化工原理課程設(shè)計---分離苯—甲苯混合液的浮閥板式精餾塔工藝設(shè)計-在線瀏覽
2025-03-07 13:39本頁面
【正文】 塔。熱量自塔釜輸入，由冷凝器和冷卻器中的冷卻介質(zhì)將余熱帶走。要保持塔的穩(wěn)定性，流程中除用泵直接送入塔原料外也可以采用高位槽。在這里準備用全凝器，因為可以準確的控制回流比。 因為這次設(shè)計采用間接加熱，所以需要再沸器。選擇的原則是使設(shè)備和操作費用之和最低。本設(shè)計采用連續(xù)精餾操作方式。20℃進料。選R=2Rmin。選用浮閥塔。另外還具有結(jié)構(gòu)簡單，造價低，制造方便，塔板開孔率大，生產(chǎn)能力大等優(yōu)點。近年來所研究開發(fā)出的新型浮閥進一步加強了流體的導(dǎo)向作用和氣體的分散作用，使氣液兩相的流動接觸更加有效，可顯著提高操作彈性和效率。而且浮閥與塔盤板之間的流通面積能隨氣體負荷的變動而自動調(diào)節(jié)，因而在較寬的氣體負荷范圍內(nèi)，均能保持穩(wěn)定操作。第一章 塔板的工藝設(shè)計（1）苯的摩爾質(zhì)量：甲苯的摩爾質(zhì)量：=（2）原料液平均摩爾質(zhì)量：=（+）==（+）=MF =+() 92=（3）物料衡算原料液流量：F=200001000/（）=總物料衡算： 即D+W=即+ =解得：D=，W= 由文獻[1]中苯與甲苯的汽液平衡組成可以找出算出。和平衡線方程聯(lián)立求得：取操作回流比。由苯甲苯體系的tx（y）圖可知對應(yīng)的溫度為塔底溫度，查得為℃。由經(jīng)驗式[3]式中，μ—相對揮發(fā)度；—加料液體的平均粘度；及μ為塔頂及塔底平均溫度時的數(shù)值。 甲苯的粘度：。精餾段實際板層數(shù)提餾段實際板層數(shù)(不含再沸器)查苯甲苯體系的tx（y）圖可知：精餾段平均溫度：提餾段平均溫度： 操作壓強塔頂壓強 =取每層塔板壓降ΔP=，進料板壓強： =+12=塔底壓強：=+24= kPa 精餾段平均操作壓力： 提餾段平均操作壓力：精餾段平均摩爾分數(shù)精餾段平均摩爾質(zhì)量 提餾段平均摩爾分數(shù) 提餾段平均摩爾質(zhì)量： （1）氣相平均密度計算理想氣體狀態(tài)方程計算，即精餾段氣相密度：提餾段氣相密度：（2）液相平均密度計算由式 求相應(yīng)的液相密度。根據(jù)上述精餾段和提餾段塔徑的計算，可知全塔塔徑為。各項計算如下：（1）溢流堰長，即（2）溢流堰堰高hw查1－10[1]圖得，取E=，則取板上清液層高度 故（3）降液管的寬度Wd和降液管的面積由，查圖得計算液體在降液管中停留時間故降液管設(shè)計合理。由文獻（一）查表53得，塔板分為4塊。（3）開孔區(qū)面積計算 其中： 故（4）浮閥數(shù)計算及其排列預(yù)先選取閥孔動能因子,由F0=可求閥孔氣速，即每層塔板上浮閥個數(shù)為個浮閥的排列，考慮到各分塊的支承與銜接要占去一部分鼓泡區(qū)面積，閥孔排列采用等腰三角形叉排方式。此開孔率在10%~14%范圍內(nèi)，符合要求。每層塔板靜壓頭降可按式計算。這樣，氣流經(jīng)一層，浮閥塔板的靜壓頭降為換算成單板壓降 (設(shè)計允許值)(1)計算氣相通過一層塔板的靜壓頭降前已計算(2)液體通過降液管的靜壓頭降因不設(shè)進口堰，所以可用式故 為了防止液泛，按式：，取校正系數(shù)，選定板間距,從而可知，符合防止液泛的要求。本設(shè)計5 s可見，所夾帶氣體可以釋出。泛點率的計算時間可用式：和塔板上液體流程長度塔板上液流面積苯和甲苯混合液可按正常物系處理，取物性系數(shù)K值，K=,在從泛點負荷因數(shù)圖中查得負荷因數(shù),將以上數(shù)值分別代入上式，得泛點率F1為和為避免霧沫夾帶過量，對于大塔，泛點需控制在80%以下。（2）嚴重漏液校核當閥孔的動能因數(shù)低于5時將會發(fā)生嚴重漏液，前面已計算，可見不會發(fā)生嚴重漏液。由于塔徑較大，所以取泛點率，依上式有：即 即為負荷性能圖中的線(1)此式便為霧沫夾帶的上限線方程，對應(yīng)一條直線。利用兩點確定一條直線，便可在負荷性能圖中得到霧沫夾帶的上限線。整理后便可得與的關(guān)系，即此式即為液泛線的方程表達式。所以對液體的流量須有一個限制，其最大流量必須保證滿足上述條件。取為液體在降液管中停留時間的下限，所對應(yīng)的則為液體的最大流量,即液相負荷上限，于是可得顯然由式所得到的液相上限線是一條與氣相負荷性能無關(guān)的豎直線。 代入的值則可求出為按上式作出的液相負荷下限線是一條與氣相流量無關(guān)的豎直線。2. 因為液泛線在霧沫夾帶線的上方，所以塔板的氣相負荷上限由霧沫夾帶控制，操作下限由漏液線控制。第二章 熱量衡算選用飽和水蒸氣，溫度140℃,。飽和水蒸氣冷凝放熱值大，而水蒸氣壓力越高，冷凝溫差越大，管程數(shù)相應(yīng)減少，但水蒸氣壓力不宜太高。原因：冷卻水方便易得，清潔不易結(jié)垢，升溫線越高，用水量越小，但平均溫差小，傳熱面積大，綜合考慮選擇15℃。在℃下查得Cp1=，Cp2=在℃下查得， 在℃下查得，(1)0℃時塔頂氣體上升的焓QV塔頂以0℃為基準。得到此溫度下： 注：回流液組成與塔頂組成相同。冷凝水循環(huán)與氣體之間方向相反，當逆流式流入冷凝器時，起液膜減少，傳熱系數(shù)增大，利于節(jié)省面積，減少材料費用。泡點回流溫度℃，℃；被冷凝的氣體的
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