【正文】 管作為上升蒸汽通道。 溢流塔板 板間有專供液體流通的“降液管”，又稱“溢流管”。 原 料 原 料儲罐 原料預(yù)熱器 精 餾 塔 冷凝器 塔頂產(chǎn)品冷卻器 塔底產(chǎn)品冷卻器 再沸器 甲苯的儲罐 苯的儲罐 二 、 效率高：氣液兩相在塔內(nèi)保持充分的密切接觸，具有較高的塔板效率或傳質(zhì)效率。 流程的說明 ： 首先，苯和甲苯的原料混合物進(jìn)入原料罐，在里面停留一定的時(shí)間之后，通過泵進(jìn)入原料預(yù)熱器，在原料預(yù)熱器中加熱到泡點(diǎn)溫度，然后，原料從進(jìn)料口進(jìn)入到精餾塔中。 物質(zhì)從一相轉(zhuǎn)移到另一相的傳質(zhì)過程稱為“物質(zhì)傳遞過程”。”在新型填料方面則在努力的研究發(fā)展有利于氣液分布均勻、高效和制造方便的填料。因此精餾塔操作彈性的好壞直接關(guān)系到石油化工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。在化工生產(chǎn)中，塔設(shè)備的性能對于整個(gè)裝置的產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量、生產(chǎn)能力和消耗定額，以及三廢處理和環(huán)境保護(hù)等各個(gè)方面，都有非常重大的影響。同時(shí)我國還進(jìn)口一些新型塔設(shè)備，這些設(shè)備的引進(jìn)也帶動了我國自己的塔設(shè)備的科研、設(shè)計(jì)工作，加速了我國塔技術(shù)的開發(fā)。 相關(guān)物性參數(shù) [1] （ 1）苯和 甲苯的物理參數(shù) 分子式 相對分子質(zhì)量 沸點(diǎn)℃ 臨界溫度℃ 臨界壓力 MPa 苯（ A） 66CH ,898 甲苯（ B） 365CHCH (2)飽和蒸汽壓 苯 甲苯的飽和蒸汽壓可用 Antoine 方程計(jì)算 ln o BPAtC??? A B C 苯 甲苯 (3)苯 甲苯的相對密度 溫度℃ 80 90 100 110 120 苯 815 甲苯 810 (4)液體表面張力 /mN mA 80 90 100 110 120 苯 甲苯 (5)苯甲苯液體粘度 MPa 80 90 100 110 120 苯 甲苯 苯和甲苯的分離 進(jìn)料 （一）分離原理 已知苯的沸點(diǎn)為 ℃，甲苯的沸點(diǎn)為 111℃，它們的沸點(diǎn)不同，根據(jù)這一性質(zhì)，可采用蒸餾原理實(shí)現(xiàn)兩者的分離。 （二 ）特點(diǎn) 通過蒸餾操作，可以直接獲得所需要的產(chǎn)品，不像吸收、萃取等分離方法，還需要外加吸收劑或萃取劑，因而蒸餾操作流程通常較為簡單。最終，完成苯與氯苯的分離。 此處苯和甲苯的分離采用的是板式塔。 穿流塔板 板間不設(shè)降液管，氣液兩相同時(shí)由板上孔道穿流而過，象這種塔板結(jié)構(gòu)簡單、板上無液面落差、氣體分布均勻、板面利用率充分、可增大處理量及減少壓力降。板上的鼓泡液層或充分的鼓泡沫體，為氣液兩相提供了大量的傳質(zhì)界面，液體通過降液管流下，并依靠溢流堰以保證塔板上存有一層厚度的液層。 塔板上設(shè)置溢流堰，以使板上維持一定厚度的液層。 V4 型浮閥，閥孔被沖壓成向下彎曲的文丘里形，用于減少氣體通過塔板時(shí)的壓力降。 方案選擇 由以上各種塔的分析，可見浮閥塔具有下列優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)這些優(yōu)點(diǎn)，該設(shè)計(jì)優(yōu)選浮閥塔。蒸汽自閥孔上升，頂開閥片，穿過環(huán)形縫隙，以水平方向吹入液層，形成泡沫，浮閥能隨著氣速的增減在相當(dāng)寬的氣速范圍內(nèi)自由升降，以保持穩(wěn)定的操作。換熱器可分為混合式、間壁式 、蓄熱式和中間載熱體式四大類。以氣液相負(fù)荷最大的近釜塔板為設(shè)計(jì)板面，并將設(shè)計(jì)結(jié)果通過流體力學(xué)驗(yàn)算、負(fù)荷性能校核加以分析并推廣至全塔，從而對浮閥式精餾塔的塔結(jié)構(gòu)進(jìn)行精確定位。 塔的有效高度 ( 1 ) ( 36 1 ) 0. 46 16 .1pTZ N H m? ? ? ? ? ? 密度計(jì)算 苯 甲苯的 密度 [1] 溫度℃ 80 90 100 110 120 苯 3/kgm 815 甲苯3/kgm 810 1. 精餾段 液相 因?yàn)樗斠合?中主要為苯，所以塔頂液相密度近似為 ? 時(shí)苯的密度，此時(shí) ， LD? ? 3/kgm 液相體積流量3D1 9 8 . 0 8 7 8 0 .0 0 5 3 /3 6 0 0 3 6 0 0 8 1 4 . 4 5SLLML m s? ?? ? ??苯 氣相 因?yàn)樗敋庀嘀幸仓饕獮楸?，所以塔頂氣相密度近似?? 時(shí)氣體苯的密度 31 0 1 . 3 7 8 2 . 6 9 /8 . 3 1 4 ( 8 0 . 5 2 7 3 . 1 )VD PM k g mRT? ?? ? ???苯 氣相體積流量3D2 7 7 . 6 3 7 8 2 . 2 4 /3 6 0 0 3 6 0 0 2 . 6 9SVVMV m s? ?? ? ??苯 2. 提餾段 塔釜的氣液相密度相當(dāng)于甲苯的氣液相密度，即 3= 78 0. 7 /LW kg mr 31 0 1 . 3 9 2 2 . 9 3 /8 . 3 1 4 ( 1 0 9 . 6 2 7 3 . 1 )Vw PM k g mRT? ?? ? ???甲 苯 液相體積流量 39。 根據(jù)計(jì)算，精餾段和提餾段塔徑 均圓整為 D=2m,此時(shí)兩段的實(shí)際空塔速度為： 精餾段 224 4 2 . 2 4 0 . 7 1 3 /3 . 1 4 2sVu m sD? ?? ? ?? 提餾段 39。 2 . 9 3VFu m s?? ? ? 每層塔板上的浮閥數(shù) 2200 386( ) sVNdu??? ? ?? 取邊緣區(qū)寬度 ? 泡沫區(qū)寬度 ? 1 0 . 0 7 0 . 9 32 CDR W m? ? ? ? ? 2( ) ( 0 . 3 1 6 0 . 0 9 ) 0 . 5 9 422dsDx W W m? ? ? ? ? ? ? 鼓泡區(qū)面積 2 2 2 22 [ a r c s in ] 2 . 0 5180a xA x R x R mR?? ? ? ? 浮閥排列方式采用等腰三角形叉排。 5 . 9 6 /3 . 1 4 0 . 0 3 9 3 4 0Vsu m sdN? ?? ? ??? 0039。 因此，氣體流經(jīng)一層浮閥塔板的壓強(qiáng)降所相當(dāng)?shù)囊褐叨葹椋? 1 33 3 63pch h h m? ? ? ? ? 單板壓降 0 .0 6 3 8 1 4 .4 5 9 .8 1 5 0 3 .4 0 .7p p LP h g P a KP a?? ? ? ? ? ? ?(設(shè)計(jì)允許值 ) （ 2） 提 餾段 1） 干板阻力 臨界孔速 111 . 8 2 5 1 . 8 2 5007 3 . 1 7 3 . 1( ) ( ) 5 .8 3 5 . 9 6 /2 .9 3c Vu u m s?? ? ? ? ? 因00cuu?， 故應(yīng)在浮閥全開狀態(tài)計(jì)算干板阻力 ,即 2 2039。 0 . 0 1 30 . 1 5 3 ( ) 0 . 1 5 3 ( ) 0 . 0 0 5 2 81 . 4 0 . 0 5sdWLlh? ? ?? ③ 板上液層高度 前已選定板上液層高度為： ? 則 精餾段 0. 06 3 0. 06 0 0. 00 30 4 0. 12 6d p L dH h h h m? ? ? ? ? ? ? 提餾段 0. 06 6 0. 06 0 0. 00 52 8 0. 13 1d p L dH h h h m? ? ? ? ? ? ? 取 ?? ( ) ( 6 40) o wH h m? ? ? ? ? ? 可見 ()d T owH H h???， 精餾段、提餾段 均 符合防止淹塔的要求。 93ssVL?? 9ssVL??或 （ 2）液泛線 液泛線 反映當(dāng)降液管中的清夜層高度恰好等于 ()TwHh??（即發(fā)生液泛）時(shí)氣液兩相流量間的函數(shù)關(guān)系： ? ?2 322 2004()36002. 84( 1 ) ( 1 ) ( ) 5. 34 0. 15 3 ( )10 00 2SS V Sw T wW L WVLL Ndh E H hl g h l? ???? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?將設(shè)計(jì)結(jié)果代入，并將上式整理成為： 2 322S S SaV b cL dL? ? ?的形式。( )B VW LWQ V I I??[4] 因?yàn)楦珰堃簬缀鯙榧兗妆?，故其焓可按純甲苯進(jìn)行計(jì)算，即 39。 塔釜蒸汽進(jìn)口管規(guī)格：取頂部蒸汽排出管規(guī)格 法蘭 由于常壓操作，所有法蘭均采用標(biāo)準(zhǔn) 帶頸平焊鋼制 管法蘭，有不同的公稱直徑，選用相應(yīng)法蘭 [5]。 塔的底部空間高度 塔的底部空間高度是指塔底最末一層塔盤到塔底下封頭切線的距離，釜液停留時(shí)間取 5min，而已知 339。在工藝計(jì)算方面我主要是根據(jù)原料的基本參數(shù)對物料衡算、熱量衡算、塔板數(shù)計(jì)算、塔板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行計(jì)算和設(shè)計(jì)，其中對重點(diǎn)的塔板數(shù)、 塔板結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的分析。我相信這份寶貴的經(jīng)歷 會使我在即將進(jìn)入的社會有更充足的準(zhǔn)備。在結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)部分對裙座、人孔、一些重要的接管及塔的內(nèi)件的位置進(jìn)行了設(shè)計(jì)。 6 0 ) / ( 0 .5 ~ 0 .7 )( 5 0 .0 1 3 6 0 0 .1 2 6 ) / 3 .1 4 ( 0 .5 ~ 0 .7 )1 .2 0 .6 1 .8B s V TH tL R Am? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? 已知實(shí)際板數(shù) N=36，板間距 ? ，由于液料比較清潔，無需經(jīng)常清洗，可每 隔 10~20 塊板取一個(gè)人孔，按照塔頂、塔釜和進(jìn)料板必須設(shè)置人孔的原則，設(shè)計(jì)人孔數(shù)為 4,且 DN=600mm，開孔處兩板間距增加到 ? ， 塔體總有效高度（不包括裙座）由下式計(jì)算： H = Ha + (N1S) HT + S HT＇ + HB+H封 式中 , Ha—— 塔頂空間高度， m； HT—— 塔板間距， m； HT＇ —— 開有人孔的塔板間距， m； HB—— 塔底空間高度， m； N—— 實(shí)際塔板數(shù)； S—— 人孔數(shù)目（不包括塔頂空間和塔底空間的人孔）。由于設(shè)計(jì)壓力在低壓范圍內(nèi)，工作溫度在 110℃左右，介質(zhì)腐蝕性很弱，所以選用 20R 鋼作為塔體材料 [6]。 重新核算流速，即24 2 2 .5 8 1 .6 /3 6 0 0 3 .1 4 0 .0 7 1u m s?????，仍在適宜的流速范圍內(nèi)。 (4) 氣相負(fù)荷下限線（漏液線） 漏液線 對于 F1型重閥， 以 00 5VFu???作為規(guī)定氣體最小負(fù)荷的標(biāo)準(zhǔn)，則 2m in 5() 4S vV N d? ???? 精餾段 ? ? 23m i n 3 . 1 4 53 4 0 0 . 0 3 9 1 . 2 3 84 2 . 6 9SV m s? ? ? ? ? 提餾段 ? ? 23m i n 3 . 1 4 53 4 0 0 . 0 3 9 1 .1 8 64 2 .9 3SV m s? ? ? ? ? (5) 液相負(fù)荷下限線（干堰線） 取堰上液層高度 ? 作為液相負(fù)荷下線， mmL LELLEhWSWhow 63 6 0 3232??????????????????? 取 1,E? 則 ? ? 3322 3m in 0 . 0 0 6 1 0 0 0 0 . 0 0 6 1 0 0 0 1 .42 .8 4 3 6 0 0 2 .8 4 3 6 0 0WS lL m s??? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ?= = 0 . 0 0 1 2 計(jì)算出 sL 的下限值，依此作出液相負(fù)荷下限線，該線為與氣相流量無關(guān)的豎直線。根據(jù)式（ a）及式（ b）計(jì)算出的泛點(diǎn)率都在 80%以下，故可知霧沫夾帶量能夠滿足 k (eV g? 液 ） /kg( 氣 ）的要求。 2 7 8 0 . 7 2 9 . 8 1Vc L uhmg?? ?? ? ? ??? 2） 板上充氣液層阻力 本設(shè)備分離苯和甲苯混合液，即液相為碳?xì)浠衔?，可取充氣系?shù) 0 ? ? ， 10 = h h m?? ? ? ? 3） 液體表面張力所造成的阻力 此阻力很小，忽略不計(jì)。 39。 0 . 0 7 1