【正文】 吉林化工學院化工原理課程設計 30 計算結(jié)果匯總 符號 單位 計算數(shù)據(jù) 精餾段 提餾段 各段平均溫度 tm ℃ 各段相對揮發(fā)度 ? 各段平均壓強 Pm kPa 平均流量 氣相 Vs m3/s 液相 LS m3/s 實際塔板數(shù) N 塊 12 14 板間距 HT m 塔的有效高度 Z m 塔徑 D m 空塔氣速 U m/s 0． 783 塔板液流型式 單溢流 單溢流 溢 流 裝 置 溢流管型式 弓形 弓形 堰長 LW m 堰高 hw m 溢流堰寬度 Wd m 管底與受液盤距離 H0 板 上清液層高度 hL m 孔徑 D0 m 吉林化工學院化工原理課程設計 31 孔間距 T m 孔數(shù) N 11515 開孔面積 Aa m2 篩孔氣速 U0 m/s 塔板壓降 Δ P0 aP 堰上液層高度 Hd m 霧沫夾帶 ev kg/kg 負荷上限 液沫夾帶控制 負荷下限 漏液控 制 氣相最大負荷 Vmax m3/s 氣相最小負荷 Vmin m3/s 操作彈性 致 謝 課程設計對于我們是一次嚴峻的考驗，綜合檢驗了學過的知識，培養(yǎng)了我們理論聯(lián)系實際的能力。為了提高冷卻介質(zhì)的流速，使其傳熱系數(shù)提高，一般安排冷卻介質(zhì)在管內(nèi)流動，蒸汽在管外冷凝，對于小型精餾塔，冷凝器一般安裝在塔頂，冷凝液靠重力作用回流入塔。 ? 冷凝器 冷凝器的任務是冷凝離開塔頂?shù)恼羝?，以便為分離提供足夠的回流。 熱虹吸式再沸器利用再沸器中氣 液混合物和塔底 液體的密度差為推動力，增加流體在管內(nèi)的流動速度，減少污垢的沉積，提高了傳熱系數(shù)，裝置緊湊，占地面積小。再沸器容量大時塔的操作穩(wěn)定，蒸汽分離空間大時可防止蒸氣中夾帶液體。 選擇時應 注意以下 幾點 ： ① 使設備成本低（保持較高的傳熱系數(shù)）； ② 使換熱表面盡可能清潔（防止傳熱管表面結(jié)垢）； ③ 對于易熱分解的產(chǎn)品，應使其停留時間短，加熱壁溫低； ④ 能滿足分離要求。全部小孔截面積 為進氣管截面積的 ~ 倍。由公式計算得到尺寸均應圓整到相應規(guī)格的管徑。塔頂蒸 汽的適宜流速為：常壓操作時取 12~20ms ，絕對壓力在 6000 ~ 14000Pa時取30~50ms，絕對壓力小于 6000Pa 時取 50~70ms 。7 8 . 3 9 /7 8 . 3 9 8 1 . 7 9 6 4 1 1 . 5 2 /DDM k g m o lD M D k J k g?? ? ? ? ? (1 )0 . 9 8 4 0 0 . 7 1 (1 0 . 9 8 ) 2 8 9 . 2 33 8 6 . 9 1 /V D L D D V A D V BI I X H X Hk J k g? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ?? 物質(zhì) 沸點 0C 蒸發(fā)潛熱 KJ/Kg 臨界溫度 TC/K 苯 394 甲苯 363 吉林化工學院化工原理課程設計 26 39。人孔處板間距為 800mm，直徑為 500mm，其伸出塔體的筒長為 200mm。 塔底空間 （ 1）、塔底儲液空間依儲液量停留 3－ 5min 或更長時間而定。 ? 板式塔的結(jié)構(gòu) Ls， 3ms Vs， 3ms 吉林化工學院化工原理課程設計 24 ? 塔體的結(jié)構(gòu) 板式塔內(nèi)部裝有塔板、降液管、各物流的進出口及人孔（手孔）、基坐、 除沫 器等附屬裝置。 精餾塔負荷性能圖見圖 3— 1 精餾段篩板負荷性能圖012345670 Ls(m3/s)Vs(m3/s)系列1系列2系列3系列4系列5系列6 ，作出操作點，與原點連接，即為操作線。 23 336002 . 8 4 1 0 ( ) 0 . 0 0 6sOWWLhE l?? ? ? ? 取 1E? ? 3,m in ssL ? 據(jù)此可作出與氣體流量無關(guān)的垂直液相負荷下限線 3。 故 ? ? 0 . 5 0 . 0 6 0 . 0 3 ml L w o wh h h h??? ? ? ? ? ?液柱 （ 3）液體表面張力的阻力 h? 計算 液體表面張力所產(chǎn)生的阻力 h? 304 4 1 9 . 9 1 1 0 0 . 0 0 2 0 3 m8 0 1 . 6 9 . 8 1 0 . 0 0 5LLh gd??? ?? ??? ? ?? ? ? ?液柱 氣體通過每層塔板的液柱高度 ph 0 . 0 3 6 1 0 . 0 3 0 . 0 0 2 0 3 0 . 0 6 8 1 3 mp c lh h h h ?? ? ? ? ? ? ? 氣體通過每層塔板的壓降為 0. 06 81 3 80 1. 6 9. 81 53 5. 75 Pa 70 0 PaP P LP h g?? ? ? ? ? ? ? ? ?（設計允許值） （ 4）液面落差 對于篩板塔液面落差很小，但本例的塔徑和液流量均不大，故可忽略。（ 2）邊緣區(qū)寬度確定 取 0 .0 7 m 0 .0 4 ms s cW W W?? ? ?。 （ 4）降液管底隙高度 h0 取液體通過降液管底隙的流速 10 su? ??， 依下式計算降液管底隙高度 h0 10100 . 0 0 6 6 3 6 0 0 0 . 0 4 8 5 m1 . 3 6 0 . 1 3 6 0 0SWLh lu ?? ? ??? ? ? 1 0 1 0 .0 4 0 9 0 .0 4 8 5 0 .0 1 3 7 m 0 .0 0 6 mWhh? ? ? ? ? 故 降液管底隙高度設計合理。 吉林化工學院化工原理課程設計 11 當 t=81℃時，將 A、 B、 C分別代得：苯 0A 1 2 1 1 . 0 3 3l o g 6 . 0 3 0 5 5 8 1 2 2 0 . 7 9 0p ?? ? 甲苯： 0B 1 3 4 4 . 8l o g 6 . 0 7 9 5 4 8 1 2 1 9 . 4 8 2p ?? ? 則① 0Ap = akp 0Bp = akp ② 0Ap = akp 0Bp = akp ③ 0Ap = akp 0Bp = akp ④ 0Ap = akp 0Bp = akp ⑤ 0Ap = akp 0Bp = akp ⑥ 0Ap = akp 0Bp = akp ⑦ 0Ap = akp 0Bp = akp ⑧ 0Ap = akp 0Bp = akp ⑨ 0Ap = akp 0Bp = akp ⑩ 0Ap = akp 0Bp = akp 因為苯 甲苯屬于理想物系所以烏拉爾定律代入 ? = 0Ap / 0Bp 則 1? =同理 α 2= α 3= α 4= α 5= α6= α 7= α 8= α 9= α 10= 則 10 1023 2 .5 1? ? ? ?? ??? ? 本設計為泡點進料 q= ? ?? ? ?2 . 5 11 1 1 1 . 5 12 4 1 1 . 2 511 FXyXXXqy X Xqq?? ??? ? ? ? ??? ? ? ? ? ?? ??? 所以， ??? ?? m i n 0 . 9 8 0 . 6 6 5 1 . 4 10 . 6 6 5 0 . 4 4 1DeeexyR yx? ?? ? ??? 本設計回流比選取： minR=2R = 精餾段操作線方程： Dn + 1 n nxRy = x + = 0 . 7 3 8 x + 0 . 2 5 6 5R + 1 R + 1 提餾段操作線方程： 1 0. 01 02nnyx? ?? 相平衡方程： xn=nn yy )1( ?? ?? = ny y? 由逐板法可以求 : 由 1 ? ?? ? ?? 吉林化工學院化工原理課程設計 12 ? ? 第一塊塔板上升氣相組成為 1Dy =x = 從第一塊塔板下降的液體組成 1x = 1y / 1y =? = 由第二塊塔板上升氣相組成為 210. 73 82 0. 25 65 0. 73 82 0. 95 13 0. 25 65 0. 95 87yx? ? ? ? ? ? 同理 2 ? 3 ? 3 ? 4 ? 4 ? 5 ? y6= x6= y7= x7= ＜ qx 因 7x ＜ 9x 所以第 8塊塔板上升氣相組成由提餾段操作線方程計算 則 1. 33 8387 0. 01 02 0. 56 46yx? ? ? 同理 x8= y9= x9= y10= x10= 11y = 11x = 12 ? 12x = 13 ? 13 15 Wxx?? ? 所需總理論板數(shù) : 13 塊 (包括再沸器 ) 精餾段需 6 塊板 提餾段需 7塊板 (2)全塔效率的計算 0 .2 4 50 .4 9 ( ) 0 .5 3 8TLE ?? ??? ? 實際 塔層數(shù)的求取 因此： 精餾段實際板數(shù) 6 1 1 .1 5 1 20 .5 3 8TTNN E? ? ? ? 提餾段實際板數(shù) 7 1 3 .0 1 1 40 .5 3 8TTNN E? ? ? ?（包括塔釜） 吉林化工學院化工原理課程設計 13 第 四 章 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計算 ? 操作壓強 P 的計算 取每層塔板壓降為 P=,? 則 塔頂壓強 ? 進料板壓強 12 kP aFP ? ? ? ? 塔底壓強 10 1. 3 26 0. 7 11 9. 5k P aWP ? ? ? ? 精餾段平均壓強 1 1 0 1 . 3 1 0 9 . 7 1 0 5 . 522DFmappp k p? ?? ? ? 提餾段平均壓強 2 1 0 9 . 7 1 1 9 . 5 1 1 4 . 622FWppp k p? ?? ? ? ? 操作溫度 塔頂溫度： Dt =℃ 進料溫度： Ft =℃ 塔底溫度： ? ℃ 精餾段平均溫度： 176。本課程設計的主要內(nèi)容是過程的物料衡算，熱量衡算，工藝計算，結(jié)構(gòu)設計和校核。對于二元混合物的分離，應采用連續(xù)精餾流程。 五 加熱方式 采用間接加熱，因為對同一種進料組成，熱狀況及回流比得到相同的鎦出液組成及回收率時，間接加熱所需理論板數(shù)比直接加熱要少一些，本次分離苯和甲苯混合液，所以采用間接加熱。 由于泡點進料時塔的制造比較方便，而其他進料方式對設備的要求高，設計起來難度相對大，所以采用泡點進料。 吉林化工學院化工原理課程設計 7 第二章 流程的設計及說明 一 加料方式 加料分兩種方式，泵的加料和高位槽加料。 ? 壓降較低，每板壓力比泡罩塔約低 30％左右。 本設計采用篩板精餾塔，進行苯 甲苯二元物系的分離，精餾塔，原料預熱器，蒸餾釜，再沸器及泵等附屬設備。板式塔在工業(yè)上最早使用的是泡罩塔 (1813年 )、篩板塔 (1832 年 )，其后，特別是在本世紀五十年代以后，隨著石油、化學工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，相繼出現(xiàn)了大批新型塔板，如 S 型板、浮閥塔板 、 多降液管篩板、舌形塔板、穿流式波紋塔板、浮動噴射塔板及角鋼塔板等。 根據(jù)生產(chǎn)上的不同要求，精餾操作可以是連續(xù)或間歇的 。 通過本次設計使自己掌握化工設計的基本程序和方法，并且知道化工設計的格式，在設計過程中掌握了圖表表達設計，論文排版，電腦制圖等能力。 2． 繪制帶控制點的工藝流程圖、精餾塔設備條件圖 ， 撰寫精 餾塔的設計說明書 。 吉林化工學院化