【正文】 通量大、放大效應(yīng)小。本設(shè)計(jì)按以下幾個(gè)階段進(jìn)行：根據(jù)給定任務(wù)，對(duì)精餾裝置的流程、操作條件、主要設(shè)備型式及其材質(zhì)的選取等進(jìn)行論述。（2）蒸餾塔的工藝計(jì)算，確定塔高和塔徑。（3）塔板設(shè)計(jì)：計(jì)算塔板各主要工藝尺寸，進(jìn)行流體力學(xué)校核計(jì)算。本次精餾過(guò)程的模擬采用的時(shí)麻省理工學(xué)院開發(fā)的一種化工模擬軟件，該軟件功能十分強(qiáng)大。待這些必要的數(shù)據(jù)全部輸入后，系統(tǒng)將會(huì)模擬整個(gè)精餾過(guò)程。由于篇幅所限，具體的模擬過(guò)程計(jì)算再次不再詳述。對(duì)于二元混合物的分離，應(yīng)采用連續(xù)精餾。操作時(shí)連續(xù)的從再沸器中取出部分液體作為塔底產(chǎn)品（釜?dú)堃海┰俜衅髦性弦翰糠制?，產(chǎn)生上升蒸汽，依次通過(guò)各層塔板。并將冷凝液借助重力作用送回塔頂作為回流液體，其余部分經(jīng)過(guò)冷凝器后被送出作為塔頂產(chǎn)品。產(chǎn)品槽和相應(yīng)的泵,有時(shí)還要設(shè)置高位槽。以測(cè)量物流的各項(xiàng)參數(shù)。該物系屬易分離物系，最小回流比較小，故操作回流比取最小回流比的2倍。具體如下：塔型的選擇本設(shè)計(jì)中采用篩板塔。 處理能力大，比同塔徑的泡罩塔可增加10～15％。壓降較低。加料方式和加料熱狀況的選擇：加料方式采用直接流入塔內(nèi)。設(shè)計(jì)的依據(jù)與技術(shù)來(lái)源：本設(shè)計(jì)依據(jù)于精餾的原理（即利用液體混合物中各組分揮發(fā)度的不同并借助于多次部分汽化和部分冷凝使輕重組分分離），并在滿足工藝和操作的要求，滿足經(jīng)濟(jì)上的要求，保證生產(chǎn)安全的基礎(chǔ)上， 對(duì)設(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)行分析并做出理論計(jì)算。進(jìn)料量10950kg/h，進(jìn)料組成（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）：、。塔頂餾出液和釜液要求降至40℃。苯比水密度低，但其分子質(zhì)量比水重。乙苯是一個(gè)芳香族的有機(jī)化合物，主要用途是在石油化學(xué)工業(yè)作為生產(chǎn)苯乙烯的中間體，所制成的苯乙烯一般被用來(lái)制備常用的塑料制品——聚苯乙烯。乙苯經(jīng)過(guò)催化脫氫，生成氫氣和聚苯乙烯。外觀與性狀： 無(wú)色液體，有芳香氣味。沸點(diǎn)(℃)： 。相對(duì)蒸汽密度(空氣=1)： 。臨界溫度(℃)： 。閃點(diǎn)(℃)：15。溶解性：不溶于水，可混溶于乙醇、醚等多數(shù)有機(jī)溶劑。等張比容（）：,表面張力（dyne/cm）：。匯總?cè)缦?、乙苯的物理性質(zhì)項(xiàng)目分子式分子量沸點(diǎn)℃臨界溫度℃臨界壓強(qiáng)Pa苯AC6H6乙苯BC8H乙苯在某些溫度下的表面張力t/℃204060801001201乙苯在某些溫度下的粘度t/℃0204060801001201乙苯的液相密度t/℃20406080100120140塔徑D/m板間距HT200300250350300450350600400600三 精餾塔模擬設(shè)計(jì)計(jì)算及操作條件的選擇根據(jù)模擬精餾過(guò)程的結(jié)果。進(jìn)料狀態(tài)與塔板數(shù)、塔徑、回流量及塔的熱負(fù)荷都有密切的聯(lián)系。此外，在泡點(diǎn)進(jìn)料時(shí)，精餾段與提餾段的塔徑相同，為設(shè)計(jì)和制造上提供了方便。確定操作壓力時(shí)，必須根據(jù)所處理物料的性質(zhì)，兼顧技術(shù)上的可行性和經(jīng)濟(jì)上的合理性進(jìn)行考慮。對(duì)于沸點(diǎn)低、在常壓下為氣態(tài)的物料，則應(yīng)在加壓下進(jìn)行蒸餾。但在塔徑相同的情況下，適當(dāng)?shù)靥岣卟僮鲏毫梢蕴岣咚奶幚砟芰Α！　　槭顾牟僮鞣€(wěn)定，免受季節(jié)氣溫的影響，精餾段、提餾段采用相同塔徑以便于制造，則常采用飽和液體（泡點(diǎn)）進(jìn)料，但需要增設(shè)原料預(yù)熱器。確定設(shè)計(jì)方案總的原則是在可能的條件下，盡量采用科學(xué)技術(shù)上的最新成就，使生產(chǎn)達(dá)到技術(shù)上最先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)上最合理的要求，符合優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、安全、低消耗的原則。其次所定的設(shè)計(jì)方案需要有一定的操作彈性，各處流量應(yīng)能在一定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，必要時(shí)傳熱量也可進(jìn)行調(diào)整。計(jì)算傳熱面積和選取操作指標(biāo)時(shí)，也應(yīng)考慮到生產(chǎn)上的可能波動(dòng)。要節(jié)省熱能和電能的消耗，減少設(shè)備及基建費(fèi)用。又如冷卻水出口溫度的高低，一方面影響到冷卻水用量，另方面也影響到所需傳熱面積的大小，即對(duì)操作費(fèi)和設(shè)備費(fèi)都有影響。例如苯屬有毒物料，不能讓其蒸汽彌漫車間。以上三項(xiàng)原則在生產(chǎn)中都是同樣重要的。四 精餾塔主體工藝尺寸的計(jì)算及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)際塔板數(shù)NP,根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際和經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算總塔板效率ETα=(α1α2)=[(kB2/kE2)(kB25/kE25)]=[（）()]=μ=(μ2+μ25)/2=( + )/2= ET=(αμ)=()=理論板為26塊，進(jìn)料板為第15塊所以精餾段板數(shù)為 13/=28塊提餾段板數(shù)為 11/=24塊其中進(jìn)料板為第29塊板，總板數(shù)為52塊取精餾段板間距為 HT=，提餾段板間距 HT=進(jìn)料板所在的塔板間距增至700mm,人孔所在板的間距HT增至800mm。則塔高Z0=5(裙座)+4（塔底空間）+8+(人孔)+8+（人孔）+3+（進(jìn)料板）+++++8+（人孔）+8+（人孔）+7 ++=由精餾段數(shù)據(jù)可得: 氣、液流動(dòng)參數(shù)FLV=Lh(ρl/ρ v)1/2/Vh =1/2=取塔盤清液層高度 hL=液滴沉降高度HΓhL==由液氣流動(dòng)參數(shù)FLV及液滴沉降高度（HΓhL）查Smith圖知C20=又液體的表面張力 σ≠20 mN/mC=C20(σ/20)=（）=液泛氣速 uf=c((ρlρv)/ρv)1/2 =(()/)1/2=：u===氣相通過(guò)的塔板截面積A=VS/u=(3600)=塔截面積為氣相流通面積A與降液管面積Ad之和，可選Ad/AT或lW/D之值來(lái)確定塔徑取lW/D= Ad/AT=（sin1(lW/D)lW/D(1（lW/D）2)1/2)/π=（sin1()()1/2）/π=由Ad/AT計(jì)算塔徑DAT=A/(1Ad/AT)=()=D=（4AT/π）=計(jì)算塔徑D和設(shè)計(jì)規(guī)范值比較進(jìn)行圓整，取塔徑D=氣、液流動(dòng)參數(shù) FLV=Lh/Vh(ρl/ρv)1/2 = ()1/2=取塔盤清液層高度 hL=液滴沉降高度 HΓhL==由液氣流動(dòng)參數(shù)FLV及液滴沉降高度（HΓhL）查Smith圖知C20=又液體的表面張力 σ≠20 mN/mC=C20(σ/20)=()=液泛氣速 uf=c((ρlρv)/ρv)1/2 =(()/)1/2= 則空塔氣速：u===氣相通過(guò)的塔板截面積A=VS/u= (3600)=塔截面積為氣相流通面積A與降液管面積Ad之和，可選Ad/AT或lW/D之值來(lái)確定塔徑取lW/D=Ad/AT=（sin1(lW/D)lW/D(1（lW/D）2)1/2)/π=由Ad/AT計(jì)算塔徑DAT=A/(1Ad/AT)= ()=D=（4AT/π）=（4）=計(jì)算塔徑D和設(shè)計(jì)規(guī)范值比較進(jìn)行圓整，取塔徑D=,實(shí)際塔截面積 AT =πD2/4=π實(shí)際氣相流通面積 A= AT(1AD/AT)=()=實(shí)際空塔氣速 u=Vs/A= (3600)=設(shè)計(jì)點(diǎn)的泛點(diǎn)率 u/uf=由以上設(shè)計(jì)結(jié)果的弓形降液管所占面積AdAd=ATA==由選取的LW/D的值計(jì)算降液管寬度bdbd=D(1（LW/D）1/2)/2 =()/2=選取平行受液盤，考慮降液管底部阻力和液封，選取底隙hb=由以上設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，確定堰長(zhǎng)lw Lw=D(Lw/D) = =堰上液頭高h(yuǎn)ow 的計(jì)算，式中E可近似取1how =103E(Lh/Lw)2/3 =103()2/3 =堰高h(yuǎn)w由選取的塔盤清液層高度 hL確定hw=hLhow==液流強(qiáng)度Lh/Lw=降液管底隙液體流速 ub=Lh/(Lwhb)=(3600)=選取F1型浮閥、重型、閥孔直徑d0=，初取閥孔動(dòng)能因子F0=10，計(jì)算塔孔氣速u0=F0/ρv1/2=10/浮閥個(gè)數(shù)n=4VS/(πd02u0)=4 /(3600π)=133個(gè)取塔板上液體進(jìn)、出口安定區(qū)寬度bs=bs,= ,取邊緣區(qū)寬度bc=。）=（d0/t）t=((Aa/A0))1/2d0=根據(jù)估算提供的孔心距t=80mm進(jìn)行布孔，并按實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整來(lái)確定浮閥的實(shí)際個(gè)數(shù)n,按孔，實(shí)際排閥數(shù)n=113,如圖所示:并按實(shí)際情況重新計(jì)算塔板以下參數(shù)閥孔氣速： u0=Vs/(nπd02/4)= (113π3600)=動(dòng)能因子：F0=u0ρv1/2=塔板的開孔率 φ=A0/AT=113π(4)=