【正文】 …………………………………………………… 2 設(shè)計方案的選擇 ……………………………………………………………… ………………… 4 第一張 塔板的工藝的計算 ……………………………………………………………………… 6 主要基礎(chǔ)物性參數(shù) ………………………………………………………………………… 6 精餾塔實體塔板的計算 …………………………………………………………………… 7 精餾塔物料衡算 …………………………………………………………………………… 7 理論塔板數(shù)的確定 ………………………………………………………………………… 7 板效率的計算 ………………………………………………………… …………………… 10 實際板數(shù)的確定 ………………………………………………………………………… … 11 第二章 精餾塔主要工藝尺寸 …………………………………………………………………… 12 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性參數(shù)的計算 ……………………………………………… 12 操作壓力計算 ……………………………………………………………………………… 12 液相平均表面張力計算 …………………………………………………………………… 12 熱量衡算 ……………………………………………… …………………………………… 13 平均摩爾質(zhì)量衡算 ………………………………………………………………………… 15 平均密度計算 ……………………………………………………………………………… 16 塔體工藝尺寸的計算 ……………………………………………………………………… 18 精餾塔塔徑的計算 ………………………………………………………………………… 18 精餾塔有效高度的計算 …………………………………………………………………… 19 塔板工藝尺寸的計算 …………… ………………………………………………………… 19 溢流裝置的設(shè)計 …………………………………………………………………………… 19 浮閥布置設(shè)計 ……………………………………………………………………………… 20 浮閥板流體力學驗算 ……………………………………………………………………… 22 塔板負荷性能圖 …………………………………………………………………………… 25 夜沫夾帶線的繪制 ………………………………………………………………………… 25 液泛線的繪制 ……………………………………………………………………………… 25 漏液線的繪制 ……………………………………………………………………………… 26 液相負荷的下限線的繪制 ………………………………………………………………… 26 液相負荷的上限線的繪制 ………………………………………………………………… 27 小結(jié) ………………………………………………………………………………………… 28 第三章 輔助設(shè)備及選型 ………………………………………………………………………… 29 接管的計算 ………………………………………………………………………………… 29 進料管的選擇 ……………………………………………………………………………… 29 回流管的選擇 ……………………………………………………………………………… 29 釜底出口管路的選擇 ……………………………………………………………………… 30 塔頂蒸汽管 ………………………………………………………………………………… 30 加料蒸汽管的選擇 ………………………………………………………………………… 30 封頭的設(shè)計 ………………………………………………………………………………… 31 人孔的設(shè)計 ………………………………………………………………………………… 31 法蘭的設(shè)計 ………………………………………………………………………………… 31 裙座的計算 ………………………………………………………………………………… 31 吉林化工學院化工原理課程設(shè)計 3 塔釜設(shè)計 ………………………………………………………………………………… 31 第四章 塔高的設(shè)計 …………………………………………………………… ………………… 32 塔總高度的計算 …………………………………………………………………………… 32 第五章 附屬設(shè)備計算 …………………………………………………………………………… 33 冷凝器的選擇 ……………………………………………………………………………… 33 再沸器的選擇 ……………………………………………………………………………… 33 總結(jié)語 …………………………………………………………………………………………… 35 主要符號說明 ……………………………………………………………… …………………… 36 參考文獻 ………………………………………………………………………………………… 38 化工原理課程設(shè)計教師評分表 ………………………………………………………………… 39吉林化工學院化工原理課程設(shè)計 1 摘 要 本次設(shè)計的浮閥塔是化工生產(chǎn)中主要的傳質(zhì)設(shè)備。且經(jīng)過液泛線，漏液線，液相負荷上限，液相負荷下限的校核，確定了操作點符合操作要求 。這種結(jié)構(gòu)不僅結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，制造成本高，而且氣體通道曲折多變、干板壓降達、液泛氣速低、生產(chǎn)能力 小。氣流噴射方向是水平的，液滴在垂直方向的初速度為零，液沫夾帶量很小。 篩板的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，造價低；板上液面落差小，氣體壓降低 ，生產(chǎn)能力較大，氣體分散均勻，傳質(zhì)效率較高。間歇蒸餾具有操作靈活，適應(yīng)性強等優(yōu)點，適合于小規(guī)模，多品種或多組分物系的初步分離。 總之，確定流程時要較全面，合理地兼顧設(shè)備，操作費用，操作控制及安全諸因素。泡點進料時，基于恒摩爾流假定，精餾段和提餾段上升蒸汽的摩爾流量相等，故精餾段和提餾段塔徑基本相等，制造上較為方便。 回流比的 選擇 回流方式可分為重力回流和強制回流。 吉林化工學院化工原理課程設(shè)計 6 第一章 塔板的工藝的計算 表 1— 1 苯和甲苯的物理性質(zhì) 項目 分子式 分子量 沸點 臨界溫度 臨界壓強 苯 A C6H6 甲苯 B C6H5－ CH3 表 1— 2 液相密度ρ kg/m3 溫度 80 90 100 110 120 A 815 B 810 表 1— 3 表面張力σ mN/m 溫度 80 90 100 110 120 A B 表 1— 4 粘度μ LmPa 溫度 80 90 100 110 120 A B 吉林化工學院化工原理課程設(shè)計 7 表 1— 5 汽化熱γ kJ/kg 溫度 80 90 100 110 120 A B 精餾塔物料衡算 加料量： F=125Kmol/h 原料組成 :XF= 塔頂組成： XD= 塔底組成 :XW= 總物料衡算 D+W=125 輕組分 (苯 )物料衡算 125? =+ 聯(lián)立兩式可解得 D= W=平均相對分子質(zhì)量 : FM = +﹙ ﹚ = ㎏／ kmol DM = ﹢ （ ） = ㎏／ kmol WM = +﹙ )= ㎏／ kmol 故質(zhì)量流量： 39。39。x8=x 所以第八塊為進料板，以下交替使用提留操作線方程與相平衡方程 y9=。 對于苯 (A)，其中 ? ， ? 即： 5 4 5 .6 4 5 4 5 .6 4lg 2 7 3 .1 5 2 6 5 .3 4LA t? ??? 1 ?當 ℃時， ,1 ,15 4 5 . 6 4 5 4 5 . 6 4l g 0 . 2 5 4 /8 5 . 9 2 7 3 . 1 5 2 6 5 . 3 4L A L A m p a s??? ? ? ?? 2 ?當 ℃時， , 2 , 25 4 5 . 6 4 5 4 5 . 6 4l g 0 . 2 9 1 m /1 0 0 . 0 9 5 2 7 3 . 1 5 2 6 5 . 3 4L A L A p a s??? ? ? ?? 對于甲苯 (B)，其中 ?? ， ?? 即： 4 6 7 .3 3 4 6 7 .3 3lg 2 7 3 .1 5 2 5 5 .2 4L t? ? ??? 1 ?當 ℃時， 吉林化工學院化工原理課程設(shè)計 11 ,1 ,14 6 7 . 3 3 4 6 7 . 3 3l g 0 . 2 9 5 5 /8 5 . 9 2 7 3 . 1 5 2 5 5 . 2 4LL m p a s????? ? ? ?? 2 ?當 ℃時， , 2 , 24 6 7 . 3 3 4 6 7 . 3 3l g 0 . 2 6 3 7 /1 0 0 . 0 9 5 2 7 3 . 1 5 2 5 5 . 2 4LL m p a s????? ? ? ?? 又精餾段的液相組成： 1 ????? FD xxx 提餾段的液相組成： 2 0 . 4 5 0 . 0 3 0 . 2 422FWxxx ? ?? ? ? ?精餾段的平均液相粘度： ? ? ? ?, 1 , 1 1 , 1 11 0 . 7 1 0 . 2 5 4 1 0 . 7 1 0 . 2 9 5 5 0 . 2 6 4 8 m /L L A L Bx x p a s? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 提餾段的平均液相粘度： ? ? ? ?, 2 , 2 1 , 2 21 0 . 2 4 0 . 2 6 5 0 . 2 6 3 7 1 0 . 2 4 0 . 2 7 0 9 m /L L A L Bx x p a s? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?精餾段的板效率 ? ? ? ?0 . 2 4 5 0 . 2 4 5,1 1 10 . 4 9 0 . 4 9 2 . 5 9 0 5 0 . 2 6 4 8 0 . 5 3 7TLEa ? ??? ? ? ? ? ? ? 提餾段的板效率 ? ? ? ?0 . 2 4 5 0 . 2 4 5, 2 2 20 . 4 9 0 . 4 9 2 . 4 7 0 . 2 7 0 9 0 . 5 4 1TLEa ?? ? ? ? ? ? ? 實際板數(shù)的計算 （塊）（塊），提提精精 8 7N2T1,P??????ENNENTPTT ?全塔所需實際塔板數(shù)： )(291514 塊提精 ????? PPP NNN ，實際加料板為第15塊板 . 吉林化工學院化工原理課程設(shè)計 12 第二章 精餾塔主要工藝尺寸的設(shè)計 操作壓力計算 塔頂壓強 DP =， 每層塔板壓降 Δ P=， 進料板壓力 FP =+150 .7=， 塔底壓力 WP =+290 .7= 精餾段平均操作壓強 Pm=(+)/2= 提餾段平均操作壓強 pm’ =(+)/2= 全塔平均操作壓力 K P ap ??? 液相平均表面張力計算 液相平均表面張力計算依公式 Lm? = ii???? 計算 表 28 液體表面張力 ? [1] 溫度t ，℃ 80 90 100 110 120 A?苯 mN/m B?甲 苯 mN/m 用內(nèi)插法求 D F Wt t t、 、 下苯，甲苯的表面張力。 5) 降液管底隙高度 h0 的計算 取液體通過降液管底隙的流速 smu /39。此時多固定底邊尺寸 B,例如 B為 70、 7 80、 90、 100、 110mm 等。 所以氣體通過浮閥塔板的靜壓頭 ?hhhh lcf ??? =+= 換算成單板壓降 △ Pf=hf L? g= =700 Pa 1) 降液管液面高度的計算 ○1 單層氣體通過塔板的壓降相當于液柱高度 hp1= ②液體通過降液管的靜壓頭降 dh 因不設(shè)進口堰 ，所以可用式 201 5 ????????? hLLhwsd 式中 00. 00 14 04 , 0. 7 , 0. 02 5swl m l m h m? ? ? 20 . 0 0 1 4 0 40 . 1 5 3 0 . 0 0 0 9 8 4 80 . 7 0 . 0 2 5dhm??? ? ??????m ③板上液層高度： hL=,hd1=++= 取 ? =，已選定 HT=,hw=