【正文】 列表如下： 溫度，（℃） 80 90 100 110 120 130 a1i ??? 苯 760 1025 1350 1760 2250 2840 2900 氯苯 148 205 293 400 543 719 760 兩相摩爾分率 x 1 0 y 1 0 本題中，塔內(nèi)壓力接近常壓（實際上略高于常壓），而表中所給為常壓下的相平衡數(shù) 8 據(jù)，因為操作壓力偏離常壓很小，所以其對 y~x 平衡關(guān)系的影響完全可以忽略。V,n39。t =℃ 平均分子量 m39。RT M39。 ???? 塔和塔板主要工藝結(jié)構(gòu)尺寸的計算 塔徑 塔徑的計算 【 9】 精餾段的汽相體積流率 / MqV 3m,V m,VV,ns ?????? 14 精餾段的液相體積流量 / MqL 3m,L m,LL,ns ?????? 按 Smith 法求取允許的空塔氣速 maxu 【 10】 （即泛點氣速 Fu ） 由 ? ? VVLm a x /Cu ????? 式中 C 由公式 20 )20(CC ??其中的 20C 由查 Smith 通用關(guān)聯(lián)圖查取圖 的橫坐標(biāo)為 0028 m,Vm,Lss ?????????????????????? ?????????? 初選塔板間距 mm450HT ? 及板上液層高度 mm60hL ? ，則： 3 9 0 m m60450hH LT ??? 查 Smith 通用關(guān)聯(lián)圖得 ? 負(fù)荷因子 20 ,L20 ?????????????????? ? ? ? ? 4 3 ,Vm,Vm,Lm a x ???????? m/s 操作氣速 取安全系數(shù)為 ，則空塔氣速為 m / m a x ?? uu 精餾段的塔徑 ? ? mm1 5 8 00 0 ??????? 圓整取 mm1600D? 塔截面積為 222T m0 0 ?????? 實際空塔氣速為 s/ Ts ??? 精餾塔有效高度的計算 精餾段有效高度為 m2 . 2 50 . 4 55H)1N(Z T ????? 精精 提餾段有效高度為 m5 . 40 . 4 512H)1N(Z T ????? 提提 在進(jìn)料板 ,精餾段，提留段上放開一人孔，其高度為 故精餾塔的有效高度為 ????? 提精 15 塔板工藝結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計與計算 溢流裝置 因塔徑 mm1600D? 故采用單溢流型弓形降液管 【 12】 ，凹形受液盤，且不設(shè)進(jìn)口內(nèi)堰。 通過流體力學(xué)驗算，可認(rèn)為精餾段塔徑及塔板各工藝結(jié)構(gòu)尺寸合適，若要做出最合理的設(shè)計，還需重 選 TH 及 Lh ，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。 LdLcbVa ??? 式中 )l3600)(1(E0 0 2 8 )hl/()1(Hb)()cA(a3/2w39。BB ????? 人孔 人 孔是安裝或檢修人員進(jìn)出塔體的唯一通道，人孔的設(shè)置應(yīng)便于工作人員進(jìn)入任何一層塔板。本設(shè)計采用直管強制回流。L39。V39。 tKQS ?? ? 3?? ? 2m 考慮 15%的面積裕度： ??? 39。 通過這次畢業(yè)設(shè)計，我有了很多收獲。我去圖書館查閱了這方面的有關(guān)書籍并上了一些網(wǎng)站檢索了相關(guān)內(nèi)容，從中學(xué)到了很多知識，受益匪淺。 其次通過這次畢業(yè)設(shè)計，對 板式塔 的工作原理有了初步詳細(xì)精確話的了解， 加深了對設(shè)計中所涉及到的一些力學(xué)問題和一些有關(guān)應(yīng)力分析、強度設(shè)計基本理論的了解。 結(jié)論 本次設(shè)計的題目是年產(chǎn) 5 萬噸氯苯的后工序工藝設(shè)計。?????? ???????? ?所以取 換熱器的設(shè)計 設(shè)計任務(wù) 處理能力： 5t/a 氯苯的后工序處理的預(yù)熱 設(shè)備型式：固定管板式換熱器 操作條件：進(jìn)料溫度 60℃ ，出口溫度 ℃ 循環(huán)水蒸汽入口溫度 130℃ ，出口溫度 130℃ 允許壓降不大于 510 Pa 每年按 300 天計算，每天 24 小時連續(xù)運行 確定物性數(shù)據(jù) 定性溫度 :可取流體進(jìn)出口溫度的平均值。?????? ???????? ?所以取 塔釜進(jìn)氣管 對塔釜進(jìn)氣管的基本要求是：避免液體淹沒氣體通道，盡量使氣體沿塔的橫截面分布均勻，本設(shè)計采用帶有斜切口的直管進(jìn)氣，斜切口可改善氣體的分布狀況 。該塔的出料管即為塔底再沸器的進(jìn)口管。塔體上采用垂直吊蓋人孔，設(shè)有人孔處的板間距為 mm600H39。?????????????????? 故3/2s2s2s3/2s2s2s ??? ???（ 22） 在操作范圍內(nèi)，任取幾個 sL 值，依式（ 22）算出對應(yīng)的 sV 值列于下表： /sm,L 3s /sm,V 3s 依據(jù)表中數(shù)據(jù)做出液泛線（ 5) 液相負(fù)荷上限線 20 以 s4LHA s Tf ???作為液體在降液管中停留時間的下限，則 / 3fTm a x,s ????? （ 33） 據(jù)此可做出與氣體流量無關(guān)的垂直液相負(fù)荷上限線 （ 2) 漏液線 3/2sowwL L1 1 4 ???? 漏液點氣速 VLL0m i n,o /)( ????? ? m in,oom in,s uAV ? 整理得 3/2sm in,s ?? （ 44） 在操作范圍內(nèi)，任取幾個 sL 值，依式（ 44）算出對應(yīng)的 sV 值列于下表： /sm,L 3s /sm,V 3s 依據(jù)表中數(shù)據(jù)做出漏液線（ 1) 液相負(fù)荷下限線 取平直堰堰上液層高度 ? m， ? 0 0 L3 6 0 010 0 2 8 L3 6 0 0E0 0 2 8 3/2s3/2wsow ??????????????????? /sm00 3m in,s ? （ 55） 據(jù)此可做出與氣體流量無關(guān)的垂直液相負(fù)荷下限線 (3) 21 在負(fù)荷性能圖上做出操作點 A（ ss V,L ）即（ ， ）連接 OA 即操作線。hhhH ?????????? ? 聯(lián)立得 ????????????? hhhh)1(h)1(H dcOWWT 忽略 ?h ，將 scsdsOW VhLh,Lh 與，與與 的關(guān)系式代入上式，并整理得 3/2s39。ss ?? mm 16 開孔區(qū)面積 aA 212221222a i 180Rxs i nR180xRx2A??????? ??????????? ?????? 式中 ? ? ? ? m4 7 3 8 4 1 ??????? ????? 開孔數(shù) n 和開孔率 ? 取篩孔的孔徑 mm5do ? ，正三角形排列，篩板采用碳鋼，其厚度 mm4?? ，且取?odt 故 孔心距 mm1553 ???t 每層塔板的開孔數(shù) 6 8 7 63 3 9 0 1 1 5 5 2a2 ????????????????（孔） 每層塔板的開孔率 ? ? ????（ φ 應(yīng)在 5~15%，故滿足要求） 每層塔板的開孔面積 2ao m1 3 5 3 9 0 ????? 氣體通過篩孔的孔速 m /?? 塔板上的流體力學(xué)驗算 氣體通過篩板壓降 ph 和 pp? 的驗算 ???? hhhh lcp 氣體通過干板的壓降 ch 2LV2ooc ??????????????????? 式中孔流系數(shù) oC 由 ??? 查化工原理課程設(shè)計 P115圖 510得出， ? 氣體通過板上液層的壓降 lh ? ? ? ? m0 3 4 1 2 4 7 Lowwl ????????? 17 式中充氣系數(shù) ? 的求取如下 氣體通過有效流通截面積的氣速 au ，對單流型塔板有 m / Vu fT sa ????? 動能因子 )ms/( 2/12/1Va0 ????? 取 ?? （一般可近似取 ~?? ） 【 12】 。A ??? t1 1 1 2 739。M m,V ??? k g / k m o )(39。F ?? （查平衡曲線） ? ? k g / k m o 1 28 9 9 m,VF ?????? ? ? k g / k m o m,LF ?????? 精餾段平均摩爾質(zhì)量 ? ? k g / k m o ,V ??? k g / k m o )(M m,L ??? 平均密度 m? 汽相平均密度 m,V? ? ? 3mm,Vmm,V k g / ??? ???? 11 液相平均密度 m,L? 塔頂 由 ? ℃ 時，純苯氯苯在任何溫度下的計算 【 8】 ??? ??? 得 3A kg/?? 3B k g / ?? 3m,DB,DBA,DAm,D k g / 0 3 7 ?????????? 進(jìn)料板 由 ? ℃ 得 3A,F k g / 0 3?? 3B,F k g / 0 2 5?? 進(jìn)料板液相的質(zhì)量分率 1 A ???? ?? 3m,LFB,LFBA,LFAm,LF kg / 25 ??????????? 精餾段 ? ? 3m,L k g / ???? 液體的平均表面張力 m? 塔頂：由 ? ℃ 查手冊得 m N /,LD ?? m N /,LD ?? m N / ,LD ?????? 進(jìn)料板：由 ? ℃ 查手冊得 m N /, ?ALF? m N /, ?BLF? m N / , ?????mLF? 精餾段液相平均表面張力 ? ? m N / ???Lm? 液體的平液均粘度 mLμ, 液相平均粘度依公式 iiLm lgxlg ??? ? 計算 塔頂 由 ?Dt ℃ 查手冊得 12 sm P ,D ??? sm P ,D ??? sm P a3 1 ,LD ??? 進(jìn)料板 由 ? ℃ 查手冊得 sm P ,LF ??? sm P ,LF ??? sm P a3 3 ,LF ??? 精餾段 ? ? sm P ,L ????? 塔的精餾段操作工藝條件及相關(guān)物性數(shù)據(jù)的計算 平均壓強 m39。V,nF,nL,n39。液相混合物就從塔底一部分進(jìn)入到塔底產(chǎn)品冷卻器中，一部分進(jìn)入再沸器，在再沸器中被加熱到泡點溫度重新回到精餾塔。塔設(shè)備按其結(jié)構(gòu)形式基本可分為兩類：板式塔和填料塔。若工藝要求減少釜塔的加熱量，以避免釜溫過高，料液產(chǎn)生聚合或結(jié)焦，則應(yīng)采用氣態(tài)進(jìn)料。 塔頂冷凝裝置可采用全凝器、分凝器 —— 全凝器兩種不同的設(shè)置。對皮膚和粘膜有刺激性．對神經(jīng)系統(tǒng)有麻醉性，LD502910mg／ kg，空氣中最高容許濃度 50mg／ m3。燃點 ℃ ，折射率 ，粘度(20℃ )0． 799mPa其缺點是穩(wěn)定操作范圍窄，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。為滿足設(shè)備大型化及有關(guān)分離操作所提出的各種要求，新型塔板不斷出現(xiàn)，已有數(shù)十種。篩板塔出現(xiàn)于 1830年 【 3】 ，很長一段時間內(nèi)被認(rèn)為難以操作而未得到重視。它可使氣（或汽）液或液液兩相之間進(jìn)行緊密接觸，達(dá)到相際傳質(zhì)及傳熱的目的 [1]。 其 優(yōu)點是操作穩(wěn)定 ,能保持塔內(nèi)部分溫度及組成均不變 ,自動化程度高 ,處理能力大 ,回流比較大。 設(shè)計中采用 泡點 進(jìn)料 ,其精餾是利用多次部分汽化和多次部分冷凝分離液體混合物的過程 ,在工業(yè)生產(chǎn)中 ,要求將大量混合液進(jìn)行較為徹底分離進(jìn) ,須采用連續(xù)精餾 ,將原料液經(jīng)原料預(yù)熱器加熱到指定的溫度 ,進(jìn)入精餾塔的中部 ,在塔內(nèi)進(jìn)行精餾。 reboiler 。它所好用的剛才重量在各類工藝設(shè)備中也屬較多（見表 ）。與此同時，還出現(xiàn)了浮閥塔，它操作容易，結(jié)構(gòu)也比較簡單，同樣得到了廣泛應(yīng)用。 篩板是在塔板上鉆有均布的篩孔，呈正三角形排列。凝固點 45℃ 。常溫下不受空氣、潮氣及光的影響，長時間沸騰則脫氯。連續(xù)精餾具有生產(chǎn)能力大，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點，工業(yè)生產(chǎn)中以連續(xù)精餾為主。本實驗采用的是常壓精餾。設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)實際需要選定回流比，也可參考同類生產(chǎn)的經(jīng)驗值選定。 工藝流程及說明 6 原料預(yù)熱器，在原料預(yù)熱器中加熱到泡點溫度，然后，原料從進(jìn)料口進(jìn)入到精餾塔中。 確定操作的回流比 [7] 將 上 表中數(shù)據(jù)作圖得 y~x 曲線。L,n39。M 塔底