【正文】 塔頂第二塔板負荷性能圖010 L s / （m ^ 3 / s ）Vs/（m^3/s）系列1系列2系列3系列4系列5系列6 十、操作彈性計算 依附圖中的 R1 VsLs 圖可知， smVS / 3m ax ? 因 smVS / 3m in ? 故 操作彈性 =VSmax/VSmin= 精餾塔進料口上第三板負荷性能圖010 L s / （m ^ 3 / s ）Vs/（m^3/s）系列1系列2系列3系列4系列5系列6 20 十一、操作彈性計算 依附圖中的 R1 VsLs 圖可知， smVS / 3m ax ? 因 smVS / 3m in ? 故 操作彈性 =VSmax/VSmin=精餾塔進料口上第三板負荷性能圖010 L s / （m ^ 3 / s ）Vs/（m^3/s）系列1系列2系列3系列4系列5系列6 十二、操作彈性計算 依附圖中的 R1 VsLs 圖可知， smVS / 3m ax ? 因 smVS / 3m in ? 故 操作彈性 =VSmax/VSmin=十三、塔壁厚計算 取每年腐蝕 ，因限制用年數為 15 年，年壽終了的最低 mm4?? 那么壁厚 mmmm )(m in ????? 故按標準，取壁厚 10mm 序號 項目 符號 單位 計算結果 塔頂第二塊塔板 (最大 ) 精餾塔進料口上第三板 精餾塔進料口下第二板 1 溫度 t ℃ 2 壓力 Pm kpa 3 平均流量 氣相 Vs m3/s 4 液相 Ls m3/s 7 塔徑 D m 平均氣相摩爾質量 M Kg/Kmol 平均液相摩爾質量 M Kg/Kmol 氣相平均密度 ρ Kg/m3 液相平均密度 ρ Kg/m3 塔截面積 TA 2m 21 8 板間距 H m 10 空塔氣速 u m/s 11 溢流裝置 溢流管形式 弓形 弓形 弓形 12 溢流堰長度 Lw m 13 溢流堰高度 hw m 14 板上液層高度 hL m 15 堰上液層高度 how m 16 破沫去寬度 Ws m 17 邊緣區(qū)寬度 Wc m 18 開孔區(qū)面積 Aa m2 19 閥孔直徑 d m 20 浮閥數 個 n 個 58 59 60 21 閥孔氣速 u0 m/s 22 閥孔動能因數 F0 10 11 11 23 開孔率 % 24 孔心距 t m 25 排間距 t′ m 26 塔板壓降 Δ P pa 27 液體在降液管內的停留時 間 ? s 28 底隙高度 ho m 30 泛點率， % 31 液相負荷上限 Ls max m3/s 32 液相負荷下限 Ls min m3/s 33 氣相負荷下限 Vs min m3/s 34 操作彈性 十四、塔附件及總高度的計算 塔頂空間 DH 為了安裝人孔及破沫網，取塔頂 mHD ? 進料板高度 FH 安裝人孔及氣液相進料，取 DH 稍大一點，所以 mHF ? 塔底空間 假定塔底空間依儲存液量停留 3分鐘，那么塔底液高： ALth SW?? 0 2 0 0 2 3 3 ???? 22 取塔底液面距最下面一層板留 米，故塔底空間 mhW ? 封頭高度 1H mDH ???? 裙座高度 2H mH ? 塔壁厚計算 取每年腐蝕 ，因限制用年數為 15 年，年壽終了的最低 mm4?? 那么壁厚 mmmm )(m in ????? 故按標準，取壁厚 10mm 塔總高度 mH ??????? 十五、熱量衡算 塔頂全凝 器 Qc(以 1 秒鐘計算 ) 因為塔頂組成苯的含量很高，現用苯的參數來求對應其溫度的焓為： 由 CtD ?? ，查手冊得其溫度的 kgkJkgk ca lC P ??苯 kgkJI LD )(9 7 ???? kgkJkgk c a lI L ??塔底 , kgkJkgk c a lI V 5 3 2 ??塔頂 所以 ????? )()1(1 LVtC IIDRQ 塔底塔頂 0 6 2) 9 5 6( ?? skJIIDRQ LDLC )()1(2 ??????? ）（塔底 故總負荷 skJQ CCC ??? 全凝器的傳熱面積 A 依以上可知 )30( CTCT D ?? ?）（塔頂 )25()45( 12 CtCt ?? ? t? ? 5C? 故 Ctt ttt m ?????? ????? ) ( )ln ( 12 12 因屬于液 — 汽傳熱，故可取 K=1000w/m2 ℃ 23 所以其傳熱面積 mtKQA mC ?? ???? 全凝器清水的用量 依 tmCQ pC ?? 水 ,查手冊 45?t C? 時水的比熱 kgJCP 4174? ,? t= C? 故把數據代入求得 m= skg 故一年的用水量 年萬噸總 9 1 3 0243 6 0 ?????m 塔底再沸器 QB (以 1 秒鐘來算 ) 全塔的熱量衡算式 LWLDCFB WIDIQFIQ ???? ,且 0???? LV FV II IIq 由進料溫度為 ℃，由手冊查得其對應溫度苯的汽化熱為 ,甲苯汽化熱為 。= 則 ho1=(*) = hw1 h01 == 同理可得 hw2h02== hw3 h03 == 故降液管底隙高度設計合理 塔板布置及浮閥數目與排列 7. 因 D=800mm,故塔板采取分塊式 7. 取閥孔動能因子 F0=10，孔速 smFu V /??? ? 每一層塔板上的浮閥數 N： 58)**4/()*4//( 20201 ??? udV sN ? 同理可得 N2=59 N3=60 取邊緣區(qū)寬度 wc = 取破沫去寬度 WS= WS’ = 7. 開孔區(qū)面積 Aa按 2 2 22 a r c s i n180a xA x R x R R???? ? ?????計算 R=D/2Wc=== 15 x=D/2(Wd+Ws)=(+)= 把數據代入得 Aa= ㎡ 7. 浮閥排列按等腰三角形排列，取孔心距 t 為 t=75mm 考慮到塔的直徑較 大 ，采用 分 塊式塔板， 浮法排列方式為正三角形排列， 則估算排間距取 取孔心距 t 為 t=75mm= mmmtNAat 4 6 )0 7 *58/(2 0 )*/(39。 本次設計的要求是先算出最小回流比，然后隨意選三個系數得到三個回流比，最后比較那個最好，而不是找出最佳的回流比。工業(yè)應用較多的是有降液管的塔板，如浮閥、篩板、泡罩塔板等。 廣東石油化工學院 化工原理課程設計 設計說明書 設計題目 萬噸 /年苯 — 甲苯連續(xù)精餾裝置工藝設計 2 化工原理課程設計任務書 (應化 10 級各班適用 ) 一、 設計說明書題目 : (萬噸 /年 ) 苯 甲苯連續(xù)精餾裝置工藝設計說明書 二、 設計任務及條件 1. 各班學號未兩位任務處理量為： 1 班 (1500 + 學號 100)kg/h； 2班 (1500 + 學號 150)kg/h； 3 班 (1500 + 學號 200)kg/h； 4班 (1500 + 學號 250)kg/h；5 班 (1500 + 學號 300)kg/h。 浮閥塔廣泛用于精餾、吸收和解吸等過程。 三、精餾塔設計 工藝條件的確定 苯與甲苯的基礎數據 表 31 常壓下的相平衡數據 溫度 /℃ 85 90 95 100 105 /AP kpa? /BP kpa? 40 46 54 86 ? x 0 y 0 表 32 苯與甲苯的物理性質 物質 分子式 相對分子量 沸點 /℃ 臨界溫度 /℃ 臨界壓力 /Pa 苯 C6H6 甲苯 C7H8 表 33 Antoine 常數值 物質 A B C 苯 甲苯 表 34 苯與甲苯的液相密度 溫度 /℃ 80 90 100 110 120 130 3, / ( / )L kg m? 苯 815 3, / ( / )L kg m? 甲 苯 810 表 35 液體的表面張力 溫度 /℃ 80 90 100 110 120 130 //mN m?苯 （ ） 7 //mN m?甲 苯 （ ） 表 36 液體的黏度 溫度 /℃ 80 90 100 110 120 130 /mpa s? ?苯 /mpa s? ?甲 苯 表 液體的汽化熱 ? 溫度 /℃ 80 90 100 110 120 ? 苯 /(KJ/Kg) ? 甲苯 /(KJ/Kg) 7080901001101200 1 原料液及塔頂、塔底產品的摩爾分率 苯的摩爾質量： MA=甲苯的摩爾質量： MB= xf=()/(+)= xD=()/(+)= xw=()/(+)= 原料液及塔頂、塔底產品的平均摩爾質量 MF=xFMA+(1xF)MB= +（ ） = 8 MD=xDMA+(1xD)MB= +() =MW=xWMA+(1xW)MB= +() = kg/kmol 操作壓力選定 最底操作壓力：取回流罐物料的溫度為 30℃，查手冊得 POA =，POB = XD=(P 回 POB)/(POA POB)=,可得 P 回 =. Pmin==+= 取塔頂操作壓力 P==*= 物料衡算 原料處理量 F=2300/= kmol/h 總物料衡算 F=D+W= kmol/h ……………… ① 苯物料衡算 = D+ W …… ② 聯立①②解得 D= kmol/h W= kmol/h F=2300 kg/h=W=D= 物料 kg/h kg/s 萬噸 /年 kmol/h kmol/s F 2300 ` D W 四、塔板數的確定 理論板層數 NT的求取 苯 — 甲苯屬理想物系，可采用圖解法求理論塔板層數。 ???? 同理可得 t2? = t3? = smNVsu /)()(39。 所以 kgkJII DV 7 6 77 1 7 92 8 ?????? 查苯和甲苯的焓圖得其進料溫度下的焓值為 kgkJI A ? ， kgkJIB ? 所以 kgkJI V 5 4 77 1 7 42 8 ????? 將數據代入 0???? LV FV II IIq得 kgkJI F ? 從前面可知 和 CQ 的值，并分別把它們的值代人全塔熱量衡算式得： skJQ B ? 再沸器的傳熱面積 A T 柴油 :290℃ → 160℃ TW:℃ ← ℃ t? :℃ ℃ 故 Ctm ????? 0 1) 7 9ln ( 7 9 因屬于液 — 汽傳熱，故可取 K=1000w/m2.℃ 所以tkQA B??= 0 11 0 0 0 1 0 0 7 5 6 m?? ? 再沸器的柴油的用量 查手冊得比密度為 ，溫度為 160℃的柴油焓值： 24 kgkcalH ? ? 溫度為 290℃的焓值 : kgkJkgk c