【正文】 取進(jìn)料板上方、精餾段一處及提餾段一處各留一人孔且人孔高度 h= 所以可知精餾塔有效塔高： Z=Z 精 +Z 提 +3h=++3*= 溢流裝置的設(shè)計(jì) 由精餾段塔徑 D= 則溢流裝置可采用單溢流，弓型降液管，平行受液盤及平直溢流堰，不設(shè)進(jìn)口堰。x14= y15=。x6= y7=。 +? 125=???? FqVV )1(39。由于本次設(shè)計(jì)為小型塔，故采用重力回流。上升蒸汽回流下來(lái)的冷液進(jìn)行傳質(zhì)，其優(yōu)點(diǎn)是釜液部分汽化，維持原來(lái)的濃度，以減少理論塔板數(shù)，其缺點(diǎn)是增加加熱裝置。采用泡點(diǎn)進(jìn)料不僅對(duì)穩(wěn)定操作較為方便，且不受季節(jié)溫度影響。甲醇和水不反應(yīng)，且容易冷凝，故使用全凝器，用水 冷凝。按過(guò)程按操作方式的不同，分為聯(lián)組整流和間歇蒸餾兩種流程。根據(jù)孔徑的大小，分為小孔徑篩板和大孔徑篩板兩類。 ⑸ 網(wǎng)孔塔板 網(wǎng)孔塔板采用沖有傾斜開孔的薄板制造，具有舌形塔板的特點(diǎn)，并易于加工。 ⑴ 泡罩塔板 泡罩塔板的氣體通道是由升氣管和泡罩構(gòu)成的。實(shí)際加料位置在第 15 塊板。 本文設(shè)計(jì)了浮閥精餾塔及其附屬元件的尺寸、管線路線的鋪設(shè)，并對(duì)摩爾分?jǐn)?shù)為 的苯 — 甲苯二元溶液進(jìn)行精餾過(guò)程，其中塔頂使用全凝器，部分回流。有板式塔與填料塔兩種主要類型。 ⑶ 篩孔塔板 篩孔塔板是最簡(jiǎn)單的塔板，造價(jià)低廉，只要設(shè)計(jì)合理，其操作彈性是可以滿足生產(chǎn)需要的 ，目前已成為應(yīng)用最為廣泛的一種板型。 ⑼ 無(wú)溢流塔板 無(wú)溢流塔板是一種簡(jiǎn)易塔板，只是一塊均勻開有一定縫隙或篩孔的圓形平吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 3 板，無(wú)降液管，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉。具有較高的操作彈性，但稍低于泡罩塔 。譬如，用余料作為塔頂產(chǎn)品（或釜液產(chǎn)品）冷卻器的冷卻介質(zhì)，既可以將原料預(yù)熱，又可以節(jié)約冷卻質(zhì)。甲苯和苯在常壓下就能夠分離出來(lái)，所以本實(shí)驗(yàn)在常壓下操作就可以。由于重組分是水，故省略加熱裝置。如果需要較高的塔頂處理或塔板數(shù)較多時(shí)，回流冷凝器不宜安裝在塔頂。F =F FM = ㎏／ h 質(zhì)量分率： 39。x3= y4=。x11= y12=。 tD=℃ 1 ? / ( )kJ kmol K? 2 ? / ( )kJ kmol K? 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 14 12 (1 )pD p D p DC C x C x? ? ? ? ?/ ( )kJ kmol K? = / ( )kJ kmol K? ： tW=℃ 1 ? / ( )kJ kmol K? ； 2 ? / ( )kJ kmol K? 12 (1 )pW p W p WC C x C x? ? ? ? ? = / ( )kJ kmol K? Ft =℃： 1 ? / ( )kJ kmol K? 2 ? / ( )kJ kmol K? 12(1 )P P F P FC C x C x? ? ? ? = / ( )kJ kmol K? Dt =℃ : 1 39 3. 77 6 /r KJ Kg? 2 3 7 9 .6 2 5 /r KJ Kg? 12 (1 )DDr r x r x? ? ? ? ? = 3 9 3 . 7 7 6 0 . 9 8 3 7 9 . 6 2 5 (1 0 . 9 8 )? ? ? ? = 塔頂 12(1 )D DDM M x M x? ? ? ? = 7 8 .1 1 0 .9 8 9 2 .1 4 (1 0 .9 8 )? ? ? ? /kg kmol? （ 1） 0℃時(shí)塔頂氣體上升的焓 VQ 塔頂以 0℃為基準(zhǔn)， DpDVDQ V C t V M?? ? ? ? ? ? 1 6 8 . 5 4 9 9 . 7 9 8 0 . 4 1 6 8 . 5 4 3 9 3 . 4 9 7 8 . 3 9? ? ? ? ? ? 6550974. 063 /KJ h? （ 2）回流液的焓 RQ 此為泡點(diǎn)回流，據(jù) t x y?? 圖查得此時(shí)組成下的泡點(diǎn) Dt ，用內(nèi)插法求得回流液組成下的 39。 F1 型又分為重閥（代號(hào)為 Z） 和輕閥 (代號(hào)為 Q)兩種，分別由不同厚度薄板沖壓而成，前者重約 32 克，最為常用；后者阻力略小，操作穩(wěn)定性也略差，適用于處理量大 并要求阻力小的系統(tǒng)，如減壓塔。 0F 反映密度為 V?的氣體以 0u 速度通過(guò)閥孔時(shí)動(dòng)能的大小。從以上計(jì)算的結(jié)果可知，其泛點(diǎn)率都低于 80%，所以霧沫夾帶量能滿足Ve(液 )/kg(干氣體 )的要求。 即塔頂蒸汽管設(shè)計(jì)如下： 塔頂蒸汽管直徑依下式計(jì)算： TsT uVd ?4? 式中： Tu 為液料在塔頂蒸汽管內(nèi)的流速，且取 Tu =20m/s； sV 近似取為精餾段的體積流率，且 sV = sm/3 。由于均作內(nèi)徑 800mm? ，故桾座壁厚取 16mm 基礎(chǔ)環(huán)內(nèi)徑 ： Dbi=(1400+2*16)(~)*1000=1032mm 基 礎(chǔ)環(huán)外徑： Db0=(1400+2*16)(~)*1000=1832mm 圓整： DBI=1200mm,Dbo=2020mm。 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 29 第三章 輔助設(shè)備及選型 接管的計(jì)算與選擇 進(jìn)料管的選擇 進(jìn)料的質(zhì)量流率： hKgMFG L F mF / 1 0 6 3 0 ????? 進(jìn)料的體積流率： hKgGLLF mFF /?? ? 則進(jìn)料管的直徑可由以下公式計(jì)算： FFF uLd ?36004? 式中： Fu 為料液在進(jìn)液管內(nèi)的流速，且取 Fu =則 mmdF 0 ????? 同時(shí)設(shè)置兩個(gè)進(jìn)料管不同時(shí)間內(nèi)進(jìn)料，且每個(gè)進(jìn)料管的進(jìn)料量均為：hKgLF /? 回流管的選擇 冷凝器安裝在塔頂時(shí)，回流液在管道中的流速一般不能過(guò)高，否則冷凝 器高度也要相應(yīng)提高。 （ 2）提餾段： ○1 單層氣體通過(guò)塔板的壓降相當(dāng)于液柱高度 hp2= 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 24 ②液體通過(guò)降液管的靜壓頭降 dh 因不設(shè)進(jìn)口堰，所以可用式 201 5 ????????? hLLhwsd 式 中 00 . 0 0 3 3 , 0 . 7 , 0 . 0 2 7 7 3swl m l m h m??? ? ? 20 . 0 0 3 30 . 1 5 3 0 . 0 0 4 4 2 20 . 7 0 . 0 2 7 7 3dhm??? ? ??????m ③板上液層高度： hL=, 1 0 . 0 7 9 0 . 0 0 4 4 2 2 0 . 0 6 0 . 1 4 3 40 . 5 , 0 . 4 0 , 0 . 0 4 1 2DTwhmH m h m? ??? ? ? ?? ? ?取 已 選 定 ( ) 0 . 5 ( 0 . 4 0 0 . 0 4 1 2 ) 0 . 2 2 0 6TwH h m? ? ? ? ? ? 從而可知 )( wTd hHH ??? ，符合防止液泛的要求 2) 液沫夾帶量 Ve 計(jì)算 判斷液沫夾帶量 Ve 是否在小于 10%的合理范圍內(nèi)，是通過(guò)計(jì)算泛點(diǎn)率 F1 來(lái)完成的。如果塔內(nèi)氣相流量變化范圍大，可 采用一排重閥一排輕閥方式相間排列，以提高塔的操作彈性。0 ? ，則降液管底隙高度 h0 可依下式計(jì)算： 對(duì)于精餾段： 0 0 0 . 0 0 1 4 0 4 3 6 0 0 0 . 0 2 53 6 0 0 3 6 0 0 0 . 7 0 . 0 8hwLh lu ?? ? ?? ? ? 故有 0 0 . 0 4 9 0 . 0 2 5 0 . 0 2 4 0 . 0 1 1wh h m m? ? ? ? ? 對(duì)于提餾段：0 0 . 0 0 3 3 3 6 0 0 0 . 0 2 7 7 33 6 0 0 0 . 7 0 . 1 7hm? ????? 所以可知降液底隙高度設(shè)計(jì)合乎要求，且選用凹形受液盤深度為 50mm。 Dt =℃ 9 0 8 0 8 0 . 4 8 0 , 2 1 . 6 4 4 9 /2 0 . 5 9 2 1 . 6 9 2 1 . 6 9 BDBD m N m?????? 9 0 8 0 8 0 . 4 8 0 , 2 1 . 2 2 0 4 /2 0 . 0 6 2 1 . 2 7 2 1 . 2 7 ADAD m N m?????? ? ? ? ?1 2 1 . 2 2 0 4 0 . 9 8 2 1 . 6 4 1 0 . 9 8 2 1 . 2 2 8 8 /L D m A D D B D Dx x m N m? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? Ft =℃， 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 13 1 0 0 9 0 9 1 . 4 9 0 , 2 0 . 0 2 7 5 /1 8 . 2 5 2 0 . 0 6 2 0 . 0 6 AFAF m N m?????? 1 0 0 9 0 9 1 . 4 9 0 , 2 0 . 4 1 5 1 /1 9 . 9 4 2 0 . 5 9 2 0 . 5 9 BFBF m N m?????? mmNxx FBFFAFL F m /2 4 0 )1( ???? ??? Wt = ℃， 1 1 0 1 0 0 1 0 8 . 7 9 1 0 0 , 1 7 . 8 0 4 /1 7 . 6 6 1 8 . 8 5 1 8 . 8 5 AWAW m N m?????? 1 1 0 1 0 0 1 0 8 . 7 9 1 0 0 , 1 8 . 5 9 5 1 /1 8 . 4 1 1 9 . 9 4 1 9 . 9 4 BWBW m N m?????? ? ? ? ?1 1 7 . 8 0 4 0 . 0 3 1 8 . 5 9 5 1 1 0 . 0 3 1 8 . 5 7 1 4 /L W m A W W B W Wx x m N m? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? 精餾段液相平均表面張力 : mmNL F mL D mLm /7 3 4 ???? ）（ ??? 提餾段液相平均表面張力： mmNL W mL F mLm /4 0 6 )(2 ??? ??? 熱量衡算 加熱介質(zhì)的選擇 選用飽和水蒸氣，溫度 140℃，工程大氣壓為 . 原因：水蒸氣清潔易得，不易結(jié)垢，不腐蝕管道，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)減小，但蒸汽壓力不宜過(guò)高。x9= y10=。39。D = D DM = ㎏／ h 39。對(duì)于小型塔，回流冷凝器一般安裝在塔頂。 加 熱 方式的 選擇 加熱方式可分為直接蒸汽和間接蒸汽加熱。 操作 壓 力的 選擇 蒸餾過(guò)程中按操作壓力不同，分為常壓蒸餾，減壓蒸餾和加壓蒸餾。 蒸餾通過(guò)物料在塔內(nèi)的多次部分汽化與多次部分冷凝實(shí)現(xiàn)分離，熱量自塔釜輸入，由冷凝器中的冷卻質(zhì) 將余熱帶走。 合理的設(shè)計(jì)和適當(dāng)?shù)牟僮髂軡M足要求的操作彈性，而且效率高。 ⑺ 多降液管塔板 在普通浮閥上設(shè)置多根降液管以適應(yīng)大液體量的要求，降液管為懸掛式。 ⑵ 浮閥塔板 浮閥塔板是對(duì)泡罩塔板的改進(jìn)，取消了升氣管，在塔板開孔上訪設(shè)置了浮閥，浮閥可根據(jù)氣體的流量自行調(diào)節(jié)開度。 精餾段的 操作彈性為 ，提餾段的操作彈性為 ，符合操作要求。吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 1 吉林化工學(xué)院 化 工 原 理 課 程 設(shè) 計(jì) 題目 苯 甲苯二元物系浮閥精餾塔設(shè)計(jì) 教 學(xué) 院 專業(yè)班級(jí) 學(xué)生姓名 學(xué)生學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師 2020 年 06 月 11 日