【正文】 結(jié)構(gòu)簡單，消耗金屬少，塔板的造價 課程設(shè)計內(nèi)頁說明書 7 可減少 40%左右，安裝容易，也便于清洗檢修 [2]?？梢哉f知識越學(xué)越系統(tǒng)，越來越接近實際工程應(yīng)用。 本次設(shè)計的任務(wù)是設(shè)計用于分離苯 甲苯混合液的篩板式精餾塔。 操作壓力 常壓操作可減少因加壓或減壓操 作所增加的增、減壓設(shè)備費用和操作費用，提高經(jīng)濟(jì)效益 , 在條件允許下常采用常壓操作，因此本精餾設(shè)計選擇在常壓下操作。 板效率及實際塔板數(shù)的確定 求實際板數(shù) 由 TTENN 1?? 得 精餾段實際板數(shù)： N 精 = 11 1 23 ?? （塊） 提餾段實際板數(shù)： N 提 = 13 ??（塊） 即全塔實際板數(shù)為 24塊 操作方程的確定 精餾段： Lhk m o lDRL / 0 2 ????? V=(R+1)D= = 提餾段： hk m o lqFLL /8 3 . 8 3 7 35 5 . 9 22 7 . 9 1 7 3 ????? 課程設(shè)計內(nèi)頁說明書 14 hk m o lFqVV /6 6 )(3 4 )1( ???????? 精餾段操作線方程： 1 ????? nDnn xxVDxVLy 提鎦段操作線方程： 00506..1 ????? nWnn xxVWxVLy 精餾段物性數(shù)據(jù)計算 010 1xy 圖 21 苯 甲苯系的氣液相平衡圖 課程設(shè)計內(nèi)頁說明書 15 由 x =x =x =FDW 查表 21 苯 — 甲苯的 氣液相平衡得： y =y =y =FDW 計算塔頂、塔底、進(jìn)料處相對揮發(fā)度： ? ?? ? ? ?? ?/1 74 0 / 1 74 0 20 50 5 / 1 50 5/1yyFFaF xxFF? ?? ? ??? ? ?? ? ? ?? ?/1 86 / 1 86 86 65 9 / 1 65 9/1yyDDaD xxDD? ?? ? ??? ? ?? ? ? ?? ?/1 0 .0 3 4 / 1 0 .0 3 4 2 .9 50 .0 1 1 8 / 1 0 .0 1 1 8/1yyWWaW xxWW? ?? ? ??? 塔內(nèi)平均相對揮發(fā)度為： 33 2 . 5 2 * 2 . 4 8 6 * 2 . 9 5 2 . 6 4 3 9a a a aF D W? ? ? 由苯 — 甲苯在 不同溫度 下的 汽液平衡 數(shù)據(jù)作出組成溫度圖 由圖 22讀出塔頂、塔底、進(jìn)料溫度： tD = C tF = C tw = 課程設(shè)計內(nèi)頁說明書 16 607080901001101200 1組成x （y ）溫度t 圖 22 苯和甲苯的組成溫度圖 操作壓強： P= kpa 平均溫度 ： tm ： tD = C tF = C tw =1100C ?tm=（ tD + tF ） /2=(+)/2=℃ 課程設(shè)計內(nèi)頁說明書 17 (1)塔頂 y1= XD = 查平衡曲線得到 x1= (2)進(jìn)料 yf = xf = 查附表 [8]知 : (1)塔頂： M VDm =? +()? =（ molg/ ） M LDm =? +()? =（ molg/ ） (2)進(jìn)料 : M VFm =? +()? =（ molg/ ）M LFm =? +()? =（ molg/ ） 平均分子量 M Vm = 2 VFmVDm MM ? = ??（ molg/ ） M Lm = 2 LFMLDM MM ? =( molg/ ) 由 [6]書 和 [7]書 ： 1/ LM? =aA / LA? +aB / LB? ， A為苯 B 為甲苯 塔頂：在 ℃下： LA? =811( 3/mkg ) LB? =806( 3/mkg ) aA =(*)/[*+()*]= 課程設(shè)計內(nèi)頁說明書 18 LMD?1 =+（ ） /806 則 LMD? = ( 3/mkg ) 進(jìn)料 :在進(jìn)料溫度 ： LA? =802 3/mkg ， LB? =798 3/mkg aA =（ *） /[*+()*]= LMF?1 = 0 .4 1 0 1 (1 0 .4 1 0 1)8 0 2 7 9 8?? 則 LMF? = 3/mkg 即精餾段的平均液相密度： LM=(+)/2= (3/mkg) 平均氣相密度： VM? = RTPMVM =(*)/[*(+273)]= ( 3/mkg ) . 精餾段液體表面張力 (1)塔頂 : 查 [6]書 和 [7]書 求得在 ℃下： A? = mmN/ B? = mmN/ MD? = +（ ） =( mmN/ ) (2)進(jìn)料 : 在 110℃下： A? =( mmN/ ) B? =( mmN/ ) MF? = +（ ） =( mmN/ ) 則 m? =( MD? + MF? )/2=(+)/2=( mmN/ ) . 液體平均粘度 課程設(shè)計內(nèi)頁說明書 19 液相平均粘度依下式計算： ??iilm x lglg ?? (1)塔頂 :在 ℃下： A 是苯， B 是甲苯 XD= DA? = smpa? 。 ????? uV s?m 根據(jù)塔設(shè)備系列化規(guī)格，將 D? 圓整到 D=1m 作為初選塔徑，因此， 重新校核流速 u： 74D4Vu 2sn ????? ?（ 2m ） 實際泛點百分率為： fn ?? 22 mDA T ???? ? 塔板詳細(xì)設(shè)計 選用單溢流，弓形降液管，不設(shè)進(jìn)口堰。 漏液點的校核 漏液點的孔速為： vLLoow hhCu ??? /)( ??? = ( ) / 2. 831? ? ? ? ? =(m/s) 篩孔氣速 ou = 0 0 ( / ) 39SV msA ?? 塔板穩(wěn)定系數(shù) ? ? u? ? ? ? ? 表明具有足夠的操作彈性。 因為弓形降液管具有較大容積，又能充分利用塔面積，且單溢流液體流徑長，塔板效率高，結(jié)構(gòu)簡單，廣泛用于直徑小于 米的塔中。 根據(jù)以上各項流體力學(xué)驗算，可認(rèn)為設(shè)計的塔徑及各工藝尺寸合適。 溢流液泛條件的校核 溢流管中的當(dāng)量清液高度可由式 ??????????owSf hlLh 計算液體沿篩板流動時 ,阻 力損失很小 ,其液面落差 ? 可忽略不計 ,即 0?? 。 則 LSman = ? fTAH = 4 ? =（ sm/3 ） 課程設(shè)計內(nèi)頁說明書 31 在 LS man = sm/3 處作出垂線得液相負(fù)荷上限線，可知在圖上 它為與氣體流量 V 無關(guān)的垂直線。 液沫夾帶量的校核 mh hLf ????? )/( smAA Vu fT Sa ????? KgKghH uefTav / 液??????? ???????????? ??? ???? 汽 /Kg 氣 /Kg 氣，故在設(shè)計負(fù)荷下不會發(fā)生過量液沫夾帶。 WB? = smpa? 。由于塔頂產(chǎn)品仍比較熱，所以經(jīng)過冷卻器冷卻。該塔設(shè)計生產(chǎn)時日要求 較大，由板式塔與填料塔比較 [1]知：板式塔直徑放大時，塔板效率較穩(wěn)定 ,且持液量較大，液氣比適應(yīng)范圍大，因此本次精餾塔設(shè)備選擇板式塔。經(jīng)過三年的學(xué)習(xí)，我們已經(jīng)系統(tǒng)掌握了關(guān)于化工專業(yè)各方面的基礎(chǔ)知識及專業(yè)知識；其中包括有機、無機、分析、物理化學(xué)四大化學(xué)、CAD 機械工程繪圖、化工儀表、化工設(shè)備基礎(chǔ)、 化工熱力學(xué)、化工原理等課程。設(shè)計過程中，我們認(rèn)真分析研究，考慮到實際生產(chǎn)中的經(jīng)濟(jì)效益問題及綠色環(huán)保問題，經(jīng)過大量的工藝計算及理論確定，最終選用了篩板式精餾塔，并于常壓下用直接蒸汽加熱法進(jìn)行分離操作；設(shè)計出了一套比較接近實際的精餾塔裝置。 加熱方式 在本物系中，水不是難揮發(fā)液體，選用間接蒸汽加熱 。 DB? = smpa? 。 因為弓形降液管具有較大容積，又能充分利用塔面積，且單溢流液體流徑長，塔板效率高，結(jié)構(gòu)簡單，廣泛用于直徑小于 米的塔中。 根據(jù)以上各項流體力學(xué)驗算，可認(rèn)為設(shè)計的塔徑及各工藝尺寸合適。 [4] 課程設(shè)計內(nèi)頁說明書 34 (1)溢流裝置 取堰長 wl == 1=, 選擇平流溢流堰 出口堰高 ?wh OWL hh ? ,已取 Lh = Wh0 = 310? E 3/2)(whlL 由 )( wh lL=查化工原理下圖 1048 得： E= Wh0 = 310? ()2/3= ?wh OWL hh ? == 取 ?wh 是符合的。 過量液沫夾帶線 注 :以下計算常用 3/23 )(whow lLEh ??? 得 )(~ sow Lh ,E ~~ whlL 經(jīng)驗計算 , 取 E= 則 3/23 )( how Lh ???? ?=SS LL 3/23 ??????????? ? 2/3 依下式計算 : ve = ? ?? ???????? ?fTa hH u (21) 式中： au =fTSAAV? =_ ?? SV h f = (hw +how )=( ?)3/2SL =3/ SL? 令 ve = 液 /kg 氣，由 ? = ? 103? mN/ , HT = 代入式 (21)得： =3 ??(3/ SS LV??) 課程設(shè)計內(nèi)頁說明書 39 整理得： 3/2s sLV ?? 在操作范圍中， 任取幾個 SL 值，根據(jù)上式算出 SV 值列于表 26 中： 表 2－ 6 ,SL sm3 ,SV sm3 依表中數(shù)據(jù)在作出過量液沫夾帶線（ 1） (參見圖 22) 線 由式 ]2[Twd HhH ??? 和 ffowwd hhhhH ? ?????? 聯(lián)立求解。 液沫夾帶量的校核 汽液 KgKghH uefTav / ??????? ???????????? ??? ???? 因為 液 /Kg /Kg 氣，故在設(shè)計負(fù)荷下不會發(fā)生過量液沫夾帶。 (1) ?hhhh Lcp ??? ch = （oocu ） 2 （Lv?? ） = （oosACV ） 2Lv??