化工原理課程設(shè)計(jì)----分離苯-甲苯混合物的精餾塔設(shè)計(jì)(存儲(chǔ)版)
【正文】 工藝尺寸結(jié)構(gòu)在進(jìn)料前將冷液體加熱到泡點(diǎn)再進(jìn)料。，冷凝器等附屬設(shè)備的安排 塔底設(shè)置再沸器，塔頂蒸汽完全冷凝后再冷卻至回流入塔。 熱能的利用 精餾過(guò)程是組分反復(fù)汽化和反復(fù)冷凝的過(guò)程，耗能較多，如何節(jié)約和合理地利用精餾過(guò)程本身的熱能是十分重要的。因?yàn)樵O(shè)置中間再沸器，可以利用溫度比塔底低的熱源，而中間冷凝器則可回收溫度比塔頂高的熱量。所以精餾塔的有效高度為 塔板主要工藝尺寸的計(jì)算 溢流裝置計(jì)算 因塔徑D= ,可選用但溢流弓形降液管，采用凹形受液盤(pán)。因此，氣體流經(jīng)一層浮閥塔板的壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨葹椋? 單板壓降 淹塔 為了防止淹塔現(xiàn)象的發(fā)生，要求控制降液管中清夜層高度 可用下列公式計(jì)算。 以作為液體在降液管中停留時(shí)間的下限，則 漏液線 對(duì)于F1型重閥，依計(jì)算，則又知 式中均為已知數(shù)，故可由此式求出氣相負(fù)荷的下限值，據(jù)此與液相流量無(wú)關(guān)的水平漏液線。 物性參數(shù) 冷卻水進(jìn)出口平均溫度oC查得循環(huán)水在34oC下的物性數(shù)據(jù)： (moC)() 傳熱面積 由于采用泡點(diǎn)回流，所以近似于換熱器中只有相變化，其換熱器負(fù)荷的計(jì)算為：平均傳熱溫差：oC冷卻水用量 由于高溫流體是氣體，所以可選取較小的K值，假設(shè)k=200oC),則估算的傳熱面積為 工藝尺寸結(jié)構(gòu) (1)：管徑和管內(nèi)流速： 選用較高級(jí)冷撥傳熱管（碳鋼），取管內(nèi)流速為(2)： 管程數(shù)和傳熱管數(shù)：可根據(jù)傳熱管內(nèi)徑和流速確定單程傳熱管數(shù) 按單程管計(jì)算，所需的傳熱管長(zhǎng)度為 按單程管設(shè)計(jì)，傳熱管過(guò)長(zhǎng)，宜采用多管程結(jié)構(gòu)。飽和水蒸氣溫度為120oC，冷凝水于120oC下排出。選用封頭DN 180040 人孔 人孔是安裝或修檢人員進(jìn)出塔的唯一通道。根據(jù)所設(shè)計(jì)的塔徑，先按內(nèi)壓容器設(shè)計(jì)厚度，厚度計(jì)算式為：，其中壓力， ，帶入上式得：?，F(xiàn)取傳熱管長(zhǎng)，則 該換熱器的管程數(shù)為 傳熱管總根數(shù)為 (3)：殼程數(shù)單殼程(4): 傳熱管排列和分程方法采用每程內(nèi)采用正三角形排列，隔板兩側(cè)采用正方形排列。近乎為從純液體純氣體狀態(tài)，即： 帶入數(shù)值得 綜上可得 塔頂冷凝器 塔頂采用循環(huán)冷卻水冷凝，冷卻水入口溫度為室溫（取oC)，出口溫度設(shè)為=39oC。因此，可將上式簡(jiǎn)化，得 在操作范圍內(nèi)任取若干個(gè)值，按照上式算出相應(yīng)的值列于附表2中： 附表2：液泛線數(shù)據(jù) 液相負(fù)荷上限線 液體的最大流量應(yīng)保證在降液管中停留時(shí)間不低于3~5s。=65mm以等腰三角形叉排方式作圖，得閥數(shù)N=207按N=207 重新核算孔速及閥孔動(dòng)能因數(shù)： 閥孔動(dòng)能因數(shù)變化不大，仍在9~12范圍內(nèi)。 對(duì)精餾塔，采用相對(duì)揮發(fā)度與液相黏度的乘積為參數(shù)來(lái)表示全塔效率，相對(duì)揮發(fā)度與黏度取塔頂塔底平均溫度下的值，對(duì)苯——甲苯雙組份，由上述的計(jì)算可得相對(duì)揮發(fā)度，黏度為液相平均黏度。 此外，通過(guò)蒸餾系統(tǒng)的合理設(shè)置，也可以取得節(jié)能的效果。 參數(shù)的檢測(cè)和調(diào)控 流量、壓力和溫度等是生產(chǎn)中的重要參數(shù)，必須在流程中的適當(dāng)位置裝設(shè)儀表，以測(cè)量這些參數(shù)。 精餾操作課選用的塔設(shè)備有很多。 進(jìn)料狀態(tài)本設(shè)計(jì)采用泡點(diǎn)。 筒體與封頭 筒體 接管與法蘭 塔頂蒸汽出口管徑 參數(shù)的檢測(cè)和調(diào)控 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(jì)算 平均摩爾質(zhì)量 液相平均表面張力 精餾塔的塔體工藝尺寸計(jì)算 塔徑的計(jì)算 淹塔 原料液加熱到泡點(diǎn)所需熱量由于蒸汽質(zhì)量不易保證，采用間接蒸汽加熱。冷凝冷卻器安裝在較低的框架上，通過(guò)回流比控制期分流后，用回流泵打回塔內(nèi)，餾出產(chǎn)品進(jìn)入儲(chǔ)罐。 選取適宜的回流比，使過(guò)程處于最佳條件下進(jìn)行，可使能耗降至最低。 第二章 總體工藝設(shè)計(jì)計(jì)算以下設(shè)計(jì)計(jì)算中，A代表苯，B代表甲苯，苯、甲苯可視為理想溶液。各項(xiàng)計(jì)算如下： (1）堰長(zhǎng) 由液體負(fù)荷及溢流形式可知，單溢流堰長(zhǎng)滿足,本設(shè)計(jì)采用（2）溢流堰高度 溢流堰高度計(jì)算公式： 選用平直堰，堰上液層高度依下列計(jì)算公式 取上層液高度 得（3） 弓形降液管寬度以及截面積由,得 所以 液體在降液管中停留的時(shí)間θ，一般不小于3~5s，以保證溢流液中的泡沫有足夠的時(shí)間在降液管中得到分離。即 （1） 與氣體通過(guò)塔板的壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨龋?） 液體通過(guò)降液管的壓力損失，因不設(shè)進(jìn)口堰，故按下式計(jì)算的 （3） 板上液層高度，去因此=++=取，, 則可見(jiàn),符合防止淹塔的要求。以F0=5作為規(guī)定氣體最小負(fù)荷的標(biāo)準(zhǔn)，則 液相負(fù)荷下線限 取堰上液層高度作為液相負(fù)荷下限條件，依下列的計(jì)算式 計(jì)算出的下限值，依次作出液相負(fù)荷下限線，該線為與氣相流量無(wú)關(guān)的豎直直線。根據(jù)本設(shè)計(jì)實(shí)際情況，采用非標(biāo)設(shè)計(jì)，現(xiàn)取傳熱管長(zhǎng)，則該換熱器的管程數(shù)位，傳熱管總根數(shù) (3): 傳熱管排列和分程方法 采用組合排列法，即每程內(nèi)均按正三角形排列，隔板兩側(cè)采用正方形排列。 物性數(shù)據(jù) 取物料進(jìn)出口平均溫度為定性溫度：oC在95oC下的有關(guān)物性數(shù)據(jù)： oC） oC）
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