【正文】 計 是本課程教學(xué)中綜合性和實踐性較強的教學(xué)環(huán)節(jié)，是理論聯(lián)系實際的橋梁，是使學(xué)生體察工程實際問題復(fù)雜性、學(xué)習(xí)化工設(shè)計基本知識的初次嘗試。通過課程設(shè)計，要求學(xué)生了解工程設(shè)計的基本內(nèi)容，掌握化工設(shè)計的程序和方法，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決工程實際問題的能力。課程設(shè)計是增強工程觀 念，培養(yǎng)提高學(xué)生獨立工作能力的有益實踐。 連續(xù) 精餾塔在常壓下操作，被分離的 苯 氯 苯 二元 混合物由 連續(xù) 精餾塔中部進入塔內(nèi)，以 一定得 回流比由 連續(xù) 精餾塔的塔頂采出含量合格的 苯 ，由塔底采出 氯苯。塔設(shè)備是化工、煉油生產(chǎn)中最重要的設(shè)備之一。常見的、可在塔設(shè)備中完成的單元操作有：精餾、吸收、解吸和萃取等。 在化工或煉油廠中，塔設(shè)備的性能對于整個裝置的產(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)境保護等各個方面都有重大的影響。因此，塔設(shè)備的設(shè)計和研究，受到化工煉油等行業(yè)的極大重視。此外，為了滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要，塔設(shè)備還得考慮下列各項傳質(zhì)效率。 （ 2）操作穩(wěn)定、彈性大。并且塔設(shè)備應(yīng)保證能長期連續(xù)操作。即流體通過塔設(shè)備的壓力降小。對于減壓蒸餾操作，較大的壓力降還使系統(tǒng)無法維持必要的真空度。這可以減少基建過程中的投資費用。 濱州學(xué)院化工原理課程設(shè)計 6 事實上，對于現(xiàn) 有的任何一種塔型，都不可能完全滿足上述所有要求，僅是在某些方面具有獨到之處． 第一章、產(chǎn)品與設(shè)計方案簡介 （一）產(chǎn)品性質(zhì)、質(zhì)量指標 產(chǎn)品性質(zhì)： 有杏仁味的無色透明、易揮發(fā)液體。沸點131． 6℃ 。折射率 1． 5216(25℃ )。燃點 637． 8℃ ，折射率 1． 5246，粘度 (20℃ )0． 799mPa溶于乙醇、乙醚、氯仿、苯等大多數(shù)有機溶劑，不溶于水。溶于大多數(shù)有機溶劑，不溶于水。蒸氣經(jīng)過紅熱管子脫去氫和氯化氫，生成二苯基化合物。對皮膚和粘膜有刺激性．對神經(jīng)系統(tǒng)有麻醉性， LD502910mg／ kg，空氣中最高容許濃度 50mg／ m3。 質(zhì)量指標： 氯 苯純度不低于 %，塔頂產(chǎn)品苯 純度不低 于 97%，原料液中苯 %。原料液連續(xù)加入精餾塔中，并連續(xù)收集產(chǎn)物和排出殘液。由于所涉濃度范圍內(nèi)乙醇和水的揮發(fā)度相差較大，因而無須采用特殊精餾。 3. 塔板形式：根據(jù)生產(chǎn)要求，選擇結(jié)構(gòu)簡單，易于加工，造價低廉的符閥塔，符閥塔處理能力大，塔板效 率高，壓降教低，在苯和氯苯這種黏度不大的分離工藝中有很好表現(xiàn)。 ，采用間接蒸汽加熱。塔釜采用間接蒸汽加熱，塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送至儲罐。因為被加熱到泡點，混合物中既有氣相混合物，又有液相混合物，這時候原料混合物就分開了，氣相混合物在精餾塔中上升，而液相混合物在精餾塔中下降。液相混合物就從塔底一部分進入到塔底產(chǎn)品冷卻器中，一部分進入再沸器，在再沸器中被加熱到泡點溫度重新回到精餾塔。最終，完成苯與氯苯的分離。 54%氯苯氯苯 原料儲存 原料預(yù)熱 精餾 再沸 %氯苯儲存 分配 冷凝 冷卻 97%苯儲存 冷卻 濱州學(xué)院化工原理課程設(shè)計 8 ???Fx ???Dx ???Wx 2）平均摩爾質(zhì)量 ? ? k g / k m o ??????FM ? ? k g / k m o ??????DM ? ? k g / k m o 2 8 2 8 ??????WM 3）料液及塔頂?shù)桩a(chǎn)品的摩爾流率 依題給條件：一年以 300 天 ， 一 天 以 24 小時計，有：k g / 3 3 3t / a7 0 0 0 0???W ，全塔物料衡算： WDF WDF ????? ????? ? kg/kg/??????WDF h7 1 . 4 6 k m o l /6 . 6 27 3 3 3 .3 3 / 1 1k m o l / k m o l / ??????WDF （二）塔板數(shù)的確定 1）理論塔板數(shù) TN 的求取 苯 氯苯物系屬于 理想物系，可采用梯級圖解法（ M R 將 yx~ 曲線及 yxt ~? 曲線。故有： ??????? ee eDm xy yxR 考慮到精餾段操作線離平衡線較近，故取實際操作的回流比為最小回流比的2倍，即： 3 0 5 ???? mRR 論塔板數(shù) 精餾段操作線： ?????? xRxxR Ry D 提餾段操作線為過 ? ?, 和 ? ?, 兩點的直線。其中，精餾段 41?TN 塊，提餾段 ?TN塊，第 5 塊為加料板位置。 該 式 適 用 于 液 相 粘 度 為~ 塔的平均溫度為 (80+)=106℃（取塔頂?shù)椎乃阈g(shù)平均值），在此平均溫度下查化工原理附錄 11得： smPa?? ， smPa?? 。 (三）塔的精餾段操作工藝條件及相關(guān)物性數(shù)據(jù)的計算 1）平均壓強 mp 取每層塔板壓降為 。 ? ? ???mt ℃ 3）平均分子量 mM 塔頂： ?? Dxy ， ?x （查相平衡 圖） ? ? k g / k m o , ??????mVDM ? ? k g /k m o , ??????mLDM 濱州學(xué)院化工原理課程設(shè)計 12 加料板： ?Fy ， ?Fx （查相平衡圖） ? ? k g /k m o , ??????mVFM ? ? k g / k m o , ??????mLDM 精餾段： ? ? k g /k m o , ???mVM ? ? k g / k m o , ???mLM 4）平均密度 mρ mLρ, 塔頂： 3kg /, ?????? tρ ALD 3kg /, ?????? tρ BLD 3kg / , ?????? mLDBLDBALDAmLD ρρaρ aρ 進料板： 3, kg / ?????? tALF? 3, kg / ?????? tBLF? 3, kg / ?????? mLFBLFBALFAmLFaa ???? 精餾段： ? ? 3, k g / ???mL? mVρ, ? ? 3, kg / ??? ??? m mVmmV RTMp? 5）液體 的平均表面張力 mσ 塔頂： mN/, ?ADσ ； mN/, ?BDσ （ 80℃） m N / , ??????? ??? ?????????? ??DABBABAmD xσxσ σσσ 進料板： m N /, ?AF? ； m N /, ?BF? （ 89℃） 濱州學(xué)院化工原理課程設(shè)計 13 m N / , ??????? ??? ?????????? ??FABBABAmF xx ?? ??? 精餾段： ? ? m N / ???m? 6）液體的平均粘度 mLμ, 塔頂 ：查化工原理附錄 11，在 80℃下有： ? ? ? ? sm P a ???????? 3 1 1 4 8 1 , DBBDAAmLD xμxμμ 加料板： sm P , ??????mLF? 精餾段： ? ? sm P a3 1 , ????mL? (四）精餾段的汽液負荷計算 汽相摩爾流率 ? ? k m o l / ????? DRV 汽相體積流量 / 3, ????? mVmVs VMV ? 汽相體積流量 /h7 1 9 6 . 4 m/ 33 ??hV 液相回流摩爾流率 k m o l / ???? RDL 液相體積流量 / 3, ????? mLmLs LML ? 液相體積流量 /h7 .9 2 0 m/ 33 ??hL 冷凝器的熱負荷 ? ?? ? ???? VrQ (五）塔和塔板主要工藝結(jié)構(gòu)尺寸的計算 1）塔徑 mm550?TH 及板上液層高度 mm70?Lh ，則： ???? LT hH Smith