【正文】 /39。39。39。 Ⅰ 精餾段 1） .溢流堰長 wL 取 m7 2 ???? DL w 2） .出口堰高 wh ，由 選用平直堰，堰上液層高度 ? ? 3/2h L/ wow Eh ? ， owLw hhh ??武漢工程大學郵電與信息學院化工原理課程設(shè)計說明書 22 近似取 1?E ，于是： ? ? ??????owh 滿足要求。39。39。 s， μB=p ??? ????? tRM mVmV? 2）液相平均密度計算：由內(nèi)插法計算 imLa?? i1 ?? (ai為質(zhì)量分數(shù) ) ①塔頂：由手冊和內(nèi)插法計算得 tD=℃ ,ρ A=3mkg，ρB= 3mkg mkgLm D ???? ②進料板：由手冊和內(nèi)插法計算得 tw=℃，ρ A=3mkg，ρB= 3mkg 4 4 )4 8 ( 8 8 ????? ??Fa 955 984 mkgLm F ???? ③塔釜：由手冊和內(nèi)插法計算得 tw=℃，ρ A=3mkg，ρB= 3mkg 0 0 9 3 )( ????? ??wa 32 9 7 31 )( mkgLm w ??? ?? ④精餾段液相平均密度：37 9 0 42 8 3 9 67 4 1 2 mkgLm ???? 提餾段液相平均密度：30 6 8 52 2 9 7 38 3 9 639。 ??? 操作溫度計算 依據(jù)操作壓力，由泡點方程通過試差法，計算出泡點溫度，其中苯、 甲苯的飽和蒸汽壓由安托尼方程計算，計算結(jié)果如下： 1 2 ????AP ?① ???? tPB ?② 塔頂溫度： ??? ???BABpp ?③ 聯(lián)立方程①②③ 試差求得 tD=℃ 進料板溫度：??? ??? BA Bpp ?④ 聯(lián)立方程①②④ 試差求得 tF=℃ 塔釜溫度： ??? ??? BA Bpp 201 ?⑤ 聯(lián)立方程①②⑤ 試差求得 tw=℃ 精餾段平均溫度 Ct ???? 提餾段平均溫度 Ct ???? 39。依據(jù) ， 本方案中，塔內(nèi)壓力接近常壓（實際上略高于常壓），因操作壓力偏離常壓很小，所以其對 x﹣ y 平衡關(guān)系的影響 完全可以忽略。 帶控制點的工藝流程圖 武漢工程大學郵電與信息學院化工原理課程設(shè)計說明書 10 第二章 精餾塔設(shè)計計算 本設(shè)計任務(wù)為分離苯 甲苯混合物。 選取適宜的回流比，使過程處于最佳條件下進行，可使能耗降至最低。同時對于釜液的沸騰，溫度差過大，形成膜狀沸騰，反而對傳熱不利。然而，直接蒸汽加熱，由于蒸汽的不斷通入，對塔底溶液起了稀釋作用，在塔底易揮發(fā)物損失量相同的情況下，塔底殘液中易揮發(fā)組分的濃度應(yīng)較低，因而塔板數(shù)稍有增加。 進料狀態(tài) 進料狀態(tài)與塔板數(shù)、塔徑、回流量及塔的熱負荷都有密切的聯(lián)系。下面結(jié)合課程設(shè)計的需要，對某些問題作些闡述。譬如，用原料作為塔頂產(chǎn)品（或釜液產(chǎn)品）冷卻器的冷卻介質(zhì)，即可將原料預(yù)熱，又可節(jié)約冷卻介質(zhì) 。 精餾塔的物料衡算 ......................................................... 錯誤 !未定義書簽。 第二章 精餾塔 的 設(shè)計計算 ................................................ 錯誤 !未定義書簽。 蒸餾時通過物料在塔內(nèi)的多次部分氣化與多次部分冷凝實現(xiàn)分離的，熱量利用效率很低，為此，在確定裝置流程時應(yīng)考慮預(yù)熱的利用。例如組分的分 離順序、塔設(shè)備的型式、操作壓力、進料熱狀態(tài)、塔頂蒸汽的冷凝方式、余熱利用方案以及安全、調(diào)節(jié)機構(gòu)和測量控制儀表的設(shè)置等。有時應(yīng)用加壓蒸餾的原因，則在于提高平衡溫度后，便于利用蒸汽冷凝時的熱量，或可用較低品位的冷卻劑使蒸汽冷凝，從而減少蒸餾的能量消耗。這樣，可節(jié)省一些操作費用和設(shè)備費用。 當采用飽和水 蒸汽作為加熱劑時，選用較高的蒸汽壓力，可以提高傳熱溫度差，從而提高傳熱效率，但蒸汽壓力的提高對鍋爐提出了更高的要求。 熱能的利用 精餾過程是組分反復(fù)汽化和反復(fù)冷凝的過程，耗能較多，如何節(jié)約和合理地利用精餾過程本身的熱能是十分重要的。因為設(shè)置中間再沸器，可以利用溫度比塔底低的熱源，而中間冷凝器則可回收溫度比塔頂高的熱量。 T） ,求取 NT，步驟如下： 根據(jù)苯 甲苯的氣液平衡數(shù)據(jù)，利用泡點方程和露點方程繪出 x﹣ y 圖（圖1）。 ????? xxVWxVLyW 即 y′ =′ 5）作圖解法求理論板層數(shù) i n ???????qqqD xy yxR武漢工程大學郵電與信息學院化工原理課程設(shè)計說明書 13 圖 2 苯 甲苯物系精餾分離理論塔板數(shù)的圖解 求解結(jié)果為 : 總理論板 層數(shù) NT=14（包括再沸器） 進料板位置 NF=6 實際板層數(shù)的求取 由已知 ET= 精餾段的實際板數(shù)為： 99 2 8 55 ???? TEN 精 提餾段實際板層數(shù)為： 152 8 5 88 ????TEN 提 總板數(shù)： 9+15=24 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計算 操作壓力計算 塔頂操作壓強： k P 0 0 1P ???D武漢工程大學郵電與信息學院化工原理課程設(shè)計說明書 14 每 層塔板的壓降： kPaP ?? 進料板壓力 ： 塔釜壓力： k P aPW 2 0 5 ???? 精餾段平均壓力： k P aP 0 82 1 0 5 ??? 提餾段平均壓力： k P aP 1 62 2 1 139。39。 s 2）進料板： 由手冊和內(nèi)插法計算得 tF=℃， μ A= s 武漢工程大學郵電與信息學院化工原理課程設(shè)計說明書 19 第三章 篩板式 精餾塔 塔體工藝尺寸計算 塔徑的計算 精餾段、提餾段的氣、液相體積流率 / 3, ?????VmVmVnVV Mqq ? / 3, ?? ??? LmmLLnLV Mqq ? 提餾段的氣、液相體積流率為 /sm61 00 00 3, 39。20= 0 66 20202039。 ????? ?? 按標準塔徑 圓整后 1D , 2D 均取為： D= 塔塔截面積為： AT=π /4 D2= 實際空塔氣速為 : 提餾段： 提餾段圖的橫坐標為： ) ( )( 2/12/1, ?? ??? VLssVL ?? 取板間距 , ?? LT hmH 板上液層高度 ，則 ???? LL hH 查圖得 20,C = , ?L? mN/m 0 6 6 1 )20 (0 7 )20( ,20, ????? LCC ? s/m0 2 2 850 71 a x ????u 取安全系數(shù)為 ，則空塔氣速為： smAqu TVV / , ??武漢工程大學郵電與信息學院化工原理課程設(shè)計說明書 21 sm / m a x, ????? ?? mVD s , ????? ??? 按標準塔徑圓整后為 , ? 塔截面積為 22T, m9 5 0 ??? ? 實際空塔氣速為 s/m6 4 5 9 5 0 6 1 3 , ??? TsAVu 餾塔的有效高度的計算 精餾段有效高度： Z 精 =（ N 精 1） HT=（ 91） = 提餾段有效高度： Z 提 =（ N 提 1） HT=（ 151） = 在進料板上方開一人孔 ,其高度為 ，故精餾塔的有效高度為： Z=Z 精 +Z 提 +=++= 塔板主要工藝尺寸的計算 溢流裝置計算 ：塞板塔 ：單流型 因塔徑 D=，可選用單溢流弓形降液管、凹形受液盤。39。L=60mm= 故 m0 4 1 8 1 8 1 39。,39。39。3 6 0 039。39。t 為 mmmmd o 0 1 39。39。239。0 ??? ，查圖得 39。39。39。39。39。212100m i n,0??????? ???????????? ????? 實際孔速 m in,00 39。39。 220 ????? 則 液柱mhh dLd 1 3 7 0 3 4 4 7 3 6 39。 ??? ? 故在本設(shè)計中不會發(fā)生液泛現(xiàn)象。 取 E=1， lw= 由公式得： 精餾段 據(jù)此可作出與 氣體流量無關(guān)的垂直液相負荷下限線 同理可得：液相負荷下限線 據(jù)此可作出與氣體流量無關(guān)的垂直液相負荷下限線 液相負荷上限線 0 0 6 0 01 0 0 3/2 ??????????WSOW l LEhsmL s / 32/3m i n, ??????? ??smL s / 32/3m i n, ??????? ??武漢工程大學郵電與信息學院化工原理課程設(shè)計說明書 32 以σ =4s 作為液相在降液管中停留時間的下限 由公式得： 4?? S TfLHA? s 故 : 精餾段： 0 0 6 8 6 6 8 6 a x, ???? TfS HAL m179。39。 2 SSS LLV ??? 在操作范圍內(nèi)，任取幾個 Ls值，依上式計算出 Vs值，計算結(jié)果列于下表，由表中數(shù)據(jù)作出液泛線 5. 液泛線數(shù)據(jù) LS,m3/s VS， m3/s y = + y = + y = + y = 01230 精餾段負荷性能圖 武漢工程大學郵電與信息學院化工原理課程設(shè)計說明書 34 y = + y = + y = 1 8 8 . 8 6 x0120 提餾段系列2系列3系列4系列5系列6線性 ( 提餾段)線性 ( 系列5 )線性 ( 系列6 ) 提餾段負荷性能圖 在負荷性能圖上，作出操作點 A，連接 OA，即作出操作線。/600= 冷凝水流量 W=skgP ttC Q 2 3 2 1)( 21 ???? 再沸器 塔底溫度 tw=℃ 用 t0=135℃的蒸汽，釜液出口溫度 t1=123℃ 則Δ t1=totw==℃ Δ t2=tot1=135123=12℃ Ctttttm??????????? 12 2121 由 tw=℃ ,查液體比汽化熱共線圖得γ 甲苯 = kgkJ 氣體流量 VS39。 體積流量hmW MWL 35 7 6 9 7 3 ????? ? 取管內(nèi)流速 u=，則 mmuLd w 65 ???? ?? 可取流管規(guī)格為Φ 32 3 則管內(nèi)徑 d＝ 26 ㎜ 塔底釜液排出管的實際流速smwdLu 236 0057 ???? ?? 法蘭的選用 法蘭管徑： 85 螺栓孔直徑 L=14 厚度 16 重量 塔體結(jié)構(gòu)設(shè)備 — 塔高 板式塔的塔高如圖所示，塔體總高度（不包括裙座）由下式?jīng)Q定： 12( 1 )p T p p D BH n n H n H H H H H? ? ? ? ? ? ? ? HD—— 塔頂空間， m； HB—— 塔底空間， m； HT—— 塔板間距， m； HT’ —— 開有人孔的塔板間距， m； H1—— 封頭高度， m； 武漢工程大學郵電與信息學院化工原理課程設(shè)計說明書 38 H2—— 底座高度， m； n—— 實際塔板數(shù)； pn —— 人孔數(shù)目（不包括塔頂空間和塔底空間的人孔）。s=1000mm,L=3400mm,H=10