【正文】 塔底C6H6含量=1%年開工時間 7200h完成日期 2014年12月25日進料狀態(tài) 泡點進料:序號設(shè)計的內(nèi)容要求1工藝計算物料衡算，熱量衡算，理論塔板數(shù)等2結(jié)構(gòu)設(shè)計塔徑，堰及降液管設(shè)計等3流體力學(xué)驗算塔板負(fù)荷性能圖4計算機輔助計算繪制負(fù)荷性能圖，繪制汽液平衡曲線5編寫設(shè)計說明書設(shè)計計算及結(jié)果，流程圖，參考資料等苯（Benzene, ）在常溫下為一種無色、有甜味的透明液體，并具有強烈的芳香氣味。更為將來打下一個穩(wěn)固的基礎(chǔ)。當(dāng)代大學(xué)生應(yīng)具有較高的綜合能力，特別是作為一名工科學(xué)生，還應(yīng)當(dāng)具備解決實際生產(chǎn)問題的能力。通過課程設(shè)計能使我們進一步鞏固和加強所學(xué)的專業(yè)理論知識，還能培養(yǎng)我們獨立分析和解決實際問題的能力。由這些設(shè)備、儀表等構(gòu)成精餾過程的生產(chǎn)系統(tǒng)，即本次所設(shè)計的精餾裝置。該過程是同時進行傳熱、傳質(zhì)的過程。塔釜產(chǎn)生的蒸汽沿塔板上升，來自塔頂冷凝器的回流液從塔頂逐漸下降，氣液兩相在塔內(nèi)實現(xiàn)多次接觸，進行傳質(zhì)傳熱過程，使混合物達(dá)到一定程度的分離。在精餾塔中，料液自塔的中部某適當(dāng)位置連續(xù)的加入塔內(nèi)，塔頂設(shè)有冷凝器將塔頂蒸汽冷凝為液體。此次化工原理設(shè)計是精餾塔的設(shè)計。西北師范大學(xué)化工原理課程設(shè)計學(xué)院: 化學(xué)化工學(xué)院 專業(yè): 化學(xué)工程與工藝 年級:2011 題目: 苯—甲苯精餾塔設(shè)計 前 言課程設(shè)計是化工原理課程的一個重要的實踐教學(xué)內(nèi)容，是在學(xué)習(xí)過基礎(chǔ)課程和化工原理理論與實踐后，進一步學(xué)習(xí)化工設(shè)計的基礎(chǔ)知識、培養(yǎng)化工設(shè)計能力的重要環(huán)節(jié)。通過該設(shè)計可初步掌握化工單元操作設(shè)計的基本程序和方法、得到化工設(shè)計能力的基本鍛煉，更能從實踐中培養(yǎng)工程意識、健全合理的知識結(jié)構(gòu)。精餾塔是化工生產(chǎn)中十分重要的設(shè)備，它是利用兩組分揮發(fā)度的差異實現(xiàn)連續(xù)的高純度分離。冷凝液的一部分（稱回流液）回入塔頂，其余作為塔頂產(chǎn)品（稱餾出液）連續(xù)排出。精餾塔的分離程度不僅與精餾塔的塔板數(shù)及其設(shè)備的結(jié)構(gòu)形式有關(guān)，還與物料的性質(zhì)、操作條件、氣液流動情況等有關(guān)。為實現(xiàn)精餾過程，必須為該過程提供物流的貯存、輸送、傳熱、分離、控制等的設(shè)備、儀表。課程設(shè)計是讓同學(xué)們理論聯(lián)系實踐的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，是對我們進行的一次綜合性設(shè)計訓(xùn)練。更能培養(yǎng)我們的創(chuàng)新意識、嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的學(xué)習(xí)態(tài)度。課程設(shè)計是一次讓我們接觸實際生產(chǎn)的良好機會，我們應(yīng)充分利用這樣的時機認(rèn)真去對待每一項任務(wù)，為畢業(yè)論文等奠定基礎(chǔ)。雖然為此付出了很多，但在平常的化工原理課程學(xué)習(xí)中總是只針對局部進行計算，而對參數(shù)之間的相互關(guān)聯(lián)缺乏認(rèn)識，所以難免有不妥之處，望垂閱者提出意見，在此表示深切的謝意。苯可燃，有毒，也是一種致癌物質(zhì)。它難溶于水，易溶于有機溶劑，本身也可作為有機溶劑。苯的產(chǎn)量和生產(chǎn)的技術(shù)水平是一個國家石油化工發(fā)展水平的標(biāo)志之一。甲苯（分子式：），是一種無色，帶特殊芳香味的易揮發(fā)液體。還是一種常用的化工原料，可用于制造炸藥、農(nóng)藥、苯甲酸、染料、合成樹脂及滌綸等。確定設(shè)計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、經(jīng)濟上最合理的要求，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)進行調(diào)節(jié)，必要時傳熱量也可進行調(diào)整。計算傳熱面積和選取操作指標(biāo)時，也應(yīng)考慮到生產(chǎn)上的可能波動。（2）滿足經(jīng)濟上的要求要節(jié)省熱能和電能的消耗，減少設(shè)備及基建費用。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，即對操作費和設(shè)備費都有影響。（3）保證安全生產(chǎn)例如苯屬有毒物料，不能讓其蒸汽彌漫車間。以上三項原則在生產(chǎn)中都是同樣重要的。1. 設(shè)計方案 采用精餾原理，精餾是利用混合物中各組分揮發(fā)度的不同將混合物進行分離。因此可使混合物得到幾乎完全的分離。 精餾操作廣泛應(yīng)用于分離純化各種混合物，是化工醫(yī)藥食品等工業(yè)中尤為常見的單元操作。（2） 權(quán)衡利弊 已知進料狀態(tài)是泡點進料，即q=1，q線垂直于圖解法的X軸，故選用圖解法求理論塔板數(shù)。所以：Rmin=(xDyq)/(yqxq)=()/()=。：：（1） 影響總板效率的因素較多，可根據(jù)經(jīng)驗估算，對于雙組分精餾塔，~，取ET=，則N實=N理/ET=18/=30塊。根據(jù)苯甲苯體系的相平衡數(shù)據(jù)可以差得： 狀態(tài)位置 汽相 Y液相X 塔頂加料板塔釜因此可以求得：α1 = α2 = α3=全塔的相對平均揮發(fā)度：αm= (α1*α2*α3)1/3=。由塔頂組成xD=，查表得tD=℃。tm=(++)/3=℃。 μC7H8=*s。所以，μLf=*+()*=*s。 μLw=*+()*=*s。全塔效率 ET=（αμL）=*(*)==%精餾段實際板層數(shù) 提餾段實際板層數(shù)總實際板層數(shù)進料板在第20塊板。操作時，液體由塔頂進入，經(jīng)溢流管（一部分經(jīng)篩孔）逐板下降，并在板上積存液層。泡沫式接觸氣液傳質(zhì)過程的一種形式，性能優(yōu)于泡罩塔。篩板塔普遍用作 H2SH2O 雙溫交換過程的冷、熱塔。泡罩安裝在升氣管的頂部，分圓形和條形兩種，以前者使用較廣。泡罩的下部周邊開有很多齒縫，齒縫一般為三角形、矩形或梯形。 操作時，液體橫向流過塔板，靠溢流堰保持板上有一定厚度的液層，齒縫浸沒于液層之中而形成液封。上升氣體通過齒縫進入液層時，被分散成許多細(xì)小的氣泡或流股，在板上形成鼓泡層，為氣液兩相的傳熱提供大量的界面。泡罩塔板已逐漸被篩板、浮閥塔板所取代，在新建塔設(shè)備中已很少采用。浮閥的類型很多，國內(nèi)常用的有 F1 型、V4 型及T型等。其缺點是處理易結(jié)焦、高粘度的物料時，閥片易與塔板粘結(jié)；在操作過程中有時會發(fā)生閥片脫落或卡死等現(xiàn)象，使塔板效率和操作彈性下降。根據(jù)孔徑大小分為小孔徑篩板（孔徑為38mm）和大孔徑篩板（孔徑為1025mm）兩類。其突出優(yōu)點為結(jié)構(gòu)簡單，造價低板上液面落差小，氣體壓強低，生產(chǎn)能力較大，氣體分散均勻，傳質(zhì)效率較高。故取常壓操作，又因為工作地點在蘭州，當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?7kPa，則塔頂操作壓力PD=87kPa每層塔板壓降通常為3~5mmHg，取：進料板壓力 塔底操作壓力精餾段平均壓力提餾段平均壓力（1）塔頂?shù)钠骄栙|(zhì)量已知, 。則：（3）塔底平均摩爾質(zhì)量已知。 （1）精餾段 最大汽速 ，式中C由計算，其中的由下圖查?。? 史密斯關(guān)聯(lián)圖圖的橫坐標(biāo)為～，在此處取。由上述計算可知液體的表面張力不為標(biāo)準(zhǔn)值20mN/m,則應(yīng)按下式進行校正，即設(shè)計汽速，則空塔氣速為塔徑按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后為。則精餾段的塔徑為。圓整后=。： ::（1）降液管類型與溢流方式①降液管的類型 降液管是塔板間液體流動的通道也是溢流液中夾帶的氣體得以分離的場所。弓形降液管的堰于壁之間的全部界面區(qū)域均為降液空間，塔板面積利用率最高。②溢流方式液體在塔板上的流動形式分為單溢流，雙溢流和多溢流。單溢流方式中液體自受液盤橫向流過塔徑至溢流堰。因此，本設(shè)計也是用單溢流的方式。塔板上的總堰長為該板上各堰的長度之和?！?，即假設(shè)的板上液層高度符合要求.③弓形降液管寬度和截面積由于，查圖282得：，故 降液管的截面積應(yīng)保證液體在降液管內(nèi)有足夠的停留時間，使溢流液體中夾帶的氣泡能來的及分離，為此液體在降液管內(nèi)的停留時間不應(yīng)小于3~5s，對于高壓下操作的塔極易起泡沫的系統(tǒng)，停留時間應(yīng)更長些。 圖282弓形降液管的參數(shù)④降液管底隙高度降液管底隙高度h0即為降液管底緣與塔板的距離。降液管底隙高度一般不宜小于20~25mm，否則易于堵塞，或因安裝偏差而使液流不暢，造成液泛。 式中為液體通過降液管底隙時的流速，根據(jù)經(jīng)驗，一般取=～。⑤受液盤凹形受液盤可在深度低液量時形成良好的液封，又有改變流體流向的緩沖作用，并便于液體從側(cè)線抽出。，且流體中無懸浮固體，故可采用凹形受液盤，深度。 降液管底隙高度 降液管底隙高度應(yīng)低于出口堰高度，才能保證降液管底端有良好的液封，由公式 取,則 ＞故降液管