【正文】 整理得 3222 39。 uhd ?計(jì)算，即 ? ? mh d 2 ??? 0 2 ????dH 由于 )( WTd hHH ??? ，故在本設(shè)計(jì)中不發(fā)生液泛現(xiàn)象。 ⑥ 漏液 對(duì)篩板塔，漏液點(diǎn)氣速 39。Ph 由式 ?hhhh cP ??? 1 計(jì)算，即 39。39。ch 計(jì)算 34 干 板 阻 力 39。故 mhhh OWWL )()(h 1 ??????? ?? ③ 液體表面張力的阻力計(jì)算 液體表面張力的阻力 ?h 由式04 gdhLL? ?? ? 計(jì)算。這里取 3/ 0 ?dt ，即 mmt 12? 。 ③ 無效區(qū) 在靠近塔壁的一圈邊緣區(qū)域供支撐塔板的邊梁之用，也稱邊緣區(qū)。39。0 3 6 0 0 ulLh Wh? 取 139。 ?????? 28 依式子hTfL HA3600?? 驗(yàn)算液體在降液管中停留時(shí)間，即 sL HAhTf 39。 ??? ③ 弓形降液管寬度 39。 339。 （ 3） 提餾段溢流裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算 ① 堰長(zhǎng) ?Wl 取 mDl W ????? ② 溢流堰高度 ?Wh 堰高與板上清液層高度及堰上液層高度的關(guān)系為 39。00 3 6 0 0 ulLhWh? 計(jì)算，式中一般取 ?0u =～ 。 ② 溢流方式 單溢流方式中液體自受液盤橫向流過塔徑至溢流堰。 查閱表 10 中塔徑與合理的塔板間距的關(guān)系 ,可知用假設(shè)的塔板間距符合計(jì)算得到的塔徑所對(duì)應(yīng)的塔板間距的取值范圍，即假設(shè)成立。m a x39。 ?? ??? ? 由 VVLC ? ??? ??m a x ,式中 C 由 20 ??????? LCC ? 計(jì)算，其中的 20C 由史密斯關(guān)聯(lián)圖 (圖 10)得 5 5 1 212139。 ???? (6)液體平均粘度計(jì)算 通過查液體黏度共線圖 [9]可得： sm P aLD ?? ? ， sm P aLF ?? ? ， sm P aLW ?? ? 精餾段液相平均粘度為 sm P aLm ???? ? 提餾段液相平均粘度為 sm P aLm ???? 39。本次篩板塔選用的回流比為 RR ? （ 5） 塔頂冷凝器的冷凝方式與冷卻介質(zhì)的選擇 塔頂冷卻介質(zhì)采用自來水，方便、實(shí)惠、經(jīng)濟(jì)。 四 生產(chǎn)任務(wù) 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)要求如下： 6 1） 生產(chǎn)能力（精餾塔的進(jìn)料量）是： 18900 噸／年； 2） 操作周期 ： 7200 小時(shí)／年； 3） 進(jìn)料組成 ：苯含量 25％ （質(zhì)量分率，下同）； 4） 塔頂產(chǎn)品組成 ≥ 97％ ，塔底產(chǎn)品組成≤ 1% ； 5） 操作條件：塔頂操作壓力 （表壓）； 6） 進(jìn)料熱狀態(tài) ： 泡點(diǎn)進(jìn)料 ； 7） 兩側(cè)流體的壓降： ≯ kpa； 8） 工作地點(diǎn)：蘭州 五 塔體計(jì)算 設(shè)計(jì)方案的確定 (1） 精餾方式的選定 本設(shè)計(jì)采用連續(xù)精餾操作方式，其特點(diǎn)是：連續(xù)精 餾過程是一個(gè)連續(xù)定態(tài)過程，能耗小于間歇精餾過程，易得純度高的產(chǎn)品。 要節(jié)省熱能和電能的消耗，減少設(shè)備及基建費(fèi)用。 3） 小孔徑篩板易堵塞，不適宜處理粘性大的、臟的和帶固體粒子的料液。對(duì)于本次設(shè)計(jì)要分離的液體混合物苯和甲苯，我選用篩板塔。 甲苯是最簡(jiǎn)單，最重要的芳烴化合物之一。 塔設(shè)備 塔設(shè)備是煉油、化工、石油化工等生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的氣液傳質(zhì)設(shè)備。根據(jù)塔內(nèi)氣液接觸部件的結(jié)構(gòu)型式，可分為板式塔和填料塔。在空氣中，甲苯只能不完全燃燒，火焰呈黃色。理由是： 篩板塔的優(yōu)點(diǎn) ： 1） 篩板是在塔板上鉆有均布的篩孔，呈正三角形排列 。 雖然篩板塔也 有缺點(diǎn)，但設(shè)計(jì)良好的篩板塔仍具有足夠的操作彈性，對(duì)易引起堵塞的物系可采用大孔徑篩板，故在本設(shè)計(jì)中采用該種塔型。如前所述在蒸餾過程中如能適當(dāng)?shù)乩盟?、塔底的廢熱，就能節(jié)約很多生蒸汽和冷卻 水，也能減少電能消耗。 （ 2） 加熱方式 本設(shè)計(jì)采用間接蒸汽加熱，加熱設(shè)備為再沸器。 （ 6） 板式塔的選擇 板式塔工藝尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算的主要內(nèi)容包括：板間距、塔徑、塔板型式、溢流裝置、塔板布置、流體力學(xué)性能校核、負(fù)荷性能圖以及塔高等。? 塔徑的計(jì)算 (1)精餾段塔徑計(jì)算 21 精餾段氣、液相體積流率為 sLVMVVmVms / ????? ? sLLMLLmLms / ?? ??? ? 由VVLC ? ??? ??m ax ，式中 C 由 20 ??????? LCC ? 計(jì)算，其中的 20C 由下圖查?。? 圖 9 史密斯關(guān)聯(lián)圖 ??10 圖的橫坐標(biāo)為 2121 ????????????????VLssVL ?? 一般選取板上液層高度在 ～ ，在此處取 mhL ? 。39。 ?????? smuu muVD s 39。 塔截面積為 222 mDAT ???? ?? 實(shí)際空塔氣速 為：精餾段 smAVuTs / ??? 提餾段 smAVu Ts / 39。液體流徑較長(zhǎng)，踏板效率較高，塔板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便。設(shè)計(jì)中取 10 ???? smu ， 則 mulLh Wh 339。39。 39。dW 和截面積 39。 39。0 ??? smu ,則 mulLhWh 360000 39。 ? 。小塔一般為 30～ 50mm，這里取 mWc ? 。 篩孔的排列與篩孔數(shù) 篩孔按正三角形排列，篩孔的數(shù)目 n 可按下式計(jì)算 22 ???? t An a 5）開孔率 開孔率φ為 %%1002200 ?????????????????? tdAAa? 篩板的流體力學(xué)驗(yàn)算 精餾段篩板的流體力學(xué)驗(yàn)算 （ 1） 閥孔氣速 氣體通過閥孔的氣速為 精餾段 smAVu s / ???? 提餾段： smAVu s / 39。其中 mNmmNL W mL F mL D mL /??????? ???? 則 ?????? ④ 塔板壓降 氣體通過每層塔板的液柱高度 Ph 由式 ?hhhh cP ??? 1 計(jì)算，則 m1 0 2 0 2 3 0 6 P ???? 氣體通過每層塔板的壓降為 設(shè)計(jì)允許值）0 .9 k p a ( ??????? PP LPP ?（ 3）液面落差 對(duì)于本設(shè)計(jì)中的篩板塔，由于 D 接近 2021mm，故液面落差很小，且塔徑和液流量均不大，可忽略液面落差的影響。ch 由式?????????????????? ???LVc cuh??2000 計(jì) 算 ， 由???d ，查圖 13 得： ?c ，故 mh 239。39。P ???? 氣體通過每層塔板的壓降為 設(shè)計(jì)允許值）0 .9 k p a ( 39。 min,0u 可由式 ???????? ????VLL hhCu ??? 0m i n,0 計(jì)算，即 ? ? 139。 36 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。39。 2 ??????????a ? ? 39。由上圖18 可求得： s/ 3m a xs, ? s/ 3m ins, ? 故操作彈性為 VVm ins,m a xs, ??K 1 40 圖 18 精餾段篩板負(fù)荷性能圖 提餾段塔板負(fù)荷性計(jì)算 （ 1）漏液線 由 ? ? ????? VLL hhCu ??? 0m i n,0 0min,min,0 AVu s? ， OWWL hhh ??3210 ????????? WhOW lLEh 得 VLWhWs hlLEhACV ????????????? ?????????????????????3200m i n, 1000 1 4 0 0 ???? 1漏液線 2液沫夾帶線 3液相負(fù)荷下限線 4液相負(fù)荷上限線 5液泛線 4 2 5 1 4 3 P Ls， m3/s Vs,m3/s 41 . 6 32 ?????????? ????????? ??????????? sL 整理得 32m in, ?? ss LV 在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè) sL 值，依上式計(jì)算出 sV 值，計(jì) 算結(jié)果列于下表 19 表 19 13 ??smLs 13 ??smVs 由上表 19 數(shù)據(jù)即可作出漏液線 1。39。 2 ???c ? ? 39。V39。 法蘭選取公稱壓力為 ，公稱直徑為 mm180 的帶頸平焊鋼制管法蘭。 七 結(jié)果評(píng)價(jià) 精餾設(shè)計(jì)方案從整體上看，設(shè)計(jì)趨于準(zhǔn)確，一般情況下操作安全，操作彈性也比較大，可以完成生產(chǎn)任務(wù)的要求，保證一定的塔效率，輔助設(shè)備充分滿足要求。通過這次學(xué)習(xí)與設(shè)計(jì)實(shí)踐，加深了我對(duì)化工生產(chǎn)過程的理解和認(rèn)識(shí)，而且也鞏固了所學(xué)的的化工原理知識(shí) ,更極大拓寬了我的知識(shí)面，讓我認(rèn)識(shí)了實(shí)際化工生產(chǎn)過程和理論的聯(lián)系和差別，這對(duì)將來的畢業(yè)設(shè)計(jì)將起到重要的作用。 附件 1 設(shè)計(jì)結(jié)果一覽 項(xiàng)目 符號(hào) 單位 計(jì)算數(shù)據(jù) 精餾段 提餾段 各段平均壓強(qiáng) Pm kpa 各段平均溫度 mt ℃ 氣相流量 VS sm3 液相流量 LS sm3 實(shí)際塔板數(shù) N 塊 11 15 板間距 HT m 塔的有效高度 Z m 6 塔徑 D m 2 2 塔截面積 AT 2m 空塔氣速 u m/s 52 堰長(zhǎng) wl m 堰高 wh m 堰上液層高度 owh m 弓形降液管截面積 Af 2m 弓形降液管寬度 Wd m 降液管底隙高度 ho m 板上清液層高度 Lh m 孔徑 do mm 4 4 孔間距 t mm 12 12 孔數(shù) n 個(gè) 1164 1164 開孔率 Φ % % 開孔區(qū)面積 Aa m2 篩孔氣速 ou m/s 塔板壓降 pP? kpa 干板阻力 ch m 液柱 氣體通過液層阻力 hl m 液柱 液體表面張力 hσ mmN 液體在降液管中停留時(shí)間 θ s 4 4 液沫夾帶 Ve kg液 /kg 氣 液相負(fù)荷上限 Ls， max m3/s 液相負(fù)荷下限 Ls， min m3/s 104 104 氣相最大負(fù)荷 VS 在設(shè)計(jì)中，由于設(shè)計(jì)時(shí)間較短，只計(jì)算了全凝器、再沸器、部分接管。 法蘭選取公稱壓力為 ，公稱直徑為 mm15 的帶頸平焊鋼制管法蘭。 ??K 塔的輔助設(shè)備及附件 的計(jì)算與選型 接管管徑計(jì)算與選型 （ 1）進(jìn)料管計(jì)算 為了維檢修方便進(jìn)料管應(yīng)采用帶外套管的可拆結(jié)構(gòu)。 根據(jù)以上各線方程，可作出提餾段篩板塔的負(fù)荷性能圖，如圖 22 所示。 ? ?WT hHb 139。 （ 3）液相負(fù)荷下限線 對(duì)于平直堰，取堰上液層高度 mhOW ? 作為最小液體負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)。 2 ???c ? ? 39。39。 表 15 13 ??smLs 13 ??smVs 由上表 15 數(shù)據(jù)即可作出漏液線 1。0 ? ＞ min,0u 穩(wěn)定系數(shù)為 39。P39。39。1h 計(jì)算 氣體通過液層的阻力 39。由于 33 7 5 5 ???? Lf hh 故 氣液 kg/ kgeV ??????? ???? ＜ 氣液 kgkg. /10 故在本設(shè)計(jì)中