【正文】 ，最好是獨(dú)立完成。 0— 15 分 綜合能力 論文能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能，有一定見解和實(shí)用價(jià)值。 關(guān)鍵字： 精餾塔，塔板校核，開孔補(bǔ)強(qiáng)，機(jī)械強(qiáng)度。近年來，隨著相關(guān)學(xué)科的滲透、蒸餾學(xué)科本身的發(fā)展及經(jīng)濟(jì)全球化的沖擊，我國(guó)蒸餾技術(shù)正向新一代轉(zhuǎn)變，以迎接所面臨的挑戰(zhàn)。（ 2）精餾 又稱分批蒸餾，用于待分離混合物中各組分揮發(fā)度相差不大且對(duì)分離要求較高的場(chǎng)所，應(yīng)用最廣泛；（ 3）特殊蒸餾 適合于待分離 混合物中各組分得揮發(fā)度相差很小甚至形成共沸物，普通蒸餾無法達(dá)到分離要求的場(chǎng)合，主要有萃取精餾、恒沸精餾、鹽熔精餾、反應(yīng)精餾及水蒸氣精餾。 在板式塔中，塔內(nèi)裝有一定量的塔盤，氣體自塔底向上以鼓泡噴射的形式穿過塔盤化工系畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 上的液層， 使兩相密切接觸，進(jìn)行傳質(zhì)，兩相的組分濃度沿塔高呈階梯式變化。 （ 1）采用新技術(shù)，改進(jìn)工藝過程 改進(jìn)工藝過程是蒸餾裝置節(jié)能的重要手段，包括改進(jìn)工藝生產(chǎn)流程，采用節(jié)能新工藝、新技術(shù)等內(nèi)容。 （ 4）系統(tǒng)節(jié)能（ “夾點(diǎn)技術(shù) ”） 系統(tǒng)節(jié)能是相對(duì)于局部節(jié)能而言的，是指從整個(gè)系統(tǒng)全局考慮能量的裝換、回收、利用等。至今關(guān)于氣液兩相界面相變傳質(zhì)和傳熱及氣泡群傳質(zhì)動(dòng)力學(xué)規(guī)律仍處于宏觀和熱力平衡水平上的研究，；理論預(yù)測(cè)傳遞過程尚處于半經(jīng)驗(yàn)階段，從而導(dǎo)致工程設(shè)計(jì)安 全系數(shù)過大，造成材料和能源的很大浪費(fèi)。 222 mDAT ???? ? 溢流裝置的計(jì)算 因塔徑 D=1m,可選用單溢流堰弓形降液管， 采用凹形受液盤，各項(xiàng)計(jì)算如下： wl 取堰長(zhǎng)為： .7 ???? Dl w Wh 則 OWLW hhh ?? 選取平直堰，堰上液層高度 OWh ，由下式計(jì)算 化工系畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 ?????????WLOW lVEh 由 .70 )l . ?? ）（（ LV，經(jīng)查液流收縮系數(shù)圖 圖 3— 2 液流收縮系數(shù)圖 可 近似取 E=1 則 mlVEh WLOW 0 0 6 2 8 2 8 3232 ??????????????????? 對(duì)常壓塔，取上層清液層高度 ?Lh 則 mhw 0 5 3 0 6 ??? oh 本設(shè)計(jì)取 0h ?? ，則， mhh w 0 4 3 5 3 ????? 塔板布置 的分塊 因 D=1000mm，故塔板采用整塊式 化工系畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 取無效區(qū)寬度 mW ? ，安定區(qū)寬度 mW ? 弓形降液管寬度 dW 的計(jì)算 則 ??D 可查手冊(cè)得 ?DW 則 mDW d ???? 由 ?????? ??? ? RxRxRxA a 1222 s i n1802 ?計(jì)算鼓泡區(qū)面積，其中： mWDR C ????? ? ? ? ? mWWDx d s ??????? 所以 21222 i mA a ??????? ???? ?? 本設(shè)計(jì)取篩孔直徑 mmd 50 ? ，篩孔按正三角形排列，取孔中心距 t 為： 20544 0 ???? dt mm 篩孔數(shù)目為 n 22 ????? aAtn 開孔率為： ) ()( 220 ???? td? 篩孔總面積20a 57 7 27A A m?? ? ? ? 塔橫截面積的計(jì)算： 222 mDA T ????? ? 降液管橫截面積的計(jì)算： 化工系畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 由 w ?D，可查圖得 ?TA 圖 3— 3 弓形降液管的寬度與面積 降液管橫截面積：20 7 0 8 mAA Tf ???? 塔板校核 降液管液泛 取板厚??，由式 2f0 04 02 mAA AT ?????，可查手冊(cè)得干 板孔流系數(shù) ?C 通過篩孔的氣速為： smAV g 00 49u 00 ???? 由式 200d )(2h Cuglg??? K可求出干板壓降 即 液注mhd ) ( 2 ????? 按面積計(jì)算的氣體速率 smAA V fT ga 00)07 ( 492u ??????? 化工系畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 故 氣相動(dòng)能因子) smKgF ga ????? （? 查手冊(cè)可得充氣系數(shù)為：?? 進(jìn)而可求出氣體通過塔板的壓降為： 液注mhhh owwd 0 4 1 )0 0 6 5 3 ( 6 8 )(h p ???????? ? 液體通過降液管的壓降為： 液注mhl Vw 5220r ) ()( ???????? 降液管內(nèi)清夜層高度為： mhhh rLp 5d ???????? ? 又 mhHwT 221 043 ????，即滿足 )(21 wTd hHH ??，故降液管內(nèi)不會(huì)發(fā)生液泛。 液體流量下限線 令 )(00 32 ??wLow lVE 則 hmlEVwL 33232 ) () ( ????? 在負(fù)荷性能圖上 hmVL ? 處作垂線即可得流量下限線，如圖中 2。 液泛線 取第一點(diǎn)為設(shè)計(jì)點(diǎn) h3L ? ， ? ， ?? 已求得 液注m5r ??? 由 20Pd 0h h ( ) 0 .6 4 0 .0 62 gL l uh gC?? ?? ? ? ? ? ）取值為（ .50)( ?? wTd hHH ?? 可得 )(.50 ?????? ）（wTd hHH 則 250( ) 0 . 6 4 0 . 0 6 0 . 0 6 8 . 3 9 1 0 0 . 4 6 62g oLugC? ? ?? ? ? ? ? ?，又 ? 解得 0 ? 則 hmAu 300g ????? 第二點(diǎn)取液體流量為 hm3L 10V ? ， ? 則， dP ????? dLh?)0 . 0 4 3 20 . 7 360010(0 . 1 5 3)(0 . 1 5 3h 3220r ???????? hlVwL 化工系畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 又由 0d 0 3H ( ) 0 . 6 4 0 . 0 7 0 7 0 . 0 7 0 7 1 . 2 9 1 0 0 . 4 6 62 g L ugC? ? ?? ? ? ? ? ? ? 解得 03003 0 . 9 4 3 0 . 9 4 0 . 0 2 9 4 3 6 0 0 3 2 7 5gu m sV u A m h?? ? ? ? ? 由（ ,3357）和（ 10,3275）兩點(diǎn)在負(fù)荷性能上可作出液泛線，如圖中 5。 由于操作壓力不高（常壓），可采用平面型密封面（見于《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》表141），墊片材料選用石棉橡膠板，經(jīng)查資料（《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》表 143）得墊片寬度為 20mm。 塔體人孔的設(shè)計(jì) 人孔主要由筒節(jié)、法蘭、蓋板和手柄組成。當(dāng)金屬絲直徑為 ~，網(wǎng)層重度為 480~5300 3/Nm，在上述適宜氣速下，絲網(wǎng)層的畜液厚度為 25~50mm，此時(shí)取絲網(wǎng)厚度為 100~150mm，可獲得較好的沫效果。 (b) 釜?dú)堃撼隽瞎? 釜底液相平均密度： 39。從人孔類型系列標(biāo)準(zhǔn)可知，該人孔標(biāo)記為： HG2151595 人孔 FSⅡⅢ （ ） 450常壓 公稱直徑 DN=450mm 人孔數(shù)： 每隔 5 層塔板開一人孔，則人孔數(shù)： 171 1 255Tp Nn ? ? ? ? ? 支座設(shè)計(jì) 選型：圓筒型裙座 依據(jù)：圓筒形裙座制作方便，經(jīng)濟(jì)上合理，應(yīng)用廣泛。 精 餾塔的塔板類型選擇 塔板類型：溢流式篩板塔 依據(jù)：篩板塔操作時(shí)液體橫過塔板，可以使氣液組分充分接觸，提高分離效率。 ，材料及尺寸規(guī)格 封頭的選型依據(jù) 封頭的選型：標(biāo)準(zhǔn)的橢圓封頭 選型依據(jù)：從工藝操作考慮，對(duì)封頭形狀無特殊要求。 過量液沫夾帶線 第一點(diǎn)取設(shè)計(jì)點(diǎn) h3L ? 令 )( 39。 液沫夾帶 塔板上液沫夾帶量可由下 式計(jì)算 39。 綜上，根據(jù)蒸餾學(xué)科的特點(diǎn)和研究現(xiàn)狀，深入蒸餾研究過程必須突破傳統(tǒng)研究方法，從研究方面、方式上開辟新思路，探索新理論，吸收其他學(xué)科的最新研究理論，對(duì)分離設(shè)備進(jìn)行強(qiáng)化，開發(fā)新 型、節(jié)能、高效的復(fù)合蒸餾過程和設(shè)備，是今后研究需要解決的關(guān)鍵問題。 現(xiàn)在蒸餾技術(shù)面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn) 隨著經(jīng)濟(jì)全球化和工業(yè)的迅猛發(fā)展，各相關(guān)學(xué)科的相互滲透以及蒸餾學(xué)科本身的發(fā)展，蒸餾技術(shù)向新一代轉(zhuǎn)變。如優(yōu)化設(shè)計(jì)的折流桿換熱器、不易結(jié)垢得流 化床換熱器以及焊接式等緊湊型高效節(jié)能換熱器等；應(yīng)用新型節(jié)能燃燒器、磁化器等提高加熱爐效率。 蒸餾技術(shù)節(jié)能 蒸餾既包含使混合物汽化和冷凝的傳熱過程，又包含混合物分離的傳質(zhì)過程。 按操作壓力分為：（ 1）加壓蒸餾 適 用于常壓下為氣態(tài)（如空氣）或常壓下沸點(diǎn)接近室溫的混合物；（ 2）常壓蒸餾 適用于常壓下沸點(diǎn)在 150C 左右的混合物；（ 3）減壓蒸餾（真空蒸餾） 適用于常壓下沸點(diǎn)較高或熱敏性物質(zhì)，可降低降低其沸點(diǎn)。 蒸 餾技術(shù)基本概念 蒸餾過程主要是利用混合物中各組揮發(fā)程度的不同而進(jìn)行分離。第一本介紹蒸餾技術(shù)的書由 Ernest Sorel 在 1893 年完成。繪圖 (表 )符合要求。 （ 3）主題明確，思路清晰。 （ 6）所有學(xué)生必須在 5 月 15 日之前交論文初稿。精餾是利用混合液中各組分揮發(fā)度不同而達(dá)到分離要求的一種單元操作。 蒸餾是關(guān)鍵共性技術(shù)。因此一般蒸餾過程比較簡(jiǎn)單，不像吸收、萃取、吸附等分離方法，需要外加介質(zhì)（如溶劑），并需要進(jìn)一步將所提取物質(zhì)與介質(zhì)分離。它可使氣（汽）液或液液之間進(jìn)行充分接觸，達(dá)到相間傳熱與傳質(zhì)的目的。所以，蒸餾過程節(jié)能始終是研究的熱點(diǎn)，一 般講，在考慮節(jié)能時(shí)，考慮范圍越廣、越全面，總的節(jié)能效果越好。當(dāng)用到這類塔系分離多組分混合物時(shí)，就涉及先分離哪一組后分離哪一組的問題，因而還要對(duì)分離塔的排列順序做出抉擇。如精餾過程的分子模擬，精餾過程的分岔現(xiàn)象等均屬于新發(fā)展的前沿問題。工業(yè)中常用的精餾操作流程圖如下圖所示： 化工系畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 圖 11 工業(yè)上常用的精餾裝置 1—原料液儲(chǔ)槽； 2—加料泵； 3—原料預(yù)熱器； 4—精餾塔； 5—冷凝器； 6—冷凝液儲(chǔ)槽；7—冷卻器； 8—觀測(cè)罩； 9—餾出液儲(chǔ)槽； 10—?dú)堃簝?chǔ)槽； 11—再沸器 化工系畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 設(shè)計(jì)題目：苯 ― 乙苯精餾 塔的工藝和機(jī)械設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)一座苯 ― 乙苯連續(xù)精餾塔，要求生產(chǎn)能力為 5000kg/h，塔頂餾出液中含苯不低于 98%，原料液中苯含量為 45%（本設(shè)計(jì)中百分?jǐn)?shù)均為摩爾分?jǐn)?shù)）。 漏液 液體表面張力引起的壓降可由下式計(jì)算為： 液注mdL 30 4h ????? ??? ??? 式中 0dm— — 篩 孔 直 徑 則漏點(diǎn)氣速可由下式計(jì)算 smhhCugLL )()(30ow??????????????? 則 穩(wěn)定系數(shù) ow0 ???(~2) 故不會(huì)發(fā)生嚴(yán)重漏液現(xiàn)象。g )()(V ??????? 化工系畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 第二點(diǎn)取液體流量為 hm3L 10V ? ， ? mh L f ???? 則 smhHfT 1639。但由定性分析可知：半球形封頭受力最好，壁厚最薄，但深度大，制造較難，中、低壓小設(shè)備不宜采用；碟形封頭的深度可通過過渡半徑 r 加以調(diào)節(jié)，但由于碟形封頭母線曲率不連續(xù)，存在局部應(yīng)力，故受力不如橢圓形封頭；標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭制造比較容易，受力狀況比碟形封頭好，故可采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭。 降液管的形式 采用弓形降液管 依據(jù)：因?yàn)楣谓狄汗芫哂休^大的降液面積 ，氣液分離效果好，降液能力大。合理的氣速食除沫器取的較高的除沫效率的重要因