【正文】 ................................................................................. 25 .......................................................................................... 26 負(fù)荷下限 ....................................................................................... 27 ................................................................................... 27 ................................................................................................. 27 ......................................................................... 28 板式塔的結(jié)構(gòu) ....................................................................................................................... 29 塔體結(jié)構(gòu) .............................................................................................. 29 塔板結(jié)構(gòu) .............................................................................................. 30 本章 主要 符號說明 ................................................................................ 32 第 4 章 輔助設(shè)備及選型 ................................................................ 34 篩板塔的工藝設(shè)計計算結(jié)果匯總表 ............................................................................................ 36 精餾工藝過程流程圖 ................................................................................ 37 精餾塔流程 圖 ........................................................................................... 38 附錄 ………………………………………………………………………………… 39 參考文獻(xiàn) ................................................................................................. 40 結(jié)束語 ..................................................................................................... 41 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計 1 Abstract This course is designed separation of benzene toluene of the dual system, through the sieve distillation column, condenser design, so that we have a preliminary design 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計 2 of the basic chemical principles and methods. The design of the distillation unit, including distillation column, condenser and other equipment. Top condensate installations in the whole condensate, used to precisely control reflux ratio。 bottom with indirect steam heating, so as to provide adequate heat. 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計 3 緒 論 精餾塔 （ fractionating column）是進(jìn)行精餾的一種塔式汽液接觸裝置，又稱為蒸餾塔。根據(jù)操作方式又可分為連續(xù)精餾塔與間歇精餾塔。 ⑴ 泡罩塔板 泡罩塔板的氣體通道是由升氣管和泡罩構(gòu)成的。這種結(jié)構(gòu)不僅結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，制造成本高，而且氣體通道曲 折多變、干板壓降達(dá)、液泛氣速低、生產(chǎn)能力小。氣量較小時可避 免過多的漏液，氣量較大時可使氣速不致過高，降低了壓降。 ⑷ 舌形塔板 舌形塔板是為了防止過量液沫夾帶而設(shè)計的一種塔型，由舌孔噴出的氣流方向近于水平，產(chǎn)生的液滴幾乎不具有向上的初速 度。 ⑸ 網(wǎng)孔塔板 網(wǎng)孔塔板采用沖有傾斜開孔的薄板制造，具有舌形塔板的特點(diǎn)，并易于加工。氣流噴射方向是水平的，液滴在垂直方向的初速度為零，液沫夾帶量很小。 ⑻ 林德浮閥 林德浮閥是專為真空精餾設(shè)計的高效低壓降塔板，在整個浮閥上布置一定數(shù)量的導(dǎo)向斜孔，并在塔板入口處設(shè)置鼓泡促進(jìn)裝置。 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計 4 篩板精餾塔是煉油、化工、石油化工等生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的汽液傳質(zhì)設(shè)備。根據(jù)孔徑的大小，分為小孔徑篩板和大孔徑篩板兩類。 篩板的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu) 簡單，造價低；板上液面落差小，氣體壓降低，生產(chǎn)能力較大，氣體分散均勻，傳質(zhì)效率較高。 篩板塔制造維修方便，相同條件下生產(chǎn)能力比泡罩塔高 10%— 15%，板效率亦約高 10%— 15%，而每板壓力降則低 30%左右，適用于真空蒸餾；塔板效率較高，但稍低于浮閥塔。其缺點(diǎn)是小孔徑篩板易堵塞，不適宜處理臟的、粘性大的和帶固體粒子的料液。按過程按操作方式的不同，分為聯(lián)組整流和間歇蒸餾兩種流程。間歇蒸餾具有操作靈活，適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，適合于小規(guī)模，多品種或多組分物系的初步分離。在此過程中，熱能利用率很低，為此，在確定 裝置流程時應(yīng)考慮余熱的利用。 另外，為保持塔的操作穩(wěn)定性，流程中除用泵這節(jié)送入塔原料外也可以用高位槽送料，以免受泵操作波動的影響。甲醇和水不反應(yīng)，且容易冷凝，故使用全凝器，用水冷凝。 總之，確定流程時要較全面，合理地兼顧設(shè) 備，操作費(fèi)用，操作控制及安全諸因素。一般地， 除熱明性物系，凡通過常壓蒸餾能夠?qū)崿F(xiàn)分離要求，并能用江河水或循環(huán)水將餾出物 冷凝下來的物系，都能采用常壓蒸餾；對熱敏性物系或者混合物泡點(diǎn)過高的物系，則 宜采用減壓蒸餾；對常壓下餾出物冷凝溫度過低的物系，需提高塔壓或者采用深井水， 冷凍鹽水作為冷卻劑；而常壓下呈氣態(tài)的物系必須采用加壓蒸餾。 進(jìn) 料 狀 況 的 選擇 進(jìn)料狀況一般有冷液進(jìn)料，泡點(diǎn)進(jìn)料。采用泡點(diǎn)進(jìn)料不僅對穩(wěn)定操作較為方便，且不受季節(jié)溫度影響。泡點(diǎn)進(jìn)料時，基于恒摩爾流假定，精餾段和提餾段上升蒸汽的摩爾流量相等，故精餾段和提餾段塔徑基本相等，制造上較為方便。直接蒸汽加熱直接由塔底進(jìn)入塔內(nèi)。但在一定的回流比條件下，塔底蒸汽回流液有稀釋作用，使理論 板數(shù)增加，費(fèi)用增加。上升蒸汽回流下來的冷液進(jìn)行傳質(zhì)，其優(yōu)點(diǎn)是釜液部分汽化，維持原來的濃度，以減少理論塔吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計 6 板數(shù)，其缺點(diǎn)是增加加熱裝置。 回流比的 選擇 回流方式可分為重力回流和強(qiáng)制回流。其優(yōu)點(diǎn)是回流冷凝器無需支持結(jié)構(gòu)，其缺點(diǎn)是回流冷凝器回流控制較。因為塔頂冷凝器不已安裝，檢修和清理。由于本次設(shè)計為小型塔，故采用重力回流。 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計 7 第 2 章 工 藝 計 算 基 礎(chǔ)數(shù)據(jù) 汽液平衡時， t,x,y 數(shù)據(jù) 表 1 苯 — 甲苯汽液平衡數(shù)據(jù) 苯的摩爾分?jǐn)?shù) 溫度 ℃ 苯的摩爾分?jǐn)?shù) 溫度 ℃ 液相 氣相 液相 氣相 物料恒算 已知 F=65kmol/h, xF=, xD=, xW= 苯 的摩爾質(zhì)量 /AM kg kmol? 甲苯的摩爾質(zhì)量 /BM kg mol? 2. 物料衡算原料處理量 原料液 ： 70 /F kmo l h? 總物料 ： F D W?? 易揮發(fā)組分： F D WF x D x W x? ? ? ? ? 聯(lián)立求解得 ： 0 . 5 0 0 . 0 37 0 3 4 . 6 3 /0 . 9 8 0 . 0 3FWDWxxD F k m o l h? ?? ? ? ? ??? 35 .3 7 /W F D km ol h? ? ? 3. 塔頂、塔釜產(chǎn)品質(zhì)量流量 塔頂產(chǎn)品質(zhì)量流量 _39。 9 1 . 7 2 3 5 . 3 7 3 2 4 4 . 1 4 /WW M W k g h? ? ? ? ? 4. 物料衡算結(jié)果 表 2 物料衡算結(jié)果表 進(jìn)料 塔頂出料 塔底出料 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計 8 5. 塔頂氣相、液相，進(jìn)料和塔底的溫度分別為： t VD 、 t LD 、 t F 、 t W 利用表中數(shù)據(jù) 由內(nèi)插法可求得 ： 塔頂 ： 9 8 . 0 9 5 . 01 0 0 9 5 . 0 0 . 2 8 1 . 2LD LDtt? ?? ??? ?℃ 1 0 0 9 8 . 0 8 0 . 2 0 0 9 7 . 9 8 0 . 2 8 1 . 2VD VDt t??? ? ?℃ 塔釜 ： 0 0 . 0 3 1 1 0 . 6 8 . 8 1 1 0 . 6 1 0 6 . 1WWt t??? ? ?℃ 進(jìn)料 ： 7 0 . 0 5 9 . 2 8 6 . 6 8 9 . 4 0 . 0 5 9 . 2 8 9 . 4FF tt??? ? ?℃ 精 餾段平均溫度 ： 1 8 1 . 1 5 9 1 . 7 9 D Fttt ??? ? ? ℃ 提留段平均溫度： 2 1 1 0 . 5 8 9 1 . 7 9 ??? ? ? ℃ 6. 操作壓力 塔頂操作壓力 5 Pa? ? ? 每層塔板壓降 kPa? 進(jìn)料 壓力 1 0 6 . 3 0 . 6 8 1 1 1 . 1Fp k P a? ? ? ? 精餾段平均壓力 (10 6. 3 11 1. 1 ) / 2 10 8. 7mp kP a? ? ? 7. 平均相對揮發(fā)度 取 xy 曲線上兩端下溫度 ? 的平均值 查氣 液平衡數(shù)據(jù)表 t=℃ 時， 1 ( 1 ) (1 )ABBAyx yxy x y x? ? ?? ? ??? t=℃ 時， 2 (1 ) (1 )yxyx? ???? 平 均 摩 爾 質(zhì) 量/(kg/kmol) 摩爾分?jǐn)?shù) / % 摩爾流量 /(kmol/h) 70 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計 9 所以 12 2 . 7 9 2 . 4 5 22??? ? ?? ? ? 8. 回流比的確定 由苯 — 甲苯物系的汽液平衡數(shù)據(jù)可繪出 xy 圖