【正文】 條直線，描述該直線的方程稱為 q 線方程或進(jìn)料方程。=180。但由于直接蒸汽的加入，對(duì)釜內(nèi)溶液起一定稀釋作用，在進(jìn)料條 件和產(chǎn)品純度、輕組分收率一定的前提下，釜液濃度相應(yīng)降低，故需在提留段增加塔板以達(dá)到生產(chǎn)要求。本設(shè)計(jì)中已制定為塔頂 表壓 為 4kPa。塔頂蒸汽進(jìn)入冷凝器中被冷凝，并將部分冷凝液用泵送回塔頂作為回流液，其余部分經(jīng)冷凝器冷凝后送出作為塔頂產(chǎn)品，經(jīng)冷凝器冷卻后送入貯槽。熱量自塔釜輸入，物料在塔內(nèi)經(jīng)多次部分氣化與部分冷凝進(jìn)行精餾分離，由冷凝器 和冷卻器中的冷卻介質(zhì)將余熱帶走。因構(gòu)造簡(jiǎn)單，易于制造，浮閥塔的造價(jià)一般為泡罩塔的 60﹪～ 80﹪，為篩板塔的 120﹪～ 130﹪。由于浮閥塔板具有較大的開孔率，故其生產(chǎn)能力比泡罩塔的大 20﹪～ 40﹪，而與篩板塔相近。一般情況下都 采 用重閥 ，在處理量大并且要求壓強(qiáng)很低的系統(tǒng)（如減壓塔）中，才用輕閥。閥片本身有四條“腿”，插入閥孔后將各腿底腳扳轉(zhuǎn) 90 度角，用以限制操作時(shí)閥片在板上升起的最大高度（ ）；閥片周邊有沖出三塊略向下彎的定距片。 垂直篩板 圖 二 ：篩板塔板 篩板塔的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，氣體壓降小，板上液面落差也較小，生產(chǎn)能 力及板效率均較泡罩塔高。化工廠中廣泛使用的圓形泡罩的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)已系列化。錯(cuò)流塔板降液管的設(shè)置方式及堰高可以控制板 上液體流徑與液層厚度，以期獲得較高的效率。按塔內(nèi)氣液接觸方式，有 逐級(jí)接觸式和微分（連續(xù)）接觸式之分 。 蒸餾和吸收作為分離過程 ,雖基于不同的物理化學(xué)原理 ,但均屬于氣液兩相間的傳質(zhì)過程 ,有著共同特點(diǎn) ,可在同樣的設(shè)備中進(jìn)行操作 。 26 第四章 設(shè)計(jì)結(jié)果一覽表 16 （五）塔板負(fù)荷性能圖 目 錄 第一章 概述 1 二、塔設(shè)備的類型 2 （二）篩板 5 第二章 設(shè)計(jì)方案的確定及流程說明 6 三、 進(jìn)料熱狀態(tài)的選擇 7 一、全塔物料衡算及塔板數(shù)的確定 8 二、精餾段塔的工藝條件及物性數(shù)據(jù)計(jì)算 14 （一）塔徑 15 （三）塔板布置 25 （四）流體力學(xué)驗(yàn)算 31 第五章 設(shè)計(jì)總結(jié)及有關(guān)問題的分析討論 一、 塔設(shè)備的基本功能和性能評(píng)價(jià)指標(biāo) 為獲得最大的傳質(zhì)速率 ,塔設(shè)備應(yīng)該滿足兩條基本原則 : (1)使氣液兩相充分接觸 ,適當(dāng)湍動(dòng) ,以提供盡可能大的傳質(zhì) 面積和傳質(zhì) 系數(shù) ,接觸后兩相又能及時(shí)完善分離 ； (2)在塔內(nèi)使氣液兩相有最大限度的接近逆流 , 以提供最大的傳質(zhì)推動(dòng)力。 板式塔內(nèi)設(shè)置一定數(shù)量的塔板，氣體以鼓泡狀、蜂窩狀、泡沫狀或噴射形式穿過板上的液層，進(jìn)行傳質(zhì)與傳熱。 在幾 種主要類型錯(cuò)流塔中，應(yīng)用最早的是 泡罩塔板，目前使用最廣泛的是篩板塔和浮閥塔板。 泡罩塔的優(yōu)點(diǎn)是：因升氣管高出液面 ，不易發(fā)生漏夜現(xiàn)象，有較好的操作彈性，即當(dāng)氣液流量有較大的波動(dòng)時(shí)，仍能維持幾乎恒定的板效率；塔板不易堵塞，適于處理各種物料。主要缺點(diǎn)是：操作彈性小，篩孔小時(shí)容易堵塞。當(dāng)氣速很低時(shí)，靠這三個(gè)定距片 使閥片與塔板呈點(diǎn)接觸而坐落在閥孔上，閥片與塔板間始終保持 的開度供氣體均勻的流過，避免了閥片啟閉不勻的脈動(dòng)現(xiàn)象。 V4 行浮閥如圖所示，其特點(diǎn)是閥孔沖成向下彎曲的文丘里形，以減小氣體通過塔板時(shí)的壓強(qiáng)降。 （ 2） 操作彈性大。 浮閥塔不宜處理易結(jié)焦或黏度大的系統(tǒng)， 但對(duì)于黏度稍大及有一般聚合現(xiàn)象的系統(tǒng)，浮閥塔也能正常操作。在此過程中，熱能利用率很低，為此，在確定流程時(shí)應(yīng)考慮余熱的利用，注意節(jié)能。塔釜采用間接蒸汽和再沸器共熱。 三、 進(jìn)料熱狀態(tài) 的選擇 進(jìn)料熱狀態(tài)以進(jìn)料熱狀況參數(shù) q 表達(dá)。 本設(shè)計(jì)采用間接蒸汽加熱。=每小時(shí)的千摩爾流量為： K m o l/ h 5 8 9 444 29 2 .93F ???? FMF 21 .75 278 .11 916 99 .28D ???? DMD hKmol/ 29 .9785 .69 4425 93 .65W ???? WMW hKmol/ （ 二 ） 理論塔板數(shù)的計(jì)算 欲計(jì)算完成規(guī)定分離要求的所需的理論板數(shù)，須知原料液組成，選擇進(jìn)料熱狀況和操作回流比等精餾操作條件，利用氣液平衡關(guān)系和操方程求算。 由于 q=1，該直線是平行于 Y 軸的直線，如坐標(biāo)紙所做。 查得在平均溫度下苯和甲苯的黏度為： 苯u =， 甲苯u =。 ?? mml Lh ow so 39。 （五） 塔板負(fù)荷性能圖 霧沫夾帶線： 按泛點(diǎn)率 80%計(jì)算： 泛點(diǎn)率 %1 0 0????bFlsvLVsAKCZLV ?? ? ???????Ss LV 化 工 原 理 課 程 設(shè) 計(jì) 19 整理 得： SS LV 1 6 2 3 ?? 在操作范圍內(nèi)任取 2個(gè) SL 值，依上式算出相應(yīng)的 SV 值列于附表中： ? ?smLS /3 ? ?smVS /3 依表中數(shù)據(jù)在 VS— LS圖中 做 出霧沫夾帶線，如 所附坐標(biāo)紙圖中 （ 1）所示。 化 工 原 理 課 程 設(shè) 計(jì) 21 精餾段的操作彈性 i n,m a x, ??? SSVV 四、 提餾段 塔的工藝條件及物性數(shù)據(jù)計(jì)算 （ 1） 操作壓強(qiáng) )(底mP? 進(jìn)料板的壓強(qiáng) k P aP F 4 5 ???? 塔底壓強(qiáng) PaPP FW 2 5 ???? 則提餾段平均操作壓強(qiáng)為： k P aPm 94 .3 552 99 .2 5589 .4 55 ????（提） （ 2） 溫度 mt? 根據(jù)操作壓強(qiáng)，由下式計(jì)算操作溫度 BBAA xPxPP 00 ?? ，經(jīng)試差得到進(jìn)料板溫度CtF ? ， ?Wt C0 ，則提餾段的平均溫度 ????mt C0 。 按 110?N 重新核算孔速： smu /20???? ? 閥動(dòng)能因子 ???F 塔板開孔率閥動(dòng)能因子 ： % ??uu （四） 流體力學(xué)驗(yàn)算 氣體通過篩板壓強(qiáng)相當(dāng)?shù)囊褐叨? ?hhhh lcp ??? a)干板壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨?ch ：依 smuvoc/ 2 6 ??? ? ocuu ?0 ，則干板阻力為： muhLc0 3 43 ???? ? 液柱。 根據(jù)以上可整理得下式： 3222 1 18 13 SSS LLV ??? 在操作范圍內(nèi)取 4 個(gè) SL 值，依上式計(jì)算值列于附表中： ? ?smLS /3 3101 ?? 3102 ?? 3103 ?? 3104 ?? ? ?smVS /3 依表中數(shù)據(jù)在 VS— LS圖中作出霧沫夾帶線，如 所附坐標(biāo)紙圖中 （ 2）所示。 max m3/s 氣相最小負(fù)荷 VS 再次，本設(shè)計(jì)詳細(xì)分析了所要處理的苯和甲苯的物性，再根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)的處理量， 經(jīng)過計(jì)算設(shè)備各個(gè)零件的選型及尺寸，再組合成完整的精餾塔，并畫出了浮閥在塔板上的分布。計(jì)算過程中數(shù)字 盡可能的準(zhǔn)確，一般保留了三位以上的小數(shù)，但計(jì)算 誤差 是難免的。對(duì)以后從事化工生產(chǎn)，象這樣的精餾塔的設(shè)計(jì)是在工作過程中是必然的，在大學(xué)期間就 要鍛煉自己對(duì)不同化工 生產(chǎn)設(shè)備 的設(shè)計(jì)能力 ，分析不同的化工生產(chǎn)工藝，根據(jù) 工廠所在地區(qū)的實(shí)際條件，設(shè)計(jì)能適應(yīng)生產(chǎn)的化工設(shè)備。 ④ 漏液線（氣相負(fù)荷下限線 ） 化 工 原 理 課 程 設(shè) 計(jì) 30 對(duì) 1F 型重閥按 ： 500 ??? vuF ? 計(jì)算，則vu ?50 ? 又知024 udVN s?? 以 50?F 作為規(guī)定氣體的最小負(fù)荷值，則有： 代入上式并整理得： smNFdVvS /14 3020m i n, ?? ?? 在 VS— LS 圖上做出 與液體流量無關(guān)的水平漏夜 線，如所附坐標(biāo)紙圖中（ 4）所示。 故 mh p 0 6 9 3 3 3 4 3 ??? 則單板壓強(qiáng)： k P aPaghP LpP ??????? ? （ 2） 淹塔的驗(yàn)算：為了防止淹塔現(xiàn)象的發(fā)生，要求控制降液管中清夜的高度 ： )( WTd hHH ??? dLPd hhhH ??? ① 與氣體通過塔板的壓強(qiáng)降所相當(dāng)?shù)囊褐叨??ph 液柱。 ① 、 液相密度 Lm? 根據(jù)數(shù)據(jù)表再利用由內(nèi)插法得到在塔頂溫度下苯和甲苯的密度如下所示： 3/ mKgA ?? ， 3/ mKgB ?? 由任務(wù)書所給塔頂各組分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)： ?Aa ， ???Ba 由LBBLAALmaa ??? ??1 ，帶入數(shù)據(jù)得： ??Lm F?，故 3/8 1 8 0 mKgLm F ?? 由精餾段的計(jì)算： 3/ 97 mKgLm F ?? 故精餾段平均液相密度： 78 9. 24 42 97 .6 7778 0. 81 8 ???（精）Lm? 3/mKg ② 氣相密度： ? ? 3/ 0 1 . 8 6 . 7 3 2 mKgRTMP mVMmv ??? ??? （提）（提）? （ 5） 液體表面張力 ???nim ixi1 ?? 根據(jù)不同溫度下的密度 由內(nèi)插法 求 得： /m?底A? , mmNB /?底? 化 工 原 理 課 程 設(shè) 計(jì) 23 mmNm /0 2 7 1 7 . ?????? ）（底? 由精餾段計(jì)算： mmNm /6 6 ?進(jìn)? 則提餾段 平均表面張力： mmNm / ????? （ 6） 液體粘度 ???nilm ixi1 ?? 查得在塔底溫度下苯和甲苯的黏度為： ： smPaA ??? ? , smPaB ??? ? smP aL ???????? 2 5 8 9 4 )(? 由精餾段的計(jì)算： sm PaL ?? 2 8 0 ? 故提餾段平均液相粘度 sm P aLm ????? 26 9 77 25 8 94 0 ? （ 7） 提餾段 物性數(shù)據(jù)一覽表 壓 強(qiáng) kPa DP 表面 張力mmN/ w? FP F? mP m? 溫 度 C0 Dt 黏 度 mmN/ w?