【正文】 重漏液。●精餾段(1) 單層氣體通過塔板壓降所相當?shù)囊褐叨? = (2) 液體通過降液管的壓頭損失 代入數(shù)據(jù)得hd1=(3) 板上液層高度 hL1= =++=因為＝，所以＝(+)=可見，所以符合防止液泛的要求。習慣上，常把這些壓強降折合成塔內(nèi)液體的液柱高度表示，故上式又可寫成 式中，是與相當?shù)囊褐叨龋?，m是與相當?shù)囊褐叨龋?=，m是與相當?shù)囊褐叨龋?=，m是與相當?shù)囊褐叨龋?，m●精餾段(1) 干板阻力 氣體通過浮閥塔板的干板阻力，在浮閥全部開啟前后有著不同的規(guī)律。綜合考慮了對塔板效率、壓力降和生產(chǎn)能力等的影響，根據(jù)經(jīng)驗可取=8～12。靠塔壁的兩塊為弓形板，其余為矩形板。對于600mm以上的塔，多采用凹形受液盤，其深度一般在50mm以上。對單溢流，一般取為（～）D,其中D為塔徑。sμL底=*104*+（*104）*= mPa（用簡捷法求理論板數(shù)） 在全回流下求出所需理論板數(shù)Nmin,對于接近理想體系的混合物，可以采用芬斯克方程計算 Nmin= (其中XD=,Xw=*104, ==)（二）實際塔板數(shù)的求取 下面以R=R==(RRmin)/(R+1)=（）/（ +1）=(NNmin)/(N+1)==因Nmin= 故N=同上，—，得表26比值RminRNmin(RRmin)/(R+1)(NNmin)/(N+1)NN（R+1）2 圖27由表41可知，當R/=，設(shè)備費用和操作費用的和最小，故本課程設(shè)計中取R/=R=*=相平衡方程：y=精餾段的操作線方程：y===+因R＇=（R+1）（xFxW)/(xDxF)+( q1)（xDxW)/(xDxF)其中q=1 ，代入數(shù)據(jù)得，R’ = 故提餾段的操作線方程：y==*1042總理論板層數(shù)逐板計算法：先交替使用相平衡方程(a)與精餾段操作線方程（b）計算如 y1=xD= 相平衡 x1= y2= x2= y3= x3= y4= x4= y5= x5= y6= x6= y7= x7= ＜xF= y8= x8= y9= x9= y10= x10= y11= x11= y12= x12= y13= x13= = = = = y16= x16= y17= x17=*104 y18=*104 x18=*104＜xw=*104由此可得:y1=xD= , x1= 。圖12全凝器物流流程圖(4)再沸器內(nèi)物流的走向圖注：再沸器內(nèi)加熱蒸汽走殼程，物料走管程。對于一定的生產(chǎn)能力，即餾出量D 一定時，V 的大小取決于回流比。 才能使普通冷卻水冷卻塔頂蒸氣時，應對低壓、冷凍劑冷卻和高壓、冷卻水冷卻的方案進行比較后，確定適宜的操作方式。 確定設(shè)計方案原則總的原則是盡可能多地采用先進的技術(shù)，使生產(chǎn)達到技術(shù)先進、經(jīng)濟合理的要求，符合優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、安全、低能耗的原則，具體考慮以下幾點：(1) 滿足工藝和操作的要求 所設(shè)計出來的流程和設(shè)備能保證得到質(zhì)量穩(wěn)定的產(chǎn)品。為精餾塔的設(shè)計計算提供了技術(shù)支持和保證。對設(shè)計過程的評述和有關(guān)問題的討論。具體工藝參數(shù)如下：原料處理量：年處理 20000 噸 甲醇—水混合液體。通過課程設(shè)計，要求學生了解工程設(shè)計的基本內(nèi)容，掌握化工設(shè)計的主要程序和方法，培養(yǎng)學生分析和解決工程實際問題的能力。精餾過程在能量劑驅(qū)動下（有時加質(zhì)量劑），使氣液兩相多次直接接觸和分離，利用液相混合物中各組分的揮發(fā)度的不同。(2) 滿足經(jīng)濟上的要求 要節(jié)省熱能和電能的消耗，減少設(shè)備與基建的費用，如合理利用塔頂和塔底的廢熱，既可節(jié)省蒸汽和冷卻介質(zhì)的消耗，也能節(jié)省電的消耗。本設(shè)計是分離苯和甲苯的混合物，由于兩者都是液體，因此操作壓力可以確定為常壓，即是常壓精餾。適宜回流比應通過經(jīng)濟核算決定，即操作費用和設(shè)備折舊費之和為最低時的回流比為適宜回流比。篩板塔，是扎板塔的一種，內(nèi)裝若干層水平塔板，板上有許多小孔，形狀如篩，并裝有溢流管或沒有溢流管。、液相負荷求精餾塔的氣、液相負荷L=RD=V=(R+1)D=由于是飽和液體進料，因此q=1L’=L+qF=V’=V+(q1)F=W= L’ V’= 再沸器的熱負荷和加熱蒸汽消耗量因殘釜液幾乎為純水，故其焓可按純水進行計算，即：在=℃時，rB =2258kJ/kgIvwIlw= rB’=2258*18kJ/kmol=40644 kJ/kmol對于冷液進料，再沸器的熱負荷為QB=V’(IVWILW)=V’rB ‘*40644kJ/h=*106 kJ/h～，查表得得水的汽化熱為2205～則加熱蒸汽消耗量為：Wh=*106/2205= 因塔頂溜出液幾乎為純甲醇，故其焓可按純甲醇進行計算，=℃時，rA=1101kJ/kgIVdIlD= rA’=1101*32kJ/kmol=35232kJ/kmol冷凝器的熱負荷 QC=*35232=*106kJ/h冷卻水的消耗量取水為冷凝介質(zhì)，其進出冷凝器的溫度分別為30℃和35℃，則平均溫度下的比熱容Cpc = kJ/（kgs L=RD=V=(R+1)D=由于是飽和液體進料，因此q=1L’=L+qF=V’=V+(q1)F=W= L’ V’= 精餾段：V=(R+1)D= Vs= * (3600*)= L=RD=Ls=*(3600*)=.000684 m3/s Ls=*3600= m3/h 提餾段： V’=V+(q1)F=Vs’=*(3600*)= m3/s Ls’=*(3600*)=Ls’=*3600= m3/h 第四部分 精餾塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計 式中 ——塔徑，m ——氣體體積流量，m3/s ——空塔氣速，m/s。溢流堰的高度直接影響塔板上的液層厚度。實際上，在塔徑D和板間距一定的條件下，確定了溢流堰長，就已固定了弓形降液管的尺寸。（b）入口安定區(qū)和出口安定區(qū) 為防止氣體竄入上一塔板的降液管或因降液管流出的液體沖擊而漏夜過多，在液體入口處塔板上寬度為的狹長帶是不開孔的，稱為入口安定區(qū)。對于大塔，當采用分塊式結(jié)構(gòu)時，不便于錯排，相對較小，所以選用錯排。為油時，=～。此比值稱為泛點百分數(shù)，或稱泛點率。因為 ， ， 其中 將上式分別代入，得到：因物系一定塔板結(jié)構(gòu)尺寸一定，則及等均為定值，而與又有如下關(guān)系，即 式中閥孔數(shù)N與孔徑亦為定值。座圈承受著塔的各種外載荷，并把它全部傳給基礎(chǔ)環(huán)。當操作溫度低于350℃時，應采用平焊法蘭，人孔法蘭的密封面形式及墊片用材，一般與塔的接管法蘭相同。圖25 吊柱的結(jié)構(gòu)型式；；；；；；；；； 操作平臺與梯子 操作平臺操作平臺應設(shè)置在人孔、塔頂?shù)踔刃枰?jīng)常檢修和操作的地方。常壓操作，取D=592mm查管子規(guī)格表得塔釜蒸汽進去管用的不銹鋼無縫鋼管。進料段空間高度HF取決于進料口的結(jié)構(gòu)型式和物料狀況，一般HF比HT大，有時要大一倍，為了防止進料直沖塔板，常在進料口處考慮安裝沖突實施，如防沖板，入口堰，緩沖管等，HF應保證這些實施的安裝?；蛘撸仙羝?jīng)過冷凝器部分冷凝下來，作為回流液回流至塔內(nèi)，余下蒸汽再進入冷凝器，冷凝下來并進而冷卻至一定溫度作為產(chǎn)品取出。HB——塔底空間高度，mm。所以根據(jù)上表可以知道原設(shè)計值相符。本課程設(shè)計設(shè)置三個操作平臺，距離三個人孔中心1000mm各設(shè)置一個，平臺全部為鋼結(jié)構(gòu)，材料用Q235AF；采用籠式扶梯，梯子所有構(gòu)件均采用Q235AF。在本課程設(shè)計中，取懸臂長度S為塔的中心線與人孔伸出塔體的筒體長度之和，即S=600+200=800mm，設(shè)計載荷G（kg），吊柱的立柱用無縫鋼管，其他零件采用Q235A。人孔的形狀一般有圓形和橢圓形兩種。由于塔徑較大，所以座圈與塔體間采取對接焊縫?！窬s段 =穩(wěn)定系數(shù)K=uo1/u01’= 故不會產(chǎn)生嚴重漏液。本課程設(shè)計中，取=。圖52 提餾段閥孔分布圖按N=156個重新核算孔速及閥孔功能因數(shù)==,U 02’= F 02’= 在8～12之間*（4*）=％～15％之間第六部分 篩板的流體力學驗算與操作性能負荷圖 氣體通過浮閥塔板的壓降氣體通過每層浮閥塔板的壓降應為：其中為氣體通過一層浮閥塔板的壓強降，Pa；為氣體通過干板阻力所產(chǎn)生的壓強降，Pa；為氣體克服板上充氣液層的靜壓強所產(chǎn)生的壓強降，Pa；為氣體克服液體表面張力所產(chǎn)生的壓強，Pa。反映密度為的氣體以速度通過閥孔時的動能的大小。當塔徑較大時,整塊式的剛性差,安裝檢修不方便,為便于通過人孔裝拆塔板,故多采用由幾塊板并裝而成的分塊式塔板。凹形受液盤易形成良好的液封，也可改變液體流向，起到緩沖和均勻分布液體的作用，但結(jié)構(gòu)稍復雜，多用于直徑較大的塔，特別是液體流率較小的場合，它不適用于易聚合或含有固體雜質(zhì)的物系，容易造成死角而堵塞。堰長根據(jù)液體負荷和溢流型式而定。sμL進=*+（）*= mPa依最小回流比計算式：= 求全塔最小理論塔板數(shù)及精餾段最小理論塔板數(shù)根據(jù)操作回流比R=～2Rmin，…，以逐板計算法計算出相應的理論塔板數(shù)。圖12精餾工藝流程圖(3)全凝器內(nèi)物流的走向圖注：全凝器內(nèi)物料走殼程，冷卻水走管程。 回流比，影響精餾操作費用的主要因素是塔內(nèi)蒸氣量 V。因此如果在常壓下操作時，塔頂蒸氣可以用普通冷卻水進行冷卻，一般不采用加壓操作。由于苯比甲苯在同樣的條件下更容易揮發(fā)，所以本設(shè)計采用精餾，其中苯為易揮發(fā)組分，甲苯為難揮發(fā)組分。在計算設(shè)計過程中參考了有關(guān)《化工原理》、《化學工程手冊》、《冷換設(shè)備工藝計算手冊》等方面的資料。繪制精餾塔的裝配圖一張（一號圖紙）。原料液中苯含量： 30 %（質(zhì)量）。同時，通過課程設(shè)計，還可以是學生樹立正確的設(shè)計思想，培養(yǎng)實事求是、嚴肅認真、高度負責的科學作風。使易揮發(fā)組分由液相向氣相轉(zhuǎn)移，難揮發(fā)組分由氣相向液相轉(zhuǎn)移，實現(xiàn)原料混合液中各組分的分離。回流比對操作費用和設(shè)備費用均有很大的影響，因此必須選擇合適的回流比。 加熱方式塔釜一般采用間接蒸汽加熱，但對塔底產(chǎn)物基本是水，且在低濃度時的相對揮發(fā)度較大的體系，也可采用直接蒸汽加熱。但作為課程設(shè)計，要進行這種核算是困難的，通常根據(jù)下面3 種方法之一來確定回流比。操作時，液體由塔頂進入，經(jīng)溢流管（一部分經(jīng)篩孔）逐板下降，并在板上積存液層。K）則冷卻水的消耗量WC=QC/［Cpc(t2t1)］=*106/［(3530)］=*105kg/h第三部分精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計算塔塔頂操作壓力：PD =每層塔板壓降：　△P=進料板壓力:=+15=塔底壓力為:=+(391)=精餾段的平均操作壓力： Pm(精)=（+）/2=提餾段的平均操作壓力：Pm(提）=（+）/2= kpa前面的計算中已求得： 塔頂=℃，進料：=℃，塔釜：=℃精餾段的平均溫度：==℃提餾段的平均溫度：t==℃由逐板計數(shù)法由此可得:y1=xD= , x1= 。表觀空塔氣相速度（按全塔截面計）按下式進行計算： 安全系數(shù)＝（～）。過小，液層過低使相際傳質(zhì)面積過小不利于傳質(zhì)；但過大，液層過高將使液體夾帶量增多而降低塔板效率，且塔板阻力也增大。降液管的截面積應保證液體在降液管內(nèi)有足夠的停留時間，使溢流液體中夾帶的氣泡能來得及分離。為減輕氣泡夾帶，在靠近溢流堰處塔板上寬度為的狹長帶也是不開孔的，稱為出口安定區(qū)。選用閥孔也可按等腰三角形排列，此時多固定底邊尺寸B，例如B為70、780、90、100、110（mm）等。為碳氫