【正文】 ) ( ) 解得 (2)進(jìn)料板 由進(jìn)料板液相組成 ( ) 已知進(jìn)料溫度為 ℃ ， 同理用數(shù)值插值法求解該溫度下苯和甲苯的液相密度。 選擇進(jìn)料熱狀況 q= 已知 q線方程 ③ 把 q= 代入 ③ 式，得 y=+14 作圖得 由 選 R=2 、 q線、提餾段方程求解 精餾段操作方程： R= q 線方程 : y=+14 精餾段方程與 q線方程的交點(diǎn)的求解： =+14 解得 { 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 7 所以提餾段方程過（ ,），（ ,） 利用兩點(diǎn)式求得提餾段的方程 , 解得 , 所以提餾段方程為： 逐板計(jì)算法求解 因?yàn)樗敳捎萌鳎芍? 相平衡方程 精餾段方程 把 從第一塊板上升的氣體組成 = 代入相平衡方程得 第一塊板下降的液體組成 = 把 代入精餾段方程得 第二塊板上升的氣體組成 = 把 代入相平衡方程得 第二塊板下降液體組成 = 如此反復(fù)計(jì)算得 = = = = = = = = = = 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 8 因?yàn)? = = 故可知第七塊理論板為進(jìn)料板，精餾段共有 71=6 塊理論板 以下計(jì)算進(jìn)入提餾段 相平衡方程 提餾段方程 = = = = = = = = = = = = = = = = = = 因?yàn)? 所以總板數(shù)為 16塊（包括塔底再沸器） 因?yàn)榫s段的理論板為 6塊，所以提餾段為 166=10 塊（包括再沸器） 全塔效率 依式 根據(jù)塔頂、塔底液相組成查苯 甲苯的 txy圖，求得塔平均溫度為 ℃ ， 該溫度下進(jìn)料液相平均黏度為 （ ） ④ 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 9 由下表查取苯 甲苯的黏度，利用數(shù)值插值法求解 ℃ 溫度下苯和甲苯的黏度 和 溫度 t/℃ 80 90 100 110 120 故 ( ) ( ) ( ) 把 代人 ④ 中得 ( ) 故 實(shí)際塔板數(shù) 精餾段： 取 塊 提餾段： 取 20 塊 工藝條件的計(jì)算 操作壓強(qiáng) 塔頂壓強(qiáng) = （絕壓），取每層塔板壓降 , 則進(jìn)料板壓強(qiáng) 塔底壓強(qiáng) 則精餾段平均操作壓強(qiáng) ( ) 提餾段平均操作壓強(qiáng) ( ) 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 10 溫度 根據(jù)操作壓強(qiáng)，依式計(jì)算操作溫度： 在該計(jì)算過程中，運(yùn)用 Excel 中的單變量求解法進(jìn)行求解 苯 甲苯的飽和蒸汽壓可用 Antoine 方程求算，即： 苯 甲苯 ( ) 例 假定溫度 t， 總 總 ( ) 當(dāng) y=1 時(shí)，則假定溫度滿足要求 用單變量求解得 塔頂溫度 =℃ 。苯和甲苯的飽和蒸汽壓可用 Antoine 方程求算，即： 其中 代表苯的飽和蒸汽壓 ； 代表甲苯的飽和蒸汽壓 表 苯 甲苯的 Antoine 常熟 A B C 苯 甲苯 查苯 甲苯的 txy 圖， t的溫度范圍為（ 80℃ ℃ ） ，所以在 Antoine 方程中的 t的取值范圍為 80℃ ℃ 。 塔底中含苯的摩爾分?jǐn)?shù) =。 物料衡算 （ 1） 進(jìn)料參數(shù) 塔頂中含苯的摩爾分?jǐn)?shù) =。該物系屬易分離物系，最小回流比較小，故操作回流比取最小回流比的 2倍。設(shè)計(jì)中 ， 將原料通過預(yù)熱器加熱至 一定 溫度后送入精餾塔內(nèi)。 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 4 第 3 章 精餾塔的設(shè)計(jì)計(jì)算 本設(shè)計(jì)任務(wù)為分離苯 — 甲苯二元物系。 六、加熱器 選用浮頭式換熱器。 五、加熱方式 采用間接加熱，因?yàn)閷?duì)同一種進(jìn)料組成，熱狀況及回流比得到相同的餾 出液組成及回收率時(shí)，間接加熱所需理論板數(shù)比直接加熱要少一些， 所需成本也低。 三、 冷凝方式 塔頂上升蒸氣采用 全凝器 冷凝，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，無需再次冷凝，且本次分離苯和甲苯，制造設(shè)備較為簡單，為節(jié)省資金，選全凝器。 本設(shè)計(jì)采用氣液混合進(jìn)料且 q=。本實(shí)驗(yàn)加料用泵加料，泵和自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置配合控制進(jìn)料。高位槽加料時(shí)通過控制液位高度，可以得到穩(wěn)定流量，但要求搭建塔臺(tái)，增加基礎(chǔ)建設(shè)費(fèi)用 。 （ 3） 小孔篩板容易堵塞。 篩板塔的缺點(diǎn)是： （ 1） 塔板安裝的水平度要求較高，否則氣液接觸不勻。 （ 3） 塔板效率高，比泡罩塔高 15％左右。 篩板塔也是傳質(zhì)過程常用的塔設(shè)備，它的主要優(yōu)點(diǎn)有： （ 1） 結(jié)構(gòu)比浮閥塔更簡單，易于加工，造價(jià) 約為泡罩塔的 60％，為浮閥的 80％左右。目前從國內(nèi)外實(shí)際使用情況看，主要的塔板類型為浮閥塔、篩板塔及泡罩塔。目前從國 內(nèi)外實(shí)際使用情況看，主要的塔板類型為浮閥塔、篩板塔及泡罩塔，而前兩者使用尤為廣泛。精餾操作既可采用板式塔，也可采用填料塔，板式塔為逐級(jí)接觸型氣－液傳質(zhì)設(shè)備，其種類繁多，根據(jù)塔板上氣－液接觸元件的不同，可分為泡罩塔、浮閥塔、篩板塔 、 穿流多孔板塔、舌形塔、浮動(dòng)舌形塔和浮動(dòng)噴射塔等多種。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。它通過氣，液兩相多次直接接觸和分離，利用各組分揮發(fā)度的不同，使揮發(fā)組分由液相向氣相傳遞，難揮發(fā)組分由氣相向液相傳遞，是汽液相之間的傳質(zhì)傳熱的過程。 關(guān)鍵詞： 苯 — 甲苯、篩板精餾、物料衡算、熱量衡算、流體力學(xué)驗(yàn)算，實(shí)際板數(shù)，塔高。本次設(shè)計(jì)選取回流比 R 為 2Rmin， Drickamer 和 bradford 的精餾塔全塔效率關(guān)聯(lián)圖得到全塔效率TE 為 52%，設(shè)定每塊板壓降△ P為 ，板間距 TH? ， 確定了塔的主要工藝尺寸。 指導(dǎo)教師： 莊志軍 設(shè)計(jì)時(shí)間： 2021 年 11 月 22 日 2021 年 12 月 16日 專業(yè)： 化學(xué)工程與工藝 班級(jí)： 化工 1003 班 姓名： 任云霞 學(xué)號(hào)： 10110307 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 2 吉林化工學(xué)院 化工原理 課 程 設(shè) 計(jì) 題目 篩板精餾塔分離苯 甲苯工藝設(shè)計(jì) 教 學(xué) 院 化工與材料工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 化工 1003班 學(xué)生姓名 學(xué)生學(xué)號(hào) 10110307 指導(dǎo)教師 莊志軍 2021年 12月 06日吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) I 目錄 摘要 ............................................................................................................................................. 1 第 1 章緒論 ......................................................................................................................................... 2 第 2 章精餾流程確定 ........................................................................................................................... 3 第 3 章精餾塔的設(shè)計(jì)計(jì)算 ................................................................................................................... 4 物料衡算 ............................................................................................................................... 4 塔板數(shù)的確定 ........................................................................................................................ 5 相對(duì)揮發(fā)度 的求解 ................................................................................................... 5 確定最小回 流比 和回流比 .................................................................................. 6 精餾段、 q 線、提餾段方程求解 ................................................................................. 6 逐板計(jì)算法求解 .................................................................................................... 7 全塔效 率 .................................................................................