【正文】 液相平均密度為 , 8 1 1 . 4 6 7 9 2 . 3 1 8 0 1 . 8 92Lm k g k m o l? ??? 提 餾段液相平均密度為 39。6x? ； 39。2x? ； 39。39。 T=90C ,? =。 (２ ) 處理能力大，比同塔徑的泡罩塔可增加 10～ 15％。 由于對(duì)物料沒有特殊的要求，可以在常壓下操作。 處理量： 17500 t/a， 料液組成（ 苯 質(zhì)量分?jǐn)?shù)）： 35%， 塔頂產(chǎn)品組成（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）： 97%， 塔頂易揮發(fā)組分回收率： 99%， 每年實(shí)際生產(chǎn)時(shí)間： 300 天 三、 設(shè)計(jì)任務(wù) 完成精餾塔的工藝設(shè)計(jì)，有關(guān)附屬設(shè)備的設(shè)計(jì)和選型，繪制精餾塔系統(tǒng)工藝流程圖和精餾塔裝配圖，編寫設(shè)計(jì)說明書。塔頂上升蒸氣采用全凝器冷凝，冷凝液在泡點(diǎn)下一部分回流 至塔內(nèi)，其余部分經(jīng)產(chǎn)品冷卻器冷卻后送至儲(chǔ)罐。 篩板塔的缺點(diǎn)是： (１ ) 塔板安裝的水平度要求較高，否則氣液接觸不勻。 T=105 C ,? =。39。4y? ， 39。8y? ， 39。 s lgμ LDm= lg()+ () lg() 解出 μ LDm= mPa s 提 餾段液相平均粘度為 μ ‘ Lm=(+)/2= mPa m a x 7 8 1 . 9 3 3 . 1 20 . 0 6 6 9 1 . 0 6 /3 . 1 2LVVC m s??? ?? ?? ? ? ? 可取安全系數(shù)為 ，則 39。 /o ms? ? 39。 5. 液泛 為防止降液管液泛的發(fā)生，應(yīng)使降液管中清液層高度 ? ?wTd hHH ??? 依式 dlpd hhhH ??? ， 而 39。 根據(jù)以上塔板的各項(xiàng)液體力學(xué)驗(yàn)算，可認(rèn)為精餾段塔徑及各項(xiàng)工藝尺寸是適合的。 Ls /(m3/s) Vs /(m3/s) 由上表數(shù)據(jù)即可作出液泛線 5。 5. 液 泛線 令 由 聯(lián)立得 忽略 hσ，將 hOW與 Ls， hd與 Ls， hc 與 Vs 的關(guān)系式代人上式， 將有關(guān)的數(shù)據(jù)代入整理，得 2 2 2 / 30 .4 3 8 2 4 2 0 4 .6 5S s sV L L? ? ? 在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè) Ls 值，依上式計(jì)算出 Vs 值，計(jì)算結(jié)果列于 下表。 = 0 . 3 7 3 5 7 . 6 4 = 1 3 2 . 3 3 k J / smQV ???甲 苯 水蒸汽的用量 1 3 2 .3 3= = 0 .0 6 / s2204m Qq kg?? 水 4） 換熱器的面積及設(shè)備選型 查 表可知， 2( 58 0 ~ 11 50 ) W / ( m K)K ? ，選擇 2600 W / (m K)K ? 。經(jīng)過 熱力學(xué)驗(yàn)算，其各項(xiàng)操作性能指標(biāo)均能符合工藝生產(chǎn)技術(shù)要求， 達(dá)到預(yù)期的目的。 （六） 參考書目 及附表 26 1. 姚玉英等 .化工原理（下冊(cè)），天津：天津大學(xué)出版社， 1999 2. 侯麗新 . 板式精餾塔，北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2020 3. 柴誠敬，劉國維，李阿娜 . 化工原理課程設(shè)計(jì)，天津：天津科學(xué)技術(shù)出版社，1998 4. 化學(xué)工程編寫組 . 化學(xué)工程手冊(cè) . 北京：化學(xué)工業(yè)出版社 5. 國家醫(yī)藥管理局上海醫(yī)藥設(shè)計(jì)院 . 化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)，北京：化學(xué)工業(yè)出版社 附表 表 1 苯和甲苯的物理性質(zhì) 項(xiàng)目 分子式 分子量 M 沸點(diǎn)（℃） 臨界溫度 tC（℃） 臨界壓強(qiáng) PC（ kPa） 苯 A 甲苯 B C6H6 C6H5— CH3 表 2 苯和甲苯的飽和蒸汽壓 溫度 C0 85 90 95 100 105 0AP ,kPa 0BP ， kPa 表 3 常溫下苯 — 甲苯氣液平衡數(shù)據(jù)（ [2]： 8P 例 1— 1 附表 2） 溫度 C0 85 90 95 100 105 液相中苯的摩爾分率 汽相中苯的摩 爾分率 0 0 0 0 1 7 2 0 8 6 0 2 0 0 表 4 純組分的表面張力 ([1]： 378P 附錄圖 7) 溫度 80 90 100 110 120 苯， mN/m 甲苯，Mn/m 20 表 5 組分的液相密度 ([1]： 382P 附錄圖 8) 溫度 (℃ ) 80 90 100 110 120 苯 ,kg/ 3m 甲苯 ,kg/ 3m 814 809 805 801 791 791 778 780 763 768 表 6 液體粘度 181。 此次課程設(shè)計(jì)也 促使 我獨(dú)立地去通過書籍、網(wǎng)絡(luò)等各種途徑查閱資料、查找數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)，確定設(shè)計(jì)方案。 1 2 2 . 5 3 2 0 1 2 2 . 5 3 9 8 . 8 5 8 6 . 1 21 2 2 . 5 3 2 0ln1 2 2 . 5 3 9 8 . 8 5t ? ? ???????????℃， ??3） 熱負(fù)荷及加熱劑用量 11( t t ) = 0 .6 7 5 1 .8 5 ( 9 8 .8 5 2 0 ) = 9 8 .4 9 k J/sPFQ F c? ? ? ? 水蒸汽的汽化熱為 ??????kJ/kg 25 水蒸汽的用量為 = = =2204m Qq ? 4） 換熱器的面積及設(shè)備選型 查 表知， 2( 58 0 ~ 11 50 ) W / ( m K)K ? ，在這里，選擇 2600 W / (m K)K ? 。 項(xiàng)目 符號(hào) 單位 計(jì)算數(shù)據(jù) 精餾段 提留段 各段平均壓強(qiáng) Pm kPa 各段平均溫度 tm ℃ 平均流量 氣相 VS m3/s 液相 LS m3/s 實(shí)際塔板數(shù) N 塊 10 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 塔板液流形式 單流型 單流型 溢流管型式 弓形 弓形 堰長 lw m 堰高 hw m 溢流堰寬度 Wd m 管底與受業(yè)盤距離 ho m 板上清液層高度 hL m 孔徑 do mm 孔間距 t mm 孔數(shù) n 個(gè) 1638 1638 開孔面積 m2 篩孔氣速 uo m/s 塔板壓降 hP kPa 液體在降液管中停留時(shí)間 τ s 堰上 清液層高度 h m 負(fù)荷上限 液泛 控制 液泛 控制 負(fù)荷下限 漏液控制 漏液控制 操作彈性 24 （四） 輔助設(shè)備的設(shè)定 1. 再沸器設(shè)計(jì)計(jì)算 1） 確定流體通入的空間 利用水蒸汽作為熱源，根據(jù)換熱器流體流經(jīng)管程或殼程的選擇原則，水蒸汽走殼程，便于排出，甲苯走管程。 2. 霧沫夾帶線 以 ev＝ 液 /kg 氣為限，求 VsLs 關(guān)系如下 ： 由 3 .265 .7 1 0 aV L T fue Hh? ? ???? ?????，2 2 . 1 4 40 . 4 0 . 0 3 6 3SSaSTfVVuVAA ?? ? ?? ? ? ? , 2 / 3 2 / 336002 . 8 4 1 0 . 9 61 0 0 0 0 . 5 3 so w sLhL??? ? ? ????? ? ? 2 / 32 . 5 0 . 1 2 3 2 . 4f w o w sh h h L? ? ? ? 聯(lián)立以上幾式，整理得 2 / ?? 21 在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè) Ls 值，依上式計(jì)算出 Vs 值，計(jì)算結(jié)果列于 下 表。 Ls /(m3/s) Vs /(m3/s) 由上表數(shù)據(jù)即可作出液沫夾 帶線 2 3. 液相負(fù)荷下限線 對(duì)于平直堰，取堰上液層高度 hOW＝ 作為最小液體負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)。 3. 霧沫夾帶 3 . 2 3 . 26635 . 7 1 0 5 . 7 1 0 0 . 7 9 0 . 0 2 1 / 0 . 1 /1 8 . 4 9 1 0 0 . 4 0 2 . 5 0 . 0 6av Tfe k g k g k gHh????????? ??? ? ? ??? ??? ? ? ????? 液 體 氣 體 液 體 氣 體 17 在設(shè)計(jì)負(fù)荷下不會(huì)發(fā)生過量霧沫夾帶。39。( N 1 ) 0 . 4 0 (1 4 1 ) 5 . 2TZ H m? ? ? ? ? ? 在進(jìn)料板上方開一人孔，其高度為 ，故精餾塔的有效高度為： 3 .6 5 .2 0 .8 9 .6Zm? ? ? ? 五、 塔板主要工藝尺寸計(jì)算 1. 溢流裝置計(jì)算 因塔徑 D＝ ，可選用單溢流弓形降液管，采用平行 受液盤。 4 7 . 3 8 8 7 . 7 4 0 . 3 7 /3 6 0 0 3 6 0 0 3 . 1 2VmSvmVMV m s?? ?? ? ?? 39。 s 塔底 液相平均粘度的計(jì)算 由 tw＝ ℃，查手冊(cè)得 μ A= mPa計(jì)算結(jié)果如下： 塔頂溫度 wt ＝ ℃，進(jìn)料板溫度 Ft ＝ ℃ ，塔底溫度 wt =℃ 精餾段平均溫度 mt =（ ＋ ） /2 = ℃ 提餾段平均溫