【正文】 (汽 )、液處理量大，即生產(chǎn)能力大時(shí)，仍不致發(fā)生大量的霧沫夾帶、攔液或液泛等破壞操作的現(xiàn)象。廣州大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 化 工 原 理 課 程 設(shè) 計(jì) （ 苯 甲 苯 二元混合物 連續(xù)精餾裝置的設(shè)計(jì)） 1 ? 一 設(shè)計(jì)概述 3 （一）課程設(shè)計(jì)的目的 3 （二）課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容 3 （三）精餾操作對(duì)塔設(shè)備的要求 3 （四）板式塔的類型 3 ? 二 塔的設(shè)計(jì)和流程工藝的設(shè)計(jì) 4 （一）塔類型的確定 4 （二）工藝流程的設(shè)計(jì) 4 ? 三 設(shè)計(jì)方案中參數(shù)的確定 5 （一）確定操作壓力 5 （二）確定進(jìn)料狀態(tài) 5 （三）確定加熱方式 5 （四）確定冷卻方式 5 （五）熱能的利用 6 ? 四 塔的工藝計(jì)算 6 （一）精餾塔的物料衡算 7 （二）塔板數(shù)的確定 8 ? 五、塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)計(jì)算 14 （一） . 操作壓強(qiáng) mP 14 （二） . 操作溫度 mt 14 （三） . 平均分子量 mM 15 （四） . 平均密度 m? 15 （五） . 液體表面張力 m? 16 （六） . 液體粘度 Lm? 17 ? 六、精餾塔的塔體工藝尺寸計(jì)算 18 （一） . 塔徑 D 的計(jì)算 18 （二） . 溢流裝置 20 （三） . 塔板布置 21 （四） . 篩孔數(shù) n 與開(kāi)孔率 ? 21 （五） .塔的精餾段有效高度 Z 22 ? 七、篩板流體力學(xué)驗(yàn)算 23 2 （一） . 氣體通過(guò)篩板壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨?Ph 23 （二） . 霧沫夾帶量 ve 的驗(yàn)算 24 （三） . 漏液的驗(yàn)算 24 （四） . 液泛驗(yàn)算 25 ? 八、塔板負(fù)荷性能圖 26 (一 )精餾段 26 （二）提餾段 29 ? 九、板式塔的結(jié)構(gòu)與附屬設(shè)備設(shè)計(jì) 33 （一）塔體結(jié)構(gòu) 33 （二）塔板結(jié)構(gòu) 34 ? 十、 輔助設(shè)備設(shè)計(jì)或選型 34 （一）冷凝器 34 （二）再沸器 35 （三）接管管徑的計(jì)算和選擇 35 ? 十一、設(shè)計(jì)結(jié)果一覽表 37 ? 參考文獻(xiàn) 40 ? 總結(jié) 40 3 一 設(shè)計(jì)概述 （一）課程設(shè)計(jì)的目的 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)， 查閱資料，選用公式和搜集數(shù)據(jù)的能力； 依據(jù) 綜合分析設(shè)計(jì)任務(wù)要求，確定化工工藝流程，進(jìn)行設(shè)備選型； 培養(yǎng)學(xué)生 迅速準(zhǔn)確進(jìn)行工程計(jì)算的能力； 培養(yǎng)學(xué)生 用簡(jiǎn)潔的文字，清晰的圖表來(lái)表達(dá)自己設(shè)計(jì)思想的能力。 （二）課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容 （ 1）設(shè)計(jì)方案的簡(jiǎn)介 （ 2）主要設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算 （ 3）典型輔助設(shè)備的選型和計(jì)算 （ 4）工藝流程簡(jiǎn)圖 （ 5）主體設(shè)備工藝條件圖 完整的化工原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告由設(shè)計(jì)說(shuō)明書和圖紙兩部分組成； （三）精餾操作對(duì)塔設(shè)備的要求 精餾所進(jìn)行的是氣 (汽 )、液兩相之間的傳質(zhì)，而作為氣 (汽 )、液兩相傳質(zhì)所用的塔設(shè)備，首先必須要能使氣 (汽 )、液兩相得到充分的接觸，以達(dá)到較高的傳質(zhì)效率。 (２ ) 操作穩(wěn)定，彈性大，即當(dāng)塔設(shè)備的氣 (汽 )、液負(fù)荷有較大范圍的變動(dòng)時(shí)，仍能在較高的傳質(zhì)效率下進(jìn)行穩(wěn)定的操作并應(yīng)保證長(zhǎng)期連續(xù)操作所必須具有的可靠性。對(duì)于減壓精餾操作，過(guò)大的壓力降還將使整個(gè)系統(tǒng)無(wú)法維持必要的真空度，最終破壞物系的操作。 (５ ) 耐腐蝕和不易堵塞，方便操作 、 調(diào)節(jié)和檢修。 實(shí)際上，任何塔設(shè)備都難以滿足上述所有要求，同時(shí)，上述要求中有些也是互相矛盾的。 （四）板式塔的類型 氣－液傳質(zhì)設(shè)備主要分為板式塔和填料塔兩大類。 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 、 等多種。 浮閥塔是在 泡罩塔的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，取消了 升 氣管和泡罩，在塔板開(kāi)孔上設(shè)有浮動(dòng)的浮閥，浮閥可根據(jù)氣體流量上下浮動(dòng)，自行調(diào)節(jié)，使氣縫速度穩(wěn)定在某一數(shù)值。但在處理粘稠度大的物料方面，又不及泡罩塔可靠。 浮閥塔之所以這樣廣泛地被采用，是因?yàn)樗? 4 有下列特點(diǎn)： (１ ) 處理能力大，比同塔徑的泡罩塔可增加 20～ 40％，而接近于篩板塔。 (３ ) 塔板效率高，比泡罩塔高 15％左右。 (５ ) 液面梯度小。粘度稍大以及有一般聚合現(xiàn)象的系統(tǒng)也能正常操作。 二 塔的設(shè)計(jì)和流程工藝的設(shè)計(jì) （一）塔類型的確定 本次化工課程設(shè)計(jì)要設(shè)計(jì)一個(gè)精餾分離甲醇和水的二元混合物的精餾塔，設(shè)計(jì)任務(wù)適合篩板塔的精餾。 篩板塔 具有以下優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造維修方便，造價(jià)低，相同條件下生產(chǎn)能力高于 浮閥塔，塔板效率接近于浮閥塔。塔頂上升蒸汽經(jīng)全凝器冷凝后，一部分作為回流，其余的產(chǎn)品有冷卻器冷去后送至貯槽。流程圖如下： 5 三 設(shè)計(jì)方案中參數(shù)的確定 本設(shè)計(jì)采用常壓 操作，在飽和液體狀態(tài)下進(jìn)料，間接蒸汽加熱，以常溫水作為冷卻劑，在篩板塔上進(jìn)行苯，甲苯二元混合物的連續(xù)精餾。根據(jù)所處理的物料性質(zhì)，兼顧技術(shù)上的可行性和經(jīng)濟(jì)上的合理性來(lái)綜合考慮，一般有下列原則： ⑴ 壓力增加可提高塔的處理能力，但會(huì)增加塔身的壁厚，導(dǎo)致設(shè)備費(fèi)用增加；壓力增加，組分間的相對(duì)揮發(fā)度降低，回流比或塔高增加，導(dǎo)致操作費(fèi)用或設(shè)備費(fèi)用增加。操作壓力大于 才能使普通冷卻水冷卻塔頂蒸氣時(shí)，應(yīng)對(duì)低壓、冷凍劑冷卻和高壓、冷卻水冷卻的方案進(jìn)行比較后，確定適宜的操作方式。 ⑶ 真空操作不僅需要增加真空設(shè)備的投資和操作費(fèi)用，而且由于真空下氣體體積增大，需要的塔徑增加，因此塔設(shè)備費(fèi)用增加。 （二） 確定進(jìn)料狀態(tài) ? 料狀態(tài)以進(jìn)料熱狀態(tài)參數(shù) q 表示，有五種進(jìn)料狀態(tài)； ? q1 時(shí)，為低于泡點(diǎn)溫度的冷 液進(jìn)料； ? q＝ 1 時(shí)，為泡點(diǎn)下飽和液體； ? 1q0 時(shí)，為介于泡點(diǎn)和露點(diǎn)間的氣液混合物； ? q＝ 0 時(shí)，為露點(diǎn)下的飽和蒸氣； ? q0 時(shí)，為高于露點(diǎn)的過(guò)熱蒸氣進(jìn)料。在實(shí)際的生產(chǎn)中進(jìn)料狀態(tài)有多種，但一般都將料液預(yù)熱到泡點(diǎn)或接近泡點(diǎn)才送入塔中，這主要是由于此時(shí)塔的操作比較容易控制，不致受季節(jié)氣溫的影響。 因而，確定在以飽和液體進(jìn)料。