【正文】 ????? ??? ?? 圓整后 : mmdW 83? 可取回流管規(guī)格 Φ 83 則實(shí)際管徑 d=75mm 塔釜蒸汽接管實(shí)際流速 smdLWu /01 00 604436 00 4 221 ???? ??? ?? 法蘭 由于常壓操作，所有法蘭均采用標(biāo)準(zhǔn)管法蘭，平焊法蘭，由不同的公稱直徑，選用相應(yīng)法蘭。 再沸器熱負(fù)荷 BQ 及加熱蒸汽的消耗量 hW 由于釜?dú)堃褐斜降暮亢艿?，為簡化起見，其焓按純甲苯進(jìn)行計算。 sss LdLcbVa ??? 其中： ? ? ?????????LVCAa ??.39。 ? 無效區(qū)： mWc ? ③開孔區(qū)面積 開孔區(qū)面積 aA 計算為： )s i n180(2 1222 rxrxrxA a ???? ? 其中 mWWDx sd )()(2 ??????? mWDr c ????? 故 2222 ) rc s i n( (2 mAa ???????? ④ 篩孔計算及其排列 篩孔直徑： 近年來隨著設(shè)計水平的提高和操作經(jīng)驗(yàn)的積累，有采用大孔徑（ 10~25mm）篩板的趨勢，因大孔徑篩板加工簡單，造價低，且不易堵塞，只要設(shè)計合理，操作得當(dāng)，仍可獲得滿意的分離效果。 第二章 塔板的工藝設(shè)計 精餾塔的全塔物料衡算 原料液摩爾分率 和摩爾流量 苯的進(jìn)料摩爾流量 : hk m olnA / ??? ???? 原料 原料罐 原料預(yù)熱器 精餾塔 冷凝器 冷卻器 再沸器 苯 冷卻器 甲苯儲罐 甲苯 苯儲罐 本科畢業(yè)論文 甲苯的進(jìn)料摩爾流量 : hk m olnB / ??? ???? 總物料摩爾流量 ： hk o mlnnF BA / ????? 甲苯的進(jìn)料 摩爾分率 : ??Ax 苯的進(jìn)料摩爾分率 : 5 9 0 0 9 ????? BA xx 塔頂產(chǎn)品流量及摩爾分率 : 總物料質(zhì)量流量： hkgMF / 10001000025 ???? 總物料質(zhì)量守衡 ： WDF MMM ?? 苯的質(zhì)量守衡： AWADA MMM , ?? 聯(lián)立求解得： hkgMW /14138? hkgMMM WFD / 7 4 2 4 1 3 1 5 6 5 ????? 苯的摩爾流量： hk m olnAD / , ??? 甲苯的摩爾流量： hk m oinBD / , ??? 塔頂產(chǎn)品流量： hk m o lnnDBDAD /, ????? 苯的摩爾分率： , ??ADx 甲苯的進(jìn)料摩爾分率： 0 1 7 8 3 , ????? ADBD xx 塔底產(chǎn)品的流量及分率 ： 苯的 摩爾流量： hk m olnAW / , ??? 塔底產(chǎn)品的流量： hk mo lDFW / ????? 苯的摩爾分率： 023 , ??AWx 甲苯的進(jìn)料摩爾分率： , ????? AWBW xx 本科畢業(yè)論文 表 21 物料衡算表 物理量名稱 物料組分 摩爾流量（ kmol/h） 摩爾分率 進(jìn)料 苯 甲苯 總計 塔頂 苯 甲苯 總計 塔底 苯 甲苯 總計 相關(guān)物性參數(shù)的計算 相對揮發(fā)度 表 22 常壓下苯 — 甲苯的氣液平衡與溫度關(guān)系 溫度 T/（℃ ） 液相中苯的摩爾分?jǐn)?shù) /x 氣相中苯的摩爾分?jǐn)?shù) /y 110． 6 0． 00 0． 00 106． 1 0． 088 0． 212 102． 2 0． 200 0． 370 98． 6 0． 300 0． 500 95． 2 0． 397 0． 618 92． 1 0． 489 0． 710 89． 4 0． 592 0． 789 86． 8 0． 700 0． 853 84． 4 0． 803 0． 914 82． 3 0． 903 0． 957 81． 2 0． 950 0． 979 80． 2 1． 00 1． 00 由于泡點(diǎn)進(jìn)料 q=1，由氣液平衡相數(shù)據(jù)，用內(nèi)插法求進(jìn)料溫度 ： ? ???? Ft 解得： CtF ?? 6 8 安托尼方程： CT BAp ????lg 本科畢業(yè)論文 注： po 是物質(zhì)的飽和蒸氣壓， kPa。但設(shè)計良好的篩板塔仍具有足夠的操作彈性，對易 引起堵塞的 物系可采用大孔徑篩板，故近年我國對篩板的應(yīng)用日益增多。溢流堰的作用是使塔板上保持一定厚度的流動液層。苯可以合成一系列苯的衍生物： ? 苯與乙烯生成乙苯，后者可以用來生產(chǎn)制塑料的苯乙烯； ? 苯與 丙烯生成異丙苯，后者可以經(jīng)異丙苯法來生產(chǎn) 丙酮 與制樹脂和粘合劑的苯酚； ? 制尼龍的環(huán)己烷； ? 合成順丁烯二酸酐； ? 苯有減輕爆震的作用而能作為汽油添加劑 ； ? 用于制作 苯胺 的硝基苯； ? 多用于 農(nóng)藥 的各種氯苯； ? 合成用于生產(chǎn)洗滌劑和添加劑的各種烷基苯 ； ? 合成 氫醌 ， 蒽醌 等化工產(chǎn)品 。主要研究過程是根據(jù)設(shè)計任務(wù)和操作環(huán)境確定了設(shè)計方案，然后繪制相應(yīng)的工藝流程圖。 早在 1920 年代，苯就已是工業(yè)上一種常用的溶劑，主要用于金屬 脫脂。板式塔塔內(nèi)裝有一定數(shù)量的塔盤 ,是氣 液接觸和傳質(zhì)的基本構(gòu)件 。與泡罩塔相比，篩板塔具有下列優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)能力大；塔板效率高，壓降低，而且結(jié)構(gòu)簡單，塔盤造價減少 40%左右，安裝、維修都較容易。降低精餾過程的能耗，對于節(jié)約能源，減少產(chǎn)品成本至關(guān)重要 [5]。 ① 堰長 根據(jù)一般經(jīng)驗(yàn)，單溢流弓形降液管其 Dlw )( ?? ， 則?。? mDl w ???? ② 流堰高度 wh 液上液層高度 how 采用弗蘭西斯公式 ： 32)(1 0 whow lLEh ??? hL —— 塔的液體流量 E —— 液流收縮因素 查液流收縮系數(shù)計算圖得： 1?E 則 : mhow ) (11000 32 ????? 取板上清液層高度 mmhL 90? 則 : mhhh owLw 0 4 8 4 1 ????? ③ 弓形降液管寬度 dW 和截面積 fA ： 由 ?D ， 查弓形降液管參數(shù)圖得 ?TAA ?D 則 ： mA f ??? ， mW d ??? 驗(yàn)算液體在降液管中停留時間，即： ssL HAh Tf ??? ????? 故降液管設(shè)計合理。 本科畢業(yè)論文 液沫夾帶線 以 氣液 kg/ kgev ? 為限，求 ss LV? 關(guān)系如下： LsLhHLLshhhhVsAAVsusfTsowwLffTa323/23/2))3600( 3211000()(???????????????????再由： )( ???? ? fT aLv hH ue ? 整理得： LsVs `324 6 2 3 ?? 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 表 27 塔板的液沫夾帶線數(shù)據(jù)表 )s/( 3mLs )s/( 3mVs 據(jù)此表數(shù)據(jù)可作出液沫夾帶線線 2。 負(fù)荷性能圖 VsLs 圖 22 負(fù)荷性能圖 1． 霧沫夾帶線 4。 本科畢業(yè)論文 進(jìn)料板高度 ?。? mHF ? 總塔高： mHHHHn p H pHnHnpnnH BDFFTF )1( 21 ??????????? 附屬結(jié)構(gòu) 進(jìn)料管 進(jìn)料管的結(jié)構(gòu)類型很多，有直管進(jìn)料管、彎管進(jìn)料管、 T 形進(jìn)料管。—?dú)庀?；—理論的；—秒；—線與平衡線的交點(diǎn)；—實(shí)際的；—精餾段或塔板序號；—最小或最少；—最大的；—平均；—液相；—輕關(guān)鍵組分；—基準(zhǔn)組分；—組分序號；—加熱；—原料液；—最終；—39。 第三章 板式塔結(jié)構(gòu) 塔體結(jié)構(gòu) 塔頂空間 取 mHH TD ???? 塔釜空間 取 mHB ? 群座 由于裙座內(nèi)徑大于 800mm，故裙座壁厚取 16mm，基礎(chǔ)環(huán)厚度，考慮到腐蝕余量取 18mm 考慮到再沸器，故裙座高度?。?H2=。 22 ???? lw hoc )()1(39。 本科畢業(yè)論文 液泛 為防止塔內(nèi)發(fā)生液泛，降液 管內(nèi)液層高 dH 應(yīng)服從下式所表示的關(guān)系，即： )( wTd hHH ??? 苯 — 甲苯物系屬一般物系，取 ?? ，則： 液柱mhH wT )()( ?????? 而 dLpd hhhH ??? 板上不設(shè)進(jìn)口堰， dh 按下式計算： 液柱mhl Lh ow sd ) ( 22 ??????????? 液柱mH d ???? )( wTd hHH ?? ? ，故本設(shè)計中不會發(fā)生液泛現(xiàn)象。計算結(jié)果列于下 24： 表 24 理論板層數(shù)計算表 序號 y x 備注 序號 y x 備注 1 8 改用提餾段操作線方程 2 3 9 4 10 5 11 6 12 7 進(jìn)料板 13 本科畢業(yè)論文 全塔效率： )( 2 5 ?? ?LE t ?? 實(shí)際塔板數(shù) 的求取 精餾段實(shí)際塔板數(shù) : 13 7 ???? TETNN 精精 精餾段實(shí)際塔板數(shù) : 10 5 ??? TTENN 提提 全塔實(shí)際塔板數(shù) : 23 ??? TTENN 精餾塔的塔體工藝尺寸計算 塔徑的計算 由VVLCu ? ?? ???m ax ，式中 C 由 )20( LCC ?? 求取， 其中 20C 由篩板塔汽液負(fù)荷因子曲線圖查取，圖橫坐標(biāo)為 ) () ()( 2121 ?????? VLhhVL ?? 取板間距 mHT ? ，板上液層高度 mhL ? ，則 mhH LT ???? 查篩板塔汽液負(fù)荷因子曲線圖得 ?C )2023 ()20( ????? LC ? smCuVVL / a x ??????? ? ?? 取安全系數(shù)為 ，則空塔氣速為： smuu /3 2 2 8 9 m a x ????? muVD S ????? ? 按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后為： mD ? 。根據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，化工過程中 本科畢業(yè)論文 40%70%的能耗用于分離，而精餾能耗又占其中的 95%[4] 。篩板塔是很早出現(xiàn)的一種板式塔。 塔設(shè)備是煉油、化工、石油化工等生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的氣液傳質(zhì)設(shè)備。苯比水密度低，密度為 ，但其分子質(zhì)量比水重。在做好以上的計算后，還需對所設(shè)計的精餾塔進(jìn)行流體力學(xué)校核，繪制出塔板的負(fù)荷性能圖，然后做能量衡算。在空氣中，甲苯只能不完全燃燒，火焰呈黃色。在塔板上，氣液兩相密切接觸，進(jìn)行熱量和質(zhì)量的交換。 經(jīng)過幾十年的研究和發(fā)展，精餾技術(shù)日漸成熟。 T 是物質(zhì)的溫度，℃。 篩板厚度： 本科畢業(yè)論文 選用 mm4?? 的碳鋼板 孔中心距： mmdot ?? 篩孔排列 : 篩孔排列按正三角形排列 篩孔數(shù)： 59 22 22 ???? t Aan 開孔率 : %% 2 2 ??? tdo? ⑤氣體通過篩孔的速度 smAVu s / ???? 精餾塔的有效高度計算 板式塔的有效高度是指安裝塔板部分的高度。 ???? ?