【正文】 m? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? 精餾段液相平均表面張力 : mmNL F mL D mLm /7 3 4 ???? ）（ ??? 提餾段液相平均表面張力： mmNL W mL F mLm /4 0 6 )(2 ??? ??? 熱量衡算 加熱介質(zhì)的選擇 選用飽和水蒸氣，溫度 140℃，工程大氣壓為 . 原因：水蒸氣清潔易得，不易結(jié)垢，不腐蝕管道，飽和水蒸氣冷凝放熱值大，而水蒸氣壓力越高冷凝溫差越大，管程數(shù)相應(yīng)減小，但蒸汽壓力不宜過高。x15=xw 所以總理論板數(shù)為 15塊（包含再沸器） 精餾段理論板數(shù)為 7，第 8 塊為進(jìn)料板，提餾段理論板數(shù)為 8（含再沸器） 板效率的計(jì)算 對(duì)于進(jìn)料， Ft =℃，由安托因方程可得： 1 2 0 6 . 3 5l g 6 . 0 3 2 1 4 4 . 8 99 2 . 6 9 2 2 0 . 2 4ooAAP P K p a? ? ? ?? 1 3 4 3 . 9 4l g 6 . 0 7 8 5 7 . 0 69 2 . 6 9 2 1 9 . 5 8BBP P K p a? ? ? ?? 1 4 4 .8 9 2 .5 3 95 7 .0 6oAF oBpa p? ? ? ? ?又 ， ? ? 精 餾 段 的 平 均 相 對(duì) 揮 發(fā) 度1 2 . 6 4 2 2 . 5 3 9 2 . 5 9 0 522DFaaa ? ?? ? ? 提 餾 段 的 平 均 相 對(duì) 揮 發(fā) 度2 2 .4 0 4 2 .5 3 9 2 .4 7 1 522WFaaa ? ?? ? ? 又 ? ℃， ? ℃ 精餾段平均溫度：1 9 1 . 4 8 0 . 4 8 5 . 922FDttt ??? ? ? ℃ 提餾段平均溫度：2 9 1 . 4 1 0 8 . 7 9 1 0 0 . 0 9 522FWttt ? ???? ℃ 根據(jù)液體平均粘度公式： lg 2 7 3 .1 5L AAtB? ??? 可求得不同溫度下苯和甲苯的粘度。x13= y14=。x11= y12=。x9= y10=。x7= y8=。x5= y6=。x3= y4=。39。 ? 125= kmol/h 程的計(jì)算 精餾段操作線方程為： 1 ??????? xRxxR Ry Dnn 提餾段操作線方程為： 0 1 39。Wx = 0 2 5 ???? ? ,Fx = 4 5 7 8 .1 1 0 .4 0 9 54 5 7 8 .1 1 5 5 9 2 .1 4? ?? ? ? 理論 塔板數(shù)的確定 (1)相對(duì)揮發(fā)度的計(jì)算 查表 321 得常壓下苯 甲苯氣液平衡組成與溫度關(guān)系如下表： 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 8 利用表中數(shù)據(jù)由插值法可求得 tF,tD,tW 8 0 .2 1 8 0 .6 6 8 0 .6 69 9 9 7 9 8 9 7Dt??? 得 : tD =℃ XF= 時(shí) 得 tF =℃ XW = 時(shí) 得 tW=℃ ? m的計(jì)算 苯 — 甲苯的飽和蒸汽壓可用安托因方程求解，即： Lg 0p =A BtC? 式中： t：物系溫度，單位：℃ . 0p ：飽和蒸汽壓 /Kpa， A,B,C,— Antoine 常數(shù)，見如下表 12： 表 12 組分 A B C 苯 (A) 甲苯 (B) 即：苯 甲苯的安托因方程分別為：oAoB1 2 0 6 .3 5lg 6 .0 3 22 2 0 .2 41 3 4 3 .9 4lg 6 .0 7 82 1 9 .5 8p tp t?? ??? ? 對(duì)于塔頂： ? ℃，則：oA1 2 0 6 . 3 5l g 6 . 0 3 2 1 0 4 . 7 18 0 . 4 2 2 0 . 2 41 3 4 3 . 9 4l g 6 . 0 7 8 3 9 . 6 2 88 0 . 4 1 2 1 9 . 5 8oAooBBp p K p ap p K p a? ? ? ??? ? ? ?? 1 0 4 .7 2 2 .6 4 23 9 .6 2 8oAoBpa p? ? ? ?頂 同理塔底： W ? ℃，則：oA1 2 0 6 . 3 5l g 6 . 0 3 2 2 3 2 . 2 7 31 0 8 . 7 9 2 2 0 . 2 41 3 4 3 . 9 4l g 6 . 0 7 8 9 6 . 6 0 51 0 8 . 7 9 2 1 9 . 5 8oAooBBp p K p ap p K p a? ? ? ??? ? ? ?? 2 3 2 .2 7 3 2 .4 0 49 6 .6 0 5oAoBpa p? ? ? ?底 ?相對(duì)揮發(fā)度 2 . 6 4 2 2 . 4 0 4 2 . 5 2ma a a? ? ?頂 底 ＝ ＝ 從而得到相平衡方程 :x=( 1 ) 2 2yyyy?? ?? ? ? (1) 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 9 最小回流比的確定： ? ?m i n 11 1 . 3 711 DDFF xxR xx?? ????? ? ? ??????? 操作回流比 R== 、液相負(fù) 荷 精餾段 ： L=RD= =V=(R+1)D=(+1)? =提餾段： ??? qFLL39。F =F FM = ㎏／ h 質(zhì)量分率： 39。D = D DM = ㎏／ h 39。本設(shè)計(jì)物系屬易分離物系，最小回流比較小，故操作回流比卻最小回流比的 倍。在這種情況下，可采用強(qiáng)制回流，塔頂上蒸汽采用冷凝器冷卻以冷回流流入 塔中。如果需要較高的塔頂處理或塔板數(shù)較多時(shí)，回流冷凝器不宜安裝在塔頂。對(duì)于小型塔，回流冷凝器一般安裝在塔頂。本設(shè)計(jì)塔釡采用間接加熱蒸汽，塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送至儲(chǔ)罐。間接蒸汽加熱使通過加熱器使釡液 部分汽化。由于重組分是水，故省略加熱裝置。 加 熱 方式的 選擇 加熱方式可分為直接蒸汽和間接蒸汽加熱。綜合考慮，設(shè)計(jì)上采用泡點(diǎn)進(jìn)料。對(duì)于冷液進(jìn)料，當(dāng)組成一定時(shí)，吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 5 流量一定對(duì)分離有利，節(jié)省加熱費(fèi)用。甲苯和苯在常壓下就能夠分離出來，所以本實(shí)驗(yàn)在常壓下操作就可以。 操作 壓 力的 選擇 蒸餾過程中按操作壓力不同，分為常壓蒸餾，減壓蒸餾和加壓蒸餾。塔頂出來的氣體溫度不高，冷凝后回流液和產(chǎn)品溫度不高，無需進(jìn)一步冷卻，此次分離也是希望得到甲醇，選用全凝器符合要求。 塔頂冷凝裝置可采用全冷凝器，分冷凝器兩種不同的設(shè)置。譬如，用余料 作為塔頂產(chǎn)品（或釜液產(chǎn)品）冷卻器的冷卻介質(zhì)，既可以將原料預(yù)熱，又可以節(jié)約冷卻質(zhì)。 蒸餾通過物料在塔內(nèi)的多次部分汽化與多次部分冷凝實(shí)現(xiàn)分離，熱量自塔釜輸入，由冷凝器中的冷卻質(zhì) 將余熱帶走。連續(xù)蒸餾有生產(chǎn)能力大，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，工業(yè)生產(chǎn)中以連續(xù)蒸餾為主。 飽和蒸汽產(chǎn)品采出塔底物料采出進(jìn)料 精餾框架簡(jiǎn)圖 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 4 第 1 章 設(shè) 計(jì) 方 案 裝 置流程的確定 蒸餾裝置包括精餾塔，原料預(yù)熱器，蒸餾釜（再沸器），冷凝器，釜液冷卻器和產(chǎn)品冷卻器等設(shè)。具有較高的操作彈性，但稍低于泡罩塔。 合理的設(shè)計(jì)和適當(dāng)?shù)牟僮髂軡M足要求的操作彈性，而且效率高。工業(yè)上以小孔徑篩板為主，大孔徑篩板多用于某些特殊場(chǎng)合（如分離難度大、易結(jié)焦的物系）。 它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是塔板上開有許多均勻的小孔。 ⑼ 無溢流塔板 無溢流塔板是一種簡(jiǎn)易塔板，只是一塊均勻開有一定縫隙或篩孔的圓形平吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 3 板，無降液管，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉。 ⑺ 多降液管塔板 在普通浮閥上設(shè)置多根降液管以適應(yīng)大液體量的要求，降液管為懸掛式。 ⑹ 垂直浮閥 垂直浮閥是在塔板上開有若干直徑為 100200mm 的大圓孔，孔上設(shè)置圓柱形泡罩，泡罩下緣于塔板有一定的間隙，泡罩側(cè)壁開有許多篩孔。同時(shí)從舌孔噴出的氣流，通過動(dòng)量傳遞推 動(dòng)液體流動(dòng)，降低了板上液層厚度和塔板壓降。 ⑶ 篩孔塔板 篩孔塔板是最簡(jiǎn)單的塔板，造價(jià)低廉，只要設(shè)計(jì)合理，其操作彈性是可以滿足生產(chǎn)需要的，目前已成為應(yīng)用最為廣泛的一種板型。 ⑵ 浮閥塔板 浮閥塔板是對(duì)泡罩塔板的改進(jìn)，取消了升氣管，在塔板開孔上訪設(shè)置了浮閥，浮閥可根據(jù)氣體的流量自行調(diào)節(jié)開度。升氣管是泡罩塔區(qū)別于其它塔板的主要結(jié)構(gòu)特征。 關(guān)于各種類型塔板的介紹 主要的塔板型式有：泡罩塔板；浮閥塔板；篩孔塔板；舌形塔板（斜孔塔板）；網(wǎng)孔塔板；垂直浮閥；多降液管塔板；林德浮閥；無溢流塔板。有板式塔與填料塔兩種主要類型。 精餾段的操作彈性為 ，提餾段的操作彈性為 ，符合操作要求。 確定了塔的主要工藝尺寸，塔板采用單溢流弓型降液管齒型堰如塔徑 。 由平均粘度得到全塔效率 為 50%， 從而得到了塔的精餾段實(shí)際板數(shù)為 14 塊， 提餾段實(shí)際板數(shù)為 15。 本文設(shè)計(jì)了浮閥精餾塔及其附屬元件的尺寸、管線路線的鋪設(shè)，并對(duì)摩爾分?jǐn)?shù)為 的苯 — 甲苯二元溶液進(jìn)行精餾過程，其中塔頂使用全凝器，部分回流。吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 1 吉林化工學(xué)院 化 工 原 理 課 程 設(shè) 計(jì) 題目 苯 甲苯二元物系浮閥精餾塔設(shè)計(jì) 2020 年 06 月 11 日 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 2 目 錄 摘 要 …………………………………………………… …………………………………… 1 緒 論 ………………………………………………………………………………………… 2 設(shè)計(jì)方案的選擇 ……………………………………………………………… ………………… 4 第一張 塔板的工藝的計(jì)算 ……………………………………………………………………… 6 主要基礎(chǔ)物性參數(shù) ………………………………………………………………………… 6 精餾塔實(shí)體塔板的計(jì)算 …………………………………………………………………… 7 精餾塔物料衡算 …………………………………………………………………………… 7 理論塔板數(shù)的確定 ………………………………………………………………………… 7 板效率的計(jì)算 ………………………………………………………… …………………… 10 實(shí)際板數(shù)的確定 ………………………………………………………………………… … 11 第二章 精餾塔主要工藝尺寸 …………………………………………………………………… 12 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性參數(shù)的計(jì)算 ……………………………………………… 12 操作壓力計(jì)算 ……………………………………………………………………………… 12 液相平均表面張力計(jì)算 …………………………………………………………………… 12 熱量衡算 ……………………………………………… …………………………………… 13 平均摩爾質(zhì)量衡算 ………………………………………………………………………… 15 平均密度計(jì)算 ……………………………………………………………………………… 16 塔體工藝尺寸的計(jì)算 ……………………………………………………………………… 18 精餾塔塔徑的計(jì)算 ………………………………………………………………………… 18 精餾塔有效高度的計(jì)算 …………………………………………………………………… 19 塔板工藝尺寸的計(jì)算 …………… ………………………………………………………… 19 溢流裝置的設(shè)計(jì) …………………………………………………………………………… 19 浮閥布置設(shè)計(jì) ……………………………………………………………………………… 20 浮閥板流體力學(xué)驗(yàn)算 ……………………………………………………………………… 22 塔板負(fù)荷性能圖 …………………………………………………………………………… 25 夜沫夾帶線的繪制 ………………………………………………………………………… 25 液泛線的繪制 ……………………………………………………………………………… 25 漏液線的繪制 ……………………………………………………………………………… 26 液相負(fù)荷的下限線的繪制 ………………………………………………………………… 26 液相負(fù)荷的上限線的繪制 ………………………………………………………………… 27 小結(jié) ………………………………………………………………………………………… 28 第三章 輔助設(shè)備及選型 …………