化工原理課程設(shè)計(jì)----分離苯-甲苯混合物的精餾塔設(shè)計(jì)-展示頁
2025-01-25 09:04本頁面
【正文】 進(jìn)料狀態(tài) ，冷凝器等附屬設(shè)備的安排 參數(shù)的檢測和調(diào)控 熱能的利用 第二章 總體工藝設(shè)計(jì)計(jì)算 (xF, xD, xW, F) 使進(jìn)料達(dá)到泡點(diǎn)，預(yù)熱原料液所需熱 精餾塔的氣、液相負(fù)荷及操作線方程 塔板數(shù)的確定 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算 平均摩爾質(zhì)量 平均密度 液相平均表面張力 液相平均黏度 精餾塔的塔體工藝尺寸計(jì)算 塔徑的計(jì)算 精餾塔有效高度計(jì)算 塔板主要工藝尺寸的計(jì)算 溢流裝置計(jì)算 塔板布置及浮閥數(shù)目與排列 塔板流體力學(xué)驗(yàn)算 氣相通過浮閥塔板的壓降 淹塔 霧沫夾帶 液相負(fù)荷上限線 第三章 附屬設(shè)備計(jì)算 換熱器熱量計(jì)算 塔頂冷卻所需熱 原料液加熱到泡點(diǎn)所需熱量 塔頂冷凝器 物性參數(shù) 工藝尺寸結(jié)構(gòu) 物性數(shù)據(jù) 傳熱面積估算 塔底再沸器 物性數(shù)據(jù) 回流液管徑 進(jìn)料管直徑 釜液排出管徑 封頭常壓操作對(duì)設(shè)備要求低，操作費(fèi)用低，適用于苯甲苯這類非熱敏沸點(diǎn)在常溫（工業(yè)低溫段）物系分離，連續(xù)蒸餾集成度高，可控性好，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。在29攝氏度時(shí)苯與甲苯的狀態(tài)均為油狀液體，所以采用q1。由于蒸汽質(zhì)量不易保證，采用間接蒸汽加熱。冷卻劑選用經(jīng)濟(jì)的常溫水。根據(jù)實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，一般最適宜回流比的范圍為R＝（~2）Rmin，該物系屬易分離物系，最小回流比較小。在實(shí)際的生產(chǎn)操作中，由于浮閥塔具有結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)能力和操作彈性大、板效率高等優(yōu)點(diǎn)，因而是一種綜合性能較優(yōu)異的板型，所以本實(shí)驗(yàn)采用浮閥塔。冷凝冷卻器安裝在較低的框架上，通過回流比控制期分流后，用回流泵打回塔內(nèi)，餾出產(chǎn)品進(jìn)入儲(chǔ)罐。在流程中應(yīng)設(shè)置原料槽、產(chǎn)品槽以及離心泵。衛(wèi)士過程連續(xù)穩(wěn)定地進(jìn)行，產(chǎn)品還需用泵送入下一個(gè)工序。 同時(shí)，實(shí)際生產(chǎn)過程中，物流的狀態(tài)（流率、溫度、壓力）、加熱劑和冷卻劑的狀態(tài)都不可能避免地會(huì)有一定程度的波動(dòng)，因此必須在流程中設(shè)置一定的閥門（手動(dòng)或自動(dòng)）進(jìn)行調(diào)節(jié)，以適應(yīng)這種波動(dòng)，保證產(chǎn)品達(dá)到規(guī)定的要求。 選取適宜的回流比，使過程處于最佳條件下進(jìn)行，可使能耗降至最低。 若不計(jì)進(jìn)料、餾出液和釜液間的焓差，塔頂冷凝器所輸出的熱量近似等于塔底再沸器所輸入的熱量，其數(shù)量是相當(dāng)可觀的。如果采用釜液產(chǎn)品去預(yù)熱原料，塔頂蒸汽的冷凝潛熱去加熱能級(jí)低一些的物料，可以將塔頂蒸汽冷凝潛熱及釜液產(chǎn)品的余熱充分利用。例如，采用中間再沸器和中間冷凝器的流程[1]，可以提高精餾塔的熱力學(xué)效率。 第二章 總體工藝設(shè)計(jì)計(jì)算以下設(shè)計(jì)計(jì)算中，A代表苯，B代表甲苯，苯、甲苯可視為理想溶液。所以根據(jù)物料組成，結(jié)合苯甲苯的物系相圖中的壓強(qiáng)一定下（P=）的溫度組成圖[tx(y)圖]， 可以查得： 冷液體進(jìn)料溫度 =29oC 塔頂 xD = =81oC 塔板 xF = =98oC 塔底 xW = =109oC 精餾段平均溫度 = 提餾段平均溫度 = 使進(jìn)料達(dá)到泡點(diǎn)，預(yù)熱原料液所需熱泡點(diǎn)下的飽和液體進(jìn)料則：q=1其中，苯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為： 則甲苯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：苯的比熱容=（kgk）進(jìn)料板xF = ,，=98oC 所以所需熱量為 相對(duì)揮發(fā)度(a) 用安托因方程計(jì)算:苯的安托因常數(shù)為： 甲苯的安托因常熟為： 苯與甲苯的飽和蒸汽壓 塔頂 =81oC 則代入數(shù)值得 進(jìn)料板 =98oC 塔底 =109oC 最小回流比(Rmin) 平衡方程 ———— A式q=1 則q線方程為 ————B式聯(lián)立A、B兩式的 由此可得最小回流比為 ，則 精餾塔的氣、液相負(fù)荷及操作線方程 kmol/h kmol/h由于泡點(diǎn)進(jìn)料q=1 所以 kmol/h kmol/h精餾段操作線方程 帶入數(shù)值的 提餾段操作線方程 帶入數(shù)值得 塔板數(shù)的確定苯—甲苯屬于理想體系，可采用逐板計(jì)算法來計(jì)算理論塔板數(shù)，由精餾段和提餾段的操作線方程聯(lián)立 得 交點(diǎn)為 相平衡方程式 即 第1塊板上升的蒸汽組成 第1塊板下降的液體組成 第2塊板上升的氣相組成 第2塊板下降的液體組成 如此反復(fù)計(jì)算 因?yàn)? 所以第8塊板為加料板第9塊板上升的蒸汽組成 第9塊板下降的液體組成 如此反復(fù)計(jì)算得
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