【導(dǎo)讀】餾出液中含氯苯不高于2%。原料液中含氯苯為38%。篩板或浮閥塔板（F1型）。每年300天，每天24小時連續(xù)運行。廠址為天津地區(qū)。其他物性數(shù)據(jù)可查有關(guān)手冊。F0——篩孔氣相動能因子，g——重力加速度，H2——裙座高度，kG——氣膜吸收系數(shù)，kmol/（m2?Lw——潤濕速率，m3/（m?m——相平衡常數(shù)，

　　

【正文】 圖 82 再沸器的型式 各接管直徑由流體速度及其流量，按連續(xù)性方程決定，即： 4 SVd u?? 式中： VS—— 流體體積流量， m3/ s； u—— 流體流速， m/ s； d—— 管子直徑， m。 （ 1）塔頂蒸氣出口管徑 DV 蒸氣出口管中的允許氣速 UV應(yīng)不產(chǎn)生過大的壓降，其值可參照表 81。 表 81 蒸氣出口管中允許氣速參照表 操作壓力（常壓） 常壓 14006000Pa ＞ 6000Pa 蒸汽速度 /m/s 12～ 20 30～ 50 50～ 70 27 （ 2）回流液管徑 DR 冷凝器安裝在塔頂時，冷凝液靠重力回流，一般流速為 ～ ，速度太大，則冷凝器的高度也相應(yīng)增加。用泵回流時，速度可取 ～ 。 （ 3）進(jìn)料管徑 dF 料液由高位槽進(jìn)塔時，料液流速取 ～ 。由泵輸送時，流速取為～ m/s。 （ 4）釜液排除管徑 dW 釜液流出的速度一般取 ～ 。 （ 5）飽和水蒸氣管 飽和水蒸氣壓力在 295kPa（表壓）以下時，蒸氣在管中流速取為 20～ 40m/s；表壓在 785 kPa 以下時，流速取為 40～ 60m/s；表壓在 2950 kPa 以上時， 流速取為 80m/s。 加熱蒸氣鼓泡管（又叫蒸氣噴出器）若精餾塔采用直接蒸氣加熱時，在塔釜中要裝開孔的蒸氣鼓泡管。使加熱蒸氣能均勻分布與釜液中。其結(jié)構(gòu)為一環(huán)式蒸氣管，管子上適當(dāng)?shù)拈_一些小孔。當(dāng)小孔直徑小時，汽泡分布的更均勻。但太小不僅增加阻力損失，而且容易堵塞。其孔直徑一般為 5～ 10mm，孔距為孔徑的 5～10倍。小孔總面積為鼓泡管橫截面積的 ～ ，管內(nèi)蒸氣速度為 20～ 25m/s。加熱蒸氣管距釜中液面的高度至少在 以上，以保證蒸氣與溶液有足夠的接觸時間。 離心泵的選擇，一般可按下列的方法與步驟進(jìn)行： （ 1）確定輸送系統(tǒng)的流量與壓頭 液體的輸送量一般為生產(chǎn)任務(wù)所規(guī)定，如果流量在一定范圍內(nèi)波動，選泵時應(yīng)按最大流量考慮。根據(jù)輸送系統(tǒng)管路的安排，用柏努利方程計算在最大流量下管路所需的壓頭。 （ 2）選擇泵的類型與型號 首先應(yīng)根據(jù)輸送液體的性質(zhì)和操作條件確定泵的類型，然后按已確定的流量Qe和壓頭 He從泵的樣本或產(chǎn)品目錄中選出合適的型號。顯然，選出的泵所提供的流量和壓頭不見得與管路要求的流量 Qe和壓頭 He完全相符，且考慮到操作條件的變化和備有一定 的裕量，所選泵的流量和壓頭可稍大一點，但在該條件下對應(yīng)泵的效率應(yīng)比較高，即點（ Qe、 He）坐標(biāo)位置應(yīng)靠在泵的高效率范圍所對應(yīng)的 HQ曲線下方。另外，泵的型號選出后，應(yīng)列出該泵的各種性能參數(shù)。 （ 3）核算泵的軸功率 若輸送液體的密度大于水的密度時，可按 ,102QHN kW???核算泵的軸功率。 綜上，所設(shè)計篩板的主要結(jié)果匯總于下表： 28 篩板塔設(shè)計計算結(jié)果 序號 項目 數(shù)值 1 平均溫度 tm，℃ 84 2 平 均壓力 Pm， kPa 3 氣相流量 Vs， (m3/s) 4 液相流量 Ls， (m3/s) 5 實際塔板數(shù) Np 17 6 有效段高度 Z， m 7 塔徑 D， m 8 板間距 HT， m 9 溢流形式 單溢流 10 降液管形式 平頂弓形 11 堰長 lw， m 12 堰高 hw， m 13 板上液層高度 hL， m 14 堰上液層高度 how， m 15 降液管底隙高度 ho， m 16 安定區(qū)寬度 Ws， m 17 邊緣區(qū)寬度 Wc， m 18 開孔區(qū)面積 Aa， m2 19 篩孔直徑 d0， m 29 20 篩孔數(shù)目 n 7228 21 孔中心距 t， m 22 開孔率φ， % 23 空塔氣速 u， m/s 24 篩孔氣速 u0， m/s 25 穩(wěn)定系數(shù) K 26 每層塔板壓降△ Pp， Pa 690 27 負(fù)荷上限 液泛控制 28 負(fù)荷下限 漏液控制 29 液沫夾帶 eV，（ kg 液 /kg氣） 30 氣相負(fù)荷上限 Vs,max， m3/s 31 氣相負(fù)荷下限 Vs,min， m3/s 32 操作彈性 設(shè)計評述 一．設(shè)計原則確定 工程設(shè)計本身存在一個多目標(biāo)優(yōu)化問題，同時又是政策性很強的工作。設(shè)計者在進(jìn)行工程設(shè)計時應(yīng)綜合考慮諸多影響因素， 使生產(chǎn)達(dá)到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)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。由于工業(yè)上原料的濃度、溫度經(jīng)常有變化，因此設(shè)計的流程與設(shè)備需要一定的操作彈性，可方便地進(jìn)行流量和傳熱量的調(diào)節(jié)。設(shè)置必需的儀表并安裝在適宜部位，以便能通過這些儀表來觀測和控制生產(chǎn)過程。 2． 滿足經(jīng)濟(jì)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?；亓鞅葘Σ僮髻M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。冷卻水的節(jié)省也對操作費用和設(shè)備費用有影響，減少冷卻水用量，操作費用下降，但所需傳熱設(shè)備面積增加，設(shè)備費用增加。因此，設(shè)計時應(yīng)全面考慮，力 求總費用盡可能低一些。 3． 保證生產(chǎn)安全 生產(chǎn)中應(yīng)防止物料的泄露，生產(chǎn)和使用易燃物料車間的電器均應(yīng)為防爆品。塔體大都安裝在室外，為能抵抗大自然的破壞，塔設(shè)備應(yīng)具有一定剛度和強度。 30 二．操作條件的確定 結(jié)合課程設(shè)計的需要，對某些問題作具體闡述。 1. 操作壓力 精餾操作通?？稍诔骸⒓訅汉蜏p壓下進(jìn)行。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(jì)上的合理性進(jìn)行考慮。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。對于沸點低、在常壓 下為氣態(tài)的物料，則應(yīng)在加壓下進(jìn)行精餾。當(dāng)物性無特殊要求時，一般是在稍高于大氣壓下操作。但在塔徑相同的情況下，適當(dāng)?shù)靥岣卟僮鲏毫梢蕴岣咚奶幚砟芰?。有時應(yīng)用加壓精餾的原因，則在于提高平衡溫度后，便于利用蒸汽冷凝時的熱量，或可用較低品位的冷卻劑使蒸汽冷凝，從而減少精餾的能量消耗。對于本設(shè)計中要求分離的苯 氯苯物系，應(yīng)采用常壓操作。 2. 進(jìn)料狀態(tài) 進(jìn)料狀態(tài)與塔板數(shù)、塔徑、回流量及塔的熱負(fù)荷都有密切的聯(lián)系。在實際的生產(chǎn)中進(jìn)料狀態(tài)有多種，但一般都將料液預(yù)熱到泡點或接近泡點才送入塔中，這主要是由于此時塔的操作比較容 易控制，不致受季節(jié)氣溫的影響。此外，在泡點進(jìn)料時，精餾段與提餾段的塔徑相同，為設(shè)計和制造上提供了方便。因此，本設(shè)計中 采用泡點進(jìn)料，將原料液通過預(yù)熱器加熱至泡點后送入精餾塔。 3. 加熱方式 精餾釜的加熱方式通常采用間接蒸汽加熱，設(shè)置再沸器。有時也可采用直接蒸汽加熱。若塔底產(chǎn)物近于純水，而且在濃度稀薄時溶液的相對揮發(fā)度較大，便可采用直接蒸汽加熱。然而，直接蒸汽加熱，由于蒸汽的不斷通入，對塔底溶液起了稀釋作用，在塔底易揮發(fā)物損失量相同的情況下，塔底殘液中易揮發(fā)組分的濃度應(yīng)較低，因而塔板數(shù)稍有增加。所以，本設(shè)計中 采用間接蒸汽加熱。 4. 冷卻劑與出口溫度 冷卻劑的選擇由塔頂蒸汽溫度決定。如果塔頂蒸汽溫度低，可選用冷凍鹽水或深井水作冷卻劑。冷卻水出口溫度取得高些，冷卻劑的消耗可以減少，但同時溫度差較小，傳熱面積將增加。冷卻水出口溫度的選擇由當(dāng)?shù)厮Y源確定，但一般不宜超過 50℃，否則溶于水中的無機鹽將析出，生成水垢附著在換熱器的表面而影響傳熱。綜合考慮經(jīng)濟(jì)成本，本設(shè)計用常溫水作冷卻劑。 5. 熱能的利用 精餾過程是組分反復(fù)汽化和反復(fù)冷凝的過程，耗能較多，如何節(jié)約和合理地利用精餾過程本身的熱能是十分重要的。選取適宜的回流 比，使過程處于最佳條件下進(jìn)行，可使能耗降至最低。 設(shè)計感想 作為一名制藥專業(yè)大三的學(xué)生，一直進(jìn)行著基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)，《化工原理》就是其中一門 工科類的基礎(chǔ) 課 程， 它更偏向于實際生產(chǎn)的運用，而我們 學(xué)習(xí)的都是書本上的理論知識，對實際工業(yè)生產(chǎn)中設(shè)備的 31 設(shè)計與計算并不熟悉，這次的課程設(shè)計就給了我們一次把書本中的知識聯(lián)系到實踐中去的機會， 通過這次課程設(shè)計使我充分 認(rèn)識 到化工原理課程的重要性和實用性， 也讓我明白了書本上學(xué)習(xí)到的知識只是實際應(yīng)用中的皮毛而已，有更多的實際生 產(chǎn)問題是書本上的理論解決不了的。 化工原理課程設(shè)計的主要內(nèi)容是進(jìn)行有關(guān)工藝計算與設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計，還要求畫出工藝流程圖和設(shè)備主要構(gòu)型圖，它與一般的習(xí)題、大作業(yè)有著明顯的不同，因為它涉及的知識范圍更廣，要求更高。資料、數(shù)據(jù)的收集，流程方案的確定，操作參數(shù)的選擇，工藝和設(shè)備的計算等，單憑所學(xué)教科書是難以解決的，它要求設(shè)計小組中每個成員均要去查閱一定的資料、文獻(xiàn)，并結(jié)合在化工原理課程中所學(xué)習(xí)過的理論知識及已修課程 (如化學(xué)，物理化學(xué)，工程制圖、分離技術(shù)等 )的基礎(chǔ)之上做綜合運用。經(jīng)過了為期數(shù)周的課程設(shè)計，可以說已經(jīng)飽嘗 了辛酸與喜悅共進(jìn)的滋味。 這次課程設(shè)計使我 對精餾原理及其操作各方面 有了較深入的 了解并且參與了設(shè)計之后才知道，要設(shè)計好一個設(shè)備光是書上的公式還不夠，還要查閱一些專門的手冊和一定的實踐經(jīng)驗，否則設(shè)計出來的設(shè)備僅僅是圖紙而已，根本不能用于工業(yè)生產(chǎn)。在 老師和同學(xué)的幫助 ，我們 及時的按要求完成了 設(shè)計任務(wù) ，通過這次課程設(shè)計，使我獲得了很多重要的知識，同時也提高了自己的實際動手和靈活 整合 運用 知識的 能力 。雖然整體設(shè)計我基本滿意，但由于缺乏經(jīng)驗難免會有不足之處，請老師批評指正。 32