【文章內(nèi)容簡介】 .... 36 餾出液回流管 .................................................................................................. 36 釜液出料管 ..................................................................................................... 37 法蘭 ..........................................................................................錯誤 !未定義書簽。 11 其他附件的選取 .......................................................................................................... 37 人孔的選取 ....................................................................................................... 37 其它數(shù)值的選取 ................................................................................................ 37 泵 ............................................................................................................................... 37 第六章、全塔的熱量衡算 ...................................................................................錯誤 !未定義書簽。 塔頂冷凝器的計算 ....................................................................................................... 39 預(yù)熱器的計算 ............................................................................................................. 40 第七章、塔的相關(guān)說明 ............................................................................................................ 40 第八章 、安全與環(huán)保 ................................................................................................................ 43 第九章、 塔的評價 ................................................................................................................... 44 12 前言 化 學(xué) 工 程 課程設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生化工設(shè)計能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，通過課程設(shè)計 使我們初步掌握化工設(shè)計的基礎(chǔ)知識、設(shè)計原則及方法；學(xué)會各種手冊的使用方法及物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)的查找方法和技巧；掌握各種結(jié)果的校核，能畫出工藝流程、塔板結(jié)構(gòu)等圖形。在設(shè)計過程中不僅要考慮理論上的可行性，還要考慮生產(chǎn)上的安全性、經(jīng)濟合理性。 在化工生產(chǎn)中，常采用精餾的方式對混合物進行分離和提純。精餾是利用混合物中各組分揮發(fā)度的不同并借助于多次部分汽化和部分冷凝達到輕重組分分離的方法。 在設(shè)計過程中應(yīng)考慮到設(shè) 計的業(yè)精餾塔具有較大的生產(chǎn)能力滿足工藝要求，另外還要有一定的操作彈性 。 本課程設(shè)計的主要內(nèi)容是過程的物料衡算 ，工藝計算，結(jié)構(gòu)設(shè)計，精餾塔 CAD 繪制，塔板繪制，計算 校核 和負(fù)荷性能圖的繪制等 。 13 第一章、物性數(shù)據(jù) 丙烯和丙烷 不同溫度下的表面張力 表 1. 丙烯和丙烷 表面張力 溫度 /℃ 表面張力 mN/m 丙烯 — 40 — 50 丙烷 — 40 — 50 丙烯 和丙烷 不同溫度下的密度 表 密度 溫度 /℃ 密度 /(kg/m3) 丙烯 — 40 — 50 丙 烷 — 40 — 50 丙烯 和 丙烷 的性質(zhì) 表 3. 丙烯 和 丙烷 的物理性質(zhì) 分子量 /kgkmol 沸點 /℃ 密度 / kgm3 黏度 /MPas 丙烯 — 丙烷 — — 丙烷 系統(tǒng) t— x— y數(shù)據(jù) 14 表 — 丙烷 系統(tǒng) t— x— y 數(shù)據(jù) t/℃ x y t/℃ x y 47 44 46 43 45 0 0 15 第二章、塔的工藝計算 相對 揮發(fā)度 丙烯： lg P=(+t/℃ ) 丙烷 ： lg P=(+t/℃ ) 大氣壓 ： P= x= ， y= XA， α = 求平均值：α = 回流比 (1)最小回流比 泡點進料 ： q=1 ， 可得 Xe = XF = Ye = = Rmin= = = (2)最佳回流比及塔板數(shù) Rmin= ， 又 R 適宜 =（ ~2） Rmin 取 各組 R 求塔板數(shù)： ① 取 R== 精餾線： y= x+ 即 y=+ 提餾 線： y= x 16 即 y= Nmin= = =≈ 25 塊 ② lg =( ) ( ) 查 “吉利蘭關(guān)聯(lián)圖”： ( 1) 則可作出對應(yīng) R 值時的 R~N 圖表： 表 5. R~N R Rmin Rmin Rmin Rmin Rmin Rmin Rmin N 67 59 50 42 33 30 27 由 R~N 表作出 R~N 圖， 010203040506070800 20 40 60 80NR塔板數(shù)與回流比 圖 由圖取斜率為 1 的切點，得 Ropt= Rmin 已知 : xD= xW= R= 所以精餾段的操作線 :y=R/(R+1)x+xD/(R+1)=+ 提餾段的操作線： y=(R’+1)/R’x+xW/R’= 通過表 5 可查得理論板數(shù) N=30 17 料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的 平均摩爾質(zhì)量 丙烯 的摩爾質(zhì)量： M 丙烯 =： M 丙烷 = xF = ?= 同理可求得 ： Dx =， Wx = 平均摩爾質(zhì)量 ： MF=+= MD=+= MW=+= 物料衡算 原料處理量 mF = 83000300*24 = /kgh 總物料衡算 F+S=D=W F*xF=D*xD+W*xW 聯(lián)立解得 D= 塔頂溫度的計算 因為 Dx = 查丙酮 — 水系統(tǒng) t— x— y 數(shù)據(jù) 由內(nèi)插法可得： t 丙烯 =— ℃ 塔底溫度的計算 因為 Wx = 查丙酮 — 水系統(tǒng) t— x— y 數(shù)據(jù) 由內(nèi)插法可得： t 丙烯 =— ℃ 18 進料溫度的計算 因為 xF= 查丙酮 — 水系統(tǒng) t— x— y 數(shù)據(jù) 由內(nèi)插法可得： t 丙烯 =— ℃ 各段溫度及全塔平均溫度 各段溫度及全塔平均溫度 精餾段 平均溫度 t1= 提餾段 平均溫度 t2= 全塔 平均溫度 tm= 平均密度的計算 已知 : 混合液密度：BBAAL ρaρaρ1 ?? a :質(zhì)量分率 混合氣體密度：00V ? M :為平均相對分子質(zhì)量 填料精餾塔 平均摩爾質(zhì)量 的計算 (1)塔釜平均摩爾質(zhì)量計算 MVWm=*+*= MLWm=*+*= (2)塔頂平均摩爾質(zhì)量計算 MVDm=*+*= MLDm=*+*= (3)進料板 平均摩爾質(zhì)量計算 MVFm=*+*= 19 MLFm=*+*= (4)精餾段 平均摩爾質(zhì)量計算 MVm1= = MLm1= = (5)提餾段 平均摩爾質(zhì)量計算 MVm2= = MLm2= = 氣相平均密度計算 由 ρ Vm= ， 查表 2 得 精餾段： ρ Vm1= 提餾段 ： ρ Vm2=表 成分 密度 /(kg/m3) 平均密度 /(kg/m3) 塔頂 （ — ℃） 丙烯 丙烷 塔釜 （ — ℃） 丙烯 丙烷 進料 （ — ℃ ） 丙烯 丙烷 精餾段 平均密度 ρ L1= 3 ρ L2= 3 20 平均表面張力的計算 液相平均表面張力依下式計算，即： iiLm σxσ ?? 表面張力計算： 由前面計算有： tD=， tF=， tW=， 查表 1 可 計算 得出表 7： 表 表面張力 mN/m 平均表面張力 mN/m 塔頂 （ — ℃） 丙烯 （ ） 丙烷 （ ） 塔釜 （ — ℃） 丙烯 （ ） 丙烷 （ ） 進料 （ — ℃） 丙烯 （ ） 丙烷 （ ） 由表 6 可得 精餾塔 各段平均表面張力 ： 精餾段 平均表面張力 ： σ 1= 提餾段 平均表面張力 ： σ 2= 查表 3， 由內(nèi)插法可得 表 8： 表 溫度 黏度 mN*s 平均黏度 mN*s 塔頂 丙烯 （ ） — ℃ 丙烷 （ ） 塔釜 丙烯 （ ） — ℃ 丙烷 （ ） 塔底 丙烯 （ ） — ℃ 丙烷 （ ） 21 實際塔板數(shù)的計算 根據(jù)，奧康內(nèi)爾法： 0 .2 4 5T μ)0 .4 9 (αE ??? 精餾段： ET =* 0 . 1 8 5 4 0 . 1 9 7 5(1 . 2 7 6 * )2? — = 提餾段： ET =* 0 . 2 0 8 5 0 . 1 9 7 5(1 . 2 7 6 * )2? — = 由逐板計算法計算理論塔板數(shù) ： 板數(shù) Xi Yi19 20 21 板數(shù) Xi Yi 22 1 23 2 24 3 25 4 26 5 27 6 28 7 29 8 30 9 31 10 32 11 33 12 34 13 35 14 36 15 37 16 38 17 39 18 40 R= min =精餾段：y = 0 . 9 1 8 5 x + 0