【正文】 化工原理課程設(shè)計(jì) 10 四、精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算 操作壓力計(jì)算 塔頂操作壓力 PD＝ 4＋ ＝ kpa 每層塔板壓降 ΔP= 進(jìn)料板壓力 PF=＋ 5= 塔底壓強(qiáng)為 Pw＝ PF＋ 12＝ kpa 精餾段平均壓力 Pm＝（ ＋ ） /2= 操作溫度計(jì)算 根據(jù)圖 可得： ， Dx =, Wx =, Fx = 查圖可得： 塔頂溫度 tD= 進(jìn)料板溫度： tf=900C ( ) / 2 ( 80 .1 90 ) / 2 85 .5DFmt t t? ? ? ? ?精 ℃ 平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 塔頂平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 由 xD= y1= 查平衡曲線圖 可得 x1= MVDm=＋ = kg/kmol MLDm=＋ =進(jìn)料板平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 由圖解理論板 yF＝ 查平衡曲線圖 可得 xF= MVF=＋ = kg/kmol MLF=＋ = kg/kmol 塔底平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 精餾段平均摩爾質(zhì)量 MV精＝（ +） /2= kg/kmol ML精＝ (+)/2= 化工原理課程設(shè)計(jì) 11 4 平均密度計(jì)算 （ 1） 、 氣相平均密度計(jì)算 由理想氣體狀態(tài)方程計(jì)算，即 精餾段氣體密度 : 1 0 7 . 0 5 8 0 . 5 9 2 . 98 . 3 1 4 ( 8 5 . 0 5 2 7 3 . 1 5 )mm mVV mPMRT? ?? ? ??? 3/mkg （ 2） 、 液相平均密度計(jì)算 液相平均密度依下式計(jì)算，即iiLm a ?? /1 ?? 由苯 氯苯溫 度密 度關(guān) 系表 （如 下）， 可 做 出其 液相 密度 圖 。39。 1 .2 7 39。39。 Rmin=(xDyd)/(yqxq)=()/()= 取操作回流 比 : R= Rmin== 其截距為 即點(diǎn) b(0,)，連接點(diǎn) b 和點(diǎn) a(,)可以作出精餾段操作線方程，與 q 線交于點(diǎn) d ，連接點(diǎn) d 、點(diǎn) c(,)可作出提餾段操作線方程。L 表 苯－氯苯 液體粘度 181。查閱有關(guān)資料得知苯和氯苯的一些性質(zhì)如下： 表 苯和氯苯的物理性質(zhì) 項(xiàng)目 分子式 相對分子質(zhì)量 沸點(diǎn) 臨界溫度 /。 塔釜部分采用間接蒸汽加熱，塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送 入儲罐。其余部分作為塔頂產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送入儲罐。對于二元混合物的分離，應(yīng)采用連續(xù)精餾方法，設(shè)計(jì)中采用泡點(diǎn)進(jìn)料，將混合料液經(jīng)預(yù)熱器加熱至泡點(diǎn)后送入精餾塔內(nèi)。因此，根據(jù)上敘設(shè)計(jì)方案的討論及設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，本設(shè)計(jì)采用常壓操作，泡點(diǎn)進(jìn)料，間接蒸汽加熱以及水冷的冷卻方式，適當(dāng)考慮熱能利用。 熱能利用 蒸餾過程的特性是重復(fù)進(jìn)行氣化和冷 凝。如果要求的冷卻溫度較低。當(dāng)殘液中易揮發(fā)組分濃度低時(shí)，溶液的相對揮發(fā)度大，容易分離故所增加的塔板數(shù)并不多，此時(shí)采用直接蒸汽加熱是合適的。塔釜中易于揮發(fā)組分的濃度應(yīng)較低，因而塔板數(shù)稍微有增加。便可以直接采用直接加熱。本次設(shè)計(jì)采用泡點(diǎn)進(jìn)料即 q=1。這樣塔的操作比較容易控制。 進(jìn)料狀況 進(jìn)料狀態(tài)有五種：過冷液，飽和液，氣液混合物，飽和氣，過熱氣。例如對于熱敏感物料，可采用 減壓操作。 一、設(shè)計(jì)方案的確定 操作壓力 蒸餾操作可在常壓，加壓，減壓下進(jìn)行。 主要是塔盤的工藝和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，此多此還包括，塔的進(jìn)出口、防沖檔板、防渦器、除沫器等的設(shè)計(jì)計(jì)算。 Ⅱ 、塔徑的計(jì)算。 (2)、設(shè)計(jì)板式塔的要求及簡易流程 化工原理課程設(shè)計(jì) 4 首先應(yīng)根據(jù)已給定的操作條件，由圖解法或解析法求得理論塔板數(shù)、選定或估算塔板效率，從而測得實(shí)際塔板數(shù)，然后對以下內(nèi)容進(jìn) 行設(shè)計(jì)或計(jì)算： Ⅰ 、塔高的計(jì)算 。但泡罩塔板結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，安裝檢修不便，生產(chǎn)能力小。 Ⅲ 、泡罩塔 。 Ⅱ 、篩孔塔 。 (1)、 工業(yè)上常見的幾種的板式塔及其優(yōu)缺點(diǎn) Ⅰ 、浮閥塔 。 板式精餾塔設(shè)備選型及設(shè)計(jì) 因?yàn)榘迨剿幚砹看?、效率高、清洗檢修方便且造價(jià)低，故工業(yè)上多采用板式塔。作為主要用于傳質(zhì)過程的塔設(shè)備，首先必須使氣（汽）液兩相能充分接觸，以獲得高的傳質(zhì)效率。此外，工業(yè)氣體的冷卻和回收、氣體的濕法凈制和干燥，以及兼有氣液兩相傳質(zhì)和傳熱的增濕和減濕等。在化工廠、石油化工廠、煉油廠等中，塔設(shè)備的性能對于整個(gè)裝置的產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量、生產(chǎn)能力和消耗定額，以及三廢處理和環(huán)境保護(hù)等各方面都有重大影響。 四、設(shè)計(jì)要求 （ 1）設(shè)計(jì)計(jì)算說明書撰寫規(guī)范、嚴(yán)謹(jǐn)，條理清晰； （ 2）數(shù)據(jù)可靠，論證合理，有設(shè)計(jì)價(jià)值； （ 3）圖紙繪制應(yīng)符合化工制圖的標(biāo)準(zhǔn)。 二、操作條件 ： （ 1）塔頂壓強(qiáng) 4kPa（表壓）； （ 2）進(jìn)料熱狀況 泡點(diǎn)進(jìn)料 q=1； （ 3）回流比 倍最小回流比； （ 4）塔底加熱蒸汽壓力 （表壓）； （ 5）單板壓降 ≤。本設(shè)計(jì)簡明、合理，能滿足初步生產(chǎn)工藝的需要，有一定的實(shí)踐指導(dǎo)作用。 繪制了生產(chǎn)工藝流程圖和精餾塔設(shè)計(jì)條件圖。 化工原 理設(shè)計(jì) 化工原理課程 設(shè)計(jì) 題 目 苯 — 氯苯分離過程板式精餾塔設(shè)計(jì) 學(xué)院名稱 化 學(xué) 化 工 學(xué) 院 指導(dǎo)教師 職 稱 班 級 學(xué) 號 學(xué)生姓名 年 月 日 目 錄 苯 氯苯分離過程板式精餾塔設(shè)計(jì) ……………………… ..1 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 ………………………………………… ..2 引 言 ……………………………………………………… 3 一、設(shè)計(jì)方案的確定 ……………………………………… 4 二 、精餾塔的物料衡算 ………………………………… 7 三、塔板數(shù)的確定 ……………………………………… ..7 四、精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算 ………… 10 五、精餾塔的工藝尺寸計(jì)算 ………………… ………… ..13 六、塔板主要工藝尺寸的計(jì)算 …………………………… 15 七、篩板的流體力學(xué)驗(yàn)算 ……………………………… ..18 八、塔板負(fù)荷性能圖 …………………………………… ..20 九、各接管尺寸的確定 ………………………………… ..24 十、塔體設(shè)計(jì)總表 ……………………………………… ..27 十一 、 苯－氯苯精餾 生產(chǎn)工藝流程圖 ………………… ..29 十二 、 對設(shè)計(jì)過程的評述和有關(guān)問題的討論 ………… ..30 結(jié) 論 …………………………………………………… ..31 參考文獻(xiàn) …………………………… …………………… ..32 謝辭 ……………………………………………………… ..33 化工原 理設(shè)計(jì) 1 苯 氯苯分離過程板式精餾塔設(shè)計(jì) 指導(dǎo)老師： 摘要 ： 本設(shè)計(jì)對苯 — 氯苯分離過程篩板精餾塔裝置進(jìn)行了設(shè)計(jì)，主要進(jìn)行了以下工作： 對主要生產(chǎn)工藝流程和方案進(jìn)行了選擇和確定。 對生產(chǎn)的主要設(shè)備 — 篩板塔進(jìn)行了工藝計(jì)算設(shè)計(jì) ,其中包括：①精餾塔的物料衡算；②塔板數(shù)的確定；③精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算；④精餾塔的塔體工藝尺寸計(jì)算；⑤精餾塔塔板的主要工藝尺寸的計(jì)算。 對設(shè)計(jì)過 程中的有關(guān)問題進(jìn)行了討論和評述。 關(guān)鍵詞 ： 苯 — 氯苯；分離過程；精餾塔 The Design of sieve platedistillation Tower about theSeparating Process of Benzenechlorobenzene Abstract: A suit of equipment of sieve distillation column devices which make Benzene separate from chlorobenzene has been designed. The main work prising: 1. The main processes and programmes of the production have been selected and main container filler tower has been designed,including ① the balance reckon of the sieve plate tower ② the number of the tower plank has been determinated ③ the calculation of properties of matter date ④ the size of the Distillation tower has been puted ⑤ The main tray sizeof the distillation been reckoned3. Production craftwork flow chart and design condition