【正文】 再分離。進(jìn)料進(jìn)入精餾塔之后，塔頂蒸出的苯蒸汽，經(jīng)冷凝器冷凝后流入回流罐，從回流罐出來的冷凝液一部分冷卻后作為本工序的產(chǎn)品輸出另一部分由回流泵打入塔頂回流；從塔底采出的甲苯塔釜液經(jīng)冷卻器冷卻后作為產(chǎn)品。本塔的產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)有二個(gè)：一是塔頂餾出液苯的含量不小于96%,二是塔底（即塔釜液）％。為確保產(chǎn)品純度，對(duì)塔底釜液中的苯含量不能超過控制指標(biāo)，而塔頂餾出液苯純度只要控制在規(guī)定的范圍內(nèi)便是合格，故選取塔底釜液中苯含量作為最終產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)予以控制。精餾塔最直接的質(zhì)量指標(biāo)當(dāng)然是產(chǎn)品成分及含量，而檢測(cè)成分及含量的儀表當(dāng)然是分析儀表。但分析儀表采樣周期長、反應(yīng)緩慢，有滯后大、在線可靠性差的缺點(diǎn)，因此，它們的應(yīng)用仍然是有限的。 最常用的間接質(zhì)量指標(biāo)是溫度。因?yàn)閷?duì)于一個(gè)二元組分精餾塔來說，在一定壓力下，沸點(diǎn)和產(chǎn)品純度之間有單值的函數(shù)關(guān)系。如果壓力已恒定，則塔板溫度就間接反映了成分及含量。也就是說控制了某點(diǎn)的溫度，就等于控制了該點(diǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量。因此，本設(shè)計(jì)選取了塔底溫度作為控制產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)的被控變量。因?yàn)楸豢刈兞渴撬诇囟?，而進(jìn)料又全為液相，一旦F變化首先影響的是塔底溫度和輕組分X；加之回流量又大，故按塔底質(zhì)量指標(biāo)控制原則，設(shè)計(jì)了以塔底溫度直接控制加熱量為核心的間接物料平衡控制方案。該方案滯后小、反應(yīng)迅速，對(duì)克服進(jìn)入提餾段的擾動(dòng)和保證塔底產(chǎn)品質(zhì)量有利。該方案有二套調(diào)節(jié)系統(tǒng)，雖然各自獨(dú)立，自成系統(tǒng)，有分而治之之態(tài)，但都有內(nèi)在聯(lián)帶關(guān)系，只有整體投運(yùn)并正常調(diào)節(jié)，才能有效地進(jìn)行物料平衡和熱量平衡，達(dá)到控制產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)的目的。（1）塔底溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)（TIC202） 目的是通過塔底溫度控制再沸器加熱量，使物料平衡和熱量平衡之間有了一定關(guān)聯(lián)，使溫度恒定。（2）回流量定值調(diào)節(jié)系統(tǒng)（FIC101）塔頂汽相冷凝液作為回流自塔頂輸入，是進(jìn)料的補(bǔ)充，在F和加熱量一定時(shí)，若再恒定回流量L，也就相應(yīng)確定了D和B。可見，對(duì)回流量設(shè)定值的改變，有助于物料平衡和調(diào)整塔的運(yùn)行工況。故在回流泵的出口設(shè)置了對(duì)回流量的定值調(diào)節(jié)，其給定值由人工設(shè)定。在該系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，所用到的儀表有現(xiàn)場(chǎng)指示儀表和控制室儀表。在選型時(shí)大都采用DDZ－Ⅲ型系列。（1） 回流泵壓力指示：變送器：選用DBY－1300型壓力變送器。概述：DBY型壓力變送器是DDZ－Ⅲ型電動(dòng)組合儀表中變送儀表的一個(gè)品種，用以連續(xù)測(cè)量液體、氣體或蒸汽的壓力及負(fù)壓，也可以測(cè)量開口容器的液位、并把被測(cè)介質(zhì)的參數(shù)轉(zhuǎn)換成為4～20mA的直流信號(hào)輸出。它與Ⅲ型電動(dòng)組合儀表中的其它儀表及工業(yè)巡回檢測(cè)裝置等組合成各種測(cè)量、記錄、調(diào)節(jié)及控制等系統(tǒng)。技術(shù)參數(shù)：輸出信號(hào)：4～ 負(fù)載電阻：250～350?指示儀：選用XMZ105數(shù)字顯示儀（2） 回流量定值調(diào)節(jié)系統(tǒng)變送器：選用DBLB－5020靶式流量變送器。概述：DBLB型靶式流量變送器是DDZ－Ⅲ型電動(dòng)組合儀表中變送儀表的一個(gè)品種，用以連續(xù)測(cè)量高粘度介質(zhì)和帶有懸浮顆粒介質(zhì)的流量，也可以用來測(cè)量一般液體的流量。并將被測(cè)介質(zhì)的參數(shù)轉(zhuǎn)換成為4～20mA直流信號(hào)輸出，使用本儀表不需要安裝截留裝置，可以直接安裝在管道上。技術(shù)參數(shù)： 輸出信號(hào)：4～輸出信號(hào)：4～ 負(fù)載電阻：250～350?最大工作壓力： 最高介質(zhì)溫度：80℃工作條件：環(huán)境溫度：0～100℃ 相對(duì)濕度：≤95％工作振動(dòng)：頻率≤25Hz 全振幅≤周圍空氣中不應(yīng)含有對(duì)鉻、鎳鍍層、有色金屬及其合金其腐蝕作用的介質(zhì)。 電源電壓： 功耗：6W控制器：選用DTZ2100型全刻度指示調(diào)節(jié)儀。（3） 精餾塔精餾段溫度控制系統(tǒng)熱電偶：選用銅－銅鎳熱電偶 分度號(hào)：T JIS代號(hào)：WRC 溫度測(cè)量范圍：0～300℃ 響應(yīng)時(shí)間：5～20s變送器：選用DBW－1110型熱電偶溫度變送器。控制器：選用DTZ2100型全刻度指示調(diào)節(jié)儀 概述：接受變送器或轉(zhuǎn)換器來的1～5V直流信號(hào)。對(duì)被控值與給定值之差即偏差進(jìn)行比例、微分、積分運(yùn)算輸出4～20mA直流信號(hào)送至執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、壓力、液面、流量等工藝參數(shù)的自動(dòng)調(diào)節(jié)。 分度號(hào)： 測(cè)量范圍：S 0～1600℃ R 0～1600℃E 0～800℃ K 0～1300℃ B 600～1700℃（1）節(jié)流裝置節(jié)流裝置是使管道中的流量產(chǎn)生局部收縮的元件，包括孔板，噴嘴，和文丘里管。流體在管道中流動(dòng)，經(jīng)過節(jié)流孔時(shí)，通道截面積突然變小，因而流速增加，動(dòng)能增加，根據(jù)能量守恒原理，勢(shì)必導(dǎo)致靜壓能減少，這樣的節(jié)流裝置上下游之間產(chǎn)生了靜壓差。流速越大，壓差越大。從而可通過測(cè)量節(jié)流裝置上下游之間的產(chǎn)生的壓差得出流量得大小如下圖所示。 在孔板前后流體得速度和壓力得分布情況。流體在管道截面I前，以正常得速度V1流動(dòng)，靜壓力為P1在接近節(jié)流裝置時(shí)，由于流通面積得減少，形成了流束得收縮及流速得增加，通過孔板后，在慣性作用下流速繼續(xù)收小，流速繼續(xù)增加，到截面II處流束，流速最大為V2，此時(shí)靜壓力為P2。隨后流束又繼續(xù)逐漸擴(kuò)大，速度減慢，到截面III后完全恢復(fù)。此時(shí)得靜壓力P3由于在孔流得端面處，流通截面突然縮小和擴(kuò)大，使流體形成局部渦流，損耗了一部分流量，同時(shí)流體流經(jīng)孔板時(shí)，克服摩擦力要消耗能量，所以流體得靜壓力不能恢復(fù)到原來的餓數(shù)值P1，產(chǎn)生了壓力損失。壓差和流量之間的關(guān)系是根據(jù)伯努利方程和流體連續(xù)性原理推導(dǎo)出來的，它們之間的關(guān)系為式中，——流量系數(shù)，它與節(jié)流裝置的結(jié)構(gòu)形式、取壓方式、孔口截面積與管道截面之比m、等因素有關(guān)； ——校正系數(shù)，它與孔板前后壓力的相對(duì)變化量等因素有關(guān)； ——節(jié)流裝置的開孔截面積； ——節(jié)流裝置前后實(shí)際測(cè)得的壓力差； ——節(jié)流裝置前的流體密度由上式可知，流量系數(shù)是個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置，其值可以從有關(guān)手冊(cè)中查到；非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置，其值可以由實(shí)驗(yàn)方法確定。所以任何一個(gè)節(jié)流裝置有關(guān)對(duì)應(yīng)的 值，不同的裝置值亦不同。（2）調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)閥的選擇：氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥選用的正確與否是很重要的，選用調(diào)節(jié)閥時(shí)，一般要根據(jù)被調(diào)介質(zhì)的特點(diǎn)（溫度，壓力，腐蝕性，黏度等），的調(diào)節(jié)要求，安裝地點(diǎn)等因素，參考各種類型調(diào)節(jié)閥的特點(diǎn)合理的選用。調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)的選擇需要考慮到兩點(diǎn)1） 調(diào)節(jié)介質(zhì)的工藝條件，如溫度，壓力及介質(zhì)的物理，化學(xué)特性來選擇。2） 調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)形式確定以后，還需要確定調(diào)節(jié)閥的流量特性，一般是先按調(diào)節(jié)系統(tǒng)的特點(diǎn)來選擇閥的希望的流量特性，然后再考慮工藝配管情況來選擇相應(yīng)的理想流量特性，使調(diào)節(jié)閥安裝在具體的管道系統(tǒng)中，畸變后的工作流量特性能滿足調(diào)節(jié)系統(tǒng)對(duì)它的要求，所以目前使用比較多的是等百分比流量特性。調(diào)節(jié)閥的氣開和氣關(guān)的選擇1） 有信號(hào)壓力時(shí)閥關(guān)，無信號(hào)壓力時(shí)開——?dú)怅P(guān)式2） 反之——?dú)忾_式由于執(zhí)行機(jī)構(gòu)有正反作用，調(diào)節(jié)閥也有正反作用，因此氣動(dòng)執(zhí)行器氣開或氣關(guān)即由此組合而成。氣開和氣關(guān)的選擇主要從工藝生產(chǎn)上安全要求出發(fā)，考慮原則：信號(hào)壓力中斷時(shí)，應(yīng)保證設(shè)備和操作人員的安全，閥打開危害小，選氣關(guān)，當(dāng)氣源中斷時(shí)，閥門自動(dòng)打開，安全；反之當(dāng)閥處于關(guān)閉時(shí)危害小，選氣開閥。調(diào)節(jié)閥流量特性口徑選擇調(diào)節(jié)閥口徑選擇的合適與否將會(huì)直接影響到調(diào)節(jié)效果，口徑選擇的過小，會(huì)使流經(jīng)調(diào)節(jié)閥的介質(zhì)達(dá)不到所需要的最大流量。大的干擾情況下，系統(tǒng)因介質(zhì)流量的不足而失控，調(diào)節(jié)效果差，若企圖通過開大旁路閥來彌補(bǔ)介質(zhì)流量的不足，閥的流量特性產(chǎn)生畸變，口徑選擇的過大，浪費(fèi)投資設(shè)備，會(huì)使調(diào)節(jié)閥經(jīng)常處于小開度工作，調(diào)節(jié)性能也會(huì)變差，容易使調(diào)節(jié)系統(tǒng)變的不穩(wěn)定。調(diào)節(jié)閥的口徑選擇是由調(diào)節(jié)閥流量系數(shù)C決定的，其定義為：在給定的行程下，當(dāng)閥兩端壓差為100KPA，流體密度為1g/cm3時(shí)，流經(jīng)調(diào)節(jié)閥的流體流量其表示調(diào)節(jié)閥容量的大小，是表示調(diào)節(jié)閥流通能力的參數(shù)。對(duì)于不可壓縮的流體，且閥前后壓差不太大，其流量系數(shù)C的計(jì)算公式為式中：——流體密度，——閥前后的差壓，Q——流經(jīng)閥的流量序號(hào)位號(hào)檢測(cè)點(diǎn)名稱安裝地點(diǎn)介質(zhì)正常值報(bào)警值備注HL1TIC203精餾塔塔頂溫度指示苯（少量甲苯)75~80℃DCS2TIC202精餾塔再沸器出口溫度指示控制甲苯蒸汽115℃DCS3TIC201進(jìn)料溫度指示控制苯甲苯混合液94℃左右4TIC204塔頂產(chǎn)品溫度指示控制苯5FIC201進(jìn)料流量指示控制苯甲苯|h控制參數(shù)一覽表調(diào)節(jié)閥及其它控制閥一覽表序號(hào)儀表位號(hào)用途安裝位置介質(zhì)操作壓力（MPa)操作溫度（℃）氣開形式1LIC202精餾塔塔底液位調(diào)節(jié)甲苯115關(guān)2FIC203精餾塔塔頂回流流量指示控制苯98關(guān)3FIC201精餾塔塔釜回流流量指示控制甲苯120關(guān)五參考文獻(xiàn)【1】夏清,陳常貴?化工原理上、下冊(cè)?天津：天津大學(xué)出版社，2005【2】郝曉剛，樊彩梅?化工原理?山西：化學(xué)工業(yè)出版社，2010【3】申迎華，郝曉剛?化工原理課程設(shè)計(jì)?山西：化學(xué)工業(yè)出版社，2009【4】太原理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院.《單元操作過程與設(shè)備（含控制）課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書（機(jī)械部分）》.【5】鄭津洋，董其伍，桑芝富. 《過程設(shè)備設(shè)計(jì)》.化學(xué)工業(yè)出版社（第三版），【6】申迎華，郝曉剛. 《化工原理課程設(shè)計(jì)》.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，【7】路秀林,王者相.《化工設(shè)備設(shè)計(jì)全書塔設(shè)備》.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，[4]儀表選型樣本手冊(cè)。大連儀表總廠[5]自控工程設(shè)計(jì)等參考書。標(biāo)準(zhǔn)圖樣。六 設(shè)計(jì)心得體會(huì) 本次課程設(shè)計(jì)通過給定的生產(chǎn)操作工藝條件自行設(shè)計(jì)一套苯－甲苯物系的分離的塔板式連續(xù)精餾塔設(shè)備。通過近五周的努力，反經(jīng)過復(fù)雜的計(jì)算和優(yōu)化，我終于設(shè)計(jì)出一套較為合理的塔板式連續(xù)精餾塔設(shè)備。其各項(xiàng)操作性能指標(biāo)均能符合工藝生產(chǎn)技術(shù)要求，而且操作彈性大，生產(chǎn)能力強(qiáng)，達(dá)到了預(yù)期的目的。 通過這次課程設(shè)計(jì)我經(jīng)歷并學(xué)到了很多知識(shí)，熟悉了大量課程內(nèi)容，懂得了許多做事方法，可謂是我從中受益匪淺，我想這也許就是這門課程的最初本意。從接到課題并完成分組的那一刻起我們就立志要盡最大努力把它做全做好。首先，我們?nèi)D書館借閱了大量有關(guān)書籍，并從設(shè)計(jì)書上了解熟悉了設(shè)計(jì)的流程和方法。通過查閱資料我們從對(duì)設(shè)計(jì)一無所知變得初曉門路，而進(jìn)一步的學(xué)習(xí)和討論使我們使我們具備了完成設(shè)計(jì)的知識(shí)和方法，這使我們對(duì)設(shè)計(jì)有了極大的信心，我們確定了設(shè)計(jì)方案和具體流程及設(shè)計(jì)時(shí)間表，然后就進(jìn)入了正是的設(shè)計(jì)工作當(dāng)中。 萬事開頭難，我從最簡單的物料衡算開始，按照書中給定的計(jì)算把設(shè)計(jì)題目中的操作條件轉(zhuǎn)化為化工原理課程物料衡算相關(guān)的變量最終把物料衡算正確的計(jì)算出來。然后是回流比的確定，我應(yīng)用化工原理中的計(jì)算式出了最小回流比，然后通過分析確定了放大倍數(shù)求出了實(shí)際回流比。同樣理論塔板數(shù)的計(jì)算也是通過復(fù)雜但有序的計(jì)算得出。 接下來塔的工藝尺寸計(jì)算，浮閥板流體力學(xué)驗(yàn)算，塔板負(fù)荷性能圖計(jì)算等一個(gè)接一個(gè)的被我們拿下，當(dāng)然這一路下來并不是一帆風(fēng)順的。大量計(jì)算需要足夠的耐心與仔細(xì)，計(jì)算過程中一個(gè)小小疏忽就會(huì)導(dǎo)致大量的重復(fù)計(jì)算，經(jīng)過不懈努力，最終做出較為合理的結(jié)果。工藝計(jì)算結(jié)束后就是對(duì)塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與校核，這個(gè)過程也極為繁瑣，尤其是CAD繪圖過程，經(jīng)過多次修改，在老師幫助下終于完成，看到自己的成果，心中有一種說不出的喜悅。 塔的設(shè)計(jì)工作按計(jì)劃完成后我們開始整理草稿并裝訂成本，為下一步的文檔編輯做好準(zhǔn)備。文檔的編輯很是復(fù)雜，每一個(gè)都要用公式編輯器編輯，可是堅(jiān)持才是成功的不二法門，經(jīng)過幾天的不懈努力，終于編輯好了文檔。 這次歷時(shí)近五周的的課程設(shè)計(jì)使我把平時(shí)所學(xué)的理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中，使我對(duì)書本上所學(xué)理論知識(shí)有了進(jìn)一步的理解，也使我自主學(xué)習(xí)了新的知識(shí)并在設(shè)計(jì)中加以應(yīng)用。此次課程設(shè)計(jì)也給我提供了很大的發(fā)揮空間，我積極發(fā)揮主觀能動(dòng)性獨(dú)立地去通過書籍、網(wǎng)絡(luò)等各種途徑查閱資料、查找數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)，確定設(shè)計(jì)方案。通過這次課程設(shè)計(jì)提高了我的認(rèn)識(shí)問題、分析問題、解決問題的能力?？傊@次課程設(shè)計(jì)不僅鍛煉了我應(yīng)用所學(xué)知識(shí)來分析解決問題的能力，也提高了我自學(xué)，檢索資料和協(xié)作的技能。最后，我還要感謝樊彩梅老師，段滋華老師，韓念琛老師在這次課程設(shè)計(jì)中給予我的敦促和指導(dǎo)工作。對(duì)于設(shè)計(jì)中我問題遇到的問題他給予了我認(rèn)真明確耐心的指導(dǎo)，這極大的鼓勵(lì)了我完成設(shè)計(jì)的決心，因此，我要再次感謝以上老師和班級(jí)同學(xué)給予的幫助。七 附錄：苯——甲苯連續(xù)精餾過程板式精餾塔示意圖 77