【導(dǎo)讀】原料液中含氯苯42%(質(zhì)量)。塔頂餾出液中含氯苯不得高于2％(質(zhì)量)。塔頂壓強(qiáng)4KPa(表壓)，單板壓降小于?；亓鞅萊=（）Rmin。設(shè)備工作日：每年300天，每天24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行。2)塔板數(shù)的確定；3)精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算；6)塔板的流體力學(xué)驗(yàn)算；7)塔板負(fù)荷性能圖；8)對設(shè)計(jì)過程的評述和有關(guān)問題的討論。

　　

【正文】 sV 提鎦段： 39。39。??? ??? ss LV 整理后得 1 5 39。2 6 39。0 5 9 ?? ss LV 即 39。39。 ss LV ?? 即為負(fù)荷性能圖中的線 (y1’ ) 39。sL 39。sV 31 液泛線 由式 )( wTd hHH ??? ， owdwpd hhhhhH ?????? ， ?hhh lcp ??? 聯(lián)立。即 owdwlcowdwpwT hhhhhhhhhhhhhH ??????????????? ?? )( 式中， gUh Lvc ?? 干板靜 壓 板 靜20? ，板上液層靜壓頭降 Ll hh 0?? 從式 owwL hhh ?? 知， Lh 表示板上液層高度， 32 ????????? wsow lLEh。所以板上?????????????????????32000 1000)(液 層層靜壓頭 降wswowwLl lLEhhhhh ??? 液體表面張力所造成的靜壓頭 ?h 和液面落差 h? 可忽略 液體經(jīng)過降液管的靜壓頭降可用式 2015 ????????? hl LhwSd 則 LdcdLLcwT hhhhhhhhH ）（＋＋ 00 1)( ??? ??????? ?????????????????????????????3202020 3 6 0 01 0 0 0 w Sww SLv lLhhlLgu ）（ ??? 式中閥孔氣速 0u 與體積流量有如下關(guān)系 NdVu S200 4?? 精餾段： 式中各參數(shù)已知或已計(jì)算出，即 。2 0 6。/ 4 5。/。0 4 7 。 330 ??????? NmkgmkgmhmH lvwT ????mlw ? ； mh ? ； 0 ? 代入上式。 整理后便可得 sV 與 sL 的關(guān)系，即 3222 SSS LLV ??? 此式即為液泛線的方程表達(dá)式。在操作范圍內(nèi)任取若干 sL 值，依3222 SSS LLV ??? 32 sL 0 sV 用上述坐標(biāo)點(diǎn)便可在 ssLV負(fù)荷性能圖中繪出液泛線，圖中的 (y2)。 提鎦段： 。206。/39。/39。39。 330 ??????? NmkgmkgmhmH LvwT ????mlw ? ； mh 39。0 ? ； 0 ? 代入上式 整理后便可得 sV 與 sL 的關(guān)系，即 3222 7 4 1 5 0 7 80 5 0 SSS LLV ??? 39。sL 39。sV 用上述坐標(biāo)點(diǎn)便可在負(fù)荷性能圖中繪出液泛線，圖中的 (y2’ )。 液相負(fù)荷上限線 為了使降液管中液體所夾帶的氣泡有足夠時(shí)間分離出，液體在降液管中停留時(shí)間不應(yīng)小于 3～ 5s。所以對液體的流量須有一個(gè)限制，其最大流量必須保證滿足上述條件。 由式 秒～ 53???STf L HA? 可知，液體在降液管內(nèi)最短停留時(shí)間為 3～ 5 秒。取5s?? 為液體在降液管中停留時(shí)間的下限，所 對應(yīng)的則為液體的最大流量 maxsL ,即液相負(fù)荷上限，于是可得 精餾段： 5/0 2 8 m a x3m a x TfsTfs HALsmHAL ??????? 顯然由式所得到的液相上限線是 一條與氣相負(fù)荷性能無關(guān)的豎直線，即負(fù)荷性能圖中的線(y3)。 提鎦段： 539。/0 2 8 39。m a x3m a x TfsTfs HALsmHAL ??????? 顯然由式 所得到的液相上限線是 一條與氣相負(fù)荷性能無關(guān)的豎直線，即負(fù)荷性能圖中的線 (y3’ )。 33 氣體負(fù)荷下限線（漏液線） 對 于 F1 型重閥，因 0F 5 時(shí)，會(huì)發(fā)生嚴(yán)重漏液，故取 0 5F? 計(jì)算相應(yīng)的氣相流量 min)( sV 精餾段： smFNdVvs/ )( 32020m i n ?????? ?? ,即負(fù)荷性能圖中的線 (y4)。 提鎦段： smFNdVvs/ 39。439。)( 32020m i n ?????? ?? ,即負(fù)荷性能圖中的線 (y4’ )。 液相負(fù)荷下限線 取堰上液層高度 ? 作為液相負(fù)荷下限條件，作出 液相負(fù)荷下限線，該線為與氣相流量無關(guān)的豎直線。 3/2 ?????????wsl LE ?取 、代入 wl 的值則可求出 ? ?minsL 和 ? ? 39。minsL 精餾段： ? ? smlEL ws /0 0 1 0 32323m i n ???????? ?????????? ?? 按上式作出的液相負(fù)荷下限線是一條與氣相流量無關(guān)的豎直線，見圖中的線 (5). 提鎦段： ? ? smlEL ws / 3232339。m i n ???????? ?????????? ?? 按上式作出的液相負(fù)荷下限線是一條與氣相流量無關(guān)的豎直線，見圖中的線(y5’ ). 精餾段負(fù)荷性能圖如下： 34 在操作性能圖上，作出操作點(diǎn) A，連接 OA，即為操作線。由圖 81 可知，液泛線在霧沫夾帶線的上方，所以塔板的氣相負(fù)荷上限由霧沫夾帶控制，操作下限由漏液線控制。 按固定的液氣比，從負(fù)荷性能圖中可查得氣相負(fù)荷上限 smVs / 3m ax ? ,氣相負(fù)荷下限 smVs / 3m in ? ，所以可得 inm a x ??? ssVV操作彈性 提餾段負(fù)荷性能圖如下： 35 在操作性能圖上，作出操作點(diǎn) A，連接 OA，即為操作線。由圖 82 可知，液泛線在霧沫夾帶線的上方，所以塔板的氣相負(fù)荷上限由霧沫夾帶控制，操作下限由漏液線控制。 按固定的液氣比，從負(fù)荷性能圖中可查得氣相負(fù)荷上限 smVs /39。 3m ax ? ,氣相負(fù)荷下限 smVs /39。 3m ax ? 所以可得 inm a x ??? ssVV操作彈性 三 板式塔的結(jié)構(gòu)與附屬設(shè)備 1 塔頂空間 塔的頂部空間指塔內(nèi)最上層塔板與塔頂空間的距離。為利于出塔氣體夾帶的液滴沉降，其高度 HD是指塔頂?shù)谝粚铀P到塔頂封頭的直線距離，通常取 HD為（ ～ ） HT。取除沫器到第一塊板的距離為 mm600 。 故取塔頂空間為： 36 2 . 0 0 . 6 2 . 0 0 . 4 5 0 . 6 1 . 5DTH H m? ? ? ? ? ? 2 塔底空間 塔底空間是指塔內(nèi)最下層塔板到塔底間距。塔底儲(chǔ)液空間是依儲(chǔ)存液量停留 10～ 15min而定的，塔底液面 至最下層塔板之間保留 1～2m。以保證塔底料液不致流空。塔的底部空間高度 HB是指塔底最末一層塔盤到塔底下封頭切線的距離： 取 mA tLH sB 60100 0 8 39。 2 ??? ???? 3 人孔數(shù)目 人孔是安裝或檢修人員進(jìn)出塔的唯一通道，人孔的設(shè)置應(yīng)便于進(jìn)入任何一層塔板，由于設(shè)置人孔處塔間距離大，且人孔設(shè)備過多會(huì)使制造時(shí)塔體的彎曲度難以達(dá)到要求， 對于 D≥ 1000mm 的板式塔， 每隔 6～ 8 塊塔板設(shè)置一個(gè)人孔；且裙座處取 2 個(gè)人孔。 本塔中共 20 塊塔板，因此，在精餾段和提留段各設(shè)置一個(gè)人孔。每個(gè)孔直徑為 mm450 ，厚 mmt 10? ，高 52mm。在設(shè)置人孔處，板間距為600mm，裙座上應(yīng)開 2 個(gè)人孔，直徑為 mm450 ，人孔伸入塔內(nèi)部應(yīng)與塔內(nèi)壁修平，其邊緣需倒棱和磨圓，人孔法蘭的密封面形及墊片用材，一般與塔的接管法蘭相同，本設(shè)計(jì)也是如此 4 塔高 板式塔的塔高如圖 91 所示，塔體總高度由下式?jīng)Q定： 39。 12( 2 )D p T T F BH H N S H S H H H H H? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 式中 HD—— 塔頂空間， m； HB—— 塔底空間， m； HT—— 塔板間距， m； HT’—— 開有人孔的塔板間距， m； HF—— 進(jìn)料段板間距， m； Np—— 實(shí)際塔板數(shù)； S —— 人孔數(shù)目（不包括塔頂空間和塔底空間的人孔） H1—— 封頭高度； m H2—— 裙座高度； m 塔體總高度： 37 )2220( ????????????H 浮閥塔總體設(shè)備結(jié)構(gòu)簡圖： 38 5 接管 進(jìn)料管 進(jìn)料管的結(jié) 構(gòu)類型很多，有直管進(jìn)料管、 T 型進(jìn)料管、彎管進(jìn)料管。本設(shè)計(jì)采用直管進(jìn)料管，管徑計(jì)算如下： km ol/h F ? , 3, k g /?mLF? , k m o lkgM LF / 1 27 2 2 ????? ）（ 則體積流量 hmFVmLFF/. 687. 50175. 36M 3mLF ???? ? 取管內(nèi)流速 smu /? 則管徑 mmmuVD F 3600/?????? ? 查無隙鋼管標(biāo)準(zhǔn)，取進(jìn)料管規(guī)格Φ 70 3 則管內(nèi)徑 d=64mm 進(jìn)料管實(shí)際流速 smdVu F / 3600/22 ????? ?? 回流管 采 用 直 管 回 流 管 ， 回 流 管 的 回 流 量 hk m o lD /1 3 8 .9 7? ,平均密度3, k g /?mLD? ， 塔頂液相平均摩爾質(zhì)量 k m o lkgM LD / 1 20 1 8 ????? 則液體流量 hmL D / 0 8DM 3mL D ,LD ???? ? 取 管 內(nèi) 流 速 smu /? ， 則 回 流 管 直 徑mmmuLd DR 5 2 1 3 6 0 0/ 6 0 0/4 ?????? ? 查無隙鋼管標(biāo)準(zhǔn)， 取回流管規(guī)格 Φ 60 4 39 則管內(nèi)直徑 d=52mm 回流管內(nèi)實(shí)際流 速 smdLu D / 3 6 0 0/22 ????? ?? 塔頂蒸汽接管 塔頂汽相平均摩爾質(zhì)量 k m o lkgM VD / 1 20 0 9 ????? 塔頂汽相平均密度 30m /)( )273( mkgtR M VDV ??? ???? ?? 頂 則蒸汽體積流量： hkgVMVVVDV / 3 2 7. 0 8 ????頂? 取管內(nèi)蒸汽流速 smu /30? 則 muVd V 3600/????? ? 查無隙鋼管標(biāo)準(zhǔn)， 取回流管規(guī)格 Φ 299 12 則實(shí)際管徑 d=275mm 塔頂蒸汽接管實(shí)際流速 smdVuv / 3600/?????? ?? 釜液排出管 塔底 hk molW /? ， 塔頂汽相平均摩爾質(zhì)量 k m o lkgM VW / 1 1 29 9 7 1 0 2 8 ????? 平均密度 3, k g / 0 0 3?mLW? 體積流量： hmWMLmLWVWW / 3,???? ? 取管內(nèi)流速 smu /? 則 mmmuLd W 3600/?????? ? 40 查無隙鋼管標(biāo)準(zhǔn)， 取回流管規(guī)格 ?? 則實(shí)際管徑 d=33mm 塔頂蒸汽接管實(shí)際流速 smdLuW / 3600/?????? ? 塔釜進(jìn)氣管 km ol /h 227. 08V ?， ，塔頂汽相平均摩爾質(zhì)量k m o lkgM VW / 1 1 29 9 4 0 2 0 5 9 7 ????? 塔釜蒸汽密度 3m /3 . 8 7 4)2 7 31 3 8 . 4 8(3 1 1 1 2 . 4 1 7T mkgRMp V D MV ??? ???釜? 則 塔釜蒸汽 體積流量： hkgMVV VWV /6 5 8 8 . 4 93 . 8 7 41 1 2 . 4 ??????釜? 取管內(nèi)蒸汽流速 smu /30? 則 muVd v 3600/6 5 8 8 . 4 943600/4 ?????? ? 可取回流管規(guī)格 Φ 299 10 則實(shí)際管徑 d=280mm 塔頂蒸汽接管實(shí)際流速 smdVuv /2 9 . 7 42 8 3 6 0 0/6 5 8 8 . 4 94/4 22 ??????? ? 6 法蘭 由于常壓操作，設(shè)計(jì)壓力為 ，故選擇法蘭時(shí)，以 作為其公稱壓力，即 PN= 根據(jù) HG501058 標(biāo)準(zhǔn)，均選擇標(biāo)準(zhǔn)管法蘭，平焊法蘭，結(jié)果如下： 進(jìn)料管接管法蘭： HG 5010 回流管接管法蘭： HG 5010 塔釜出