【正文】 由 ABL B B1 aa? ? ???計(jì)算得 L? = ? 由 0T pMTp? ? 計(jì)算得 V? = ? ②提餾段： 2t =℃ 由表 2內(nèi)差法可得 37 9 1 .1 6 Kg .m? ??苯 3789 .20K g .m? ??甲 苯 2227 8 .1 1a 7 8 .1 1 9 2 .1 3 (1 )A xxx? ??= a 1 aBA?? = 由 ABL B B1 aa? ? ???計(jì)算得 L? = ? 由 0T pMTp? ? 計(jì)算得 V? = ? 表 3 不同溫度苯 甲苯的密度 11 由內(nèi)差法分別求得精餾段與提餾段平均溫度下苯和甲苯的粘度 ①精餾段： 1t =℃ 計(jì)算得 ?苯 =直接蒸汽加熱在一定的回流比條件下，塔底蒸汽對回流液有一定的稀釋作用，從而使理論板數(shù)增加，設(shè)備費(fèi)用上升，所以本設(shè)計(jì)采用間接蒸汽加熱（ 135℃）。 5. 回流方式 7 本設(shè)計(jì)處理量大，所需塔板數(shù)多，塔較高，回流冷凝器不適宜塔頂安裝，故采用強(qiáng)制回流。 3. 進(jìn)料狀況 本精餾塔選擇泡點(diǎn)進(jìn)料。 浮閥塔板具有結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，且開孔率大，生產(chǎn)能力大，操作彈性大，汽液接觸時(shí)間長，因此塔板效率高。 本設(shè)計(jì)的目的是分離苯～甲苯二元均相混合物，選用板式浮閥塔。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)中采用泡點(diǎn)進(jìn)料，將原料液通過預(yù)熱器加熱至泡點(diǎn)后送入精餾塔內(nèi)。 1 化工原理課程設(shè)計(jì) 院 系： 化學(xué)化工學(xué)院 專 業(yè)： 化學(xué)工程 與 工藝 班 級： 11級化工 2 班 姓 名： 李 釗 學(xué) 號 ： 2021321216 指導(dǎo)教師： 武 蕓 2021 年 12 月 15 日 —— 2021年 01月 3日 2 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 一、設(shè)計(jì)題目 苯 甲苯分離過程浮閥板精餾塔設(shè)計(jì) 二、設(shè)計(jì)任務(wù) :苯 甲苯二元均相混合物； ：含苯 42%（質(zhì)量百分比）； ：塔頂產(chǎn)品中苯含量不低于 97%，塔釜中苯含量小于 %； ：年產(chǎn)量 5 萬噸 /年； ：浮閥塔； ： 300 天 /年，每天 24h 運(yùn)行； ：泡點(diǎn)進(jìn)料； ：常壓； ： 270kPa ：進(jìn)口 20℃，出口 45℃； 三、設(shè)計(jì)內(nèi)容 （加熱物料進(jìn)出口溫度、密度、粘度） 3 （帶控制點(diǎn)、機(jī)繪， A2 圖紙） 制板式精餾塔的總裝置圖（包括部分構(gòu)件， A1 圖紙） 四、設(shè)計(jì)要求 ，主要設(shè)備總裝配圖一張（采用 AutoCAD 繪制） 五、設(shè)計(jì)完成時(shí)間 2021 年 12 月 16日～ 2021 年 01 月 01 日 4 目 錄 概述 ................................................................ 6 第一章 塔板的工藝設(shè)計(jì) ............................................... 7 第一節(jié) 精餾塔全塔物料衡算 ......................................... 7 第二節(jié) 基本數(shù)據(jù) ................................................... 8 第三節(jié) 實(shí)際塔板數(shù)計(jì)算 .......................................... 15 第四節(jié) 塔徑的初步計(jì)算 ............................................ 16 第五節(jié) 溢流裝置 .................................................. 17 第六節(jié) 塔板布置及浮閥數(shù)目與排列 .................................. 19 第二章 塔板的流體力學(xué)計(jì)算 .......................................... 21 第一節(jié) 氣體通過浮閥塔的壓降 ...................................... 21 第二節(jié) 液泛 ...................................................... 21 第三節(jié) 霧沫夾帶 .................................................. 22 第四節(jié) 塔的負(fù)荷性能圖 ............................................ 23 第三章 塔附件設(shè)計(jì) .................................................. 28 第一節(jié) 接管 ...................................................... 28 第二節(jié) 筒體與封頭 ................................................ 30 第三節(jié) 塔的總體高度 .............................................. 31 第四章 附屬設(shè)備設(shè)計(jì) ................................................ 33 第一節(jié) 原料預(yù)熱器 ................................................ 33 第二節(jié) 塔頂冷凝器 ................................................ 34 5 第三節(jié) 再沸器 .................................................... 34 第四節(jié) 泵的計(jì)算與選型 ............................................ 35 參考文獻(xiàn) ........................................................... 37 6 概述 本設(shè)計(jì)任務(wù)為分離苯 甲苯混合物。對于該二元均相混合物的分離，應(yīng)采用連續(xù)精餾過程。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)產(chǎn)品冷卻器冷卻后送至儲罐。塔釜采用間接蒸汽加熱，塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送至儲罐。 工藝流程確定及說明 1. 塔板類型 精餾塔的塔板類型有三種：泡罩塔板，篩孔塔板， 浮閥塔板。 本設(shè)計(jì)采用板式浮閥塔 2. 加料方式 本精餾塔加料選擇泵直接加料，結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，而且可以引入自動控制系統(tǒng)來實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)流量及流速。 4. 塔頂冷凝方式 苯與甲苯不反應(yīng)，且容易冷凝，故本精餾塔塔頂選擇全凝器，用水冷凝。 6. 進(jìn)料狀況 加熱方式可分為：直接蒸汽加熱和間接蒸汽加 熱。 7. 操作壓力 苯 甲苯在常壓下相對揮發(fā)度較大，因此在常壓下也比較容易分離，故本設(shè)計(jì)采用常壓精餾。 s ?甲 苯 = mPa s ②提餾段： 2t =℃ 計(jì)算得 ?苯 = s 則提餾段平均粘度為： ? ?2 2 2= x? ? ??苯 甲 苯 1x= mPa 185 .50 189 .78 375 .28 /L L qF Km ol h? ? ? ? ? 氣相流量： 39。 s 平均表面張力 mN/m 液相平均摩爾流量 kmol/h 15 氣相平均摩爾流量 kmol/h 液相平均體積流量 m3/s 氣相平均體 積流量 m3/s 相對揮發(fā)度 第三節(jié) 實(shí)際塔板數(shù)計(jì)算 由芬斯克方程可知 m in1lg1 1lgWDDWmxxxxN??????? ?????????? ?????? = m in 744 1 118lg1 744 118 1l g 2N? ? ?? ? ? ?? ? ? ????? ? ? ?????= m in 2 .0 9 6 1 .3 11 2 .0 9 6 1RRR? ????= 由吉利蘭圖可查的 min2NNN? ?? (天大化 工原理下冊P37) 解得 N= 圓整 N=15（不包括再沸器） 精餾段最小理論塔板數(shù)： m in11lg1 1lgDFDFxxxxN???? ? ? ????? ? ? ??? ? ? ?????= m in 744 1 607lg1 744 607 1l g 6N? ? ?? ? ? ?? ? ? ????? ? ? ?????= 前面已計(jì)算得 min2NNN? ?? ? N= 所以進(jìn)料板為自塔頂向下第 7塊板 精餾段理論板數(shù)為 7塊，提餾段理論板數(shù)為 8 塊（不包括再沸器） 16 精餾段和提餾段粘度的 平均值為： L? =（ +） /2= 單溢流 : ? ?w 0. 6 ~ 0. 8lD? 系數(shù)取 ，則 w D m?? 18 對于平直堰，堰上液層高度為：21000 how wLhEl??? ????，對于苯 系統(tǒng) E≈ 1 降