【正文】 塔的操作穩(wěn)定，蒸汽分離空間大時(shí)可防止蒸氣中夾帶液體。 ? 冷凝器 冷凝器的任務(wù)是冷凝離開塔頂?shù)恼羝员銥榉蛛x提供足夠的回流。 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 30 計(jì)算結(jié)果匯總 符號(hào) 單位 計(jì)算數(shù)據(jù) 精餾段 提餾段 各段平均溫度 tm ℃ 各段相對(duì)揮發(fā)度 ? 各段平均壓強(qiáng) Pm kPa 平均流量 氣相 Vs m3/s 液相 LS m3/s 實(shí)際塔板數(shù) N 塊 12 14 板間距 HT m 塔的有效高度 Z m 塔徑 D m 空塔氣速 U m/s 0． 783 塔板液流型式 單溢流 單溢流 溢 流 裝 置 溢流管型式 弓形 弓形 堰長 LW m 堰高 hw m 溢流堰寬度 Wd m 管底與受液盤距離 H0 板 上清液層高度 hL m 孔徑 D0 m 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 31 孔間距 T m 孔數(shù) N 11515 開孔面積 Aa m2 篩孔氣速 U0 m/s 塔板壓降 Δ P0 aP 堰上液層高度 Hd m 霧沫夾帶 ev kg/kg 負(fù)荷上限 液沫夾帶控制 負(fù)荷下限 漏液控 制 氣相最大負(fù)荷 Vmax m3/s 氣相最小負(fù)荷 Vmin m3/s 操作彈性 致 謝 課程設(shè)計(jì)對(duì)于我們是一次嚴(yán)峻的考驗(yàn)，綜合檢驗(yàn)了學(xué)過的知識(shí)，培養(yǎng)了我們理論聯(lián)系實(shí)際的能力。為了提高冷卻介質(zhì)的流速，使其傳熱系數(shù)提高，一般安排冷卻介質(zhì)在管內(nèi)流動(dòng)，蒸汽在管外冷凝，對(duì)于小型精餾塔，冷凝器一般安裝在塔頂，冷凝液靠重力作用回流入塔。 熱虹吸式再沸器利用再沸器中氣 液混合物和塔底 液體的密度差為推動(dòng)力，增加流體在管內(nèi)的流動(dòng)速度，減少污垢的沉積，提高了傳熱系數(shù)，裝置緊湊，占地面積小。 選擇時(shí)應(yīng) 注意以下 幾點(diǎn) ： ① 使設(shè)備成本低（保持較高的傳熱系數(shù)）； ② 使換熱表面盡可能清潔（防止傳熱管表面結(jié)垢）； ③ 對(duì)于易熱分解的產(chǎn)品，應(yīng)使其停留時(shí)間短，加熱壁溫低； ④ 能滿足分離要求。由公式計(jì)算得到尺寸均應(yīng)圓整到相應(yīng)規(guī)格的管徑。7 8 . 3 9 /7 8 . 3 9 8 1 . 7 9 6 4 1 1 . 5 2 /DDM k g m o lD M D k J k g?? ? ? ? ? (1 )0 . 9 8 4 0 0 . 7 1 (1 0 . 9 8 ) 2 8 9 . 2 33 8 6 . 9 1 /V D L D D V A D V BI I X H X Hk J k g? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ?? 物質(zhì) 沸點(diǎn) 0C 蒸發(fā)潛熱 KJ/Kg 臨界溫度 TC/K 苯 394 甲苯 363 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 26 39。 塔底空間 （ 1）、塔底儲(chǔ)液空間依儲(chǔ)液量停留 3－ 5min 或更長時(shí)間而定。 精餾塔負(fù)荷性能圖見圖 3— 1 精餾段篩板負(fù)荷性能圖012345670 Ls(m3/s)Vs(m3/s)系列1系列2系列3系列4系列5系列6 ，作出操作點(diǎn)，與原點(diǎn)連接，即為操作線。 故 ? ? 0 . 5 0 . 0 6 0 . 0 3 ml L w o wh h h h??? ? ? ? ? ?液柱 （ 3）液體表面張力的阻力 h? 計(jì)算 液體表面張力所產(chǎn)生的阻力 h? 304 4 1 9 . 9 1 1 0 0 . 0 0 2 0 3 m8 0 1 . 6 9 . 8 1 0 . 0 0 5LLh gd??? ?? ??? ? ?? ? ? ?液柱 氣體通過每層塔板的液柱高度 ph 0 . 0 3 6 1 0 . 0 3 0 . 0 0 2 0 3 0 . 0 6 8 1 3 mp c lh h h h ?? ? ? ? ? ? ? 氣體通過每層塔板的壓降為 0. 06 81 3 80 1. 6 9. 81 53 5. 75 Pa 70 0 PaP P LP h g?? ? ? ? ? ? ? ? ?（設(shè)計(jì)允許值） （ 4）液面落差 對(duì)于篩板塔液面落差很小，但本例的塔徑和液流量均不大，故可忽略。 （ 4）降液管底隙高度 h0 取液體通過降液管底隙的流速 10 su? ??， 依下式計(jì)算降液管底隙高度 h0 10100 . 0 0 6 6 3 6 0 0 0 . 0 4 8 5 m1 . 3 6 0 . 1 3 6 0 0SWLh lu ?? ? ??? ? ? 1 0 1 0 .0 4 0 9 0 .0 4 8 5 0 .0 1 3 7 m 0 .0 0 6 mWhh? ? ? ? ? 故 降液管底隙高度設(shè)計(jì)合理。本課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是過程的物料衡算，熱量衡算，工藝計(jì)算，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和校核。 五 加熱方式 采用間接加熱，因?yàn)閷?duì)同一種進(jìn)料組成，熱狀況及回流比得到相同的鎦出液組成及回收率時(shí)，間接加熱所需理論板數(shù)比直接加熱要少一些，本次分離苯和甲苯混合液，所以采用間接加熱。 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 7 第二章 流程的設(shè)計(jì)及說明 一 加料方式 加料分兩種方式，泵的加料和高位槽加料。 本設(shè)計(jì)采用篩板精餾塔，進(jìn)行苯 甲苯二元物系的分離，精餾塔，原料預(yù)熱器，蒸餾釜，再沸器及泵等附屬設(shè)備。 根據(jù)生產(chǎn)上的不同要求，精餾操作可以是連續(xù)或間歇的 。 2． 繪制帶控制點(diǎn)的工藝流程圖、精餾塔設(shè)備條件圖 ， 撰寫精 餾塔的設(shè)計(jì)說明書 。 關(guān)鍵詞：苯 — 甲苯、篩板精餾、物料衡算、熱量衡算、流體力學(xué)驗(yàn)算，實(shí)際板數(shù)，塔高。目前從國內(nèi)外實(shí)際使用情況看，主要 的塔板類型為浮閥塔、篩板塔及泡罩塔，而前兩者使用尤為廣泛。 篩板塔的缺點(diǎn)是： ? 塔板安裝的水平度要求較高，否則氣液接觸不勻。 三 冷凝方式 選全凝器，塔頂出來的氣體溫度不高。設(shè)計(jì)中采用過泡點(diǎn)進(jìn)料，將原 料通過預(yù)熱器加熱至泡點(diǎn)溫度后送入精餾塔內(nèi)。1 8 9 .9 C2DFm ttt ??? 提餾段平均溫度： 176。 （ 3）開孔區(qū)面積計(jì)算 2 2 2 12 ( s in )180a xA x r x r r? ?? ? ? ? ? 其中： ? ? 2 . 0 ( 0 . 2 9 6 0 . 0 7 ) 0 . 6 3 4 m22dSDx W W? ? ? ? ? ? ? 2 . 0 0 . 0 4 0 . 9 6 m22CDrW? ? ? ? ? 故 22 2 1 4 6 342 [ 34 6 34 sin ( ) ] 43 m18 0 6aA ??? ? ? ? ? ? （ 4）篩孔數(shù) n 與開孔率 φ 本設(shè)計(jì)所處理的物系無腐蝕性，可選用 ?? 碳鋼板，取篩孔直徑5mmd? ? 。 ? 液相負(fù)荷上限線 取 4s?? 作為液體在降液管中的停留時(shí)間的下限 則 4fTsAHL? ?? 3, m a x m /s44fTs AHL ?? ? ? 據(jù)此可作出與氣體流量 VS無關(guān)的垂直線，液相負(fù)荷上限線 4。除一般塔板按設(shè)計(jì)間距安裝外，其它處根據(jù)需要決定 其間距。 塔高 實(shí)際塔板數(shù) N=26 人孔 PN3? 塔板間距 TH ? 進(jìn)料板處間距 FH ? 人孔處板間距 PH ? 桾座高度 2H 3m? 封頭高度 1H ? 塔 空間高度 HD= 塔底空間高度 HB= F P T F F P P D B 1 2( 1 ) H + H + H + HH N N N H N H N H? ? ? ? ? ? ? 所以總高度 H=(26131)? +1? +3? ++++3= ? 塔板結(jié)構(gòu) 塔徑為 ，超過 800mm，故采用整塊式；由于鋼度、安裝、檢修等要求，多將塔板分成數(shù)塊送入塔內(nèi)。進(jìn)料管內(nèi)的適宜流速為：重力回流取 ~ ，強(qiáng)制回流取 ~ 。當(dāng)進(jìn)氣管安裝在液面以上時(shí)，小孔是朝上方或斜上方的。對(duì)易起泡系統(tǒng)尤為有利。冷凝的優(yōu)點(diǎn)是未凝的產(chǎn)品富集了輕組分，冷凝器為分離提供了一塊理論板。幫助我們更加深入的理解了化工生產(chǎn)單元操作以及設(shè)計(jì)要求，使我們所學(xué)的知識(shí)不局限于書本，鍛煉了我們工程設(shè)計(jì)思維能力。 在小型精餾塔中，冷凝器可采用蛇形式；對(duì)大型設(shè)備一般采用列管式。因此不適宜用于蒸發(fā)對(duì)熱不穩(wěn)定的產(chǎn)品。再沸器是熱交換設(shè)備，根據(jù)加熱面安排的需要，再沸器的構(gòu)造可以是夾套式、蛇管式或列管式；加熱方式可以是間接加熱或直接加熱。塔釜出料管內(nèi)適宜流速一般取 ~。 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 25 第五 章 熱量衡算 ? 熱量衡算 表 4— 1 苯 — 甲苯的蒸發(fā)潛熱與臨界溫度 ? 塔頂熱量 ( 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 時(shí) 苯 : 21( 8 0 . 6 2 7 3 . 1 5 ) / 2 8 8 . 5 1 . 2 3( 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 . 2 3( ) 3 9 4 ( ) 4 0 0 . 7 1 /1 1 1 . 2 2rVV rTH H k J k gT? ?? ? ? ? ? ? ??? 甲苯 : 21( 8 0 . 5 2 7 3 . 1 5 ) / 3 1 8 . 5 7 1 . 1 1(1 1 0 . 6 3 2 7 3 . 1 5 ) / 3 1 8 . 5 7 1 . 2 0rrTT ? ? ?? ? ? 蒸發(fā)潛熱 0 . 3 8 0 . 3 8221 11 1 1 . 1 1( ) 3 6 3 ( ) 2 8 9 . 2 3 /1 1 1 . 2rVV rTH H k J k gT? ?? ? ? ? ? ? ??? 39。為利于出塔氣體夾帶的液滴沉降，此段遠(yuǎn)高于板間距，取 。d P L d P c L L W O WH h h h h h h h h h h h h? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?； ； 聯(lián) 立 得 T W O W c dH h h h h h ?? ? ? ?? ? ? ? ? ?（ 1 ） （ 1 ） ,O W d c Sh h h h V? SS忽 略 ， 將 與 L 與 L ， 與 的 關(guān) 系 式 代 入 上 式 ， 并 整 理 得 22Sa V b c d? ? ? ?? ? ?SS2/3LL ? ? ? ?22020 .0 5 1 0 .0 5 1 2 .8 2 0 .0 2 88 0 1 .60 .1 0 1 1 .0 3 4 4 0 .7 7 2VLa Ac ???? ??? ? ? ??? ???????? ? ? ? ? 1 0 . 5 0 . 6 3 1 0 . 0 4 5 7 = 0 . 1 4 80 . 5 0 . 4TWb H h? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?2200 . 1 5 3 0 . 1 5 3 1 6 4 . 8 60 . 9 5 2 0 . 0 3 2Wc lh? ? ? ?? 2/3 2/31133360 0 360 10 ( ) 10 1 ( ) WdE l????? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ??? ?????? 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 23 故 SS 2 / 3LL220 . 0 2 8 0 . 1 4 8 1 6 4 . 8 6 1 . 1 2 4SV ? ? ? 即 SS2 / 3LL225 .2 8 5 8 8 8 4 0 .1 4SV ? ? ? 在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè) Ls 值，依上式計(jì)算出 Vs 的值，計(jì)算結(jié)果見下表 33 表 表 33 由上表數(shù)據(jù)即可作出液泛線 5 根據(jù)以上方程可作出篩板塔的負(fù)荷性能圖。 氣體通過篩孔的氣速 ： 精餾段： 10 0 2 . 4 8 3 1 0 . 9 6 m s0 . 1 0 1 2 . 2 4 3SVu A? ? ? ?? 提餾段：