【正文】 —平衡狀態(tài)；—純態(tài)；上標(biāo)釜?dú)堃骸Ｏ聝?cè)（修訂版） . 天津：天津大學(xué)出版社， 2020. [8] 姜維鈞等 . 化工原理 回流管內(nèi)實(shí)際流速 smdLLu / 14 22 ???? ??? ?? 塔底出料管 塔底 摩爾流量 : hkmo lW /? 平均密度 : mkg 3/?? 平均摩爾質(zhì)量 : kmo lkgM /8 4 ? 本科畢業(yè)論文 質(zhì)量流量： hkgMWW / 2 6 0 39。本設(shè)計(jì)采用直管進(jìn)料管。全凝器的熱負(fù)荷為hkJVrIIVQ mLDVDc /)( 7???????? 冷卻水的消耗量為 hkgttc QW p cc /)2035( ( 57)12??????? 應(yīng)予指出，上述的計(jì)算是在恒摩爾流簡(jiǎn)化 假設(shè)條件下進(jìn)行的。39。去加熱蒸汽的溫度為 125℃，汽化熱為 2193kJ/kg，冷凝水在飽和溫度下排出。漏液線 5。 ??????????? wT hHb ??? )( )( 39。 ???? ??? )( 39。39。 液相負(fù)荷上限線 以 s4?? 作為液體在降液管中停留時(shí)間的下 限 4??sTfLHA? 故得 : smL s / 3m in, ??? 據(jù)此可作出體流量無關(guān)的垂直液相負(fù)荷上限線 3。 漏液 對(duì)篩板塔，取漏液量 10%時(shí)的氣相動(dòng)能因子 ?F =10，則 smFu v 874 10m in, ???? ?? 實(shí)際孔速： m i / usmu ?? 穩(wěn)定系數(shù)為： 6 0 7 4 ???? uuK 故在本設(shè)計(jì)中無明顯漏液。 篩板厚度： 本科畢業(yè)論文 選用 mm4?? 的碳鋼板 孔中心距： mmdot ?? 篩孔排列 : 篩孔排列按正三角形排列 篩孔數(shù)： 59 22 22 ???? t Aan 開孔率 : %% 2 2 ??? tdo? ⑤氣體通過篩孔的速度 smAVu s / ???? 精餾塔的有效高度計(jì)算 板式塔的有效高度是指安裝塔板部分的高度。 ? 。 ④ 降液管底隙的流速 smu /39。 因?yàn)樗斎? ?? Dxy 1x 由相平衡方程計(jì)算，得 1x = 2y 由精餾段操作線方程求得，即 ???y = 繼續(xù)用相平衡方程和精餾段操作線方程逐板計(jì)算 ，當(dāng) 5 9 0 0 7 ??x（加料板），改用提餾段操作線方程，當(dāng) 0 2 3 1 8 ??? wxx 時(shí)， 第 13 平衡級(jí)為再沸器，即塔內(nèi)安裝 12 層理論板即可滿足分離要求。 T 是物質(zhì)的溫度，℃。 設(shè)計(jì)任務(wù) 及操作條件 設(shè)計(jì)任務(wù) 表 11 設(shè)計(jì)任務(wù)表 生產(chǎn)能力（進(jìn)料量） 25 萬噸 /年 操 作周期 330 天 進(jìn)料組成 苯： 55%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同） 甲苯： 45% 塔頂產(chǎn)品組成 苯： ? 98% 塔底產(chǎn)品組成 苯： %2? 操作條件 表 12 操作條件表 操作溫度 常壓 操作壓力 常壓 進(jìn)料熱狀態(tài) 泡點(diǎn)進(jìn)料 主要型式 篩板 式 全塔的熱損失取塔釜熱負(fù)荷的 7% 本科畢業(yè)論文 設(shè)計(jì)方案 工藝流程示意圖 圖 13 工藝流程圖 設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介 苯和甲苯混合液經(jīng)原料預(yù)熱器加熱至泡點(diǎn)后送入精餾塔。 精餾是目前應(yīng)用最廣、占總能耗 最大的化工分離過程。 精餾 過程是一個(gè)復(fù)雜的傳質(zhì)傳熱過程。 經(jīng)過幾十年的研究和發(fā)展，精餾技術(shù)日漸成熟。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造維修方便，造價(jià)低，氣體壓降小，板上液面落差較小，相同條件下生產(chǎn)能力高于浮閥塔，塔板效率接近浮閥塔。從而一反長(zhǎng)期冷落的狀況，獲得了廣泛的應(yīng)用，近年來對(duì)篩板塔盤的研 究還在發(fā)展，出現(xiàn)了大孔徑篩板（孔徑可達(dá) 20~25mm） ,導(dǎo)向篩板等多種形式。 圖 11 板式塔結(jié)構(gòu)示意圖 本科畢業(yè)論文 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書本設(shè)計(jì)的塔型為篩板塔。在塔板上，氣液兩相密切接觸，進(jìn)行熱量和質(zhì)量的交換。它是由圓柱形殼體、塔板、溢流堰、降液管及受液盤等部件組成的。屬逐級(jí) (板 )接觸的氣液傳質(zhì)設(shè)備，氣體自 本科畢業(yè)論文 塔底向皮鼓泡或噴射的形式穿不定過塔板上的液層 ,使氣液相密切接觸而進(jìn)行傳質(zhì)與傳熱 ,兩相的組份濃度呈階梯變化。甲苯的黏度為 smpa? ，也就是說它的粘稠性弱于水。在空氣中，甲苯只能不完全燃燒，火焰呈黃色。由于苯對(duì)人體有不利影響，對(duì)地下水質(zhì)也有污染，歐美國家限定汽油中苯的含量不得超過 1%。由于苯有毒，人體能直接接觸溶 劑的生產(chǎn)過程現(xiàn)已不用苯作溶劑 。 process design 本科畢業(yè)論文 第一章 綜 述 緒論 概述 苯的沸點(diǎn)為 ℃，熔點(diǎn)為 ℃，在常溫下是一種無色、味甜、有芳香氣味的透明液體，易揮發(fā)。在做好以上的計(jì)算后，還需對(duì)所設(shè)計(jì)的精餾塔進(jìn)行流體力學(xué)校核，繪制出塔板的負(fù)荷性能圖，然后做能量衡算。 附 錄 .............................................................................................................. 28 本科畢業(yè)論文 25 萬噸 /年苯 甲苯分離裝置 工藝設(shè)計(jì) 摘 要： 苯精餾是苯生產(chǎn)的重要后處理工序， 本文主要研究的是 25 萬噸 /年 苯 甲苯的分離工藝設(shè)計(jì) 。本文采用了常壓精餾的方法分離苯 甲苯。為了體現(xiàn)精餾塔 設(shè)計(jì) 的完整性，本文又根據(jù)現(xiàn)階段國內(nèi)外的有關(guān)精餾塔的有關(guān)工藝尺寸的規(guī)定，設(shè)計(jì)了塔體的其他結(jié)構(gòu)和相關(guān)附屬結(jié)構(gòu)。苯比水密度低，密度為 ，但其分子質(zhì)量比水重。 苯有減輕爆震的作用而能作為汽油添加劑。 苯在工業(yè)上最重要的用途 有： ? 做化工原料。甲苯的熔點(diǎn) 為 95 ℃，沸點(diǎn)為 111 ℃。 塔設(shè)備是煉油、化工、石油化工等生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的氣液傳質(zhì)設(shè)備。填料塔內(nèi)有一定高度的填料，是氣液接觸和傳質(zhì)的基本構(gòu)件，屬微分接觸型氣液傳質(zhì)設(shè)備，液體在填料表面呈膜狀自上而下流動(dòng)，氣體呈連續(xù)相自下而上與液體作逆流流動(dòng)，并進(jìn)行氣液兩相的傳質(zhì)和傳熱，兩相的組份深度或溫度沿塔高連續(xù)變化 [1]。操作時(shí)，塔內(nèi)液體依靠重力作用，由上層塔板的降液管流至下一層塔板。在板式塔中，氣液兩相逐級(jí)接觸，兩相的組成沿塔高呈階梯式變化，在正常的操作下，液相為連續(xù)相，氣相為分散相 [2]。篩板塔是很早出現(xiàn)的一種板式塔。 篩板是在塔板上鉆有均布的篩孔，呈正三角形排列。其缺點(diǎn)是穩(wěn)定操作范圍窄，小孔徑篩板易堵塞，不適宜處理粘性大的、臟的和帶固體粒子的料液。其發(fā)展方向已從常規(guī)精餾轉(zhuǎn)向普通精餾無法分離的問題，通過物理或化學(xué)手段改變物系的性質(zhì)，使組分得以分離，或通過耦合技術(shù)促進(jìn)分離過程，并且逐步向低能耗、低成本、清潔分離發(fā)展。根據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，化工過程中 本科畢業(yè)論文 40%70%的能耗用于分離，而精餾能耗又占其中的 95%[4] 。會(huì)議中（注：美國化學(xué)工程師 學(xué)會(huì) 1999 年年會(huì)），學(xué)者一再認(rèn)為在很長(zhǎng)的一段時(shí)期內(nèi)精餾不可能為一些新興分離過程所代替。塔頂上升蒸汽采用全凝器冷凝后，一部分作為回流，其余為塔頂產(chǎn)品，經(jīng)冷卻器冷卻后送至貯槽。 表 23 苯與甲苯的安托尼常數(shù) 組分 A B C 苯 1211 甲苯 1345 由安托尼方程求得： kPap A ?? kPap B ?? 相對(duì)揮發(fā)度： 525..2 ????? BApp? 最小回流比及回流比 由于是飽和液體進(jìn)料，有 q=1， q 線為一垂直線，在 xy 圖上交于一點(diǎn) d，故點(diǎn) d： ?? Fd xx ，根據(jù)相平衡方程有： )(1 )1(1 ???? ????? FFd xxy ?? 最小回流比： 59 78 i n ??????? dddD xy yxR 回流比： in2 ???? RR 全塔平均溫度 由苯與甲苯的氣液平衡數(shù)據(jù)作出 txy 圖 21， 根據(jù)塔頂、塔釜的氣液相組成在 txy 圖上查得： CtD ?? CtW ?? 全塔平均溫度 : ?????? WD ttT 本科畢業(yè)論文 x( 或 y)溫度 圖 21 苯 甲苯混合液的 txy 圖 平均黏度 表 35 苯與甲苯的液體黏度 溫度 C? 80 90 100 110 120 L? ,苯 /( smPa? ) L? ,甲苯 /( smPa? ) 在全塔平均溫度下的苯與甲苯的黏度： 679m P a., ?苯L? s0 .2 7 5 9 m P a ., ?甲苯L? 全塔溫度下的平均黏度： sm P am ???? 2 7 1 0 9 9 0 甲苯苯 ??? 相平均黏度依下式計(jì)算，即： ?? iiLm x ?? lglg 進(jìn)料板 物料的 平均黏度： 由 Ｃ＝Ｆ ? 查手冊(cè)得： PA ?? smP aB .?? 2 8 1 1 7 8 8 ??L F m? 解得： smP aL F m ?? 2 8 0 ? 塔釜液相平均黏度： 由 C?? 查手冊(cè)得： PA ?? smP aB .?? 本科畢業(yè)論文 再由 : 2 5 6 1 3 3 8 ??L W m? 解得： smP aL W m ?? 2 5 4 ? 提餾段液相平均黏度： sm P aLm ???? ? 平均摩爾質(zhì)量的計(jì)算 進(jìn)料板物料的平均摩爾質(zhì)量： 由理論塔板數(shù)計(jì)算得： ?F ?F k m o l/)7 2 2 ( 2 2 ??????VFM k m o l/)5 0 7 ( 0 7 ??????LDM 塔釜平均摩爾質(zhì)量： 由理論塔板的計(jì)算過程可得 ： ?y ?x k m o l/)0 9 6 ( 9 6 ??????VWM k m o lkgM LW /)( ?????? 提餾段平均摩爾質(zhì)量： k m olkgM Vm / ??? k m olkgM Lm / ??? 平均密度的計(jì)算 氣相平均密度的計(jì)算 : 由理想氣態(tài)方程計(jì)算 : m/)( vmp 3mvm ??? ???? RT M? 液相平均密度的計(jì)算 : 塔釜液相平均密度的計(jì)算： 由 CtW ?? ，查手冊(cè)得： m/ 3A ?? m/ 3?B? 塔釜的液相平均密度： m/ 1 3m ???LD? 進(jìn)料板液相的摩爾質(zhì)量： 由 Ｃ＝Ｆ ? 查手冊(cè)得： ｍ＝ ／ ３Ａ kg5 1 0 3? ｍ／＝ ３Ｂ ? 進(jìn)料板液相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)： 本科畢業(yè)論文 )( ????? ??A? 進(jìn)料板的液相密度： mkgL F M 3/( 1 ???? ）? 提餾段液相平均密度： mkgLM 3/ ???? 液相平均張力 液相平均表面張力依下式計(jì)算，即： ??? ni iiLm x1 ?? 進(jìn)料板液相平均表面張力： 由 Ｃ＝Ｆ ? 查手冊(cè)得： m/ NA ?? m/m5 6 7 NB ?? m/ NLF ???? 塔釜液相平均表面張力： 由 C?? 查手冊(cè)得： m/ NA ?? m/ NB ?? m/ NLW ???? 提餾段液相平均表面張力： m/ NL ???? 提餾段的氣液相體積流率 提餾段氣液相負(fù)荷： h/k m o l8 6 2 39。計(jì)算結(jié)果列于下 24： 表 24 理論板層數(shù)計(jì)算表 序號(hào) y x 備注 序號(hào) y x 備注 1 8 改用提餾段操作線方程 2 3 9 4 10 5 11 6 12 7 進(jìn)料板 13