組成為 210. 73 82 0. 25 65 0. 73 82 0. 95 13 0. 25 65 0. 95 87yx? ? ? ? ? ? 同理 2 ? 3 ? 3 ? 4 ? 4 ? 5 ? y6= x6= y7= x7= ＜ qx 因 7x ＜ 9x 所以第 8塊塔板上升氣相組成由提餾段操作線方程計(jì)算 則 1. 33 8387 0. 01 02 0. 56 46yx? ? ? 同理 x8= y9= x9= y10= x10= 11y = 11x = 12 ? 12x = 13 ? 13 15 Wxx?? ? 所需總理論板數(shù) : 13 塊 (包括再沸器 ) 精餾段需 6 塊板 提餾段需 7塊板 (2)全塔效率的計(jì)算 0 .2 4 50 .4 9 ( ) 0 .5 3 8TLE ?? ??? ? 實(shí)際 塔層數(shù)的求取 因此： 精餾段實(shí)際板數(shù) 6 1 1 .1 5 1 20 .5 3 8TTNN E? ? ? ? 提餾段實(shí)際板數(shù) 7 1 3 .0 1 1 40 .5 3 8TTNN E? ? ? ?（包括塔釜） 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 13 第 四 章 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算 ? 操作壓強(qiáng) P 的計(jì)算 取每層塔板壓降為 P=,? 則 塔頂壓強(qiáng) ? 進(jìn)料板壓強(qiáng) 12 kP aFP ? ? ? ? 塔底壓強(qiáng) 10 1. 3 26 0. 7 11 9. 5k P aWP ? ? ? ? 精餾段平均壓強(qiáng) 1 1 0 1 . 3 1 0 9 . 7 1 0 5 . 522DFmappp k p? ?? ? ? 提餾段平均壓強(qiáng) 2 1 0 9 . 7 1 1 9 . 5 1 1 4 . 622FWppp k p? ?? ? ? ? 操作溫度 塔頂溫度： Dt =℃ 進(jìn)料溫度： Ft =℃ 塔底溫度： ? ℃ 精餾段平均溫度： 176。（ 2）邊緣區(qū)寬度確定 取 0 .0 7 m 0 .0 4 ms s cW W W?? ? ?。 23 336002 . 8 4 1 0 ( ) 0 . 0 0 6sOWWLhE l?? ? ? ? 取 1E? ? 3,m in ssL ? 據(jù)此可作出與氣體流量無關(guān)的垂直液相負(fù)荷下限線 3。 ? 板式塔的結(jié)構(gòu) Ls， 3ms Vs， 3ms 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 24 ? 塔體的結(jié)構(gòu) 板式塔內(nèi)部裝有塔板、降液管、各物流的進(jìn)出口及人孔（手孔）、基坐、 除沫 器等附屬裝置。人孔處板間距為 800mm，直徑為 500mm，其伸出塔體的筒長為 200mm。塔頂蒸 汽的適宜流速為：常壓操作時(shí)取 12~20ms ，絕對壓力在 6000 ~ 14000Pa時(shí)取30~50ms，絕對壓力小于 6000Pa 時(shí)取 50~70ms 。全部小孔截面積 為進(jìn)氣管截面積的 ~ 倍。再沸器容量大時(shí)