【正文】 這次設(shè)計(jì)也使我各方面有了提高：查閱文獻(xiàn)和獲取信息的能力 ??? 。 本設(shè)計(jì)首先考慮到了 ***的實(shí)際條件，比如壓強(qiáng)等。 本次 精餾塔的設(shè)計(jì) 難度大，主要是計(jì)算復(fù)雜，計(jì)算量大考慮的細(xì)節(jié)較多，對同一個(gè)設(shè)備分成兩部分進(jìn)行考慮，既相互獨(dú)立又須彼此照應(yīng)，始終要考慮計(jì)算是為一個(gè)設(shè)備進(jìn)行。 精餾段的操作彈性 i n,m a x, ??? SSVV 化 工 原 理 課 程 設(shè) 計(jì) 31 第四章 設(shè)計(jì)結(jié)果一覽表 項(xiàng)目 符號 單位 計(jì)算數(shù)據(jù) 精餾段 提留段 各段平均壓強(qiáng) mP kPa 各段平均溫度 mt ℃ 平均流量 氣相 sV m3/s 液相 LS m3/s 實(shí)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 塔板液流形式 單流型 單流型 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 ho m 板上清液層高度 hL m 孔徑 do mm 39 39 孔間距 t mm 75 75 孔數(shù) n 個(gè) 110 110 開孔面積 m2 孔氣速 uo m/s 塔板壓降 hP kPa 液體在降液管中停留時(shí)間 τ s 降液管內(nèi)清 液層高度 Hd m 霧沫夾帶 eV kg液 /kg氣 負(fù)荷上限 霧沫夾帶控制 霧沫夾帶控制 負(fù)荷下限 漏液控制 漏液控制 氣相最大負(fù)荷 VS ⑤ 液相負(fù)荷下限線： 取平堰、堰上液層高度 mhow ? 為液相負(fù)荷下限條件， ?E 則 3/2m i n, )3 6 0 0(1 0 0 w Sow lLEh ?；即 32m i n,3 6 0 011 0 0 0 ?????????? SL 整理上式得 smL s / 34m i n, ??? 在 VS— LS圖中作液相負(fù)荷下限線，如 所附坐標(biāo)紙圖中（ 5） 所示。 ② 液泛線 ： 由式 ?hhhh lcp ??????? ， 2020 1 5 )(1 5 uhl Lh w sd ??????? ? ?wTd hHH ???? ? 聯(lián)立以上三式，忽略 ?h 得：? ? dlcdcpwT hhhhhhhhH ????????????????? 0? 化 工 原 理 課 程 設(shè) 計(jì) 29 將以下各式代入上式：guh lvc ??2???? ???? Ll hh ? owwL hhh ?? 3210 ?????????whow lLEh 泛點(diǎn)率 % ???TFvLVsAKCV ?? ? 整理結(jié)果： ? ?guhH lvwT ??? 0?? ? ???????????????????????????????320203 6 0 01 0 0 0wswws l LEhhl L ? 因物系一定，塔板結(jié)構(gòu)及尺寸一定，則 Th 、 wh 、 oh 、 Wl 、 v? 、 L? 以及 ? 都為定值，而 ou 與 sv 的關(guān)系為：024 udVN s?? ， N 與 od 也是定值。 ② 液體通過降液管的壓頭損失 dh ：不設(shè)進(jìn)口堰，則 mhl Lhwsd )( 220??????? ????? 液柱。以等腰三角形叉排后作圖得 110?N 。 （二） 溢流裝置 采用單溢流、弓形降液管，平行受液盤及平行溢流堰，不設(shè)進(jìn)口堰。 OP 線與（ 1）線的交點(diǎn)相應(yīng)相負(fù)荷為 max,SV ， OP 線與氣相負(fù)荷下限線（ 4）的交點(diǎn)相應(yīng)氣相負(fù)荷為 min,sV 。 液相負(fù)荷上限線 ： 液體 的最大流量應(yīng)保證 在降液管中停留時(shí)間 不低于 3到 5秒， ，由下式 sLHA s Tf 5???為上限，則有： smAHL fTS /0 0 5 0 9 0 5 6 3m a x ????? ? 液相負(fù)荷上限線為 VS— LS 圖中與氣相流量 sV 無關(guān)的垂線，如 所附坐標(biāo)紙圖中（ 3）所示。 霧沫夾帶驗(yàn)算 泛點(diǎn)率 %100????bFlsvLVsAKCZLV ?? ? 化 工 原 理 課 程 設(shè) 計(jì) 18 以及泛點(diǎn)率 % ???TFvLVsAKCV ?? ? 板上液體流徑長度： mwDZ dL ?????? 板上液流面積： 26 7 1 5 6 mAAA fTb ?????? 苯和甲苯是正常系統(tǒng)，無泡沫， 查得 物性系數(shù) K=；由 泛點(diǎn)負(fù)荷 圖泛點(diǎn)負(fù)荷系數(shù) ?FC ，將以上各值代入： 泛點(diǎn)率 %1 0 0????bFlsvLVsAKCZLV ?? ? %% 7 ?????????? 泛點(diǎn)率 %% ???TFvLVsAKCV ?? ? % ???? ??? 泛點(diǎn)率都在 80%以下，可知霧沫夾帶量能夠滿足 ve 〈 氣液 KgKg / 的要求。以等腰三角形叉排后作圖得110?N 。 d)降液管底隙高度 oh ：取液體通過降液管底隙的流速 smo /39?？蓞⒄障卤硭窘?jīng)驗(yàn)關(guān)系選取。 從 txy 圖讀出：塔頂液相組成 dx =， Ctd ? 塔底液相組成 ?wx ， ?wt C0 ，所以， Ctm ???。 ④ 塔板效率和實(shí)際塔板數(shù) 塔板效率 在實(shí)際塔板上，氣液兩相并未達(dá)到平衡，這種氣液兩相間傳質(zhì)的不完善程度用塔板效率來表示，在設(shè)計(jì)計(jì)算中多采用總板效率求出實(shí)際塔板數(shù)。 ② q 線方程（ 在本設(shè)計(jì)中給定為 q=1） 精餾段操作線和提餾段操作線的交點(diǎn)的軌跡是一條直線，描述該直線的方程稱為 q 線方程或進(jìn)料方程。 精餾段操作線 做取 因?yàn)榫s過程涉及傳熱和傳質(zhì)兩種過程，為簡化期間在該課程設(shè)計(jì)中假定塔內(nèi)為恒摩爾流動。=180。實(shí)際回流比總是介于最小回流比和全回流兩種極限之間。但由于直接蒸汽的加入，對釜內(nèi)溶液起一定稀釋作用，在進(jìn)料條 件和產(chǎn)品純度、輕組分收率一定的前提下，釜液濃度相應(yīng)降低，故需在提留段增加塔板以達(dá)到生產(chǎn)要求。 q 值增加，冷凝器負(fù)荷降低而再沸器負(fù)荷增加 ，由此而導(dǎo)致的操作費(fèi)用的變化與塔頂出料量 D 和進(jìn)料量 F的比值 D/F有關(guān)；對于低溫精餾，不論 D/F 值如何，采用較高的 q 值為經(jīng)濟(jì)；對于高溫精餾，當(dāng) D/F值大時(shí)宜采用較小的 q值，當(dāng) D/F值小時(shí)宜采用 q值較大的氣液混合物。本設(shè)計(jì)中已制定為塔頂 表壓 為 4kPa。塔內(nèi)操作壓力的選擇不僅牽涉到分離問題，而且與塔頂和塔底溫度的選取有關(guān)。塔頂蒸汽進(jìn)入冷凝器中被冷凝，并將部分冷凝液用泵送回塔頂作為回流液，其余部分經(jīng)冷凝器冷凝后送出作為塔頂產(chǎn)品，經(jīng)冷凝器冷卻后送入貯槽。若后繼裝置使用氣態(tài)物料，則宜用分凝器。熱量自塔釜輸入，物料在塔內(nèi)經(jīng)多次部分氣化與部分冷凝進(jìn)行精餾分離，由冷凝器 和冷卻器中的冷卻介質(zhì)將余熱帶走。高效、大通量、低壓降的新型垂直篩板塔近幾年得到快速的推廣應(yīng)用。因構(gòu)造簡單，易于制造，浮閥塔的造價(jià)一般為泡罩塔的 60﹪～ 80﹪，為篩板塔的 120﹪～ 130﹪。因上升氣體以水平方向吹入液層，故氣、液接觸時(shí)間較長而化 工 原 理 課 程 設(shè) 計(jì) 5 物沫夾帶量較小，板效率較高。由于浮閥塔板具有較大的開孔率，故其生產(chǎn)能力比泡罩塔的大 20﹪～ 40﹪，而與篩板塔相近。 T型浮閥如圖所示，拱形 閥片的活動范圍 由固定于塔板上的支架來限制。一般情況下都 采 用重閥 ，在處理量大并且要求壓強(qiáng)很低的系統(tǒng)（如減壓塔）中，才用輕閥。浮閥開度隨氣體負(fù)荷而變。閥片本身有四條“腿”，插入閥孔后將各腿底腳扳轉(zhuǎn) 90 度角，用以限制操作時(shí)閥片在板上升起的最大高度（ ）；閥片周邊有沖出三塊略向下彎的定距片。 （三） 浮閥塔板 浮閥塔于 20世紀(jì) 50 年代初期在工業(yè)上開始推廣使用，由于它兼有泡罩塔和篩板塔的優(yōu)點(diǎn)，已成為國內(nèi)最廣泛的塔型，特別是在 石油、化學(xué)工業(yè)中使用最普遍，對其性能研究也較充分。 垂直篩板 圖 二 ：篩板塔板 篩板塔的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低廉，氣體壓降小，板上液面落差也較小，生產(chǎn)能 力及板效率均較泡罩塔高。 圖一： 泡罩塔 （二） 篩板 篩板結(jié)構(gòu)如圖 二 所示?；S中廣泛使用的圓形泡罩的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)已系列化。每層塔板上 開有若干個(gè)孔，孔上焊有短管作為上升氣體的通道，稱為升氣管。錯(cuò)流塔板降液管的設(shè)置方式及堰高可以控制板 上液體流徑與液層厚度，以期獲得較高的效率?，F(xiàn)在這種局面已有所改變，直徑在 30m以上的填料塔已在工業(yè)生產(chǎn)中運(yùn)行 。按塔內(nèi)氣液接觸方式，有 逐級接觸式和微分（連續(xù)）接觸式之分 。 塔設(shè)備在兼顧通量大、效率高、適應(yīng)行強(qiáng)的 前提下 ,還應(yīng)該滿足流動阻力低、結(jié)構(gòu)簡單、金屬耗量少、造價(jià)低、易于操作控制等要求。 蒸餾和吸收作為分離過程 ,雖基于不同的物理化學(xué)原理 ,但均屬于氣液兩相間的傳質(zhì)過程 ,有著共同特點(diǎn) ,可在同樣的設(shè)備中進(jìn)行操作 。 26 第四章 設(shè)計(jì)結(jié)果一覽表 24 （三）塔板布置 24 （一）塔徑 18 四、提餾段塔的工藝條件及物性數(shù)據(jù)計(jì)算 16 （五）塔板負(fù)荷性能圖 14 （二）溢流裝置 10 三、精餾段塔和塔板主要工藝尺寸計(jì)算 目 錄 第一章 概述 1 二、塔設(shè)備的類型 2 （二）篩板 3 （四）噴射型塔板 5 第二章 設(shè)計(jì)方案的確定及流程說明 6 三、 進(jìn)料熱狀態(tài)的選擇 7 一、全塔物料衡算及塔板數(shù)的確定 7 （二）理論塔板數(shù)的計(jì)算 8 二、精餾段塔的工藝條件及物性數(shù)據(jù)計(jì)算 14 （一）塔徑 15 （三）塔板布置 25 （四）流體力學(xué)驗(yàn)算 31