【正文】 下進行。如前所述在蒸餾過程中如能適當?shù)乩盟?、塔底的廢熱，就能節(jié)約很多生蒸汽和冷卻水，也能減少電能消耗。 Т=AdHT/Ls=36005 s 故滿足要求。 武漢工程大學(xué)化工原理課程設(shè)計 29 = 106/()= 1fh? —— 直管阻力 。 （ 3） 培養(yǎng)了迅速準確的進行工程計算的能力 （ 4） 學(xué)會了用簡潔的文字，清晰的圖表來表達自己的設(shè)計思想的能力。 選取傳熱系數(shù) ： K=250W/ 傳熱溫差 : 武漢工程大學(xué)化工原理課程設(shè)計 32 ?tm= =℃ 傳熱面積 A=Q/K?tm=1000/（ 250） = 換熱器傳熱面積估算結(jié)果表 序號 位號 名稱 傳熱流量 /kw 傳熱系數(shù)W/ 傳熱溫差 /℃ 傳熱面積 /m2 備注 1 E101 塔頂冷凝器 59 250 循環(huán)水 30℃ 2 E102 塔底再沸器 29 300 , 加熱蒸汽 當廠址確定及平面，主面布置完成后，應(yīng)按管線走向及長度進一步核定，對選泵的參數(shù)進一步確認。 將以上的① 、 ② 、 ③ 、 ④ 、 ⑤條線繪于同一 LhVh 直角坐標系中，塔板的負荷性如圖。)/（ ） 式中，由塔板上氣相密度 ρv 及塔板間距 HT，查圖知 ,根 CF=，據(jù)提供的數(shù)據(jù)，本物系的 K 值可選取 1，塔板上液體流道長 ZL及液流面積 ,Ab 分別為 武漢工程大學(xué)化工原理課程設(shè)計 23 ZL=D2bd== Ab=AT2Ad== 故得 F1=[()(())189。因此，在必要的位置上要裝置調(diào)節(jié)閥門，在管路中安裝備用支線?？偣残枰?26 塊板，在第 15 塊板處進料。外觀與性狀： 無色液體，有芳香氣味。壓降較武漢工程大學(xué)化工原理課程設(shè)計 12 低。對于二元混合物的分離，應(yīng)采用連續(xù)精餾。 浮閥塔之所以這樣廣泛地被采用，是因為它具有下列特點： （ 1） 生產(chǎn)能力比泡罩塔約大 20%～ 40%； （ 2） 氣體兩個極限負荷比為 5～ 6，操作彈性大； （ 3） 板效率比泡罩塔高 10%～ 15%；霧沫夾帶少，液面梯度小； 結(jié)構(gòu)難于泡罩塔與篩板塔之間；對物料的適應(yīng)性較好等，通量大、放大效應(yīng)小 。 在化工廠、 石油化工廠、煉油廠等中，塔設(shè)備的性能對于整個裝置的產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量、生產(chǎn)能力和消耗定額，以及三廢處理和環(huán)境保護等各個方面，都有重大的影響。對選定的工藝流程、主要設(shè)備的型式進行簡要的論述。 三、 設(shè)計所需技術(shù)參數(shù) 進料量 10000kg/h，壓力為 的物流泡點進料，進料組成（質(zhì)量分數(shù)）：苯 、甲苯 、乙苯 、二甲苯 、二乙苯 、三乙苯 、焦油、水 。 板式塔類型 氣－液傳質(zhì)設(shè)備主要分為板式塔和填料塔兩大類。 （ 3）塔板設(shè)計：計算塔板各主要工藝尺寸，進行流體力學(xué)校核計算。為了使精餾塔連 續(xù)的穩(wěn)定的進行，流程中還要考慮設(shè)置原料槽。 目前，精餾塔的設(shè)計方法以嚴格計算為主，也有一些簡化的模型，此次設(shè)計采用精確計算與軟件驗算相結(jié)合的方法。飽和蒸汽壓 (kPa)： (℃ )。確定操作壓力時，必須根據(jù)所處理物料的性質(zhì)，兼顧技術(shù)上的可行性和經(jīng)濟上的合理性進行考慮。又如冷卻水出口溫度的高低，一方面影響到冷卻水用量，另方面也影響到所需傳熱面積的大小，即對操作費和設(shè)備費都有影響。 嚴重漏液校準 當閥孔的動能因子 F0小于 5 時將會發(fā)生嚴重漏液，故漏液點的孔徑 u,0可取 F0等于5 時的孔流氣速。 1fh? = = = 2fh? —— 管件 ,閥門局部阻力 。 對本設(shè)計的評述 對于本次設(shè)計，設(shè)計的結(jié)果比較合理，設(shè)計的 精餾塔的操作彈性比較大。選擇 (絕 )蒸汽為熱源溫度 TR=175℃ 。 hw+how+ho+(how+hw)+hd=Φ(HT＋ how) 式中 :how=103E(Lh/lw)2/3 =(ρv/ρL)u02/2g hd=108(Lh/lwhb)2 Vh2=105Lh2/3 Lh（ m3/h） Vh（ m3/h） 0 10 20 30 40 50 60 由表數(shù)據(jù)作出降液管的液泛線，并記為線⑤。 ） =（ d0/t） t=((Aa/A0))1/2d0= 實際浮閥數(shù) 根據(jù)估算提供的孔心距 t=80mm 進行布孔，并按實際情況進行調(diào)整來確定浮閥的實際個數(shù) n,按孔，實際排閥數(shù) n=113,如圖所示 : 并 按實際情況重新計算塔板以下參數(shù) 閥孔氣速： u0=Vs/(nπd02/4)= (113π3600)=動能因子： F0=u0ρv1/2=塔板的開孔率 υ=A0/AT=113π(4)= 塔板流動性能的校核 液沫夾帶量校核 ，為控制液沫 夾帶量 ev 過大，應(yīng)使泛點 F≤，浮閥塔板泛點率的計算： F1=(vs(ρv/(ρlρv))+)/KCFAb 或 F1=(vs(ρv/(ρlρv)189。其次所定的設(shè)計方案需要有一定的操作彈性，各處流量應(yīng)能在一定范圍內(nèi)進行調(diào)節(jié)，必要時傳熱量也可進行調(diào)整。( ?mPa? )mPa s?（乙苯? 、乙苯的液相密度 t/℃ 20 40 60 80 100 120 140 (kg/m3)苯? (kg/m3)乙苯? 塔徑 D/m 板間距 HT 200300 250350 300450 350600 400600 武漢工程大學(xué)化工原理課程設(shè)計 14 三 精餾塔模擬設(shè)計計算及操作條件的選擇 塔板數(shù) 進料位置 和狀態(tài) 根據(jù)模擬精餾過程的結(jié)果。乙苯也存在與某些顏料中。塔板效率高，比泡罩塔高 15％左右。 武漢工程大學(xué)化工原理課程設(shè)計 11 二 工藝流程方案的說明和論證 本設(shè)計任務(wù)為分離苯 乙苯混合物。 浮閥塔 浮閥塔是在泡罩塔的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它主要的改進是取消了升氣管和泡罩，在塔板開孔上設(shè)有浮動的浮閥，浮閥可根據(jù)氣體流量上下浮動，自行調(diào)節(jié)，使氣縫速度穩(wěn)定在某一數(shù)值。此外，工業(yè)氣體的冷卻與回收、氣體的濕法靜制和干燥，以及兼有氣液兩相傳質(zhì)和傳熱的增濕、減濕等。 1. 確定設(shè)計方案 根據(jù)設(shè)計任務(wù)書所提供的條件和要求，通過對現(xiàn)有生產(chǎn)的現(xiàn)場調(diào)查或?qū)ΜF(xiàn)有資料的分析對比，選定適宜的流程方案和 設(shè)備類型，確定工藝流程。 要求塔頂餾出苯液中，苯含量不低于 %（質(zhì)量分數(shù)，下同），釜液中苯含量低于 %。精餾操作既可采用板式塔，也可采用填料塔。接管尺寸、泵等，并 畫出塔的操作性能圖。產(chǎn)品槽和相應(yīng)的泵 ,有時還要設(shè)置高位槽。 設(shè)計條件 進料量 10950kg/h，壓力為 的物流泡點進料，進料組成（質(zhì)量分數(shù)）：苯 、甲苯 、乙苯 、二甲苯 、二乙苯 、三乙苯 、焦油 、 水 。臨界溫度 (℃ )： 。例如，采用減壓操作有利于分離相對揮發(fā)度較大組分及熱敏性的物料，但壓力降低將導(dǎo)致塔徑增加，同時還需要使用抽真空的設(shè)備。同樣，回流比的大小對操作費和設(shè)備費也有很大影響。 u,0=5/ρv189。 2fh? = ∑ζ=27 = 3fh? —— 流體流經(jīng)設(shè)備的 阻力 。通過模擬精餾過程，設(shè)計的精餾塔能比較好地完成精餾任務(wù)，最終能比較好地將苯和乙苯分離。 選取傳熱系數(shù)： K=300W/ 傳熱溫差 Δtm= =℃ 傳熱面積 A=Q/K?tm=1000/（ 300） = 冷凝器 冷凝器 E101 熱流量 Q=,塔 頂冷 凝器 進、出 再沸 器溫度℃ ,℃ 。在整理中可以忽略，使關(guān) 系式得到簡化。 有效傳質(zhì)區(qū) Aa 的計算： X=D/2(bs+bd)= （ +） = R=D/2bc=Aa=2[x(R2x2)1/2+(π/180)R2arcsin(x/R)]= 武漢工程大學(xué)化工原理課程設(shè)計 22 開孔所占面積 A0=nd02π/4=133π/4= 選擇錯排方式，氣孔心距 t 的求法： A0/Aa=d02π/(4t2sin60。為此，必須具體考慮如下幾點： 滿足工藝和操作的要求 所設(shè)計出來的流程和設(shè)備，首先必須保證產(chǎn)品達到任務(wù)規(guī)定的要求，而且質(zhì)量要穩(wěn)武漢工程大學(xué)化工原理課程設(shè)計 17 定，這就要求各流體流量和壓頭穩(wěn)定，入塔料液的溫度和狀態(tài)穩(wěn)定，從而需要采取相應(yīng)的措施。 匯總?cè)缦? 、乙苯的物理性質(zhì) 項目 分子式 分子量 沸點 ℃ 臨界溫度 ℃ 臨界壓強Pa 苯 A C6H6 乙苯 B C8H10 、乙苯在某些溫度下的表面張力 t/℃ 20 40 60 80 100 120 140 (mN/m)苯? (mN/m)乙苯? 、乙苯在某些溫度下的粘度 t/℃ 0 20 40 60 80 100 120 140 ）苯 s乙苯經(jīng)過催化脫氫，生成氫氣和聚苯乙烯。 處理能力大，比同塔徑的泡罩塔可增加 10～ 15％。由于篇幅所限，具體的 模擬過程計算再次不再詳述。 （ 3）小孔篩板容易堵塞。可在塔設(shè)備中完成的常見操作有：精餾、吸收、解吸和萃取等?，F(xiàn)要求設(shè)計一采用常規(guī)精餾方法從烴化液分離出苯的精餾裝置。塔頂餾出液和釜液要求降至 40℃。 板式塔為逐級接觸型氣－液傳質(zhì)設(shè)備，其種類繁多，根據(jù)塔板上氣－液接觸元件的不同，可分為泡罩塔、浮閥塔、篩板塔、穿流多孔板塔、舌形塔、浮動舌形塔和浮動噴射塔等多種。 （ 4）管路及附屬設(shè)備的計算與選型，如再沸器、冷凝器。且在適當位置設(shè)置必要的儀表（流量計、溫度計和壓力表）。 要求塔頂餾出苯液中，苯含量不低于 %（質(zhì)量分數(shù)，下同），釜液中苯含量低于 %。臨 界壓力 (MPa)： 。對于沸點低、在常壓下為氣態(tài)的物料，則應(yīng)在加壓下進行蒸餾。 例如苯屬有毒物料，不能讓其蒸汽彌漫車間。=5/穩(wěn)定系數(shù) K=u0/u,0=∽ 故不會發(fā)生漏液。 3fh? = 10? /()= 2 /2ug? 較小可以忽略 ,將各項代入式中 ,計算泵的 H=++++= 約