【正文】 1 h h h m?? ? ? ? 液柱 氣體通過每層塔板的壓降為 0 .0 8 1 8 0 8 .6 9 .8 1 0 .6 4 3 0 .7PpP h g k P a?? ? ? ? ? ? ? （設(shè)計(jì)允許值） 39。 ( s )kgF ??? 39。 故 ： ? ?01 w( ) 0 .5 6 0 .0 4h 3 0 .0 1 7 0 .0 3 3 6wLh h mh??? ? ? ? ? ?? 液柱 同理得： 39。 篩孔按正三角形排列，取孔中心距 t 為 03 15t d mm?? 篩孔數(shù)目 n 為 0221 . 1 5 5 1 . 1 5 5 1 . 4 7 4n 7 5 7 60 . 0 1 5At ?? ? ? 個(gè) 開孔率為 2200 51 0 0 % 0 . 9 0 7 ( ) 0 . 9 0 7 ( ) 1 0 . 1 %0 . 0 1 5aAdAt? ? ? ? ?= 氣體通過篩孔的氣速為 19 10 0 1 . 7 3 9 1 1 . 6 80 . 1 0 1 1 . 4 7 4sVu m sA ?? ? ? ?? 塔板壓降 干板阻力 ch 干板阻力 ch 由下式計(jì)算，即 000 .0 5 1( ) ( )VcLuh c ??? 由 0d / 5 / 3 ? ??，查手冊可知， 0 ? 故： 2 . 9 2 1 1 . 6 80 . 0 5 1 ( ) 0 . 0 4 2 48 0 8 . 6 0 . 7 7 2chm? ? ? ? 液 柱 39。 表 3 踏板分塊參考表 塔徑 /mm 800~1200 1400~1600 1800~ 2021 2200~ 2400 塔板分塊數(shù) 3 4 5 6 邊緣區(qū)的寬度 開孔區(qū)面積 39。查表 74 得，塔板分為 4 塊。 50wh mm? 。 37 25 12 6woh h m m? ? ? ? ? 故降液管底隙高度設(shè)計(jì)合理。 ? 39。03600hwLh lu? ?。?39。若不滿足，則需通過加大板間距及他竟的方法解決。 L owh h h m? ? ? 弓形降液管寬度 dW 和截面積fA 由 ： wl = TAA ? ? 故 ： 2= 0. 12 4 0. 09 63 mfTAA ? = 71 = 71 = 65mdWD ? 依下式計(jì)算液體在降液管中的停留時(shí)間，即 h3600 3 6 0 0 0 . 0 9 6 3 0 . 4= = = 8 . 9 6 s 5 s0 . 0 4 3 3 6 0 0fTAHL? ??? 39。 39。各項(xiàng)設(shè) 計(jì)如下： 堰長 wl 是維持板上液位，保證兩相接觸時(shí)間的裝置，一般有平堰與齒堰兩種，多采平堰 ?。?wl = = = mD ? 溢流裝置高度 由： wh =h hLW? 選用平直堰，堰上液層高度 owh 由下式計(jì)算，即 2 / 5how w2 .8 4h = E ( )1 0 0 0 lL 近似取 1E? ,則 2 / 3ow 2 . 8 4 0 . 0 0 4 3 3 6 0 0h = 1 = 0 . 0 1 7 m1 0 0 0 1 . 2??? （ ） 同理得： 39。主要有單溢流，雙溢流，階梯溢流， u 型流等幾種 形式。 由maxu =C LVV???? 20C=C ( )20L? C—蒸汽負(fù)荷因子， 1ms?? L? 液相密度， kg 3m?? V? 氣相密度， kg 3m?? 式中 C 由上式計(jì)算，其中的 20C 由史密斯關(guān)聯(lián)查圖可知 11h 22h8 0 8 . 6 0 . 0 0 4 3 3 6 0 0( ) 0 . 0 4 1 12 . 9 2 1 . 7 3 9 3 6 0 0LVLV ?? ????（ ） = ( ) 取板間距 ? ，板上液層高度 h = ，則 h = 4mTLH ? 精餾塔塔徑 查史密斯關(guān)聯(lián)圖得，精餾段 20C = 0 . 2 0 . 220 2 0 .8 0C = C ( ) = 0 .0 7 3 = 0 .0 7 3 62 0 2 0L? ?（ ） 1m a x 8 0 8 . 6 2 . 9 2u = C = 0 . 0 7 3 6 1 . 2 2 8 m s2 . 9 2LVV??? ?? ??? 取安全系數(shù)為 ，則空塔氣速為 1m a xu = 0 .7 5 u = 0 .7 5 1 .2 2 8 = 0 .9 2 1 m s??? 15 所以精餾塔的塔徑為 s4 4 1 . 7 3 9D = = = 1 . 5 5 mu 0 . 9 2 1V?? ?? 按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整為 D= 實(shí)際空塔氣速 塔的截面積為 22A 2 .0 1 0 m4T D??? 實(shí)際空塔氣速為 1s 1 . 7 3 9u = 0 . 8 6 5 m s2 . 0 1 0TVA ?? ? ? 同理得： 39。在流量一定的條件下，空塔氣速越大，則氣流穿越塔板的速度越快，塔徑越小，氣液兩相的接觸時(shí)間越短，板效率越低，所需的塔板數(shù)越多，同時(shí)易發(fā)生過量液沫夾帶等不正常操作現(xiàn)象；反之亦然。 3 m s??? 39。3791 .6Lm kg m? ??? 液體平均表面張力 液體平均表面張力依下式計(jì)算，即 m i i1=xnL i???? 塔頂液相平均表面張力 由 t C? ,得 m mA N? ??? m mB N? ??? 10. 98 7 21 .1 6 ( 1 0. 98 7 ) 21 .5 9 21 .1 7 m mB N? ?? ? ? ? ? ? ? 進(jìn)料板液相平均表面張力 由 t C? ， 得 ? ? ? ? 1m 0 .5 7 5 2 0 .2 1 ( 1 0 .5 7 5 ) 2 0 .7 2 2 0 .4 3 m mLF N? ?? ? ? ? ? ? ? 13 精餾段液相平均表面張力為 1m 2 1 .1 7 2 0 .4 3= = 2 0 .8 0 m m2L N? ?? ? 同理得： 提餾段液相平均表面張力為 39。 求解結(jié)果為： 總理論板層數(shù)： TN? (包括再沸器 ) 進(jìn)料板位置： FN? 7 實(shí)際板層數(shù) 精餾段實(shí)際板層數(shù)： 6 / 0. 61 10N ??精 提餾段實(shí)際板層數(shù) ： =N ?提 （ ） / 12 所以實(shí)際板層數(shù)： = = 22N N N? 提實(shí) 精 塊 操作壓力 10 塔頂壓力： 4 101 .3 105 .3 kDP P a? ? ? 每層塔板壓降 =? 塔底壓力 ： 105 .3 22 120 .7 kP aWP ? ? ? ? 進(jìn)料板壓力 105 .3 10 112 .3 kP aFP ? ? ? ? 精餾段平均壓力： m = = k P aP （ + ） / 2 1 0 8 . 8 提餾段平均壓力： m = = k P aP （ + ） / 2 1 1 6 . 5 操作溫度 由內(nèi)插法求 塔頂溫度： t ? ℃ 進(jìn)料板溫度： t ? ℃ 塔底溫度： t = ℃ 所以精餾段平均溫度：m 8 0 .8 9 8 8 .8 2t = ( t + t ) / 2 8 4 .8 62DF C??? 提餾段平均溫度 ： ttt= 9 9 .5 92FW C? ? 平 均 摩爾質(zhì)量 塔頂平均摩爾質(zhì)量 由 1x =y = ，查平衡曲線，得 1x = 塔頂氣相平均摩爾質(zhì)量為 1m = 0. 98 7 78 .1 1 = kg km olVDM ?? ? ? ?（ ） 92 .1 3 78 .2 9 塔頂液相平均摩爾質(zhì)量為 1m = 0. 97 1 78 .1 1 = kg km olLDM ?? ? ? ?（ ） 92 .1 3 77 .6 0 進(jìn)料板氣相平均摩爾質(zhì)量為 由圖知 y ? x ? 1m = 0. 76 9 78 .1 1 = kg km olLDM ?? ? ? ?（ ） 92 .1 3 81 .3 5 進(jìn)料板液相平均摩爾質(zhì)量為 1m = 0. 57 5 78 .1 1 = kg km olLDM ?? ? ? ?（ ） 92 .1 3 84 .0 7 11 同理得： 1m = 9 1 .8 8 k g k m o lVWM ?? 1m = 9 2 .0 2 k g k m o lLWM ?? 平均摩爾質(zhì)量 精餾段 。 繪制苯 甲苯物系的氣液平衡數(shù)據(jù) 繪制 xy 圖，如下： 8 表 1 苯 甲苯物系的氣液平衡數(shù)據(jù)表 苯（ x） 0 1 甲苯（ y） 0 1 圖 2 苯 甲苯物系的氣液平衡圖 最小回流比及操作回流比 采用作圖法求最小回流比。塔釜采用間接蒸汽加熱塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送至儲(chǔ)罐。塔頂上升蒸汽采用全凝器冷凝，冷凝液在泡點(diǎn)下一部分回流至塔內(nèi)，其余部分經(jīng)冷卻器冷卻后送至儲(chǔ)罐。對于二元混合物的分離，應(yīng)采用連續(xù)精餾流程。當(dāng)流至塔底時(shí)，被再沸器加熱部分汽化，其氣相返回塔內(nèi)作為氣相回流，而其液相則作為塔底產(chǎn)品采出。另一部分凝液作為回流返回塔頂。氣相沿塔上升直至塔頂，由塔頂冷凝器將其進(jìn)行全部或部分冷凝。 6 精餾是通過多級(jí)蒸餾，使混合氣液兩相經(jīng)多次混合接觸和分離，并進(jìn)行質(zhì)量和熱量的傳遞，使混合物中的組分達(dá)到高程度的分離，進(jìn)而得到高純度的產(chǎn)品。液體在自下而上通過換熱器管程時(shí)部分汽化，由在殼程內(nèi)的載熱體供熱。 再沸器 作用：用以將塔底液體部分汽化后送回精餾塔，使塔內(nèi)氣液兩相間的接觸傳 得以進(jìn)行。根據(jù)生產(chǎn)上的不同要求，精餾操作可以是連續(xù)的或間歇的，有些特殊的物系還可以采用恒沸精餾或萃取精餾等特殊方法進(jìn)行分離。 精餾是分離液體混合物（含可液化的氣體混合物）最常用的一種單元操作，在化工，煉油，石油化工等工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。 河 西 學(xué) 院 Hexi University 化工原理課程設(shè)計(jì) 題 目 : 苯 甲苯篩板式精餾塔設(shè)計(jì) 學(xué) 院 : 化學(xué)化工學(xué)院 專 業(yè) : 化學(xué)工程與工藝 學(xué) 號(hào) : 姓 名 : 指導(dǎo)教師 : 2021 年 12 月 6 日 2 目錄 化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 .................................................................................................................................... 5 序言 ......................................................................................................................... 5 再沸器 ....................................................................................................