【正文】 免有些不成熟和欠妥之處，希望老師能夠批評指正。 設計氣速選取 V VLKu ? ?? ??? 系數(shù) K? = 8 1 4 . 4 5 2 . 6 90 . 1 0 7 1 . 8 6 /2 . 6 9u m s??? 4 4 2 .2 4 1 .2 4 m3 .1 4 1 .8 6sVD u? ?? ? ?? 選用不銹鋼除沫器：類型：標準型，規(guī)格： 40100，材料：不銹鋼絲網(wǎng)（ 1Gr18Ni9） , 絲網(wǎng)尺寸：圓絲 ? 第 4章 結(jié)論 結(jié)論 表 4 浮閥塔 設計結(jié)果匯總表 項 目 數(shù) 據(jù) 項 目 數(shù) 據(jù) 設計 壓力 回流管規(guī)格 ? 76 4mm? 原料進料量 5kg/s 釜液出口管 ? 115 5mm? 回流比 頂部蒸汽排出管 ? 450 ? 原料預熱器熱負荷 10 /KJ h? 塔釜蒸汽進氣管 ? 450 ? 再沸器熱負荷 10 /KJ h? 塔體材料 20R鋼 加熱蒸汽消耗量 圓筒型裙座材料 A3鋼 全凝器熱負荷 10 /KJ h? 塔體、封頭厚度 6mm 冷卻水消耗量 10 /Kg h? 塔高（不含裙座） 進料管規(guī)格 ? 80 ? 人孔數(shù)（ DN500） 4 本設計從設計方案的選擇，重要參數(shù)的確定，塔的工藝計算，塔的附件的設計等幾個方面設計了苯 甲苯的常壓精餾塔 。 重新核算流速，即24 2 .2 4 1 5 .4 /3 .1 4 0 .4 3 1u m s????，仍在適宜的流速范圍。 0 39。 氣相通過浮閥塔板的壓強 降 1pch h h h?? ? ? [2] （ 1） 精餾段 ① 干板阻力 臨界孔速 111 . 8 2 5 1 . 8 2 5007 3 . 1 7 3 . 1( ) ( ) 6 . 1 0 7 5 . 5 2 /2 . 6 9c Vu u m s?? ? ? ? ? 因 0 ocuu? ，故按下式計算干板阻力，即： [ 2 ] 5 . 5 21 9 . 9 1 9 . 9 0 . 0 3 38 1 4 . 4 5c Luhm?? ? ? ? ② 板上充氣液層阻力 本設備分離 苯和甲苯混合液，即液相為碳氫化合 可取充氣系數(shù) ， [ 2]10 = 0 .5 0 .5 0 .0 6 0 .0 3LLh h h m?? ? ? ? ③ 液體表面張力所造成的阻力 此阻力很小，忽略不計 [2]。 0 . 0 8 8 03 4 2 0 . 0 7 5At m m mNt? ? ? ?? 提餾段 00 9 5 . 2 6 /39。 精餾段的實際板數(shù)為 ： 9 ??精(層 ) 提餾段的實際板數(shù)為： 9 18 ??提（層） 實際是在第 19塊塔板進料的。換熱器是化工及其他許多工業(yè)部門的通用設備，在生產(chǎn)中占有重要地位。 浮閥對材料的抗腐蝕性要求很高，一般都采用不銹鋼。孔心距與孔徑之比常在 ~4范圍之內(nèi)。液面落差大，能引起板上液體分布不均勻，降低分離效率。塔里的混合物不斷重復前面所說的過程，而進料口不斷有新鮮原料的加入。計算和設計這些之后進行了有關(guān)的力學性能計算和一系 列校核。塔 設備的設計和研究，已經(jīng)受到化工行業(yè)的極大重視。 問題研究 本設計是針對苯 — 甲苯的分離而專門設計的塔設備。因為被加熱到泡點，混合物中既有氣相混合物，又有液相混合物，這時候原料混合物就分開了，氣相混合物在精餾塔中上升，而液相混合物在精餾塔中下降。適當?shù)匕才沤狄汗艿奈恢眉把叩母叨?，可以控制板上液體的流經(jīng)與液層厚度，從而獲得較高的效率。上升氣速通過篩孔分散成細小的流股，在板上液 層中鼓泡而出與液體密切接觸。 塔板效率高：由于上升蒸汽以水平方向吹入液層，故氣、液接觸時間較長，而霧沫夾帶量較小，板效率較高。加上閥片的采用自動適應進氣量，據(jù)有較大的操作彈性；上升氣流水平進入液層，增加了氣夜的接觸時間，從而增加了塔的操作效率。在常壓下它們的蒸汽壓及汽液平衡數(shù)據(jù)，如下表所示： 表一 苯和甲苯的蒸汽壓及汽液平衡數(shù)據(jù) [3] ）（ Ct0 KPaP苯 KPa甲苯P ? ?分數(shù)摩爾 苯x ? ?分數(shù)摩爾 苯y(tǒng) 0 0 由表一數(shù)據(jù)作如圖 21 等壓曲線（ tx圖） 1— 汽相 2— 液相 圖 21 苯 甲苯的等壓曲線 根據(jù)圖 21 可 確 定 塔 頂 ， 塔 釜 和 進 料 溫 度 分 別 為 ：0 0 08 0 .5 , 1 0 9 .6 , 9 5 .8Dwt C t C t C??? 再根據(jù)表 1數(shù)據(jù)畫出苯 — 甲苯的汽液平衡曲線如圖 22： f = 0 . 3 8 8 4 圖 22 苯 甲苯的 xy曲線 由于沸點進料（ q=1）， Xq=Xf=, 由圖 22 的平衡曲線圖可得 Yq= 由min DqqqxyR yx?? ? 可得 m i n 0 . 9 8 3 0 . 6 1 2 1 . 6 60 . 6 1 2 0 . 3 8 8 4DqqFxyR yx? ?? ? ??? 取實際操作回流比 m in1 .5 1 .5 1 .6 6 2 .4 9RR? ? ? ?， 則精餾段操作線方程為1 2 . 4 9 0 . 9 8 3+1 1 3 . 4 9 3 . 9 4DRy x x xRR? ? ??? 苯 甲苯二元物系在總壓 下蒸汽壓 ?AP 、 ?BP 由安托萬 Antoine方程 [1]計算： 1 2 0 6 .3 5 0l g 6 .0 2 2 3 2 2 2 0 .2 3 7AP t176。 ④ 降液管底隙高度 0h ：0 039。 塔板開孔率039。 按泛點率 =80%計算如下： 精餾段 2. 69 8814 .45 1 8 ssVL ? ? ??????泛 點 率 整理得 76 0 11ssVL?? 9ssVL??或 提餾段 39。 取管內(nèi)流速為 /Ru m s? ,則回流管直徑 0 . 5 0 . 54 4 0 . 0 0 5 3( ) ( ) 0 . 0 5 83 . 1 4 2 . 0sRRLd m mu?? ?? ? ?? 取塔頂回流進口管尺寸為： ? 76mm 4mm? 的標準管。 當空塔氣速較大，塔頂帶液現(xiàn)象嚴重，以及工藝過程中不許出塔氣速夾帶霧滴的情況下，設置除沫器，以減少液體夾帶損失，確保氣體純度，保證后續(xù)設備的正常操作。這種學習實踐不但 使我們對書本上所學理論知識有了進一步的理解，更讓我們體會到了理論知 識對實踐工作的重要的指導意義。 為了制作的方便，裙座我們選用圓筒形裙座 。 （ 2）塔板的氣 相負荷上限完全由液相負荷上限 帶控制，操作下限由漏液控制。dH可由下式計算，即： d p L dH h h h? ? ? ① 氣體通過塔板的壓強降所相當?shù)囊褐叨萷h已算出： 精餾段 ? 提餾段 39。 按 340N? 重新核算孔速及閥孔動能因數(shù) ： 精餾 段 0 2204 4 2 . 2 4 5 . 5 2 /3 . 1 4 0 . 0 3 9 3 4 0Vsu m sdN? ?? ? ??? 00 5 .5 2 2 .6 9 9 .0 5VFu ?? ? ? ? 閥孔動能因數(shù) 0F 變化不大，仍在 9~12 范圍 內(nèi)。 2 . 4 2 2 . 9 3S L WS V WLV ?? ? ? ? 查圖可得 20 /C m s? 18 .50 /mN m? ? ， 115520 1 8 .5 0( ) ( ) 0 .0 8 2 0 .0 8 0 0 72 0 2 0CC?? ? ? ? m a x 7 8 0 . 7 2 . 9 30 . 0 8 0 0 7 1 . 3 1 /2 . 9 3LVVu C m s???? ?? ? ? ? 1 17 /u m s? ? ? 439。鑒此，本設計過程中的原料預熱器選用標準 U形管式換熱器。 浮閥塔盤的操作 原理和發(fā)展 : 浮閥塔的塔板上，按一定中心距開閥孔，閥孔里裝有可以升降的閥片，閥孔的排列方式，應使絕大部分液體內(nèi)有氣泡透過，并使相鄰兩閥容易吹開，鼓泡均勻。 以 F1 型浮閥為例，閥片本身有三條腿，插入閥孔后將各腿底腳扳轉(zhuǎn) 090 角，用以限制操作時閥片在板上上升的最大高度（ ） ,閥片周邊又沖出三塊略向下彎的定距片，使閥片處于靜止位置時仍與塔板留有一定的縫隙（ ）。升氣管上復以泡罩，泡罩周邊開有許多齒縫，操作條件下，齒縫浸沒于板上液體中，形成液封。 五 、 結(jié)構(gòu)簡單，造價低，安裝檢修方便。 工業(yè)生產(chǎn)中的蒸餾操作一般在塔設備內(nèi)進行。填料種類出拉西、環(huán)鮑爾環(huán)外，階梯環(huán)以及波紋填料、金屬絲網(wǎng)填料等規(guī)整填料也常采用。如今在我國常用的板式塔中主要為泡罩 塔、浮閥塔、篩板塔和舌型塔等。 蒸餾是一種 利用液體混合物中各組分揮發(fā)性差異，以熱能為媒介使其部分汽化從而在汽相富集輕組分 ,液相富集重組分而分離的方法。 四 、 有一定的操作彈性：當氣液相流率有一定波動時，兩相均能維持正常的流動，而且不會使效率發(fā)生較大的變化。由于升氣管高出液面，故板上液體不會從中漏下。 （三）浮閥塔 五 十年代才在工業(yè)上廣泛應用，是在帶有降液管的塔板上升有若干大孔（標準孔徑為 39mm），每孔裝有一個可以上、下浮動的閥片，由孔上升的氣流經(jīng)過閥片與塔板的間隙，而與板上橫流的液體接觸，目前常用的型號有： F1 型、 V4型、 T型。 5．塔的造價較低，浮閥塔的造價是同等生產(chǎn)能力的泡罩塔的 50%～ 80%，但是比篩板塔高 20%～ 30%。通?；S的機械車間即能制造等優(yōu)點，并且管程流體苯 甲苯不易結(jié)垢。 0 . 0 1 3 7 8 0 . 7( ) ( ) 0 . 0 8 839。 80t mm t mm??，以等腰三角形叉排方式作圖，排得閥 數(shù)為 340 個。 0 .0 6 6 7 8 0 .7 9 .8 1 5 0 5 .5 0 .7p p LP h g P a KP a?? ? ? ? ? ? ?(設計允許值 ) 淹塔 為了防止淹塔現(xiàn)象的發(fā)生，要求控制降液管中清液層高度 ()d T wH H h???。 （ 3）按照固定的液氣比， 由圖可得 3( ) m a x /sV m s? ，由上述計算有3( ) m in 8 /sV m s? ( ) m a x 4 .1 4= 3 .3( ) m in 1 .2 3 8ssVV ??操 作 彈 性 提餾段： 對于提餾段， 由塔板負荷性能圖可以看出： （ 1）在任務規(guī)定的氣液負荷下的操作點 P（設計點），處在適宜操作區(qū)內(nèi)的適中位置。最后取厚度為 6毫米的標準鋼板。其各項操作性能指標均能符合工藝生產(chǎn)技術(shù)要求，達到了預期的目的。常用除沫器有折流板式除沫器、絲網(wǎng)除沫器以及程流除沫器。 重新核算流速 ，即24 0 .0 0 5 3 1 .5 0 /3 .1 4 0 .0 6 8u m s????，仍在適宜的流速范圍 釜液出口管規(guī)格 已 知 斧 液 流 率 312 8. 4 / = 78 0. 7 /W m ol s k g m?? 甲 苯, 則 釜 液 體 積 流 率3 31 2 8 .4 9 2 1 0 0 .0 1 5 1 /7 8 0 .7WV m s?????, 用 泵 輸 送 時 釜 液 流 出 的 速 度 一 般 取~[5], 取 管 內(nèi) 流 速 為 /Wu m s? , 則 釜 液 出 口 管 直 徑 0 .0 1 5 1( ) 0