【正文】 9 5 1 3 7 8 . 1 1 ( 1 0 . 9 5 1 3 ) 9 2 . 1 3 7 8 . 7 9 /L D mM k g k m o l? ? ? ? ? ? （ 2）進(jìn)料板平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 由逐板法，可得第 7塊板為進(jìn)料板 29 5 , 0. 65 39x y? ? 氣相 0 . 6 5 3 9 7 8 . 1 1 ( 1 0 . 6 5 3 9 ) 9 2 . 1 3 8 2 . 9 6 /VFmM k g k m o l? ? ? ? ? ? 液相 0 . 4 2 9 5 7 8 . 1 1 ( 1 0 . 4 2 9 5 ) 9 2 . 1 3 8 6 . 1 1 /L F mM k g k m o l? ? ? ? ? ? （ 3）塔底 平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 : 0. 03 0. 07 2WWxy?? 氣相 10 . 0 7 2 7 8 . 1 1 ( 1 0 . 0 7 2 ) 9 2 . 1 3 9 1 . 1 2 k g m o lV W mM ? ? ? ? ? ? ? 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 14 液相 10 . 0 3 7 8 . 1 1 ( 1 0 . 0 3 ) 9 2 . 1 3 9 1 . 7 1 k g m o lL W mM ? ? ? ? ? ? ? （ 4）精餾段平均摩爾質(zhì)量： 氣相 ： 11 7 8 . 3 9 8 2 . 9 6 8 0 . 6 8 k g m o l2VmM ?? ? ? 液相 ： 11 7 8 . 7 9 8 6 . 1 1 8 2 . 4 5 k g m o l2LmM ?? ? ? （ 5）提餾段平均摩爾質(zhì)量： 氣相 ： 12 9 1 . 1 2 8 2 . 9 6 8 7 . 0 4 k g m o l2VmM ?? ? ? 液相 ： 12 9 1 . 7 1 8 6 . 1 1 8 8 . 9 1 k g m o l2LmM ?? ? ? ? 平均密度的計(jì)算 （ 1）氣相平均密度 Vm? 的計(jì)算 因?yàn)? m VmVm mpMRT? ?? 則： 精餾段平均 氣相 密度 : 1 10 80 .68 2 / 14 ( 89 .9 27 5 )Vm k g m? ????? 提餾段平 均 氣相 密度 : 2 / ( )Vm k g m? ????? （ 2）液相平均密度 Lm? 的計(jì)算 由式 1 i ABL M i L A L B? ??? ? ? ?? ? ?? 求相應(yīng)的液相密度。 （ 4）降液管底隙高度 h0 取液體通過降液管底隙的流速 10 su? ??， 依下式計(jì)算降液管底隙高度 h0 10100 . 0 0 6 6 3 6 0 0 0 . 0 4 8 5 m1 . 3 6 0 . 1 3 6 0 0SWLh lu ?? ? ??? ? ? 1 0 1 0 .0 4 0 9 0 .0 4 8 5 0 .0 1 3 7 m 0 .0 0 6 mWhh? ? ? ? ? 故 降液管底隙高度設(shè)計(jì)合理。 50wh mm? ? 塔板布置 （ 1）塔般的分塊 因 800mm D? ，故塔板采 用分塊式。（ 2）邊緣區(qū)寬度確定 取 0 .0 7 m 0 .0 4 ms s cW W W?? ? ?。 篩孔按正三角形排列，取 孔中心距為 3 3 5 1 5 m mtd?? ? ? ? 取篩孔的孔徑 d0=5mm 塔板上篩孔數(shù)目為 21 . 1 5 5 1 . 1 5 5 2 . 2 4 3 115150 . 0 1 5 0 . 0 1 5An t ? ?? ? ??個(gè) 塔板開孔區(qū)的開孔率φ 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 19 220 0 . 0 0 50 . 9 0 7 ( ) 0 . 9 0 7 ( ) 1 0 0 % 1 0 . 1 %0 . 0 1 5dt? ? ? ? ? 開孔率在 515%范圍內(nèi)，符合要求。 故 ? ? 0 . 5 0 . 0 6 0 . 0 3 ml L w o wh h h h??? ? ? ? ? ?液柱 （ 3）液體表面張力的阻力 h? 計(jì)算 液體表面張力所產(chǎn)生的阻力 h? 304 4 1 9 . 9 1 1 0 0 . 0 0 2 0 3 m8 0 1 . 6 9 . 8 1 0 . 0 0 5LLh gd??? ?? ??? ? ?? ? ? ?液柱 氣體通過每層塔板的液柱高度 ph 0 . 0 3 6 1 0 . 0 3 0 . 0 0 2 0 3 0 . 0 6 8 1 3 mp c lh h h h ?? ? ? ? ? ? ? 氣體通過每層塔板的壓降為 0. 06 81 3 80 1. 6 9. 81 53 5. 75 Pa 70 0 PaP P LP h g?? ? ? ? ? ? ? ? ?（設(shè)計(jì)允許值） （ 4）液面落差 對于篩板塔液面落差很小，但本例的塔徑和液流量均不大，故可忽略。 ? 漏液計(jì)算 對篩板塔，漏夜點(diǎn)氣速為 0 , m in 04 .4 ( 0 .0 0 5 6 0 .1 3 )8 0 1 .64 .4 0 .7 7 2 ( 0 .0 0 5 6 0 .1 3 0 .0 6 0 .0 0 2 0 3 ) 6 .1 0 6 7 /2 .8 2LLVu C h hms?? ?? ? ?? ? ? ? ? ? ? 實(shí)際孔速 0 0 ,m in1 0 .9 6 /u m s u?? 篩板的穩(wěn)定性系數(shù) 00 , m i n1 0 . 9 6 1 . 7 9 5 1 . 56 . 1 0 6 7uK u? ? ? ? ? 液泛計(jì)算 為防止降液管液泛的發(fā)生，應(yīng)使降液管中清液層高度 )( WTd hHH ??? 甲醇 — 水物系屬一般物系，取 ?? ，則 ( ) ( ) mTWHh? ? ? ? ? 而 d p L dH h h h? ? ? 板上不設(shè)進(jìn)口堰，則 0. 07 57 3 0. 06 0. 00 15 0. 20 31 3 md P L dH h h h? ? ? ? ? ? ?液柱 ()d T WH H h??? 故在本 設(shè)計(jì)中不會(huì)發(fā)生液泛現(xiàn)象。 23 336002 . 8 4 1 0 ( ) 0 . 0 0 6sOWWLhE l?? ? ? ? 取 1E? ? 3,m in ssL ? 據(jù)此可作出與氣體流量無關(guān)的垂直液相負(fù)荷下限線 3。 ? 液泛線 令 ()d T WH H h??? 由 11 。 精餾塔負(fù)荷性能圖見圖 3— 1 精餾段篩板負(fù)荷性能圖012345670 Ls(m3/s)Vs(m3/s)系列1系列2系列3系列4系列5系列6 ，作出操作點(diǎn)，與原點(diǎn)連接，即為操作線。 ，所以塔板 的氣相負(fù)荷上限由液沫夾帶控制，操作下限由漏液線控制。 ? 板式塔的結(jié)構(gòu) Ls， 3ms Vs， 3ms 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 24 ? 塔體的結(jié)構(gòu) 板式塔內(nèi)部裝有塔板、降液管、各物流的進(jìn)出口及人孔（手孔）、基坐、 除沫 器等附屬裝置。 塔頂空間 塔頂空間指塔內(nèi)最上層塔板與塔頂?shù)拈g距。 塔底空間 （ 1）、塔底儲(chǔ)液空間依儲(chǔ)液量停留 3－ 5min 或更長時(shí)間而定。 人孔 對于 mmD 1000? 的板式塔，為安裝、檢修的要求，每隔 8層塔板設(shè)一人孔，本塔共開 3個(gè)人孔。人孔處板間距為 800mm，直徑為 500mm，其伸出塔體的筒長為 200mm。為了檢修方便，取一塊作為通道板，通 道板的寬度取 400mm。7 8 . 3 9 /7 8 . 3 9 8 1 . 7 9 6 4 1 1 . 5 2 /DDM k g m o lD M D k J k g?? ? ? ? ? (1 )0 . 9 8 4 0 0 . 7 1 (1 0 . 9 8 ) 2 8 9 . 2 33 8 6 . 9 1 /V D L D D V A D V BI I X H X Hk J k g? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ?? 物質(zhì) 沸點(diǎn) 0C 蒸發(fā)潛熱 KJ/Kg 臨界溫度 TC/K 苯 394 甲苯 363 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 26 39。9 1 . 7 1 / 9 1 . 7 1 1 0 3 . 2 1 9 4 6 5 . 3 9 /WWM k g m o lW M W k J k g?? ? ? ? ? ( 1 )( 1 0 .0 3 ) 3 5 9 .7 4 0 .0 3 4 5 4 .2 93 3 5 .2 7 /LW V W W V B W V AI I X H X Hk J k g? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ?? 39。塔頂蒸 汽的適宜流速為：常壓操作時(shí)取 12~20ms ，絕對壓力在 6000 ~ 14000Pa時(shí)取30~50ms，絕對壓力小于 6000Pa 時(shí)取 50~70ms 。 進(jìn)料管內(nèi)適宜流速為：由高 位槽入塔時(shí)取 ~ ，由泵 輸送時(shí)取 ~ 。由公式計(jì)算得到尺寸均應(yīng)圓整到相應(yīng)規(guī)格的管徑。 ? 進(jìn)氣管 當(dāng)對氣體分布要求不高時(shí)，采用如圖 a 所示結(jié)構(gòu)的進(jìn)氣管；當(dāng)塔徑較大且進(jìn)氣要求均勻時(shí)，可采用如圖 b 所示結(jié)構(gòu)的進(jìn)氣管，管上開有 3 排小孔，管徑及小孔直徑與數(shù)量由工藝條件決定。全部小孔截面積 為進(jìn)氣管截面積的 ~ 倍。 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 29 ? 再沸器 再沸器的任務(wù)是將部分塔底的液體蒸發(fā)以便進(jìn)行徑流分離。 選擇時(shí)應(yīng) 注意以下 幾點(diǎn) ： ① 使設(shè)備成本低（保持較高的傳熱系數(shù)）； ② 使換熱表面盡可能清潔（防止傳熱管表面結(jié)垢）； ③ 對于易熱分解的產(chǎn)品，應(yīng)使其停留時(shí)間短，加熱壁溫低； ④ 能滿足分離要求。工業(yè)上使用最多的形式有：強(qiáng)制循環(huán)式、臥式熱虹吸式、立式熱虹吸式和凱爾特式。再沸器容量大時(shí)塔的操作穩(wěn)定，蒸汽分離空間大時(shí)可防止蒸氣中夾帶液體。采用臥式再沸器，可以使塔和建筑物的總高度降低；由于產(chǎn)品在臥式再沸器中 的停留時(shí)間較長。 熱虹吸式再沸器利用再沸器中氣 液混合物和塔底 液體的密度差為推動(dòng)力，增加流體在管內(nèi)的流動(dòng)速度，減少污垢的沉積，提高了傳熱系數(shù)，裝置緊湊，占地面積小。再沸器的傳熱面積可任意選用，釜液結(jié)焦時(shí)清洗方便，但金屬消耗量和占地面積都大。 ? 冷凝器 冷凝器的任務(wù)是冷凝離開塔頂?shù)恼羝?，以便為分離提供足夠的回流。當(dāng)全凝時(shí)，部分冷凝凝液作為回流返回，冷凝沒 有分離作用。為了提高冷卻介質(zhì)的流速，使其傳熱系數(shù)提高，一般安排冷卻介質(zhì)在管內(nèi)流動(dòng)，蒸汽在管外冷凝，對于小型精餾塔，冷凝器一般安裝在塔頂，冷凝液靠重力作用回流入塔。工業(yè)上常用的幾種回流形式 對于大型精餾塔，往往講冷凝器安裝在離地面約 5m 的支架上，以保證泵在輸送回流液時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)氣蝕現(xiàn)象。 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 30 計(jì)算結(jié)果匯總 符號(hào) 單位 計(jì)算數(shù)據(jù) 精餾段 提餾段 各段平均溫度 tm ℃ 各段相對揮發(fā)度 ? 各段平均壓強(qiáng) Pm kPa 平均流量 氣相 Vs m3/s 液相 LS m3/s 實(shí)際塔板數(shù) N 塊 12 14 板間距 HT m 塔的有效高度 Z m 塔徑 D m 空塔氣速 U m/s 0． 783 塔板液流型式 單溢流 單溢流 溢 流 裝 置 溢流管型式 弓形 弓形 堰長 LW m 堰高 hw m 溢流堰寬度 Wd m 管底與受液盤距離 H0 板 上清液層高度 hL m 孔徑 D0 m 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 31 孔間距 T m 孔數(shù) N 11515 開孔面積 Aa m2 篩孔氣速 U0 m/s 塔板壓降 Δ P0 aP 堰上液層高度 Hd m 霧沫夾帶 ev kg/kg 負(fù)荷上限 液沫夾帶控制 負(fù)荷下限 漏液控 制 氣相最大負(fù)荷 Vmax m3/s 氣相最小負(fù)荷 Vmin m3/s 操作彈性 致 謝 課程設(shè)計(jì)對于我們是一次嚴(yán)峻的考驗(yàn)，綜合檢驗(yàn)了學(xué)過的知識(shí)，培養(yǎng)了我們理論聯(lián)系實(shí)際的能力。通過對這次化工原理的課程設(shè)計(jì)使我增長了許多實(shí)際的知識(shí)，也在大腦中確立了