【正文】 。 20 制圖質(zhì)量 30% 制圖圖形 圖紙的布局、線(xiàn)形、字體、箭頭、整潔等。 設(shè)計(jì)過(guò)程中還培養(yǎng)了我的自學(xué)能 力，設(shè)計(jì)中的許多知識(shí)都需要查閱資料和文獻(xiàn)，并要求加以歸納、整理和總結(jié)。手孔的設(shè)置應(yīng)便于人的手臂可以伸入塔內(nèi)，一般每隔 4— 5m才設(shè)一個(gè)手孔，本塔中共 34塊板，須設(shè) 5個(gè)手孔，每個(gè)孔直徑為 100mm。按泛點(diǎn)率 80%計(jì)算： 精餾段 ?? ????? SS LV 整理得： SS LV ?? 由上式可知物沫夾帶線(xiàn)為直線(xiàn)，則在操作范圍內(nèi)取兩個(gè) SS VL 值，可算出 ： 表 31物沫夾帶曲線(xiàn)表 1 )/3 smLS（ 0 )/( 3 smVS 提餾段 ????????? SS LV 整理得： ???? SS LV 在操作范圍內(nèi)取兩個(gè) ?? SS VL 值，可算出 : 表 32物沫夾帶曲線(xiàn)表 2 )/3 smLS（? 0 )/( 3 smVS? 液泛線(xiàn) dLCdlPWT hhhhhhhhhH ????????? ?? 1)( 由此確定液泛線(xiàn)，忽略式中 ?h NdVuLEhhlLguhHSSWWSLVWT2003/2020204])3 6 0 0(1 0 0 0)[1()(1 5 2)(?????????????? 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 16 精餾段 ])(1000 )[() 39。 熱量衡算 塔的附屬設(shè)備及主要附件的選型 繪制工藝流程圖和工藝條件圖 精餾塔的工藝設(shè)計(jì) 精餾塔主要工藝尺寸的設(shè)計(jì) 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 2 1原料罐， 2進(jìn)料罐， 3苯、甲苯精餾塔， 4塔頂全凝器， 5再沸器 設(shè)計(jì)思路 本次課程設(shè)計(jì)的任務(wù)是設(shè)計(jì)苯 — 甲苯精餾塔，塔型為浮閥式板塔，進(jìn)料為兩組份進(jìn)料，且苯與甲苯的揮發(fā)度有明顯差別，可用一個(gè)塔進(jìn)行精餾分離。按照逐板法計(jì)算理論塔板數(shù)為 12 塊，其中精餾段塔板數(shù)為 5 塊，提餾段塔板數(shù)為 7塊。 綜合工藝方便，經(jīng)濟(jì)及安全多方面考慮，本設(shè)計(jì)采用了浮閥式塔 板對(duì)苯 — 甲苯溶液進(jìn)行分離提純。簡(jiǎn)易流程如下，具體流程見(jiàn)附圖。 塔板符合性能圖 物沫夾帶線(xiàn) 泛點(diǎn)率 = %1 0 0???bFLSVLVSAKCZLV ?? ?據(jù)此可做出負(fù)荷性能圖的物沫夾帶線(xiàn)。 手孔 由于本次設(shè)計(jì)的塔徑較小，所以應(yīng) 設(shè)置手孔。 此外， 課程設(shè)計(jì)是對(duì)以往學(xué)過(guò)的知識(shí)加以檢驗(yàn)，它能夠培養(yǎng)我們理論聯(lián)系實(shí)際的能力，尤其是這次精餾塔設(shè)計(jì)更使我們深入的理解和認(rèn)識(shí)了化工生產(chǎn)過(guò)程，使我們所學(xué)的知識(shí)不局限于書(shū)本，并鍛煉了我的邏輯思維能力。 20 制圖正確性 符合化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)制圖要求，正確繪制流程圖和工藝條件圖等。由精餾塔的附屬設(shè)備的計(jì)算可知：塔頂冷凝器的型號(hào)為 G159I252，塔底再沸器的型號(hào)為 G273II253。 封頭 選取橢圓形封頭，由公稱(chēng)直徑 300mm，查得曲面高度 mmh 4001 ? ，直邊高度mmh 300 ? ，故選用封頭 721120,2300 ?? JBD g 除沫器 空塔氣速較大，塔頂帶液嚴(yán)重以及工藝過(guò)程中不許出塔氣速夾帶霧滴的情況下，設(shè)置除 沫器，以減少液體夾帶損失，確保氣體純度，保證后續(xù)設(shè)備的正常操作。 物沫夾帶 由公式：泛點(diǎn)率 = %1 0 0???bFLSVLVSAKCZLV ?? ? 板上液體流經(jīng)長(zhǎng)度： mWDZZ dLL ???????? 板上液流面積： 6 2 7 8 mAAAA fTbb ???????? 圖 33 泛點(diǎn)負(fù)荷因數(shù) [1] 則精餾段：取物性系數(shù) K=，泛點(diǎn)負(fù)荷系數(shù)圖查得 ?FC ，帶入公式有： 泛點(diǎn)率 %% 3???? ???????F 提餾段：取系數(shù) K=，泛點(diǎn)負(fù)荷系數(shù)圖查得 ??FC 泛點(diǎn)率 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 15 %% 3???? ????????F 物沫夾帶是指下層塔板上產(chǎn)生霧滴被上升氣流帶到上層塔板上的現(xiàn)象，物沫夾帶將導(dǎo)致塔板效率下降。該物系屬易分物系，最小回流比較小，故操作回流比取最小回流比的 倍。 附錄 4 生產(chǎn)工藝流程圖 .................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。通過(guò)流體力學(xué)驗(yàn)算表明此塔的工藝尺寸符合要求，由負(fù)荷性能圖可以看出此精餾塔有較好的操做性能，精餾段操作彈性為 。 回流比的選擇 選擇操作回流比為最小回流比的 2倍。 SSS LLV ??? 在操作范圍內(nèi)，任取若干個(gè) SL 值，算出相應(yīng)的 SV 值 表 33液泛線(xiàn) 精餾段 提餾段 )/3 smLS（ )/( 3 smVS )/3 smLS（ ? )/( 3 smVS? 0 0 液相負(fù)荷上限 液體的最大流量應(yīng)保證激昂也管中停留時(shí)間不低于 35s 液體降液管內(nèi)停留時(shí)間 3??STfLHA? 5s 以 ? =5s 為液體在降液管中停留時(shí)間的下限 ,則 5)( m a x TfS HAL ? = sm / 6 2 33???? 漏液線(xiàn) 對(duì)于 1F 型重閥 ,依 0F =5 作為規(guī)定氣體最小符合的標(biāo)準(zhǔn)，則0204 NudVS ?? 精餾段 smNdVS /4 2 51 2 00 3 8 )( 32020m i n ?????? ?? 提餾段 smNdVS /3 7 51 2 00 3 8 )( 32020m i n ?????????? ?? 也想負(fù)荷下限線(xiàn) 取 堰 上 液 層 高 度 OWh = ， 作 為 液 相 負(fù) 荷 下 限 條 件 ， 依吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 17 2 / 3m in3 6 0 0 ( )2 .8 4 ()1000 SWLE l=，計(jì)算出 SL 的下限值以此作出液相負(fù)荷下限線(xiàn)，該線(xiàn)為與氣體流量無(wú)關(guān)的豎直線(xiàn)： 取 E=,則 smlL WS / 6 0 ) 1 0 0 00 0 (3 6 0 0) 1 0 0 00 0 ()( 342/32/3m i n ????????? 由以上 15作出塔板負(fù)荷性能圖 精餾段塔板負(fù)荷性能圖162345y = 00 Ls/ （m3/ s）Vs/（m3/s）1物沫夾帶線(xiàn)2液泛線(xiàn)3液相負(fù)荷下限線(xiàn)4液相負(fù)荷上限線(xiàn)5漏液線(xiàn)6操作線(xiàn) 圖 34精餾段塔板負(fù)荷性能圖 提留段塔板負(fù)荷性能圖123456y = 00 Ls39。當(dāng)氣體流入冷凝器時(shí)，使其液膜厚度減薄，傳熱系數(shù)增大，利于節(jié)省面積，減少材料費(fèi)用。我更覺(jué)得學(xué)好基礎(chǔ)知識(shí)的重要性，以便為將來(lái)的工作打下良好的基礎(chǔ)。此外，在設(shè)計(jì)過(guò)程中還得到了許多同學(xué)的熱心幫助，一并給以衷心的感謝！ 參考文獻(xiàn) [1] 王國(guó)勝 .化工原理課程設(shè)計(jì) [M]. 大連：大連理工大學(xué)出版社 ,2020 [2] 陳敏恒 ,從德滋 ,方圖南 ,等 .化工原理 (上、下冊(cè)第三版 )[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社 .2020 [3] 中國(guó)石化集團(tuán)上海工程有限公司 .化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè) (上 )[M] 北京 :化學(xué)工業(yè)出版社 ,2020 [4] 唐倫成編著 .化工原理課程設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明教程 ,第一版 [M] 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 ,2020 [5] 匡國(guó)柱 ,史啟才 .化工單元過(guò)程及設(shè)備課程設(shè)計(jì) [M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2020 [6] 劉光啟 ,馬連湘 ,劉杰 .化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè) (有機(jī)卷 )[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2020 [7]《 化工 設(shè)備 設(shè)計(jì)手冊(cè) 》 編寫(xiě)組 .金屬設(shè)備 (上 )[M]. 上海： 上海人民出版社 ， 1975 [8] 北京化工研究院 “ 板式 塔 ” 專(zhuān)題組 ，浮閥塔 [M]. 北京：燃料化學(xué)工業(yè)出版社， 1972 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 28 附錄 2 程序框圖 yn=Xn N n 用汽液相平衡方程 x=y/（ ? （ ? 1） y）求 出Xn XnXq 由精餾段操作線(xiàn)方程 y=+ 求出 yn XnXw 由提餾段操作線(xiàn)方程 y= 求出 yn n = n+1 用汽液相平衡方程 x=y/（ ? （ ? 1） y）求出Xn 解得理論板數(shù)和進(jìn)料板位置 n = n+1 輸入 1y = DX =， ? =， n=1， xf=， xw= 結(jié)束 開(kāi)始 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 29 化工原理課程設(shè)計(jì)教師評(píng)分表 評(píng)價(jià)單元 評(píng) 價(jià)要素 評(píng)價(jià)內(nèi)涵 滿(mǎn)分 評(píng)分 平時(shí)成績(jī) 20% 出勤 能按時(shí)到指定設(shè)計(jì)地點(diǎn)進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，不曠課，不遲到，不早退。蒸汽選擇 ? 飽和水蒸氣，傳熱系數(shù)： )/(4 1 8 6)/(1 0 0 0 22 ChmkgChmK c a lK ???????? Ct ????? 0 3 3 由熱量衡算知 hkJQ S /339 638 4360 ???? 換熱面積 mtkQA S ???? ?? 表 所選加熱器參數(shù)表 [7] 注：摘自《金屬設(shè)備》上冊(cè) P118 表 225 和 P135 表 228 標(biāo)準(zhǔn)圖號(hào)： JB114571239 設(shè)備型號(hào)： G273Ⅱ 254 進(jìn)料管的設(shè)計(jì) 本次加料選擇高位槽加料，所以 FW 可取 。/(m3/s)1物沫夾帶線(xiàn)2液泛線(xiàn)3液相負(fù)荷下限線(xiàn)4液相負(fù)荷上限線(xiàn)5漏液線(xiàn)6操作線(xiàn) 圖 35 提留段塔板負(fù)荷性能圖 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 18 由塔板負(fù)荷性能圖可看出 (1) 在任務(wù)規(guī)定的氣液負(fù)荷下的操作點(diǎn) P（設(shè)計(jì)點(diǎn)）處在適宜操作區(qū)的適中位置。 精餾塔的工藝設(shè)計(jì) 產(chǎn)品濃度的計(jì)算 M 苯 = ， M 甲苯 = 摩爾分?jǐn)?shù) XF= XD= XW= 摩爾質(zhì)量 MF=XFM 苯 +（ 1XF） M 甲苯 = )( ????? kg/kmol k m o lkgMXMXM DDD / 6 6 ????????? ）（）（ 甲苯苯 k m o lkgMXMXM WWW / ????????? ）（）（ 甲苯苯 平均相對(duì)揮發(fā)度的計(jì)算 溫度計(jì)算 表 苯 — 甲苯的氣液平衡與溫度的關(guān)系表 [1] 溫度 /0C 苯 /%(mol 分率 ) 溫度 /0C 苯 /%(mol 分率 ) 溫度 /0C 苯 /%(mol 分率 ) F D W 1 F 2 2 3 4 5 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 3 液相 氣相 液相 氣相 液相 氣相 0 0 用內(nèi)插法求得 Ft 、 Dt 、 Wt Ft : Ctt FF ???????? Dt : Ctt DD ???????? 0 0 0 Wt : Ctt WW ???????? 0 1 0 0 1 0 故由上塔頂溫度 CtD ?? 氣相組成 % : ??????? DDD yyy 進(jìn)料溫度 CtF ?? 氣相組成 %1 0 : ??????? FFF yyy 塔底溫度 CtW ?? 氣相組成 %1000 : ??? ??? ? WWW yyy 由上溫度和氣相組成來(lái)計(jì)算相對(duì)揮發(fā)度 2 0 3 )()6 2 8 ( , ???????? FFF yX 2 9 2 )9 6 ()9 8 3 ( 9 6 ,9 6 ???????? DDD yX 9 9 7 )0 3 ()0 2 8 ( 0 3 ,0 3 ???????? WWW yX 則精餾段平均相對(duì)揮發(fā)度 7 4 7 1 ?