化工原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告--苯_甲苯連續(xù)精餾塔的設(shè)計(jì)

1、-PAGE . z. . . . . 資料. . .化工原理課程設(shè)計(jì)苯-甲苯連續(xù)精餾篩板塔的設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)班級(jí) ：09級(jí)化學(xué)工程與工藝2班姓 名 ： 吳凡平 學(xué) 號(hào) ： 06109240 指導(dǎo)教師 ：姚剛 設(shè)計(jì)地點(diǎn) ：東南大學(xué)成賢學(xué)院2011年9月目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc303316400一序言 PAGEREF _Toc303316400 h - 4 -HYPERLINK l _Toc303316401二板式精餾塔設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) PAGEREF _Toc303316401 h - 5 -HYPERLINK l _Toc303316402三設(shè)計(jì)計(jì)算 PAGER

2、EF _Toc303316402 h - 6 -HYPERLINK l _Toc3033164033.1 設(shè)計(jì)方案的選定及根底數(shù)據(jù)的搜集 PAGEREF _Toc303316403 h - 6 -HYPERLINK l _Toc3033164043.2精餾塔的物料衡算 PAGEREF _Toc303316404 h - 9 -HYPERLINK l _Toc303316405原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率 PAGEREF _Toc303316405 h - 9 -HYPERLINK l _Toc303316406原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量 PAGEREF _Toc303316406

3、 h - 9 -HYPERLINK l _Toc303316407物料衡算 PAGEREF _Toc303316407 h - 9 -HYPERLINK l _Toc3033164083.3 塔板數(shù)確實(shí)定 PAGEREF _Toc303316408 h - 9 -HYPERLINK l _Toc303316409理論塔板數(shù)確實(shí)定 PAGEREF _Toc303316409 h - 9 -HYPERLINK l _Toc303316410全塔效率的計(jì)算 PAGEREF _Toc303316410 h - 13 -HYPERLINK l _Toc303316411*際板數(shù) PAGEREF _Toc

4、303316411 h - 14 -HYPERLINK l _Toc3033164123.4 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算 PAGEREF _Toc303316412 h - 14 -HYPERLINK l _Toc3033164133.4.1操作壓力的計(jì)算 PAGEREF _Toc303316413 h - 14 -HYPERLINK l _Toc303316414操作溫度的計(jì)算 PAGEREF _Toc303316414 h - 15 -HYPERLINK l _Toc3033164153.4.3平均摩爾質(zhì)量的計(jì)算 PAGEREF _Toc303316415 h - 16 -HYP

5、ERLINK l _Toc303316416平均密度的計(jì)算 PAGEREF _Toc303316416 h - 17 -HYPERLINK l _Toc303316417液體平均外表*力的計(jì)算 PAGEREF _Toc303316417 h - 20 -HYPERLINK l _Toc303316418液體平均黏度的計(jì)算 PAGEREF _Toc303316418 h - 21 -HYPERLINK l _Toc303316419氣液負(fù)荷計(jì)算 PAGEREF _Toc303316419 h - 22 -HYPERLINK l _Toc3033164203.5 精餾塔的塔體工藝尺寸計(jì)算 PAGE

6、REF _Toc303316420 h - 23 -HYPERLINK l _Toc303316421塔徑的計(jì)算 PAGEREF _Toc303316421 h - 23 -HYPERLINK l _Toc303316422有效塔高的計(jì)算 PAGEREF _Toc303316422 h - 25 -HYPERLINK l _Toc3033164233.6 塔板主要工藝尺寸的計(jì)算 PAGEREF _Toc303316423 h - 25 -HYPERLINK l _Toc303316424溢流裝置計(jì)算 PAGEREF _Toc303316424 h - 25 -HYPERLINK l _Toc3

7、03316425塔板布置 PAGEREF _Toc303316425 h - 28 -HYPERLINK l _Toc3033164263.7 篩板的流體力學(xué)驗(yàn)算 PAGEREF _Toc303316426 h - 29 -HYPERLINK l _Toc303316427塔板阻力 PAGEREF _Toc303316427 h - 29 -HYPERLINK l _Toc303316428漏液點(diǎn) PAGEREF _Toc303316428 h - 30 -HYPERLINK l _Toc303316429霧沫夾帶 PAGEREF _Toc303316429 h - 31 -HYPERLINK

8、 l _Toc303316430液面落差 PAGEREF _Toc303316430 h - 31 -HYPERLINK l _Toc303316431液泛的校核 PAGEREF _Toc303316431 h - 32 -HYPERLINK l _Toc3033164323.8 塔板負(fù)荷性能圖 PAGEREF _Toc303316432 h - 33 -HYPERLINK l _Toc303316433四設(shè)計(jì)結(jié)果一覽表 PAGEREF _Toc303316433 h - 41 -HYPERLINK l _Toc303316434五板式塔得構(gòu)造與附屬設(shè)備 PAGEREF _Toc3033164

9、34 h - 42 -HYPERLINK l _Toc3033164355.1附件的計(jì)算 PAGEREF _Toc303316435 h - 42 -HYPERLINK l _Toc303316436配管 PAGEREF _Toc303316436 h - 42 -HYPERLINK l _Toc303316437冷凝器 PAGEREF _Toc303316437 h - 44 -HYPERLINK l _Toc3033164385.1.3 再沸器 PAGEREF _Toc303316438 h - 45 -HYPERLINK l _Toc3033164395.2 板式塔構(gòu)造 PAGEREF

10、_Toc303316439 h - 46 -HYPERLINK l _Toc303316440六參考書(shū)目 PAGEREF _Toc303316440 h - 47 -HYPERLINK l _Toc303316441七設(shè)計(jì)心得體會(huì) PAGEREF _Toc303316441 h - 47 -HYPERLINK l _Toc303316442八附錄：苯甲苯連續(xù)精餾過(guò)程板式精餾塔示意圖 PAGEREF _Toc303316442 h - 49 -一 序 言化工原理課程設(shè)計(jì)是綜合運(yùn)用化工原理課程和有關(guān)先修課程物理化學(xué)，化工制圖等所學(xué)知識(shí)，完成一個(gè)單元設(shè)備設(shè)計(jì)為主的一次性實(shí)踐教學(xué)，是理論聯(lián)系實(shí)際的橋梁

11、，在整個(gè)教學(xué)中起著培養(yǎng)學(xué)生能力的重要作用。通過(guò)課程設(shè)計(jì)，要求更加熟悉工程設(shè)計(jì)的根本內(nèi)容，掌握化工單元操作設(shè)計(jì)的主要程序及方法，鍛煉和提高學(xué)生綜合運(yùn)用理論知識(shí)和技能的能力，問(wèn)題分析能力，思考問(wèn)題能力，計(jì)算能力等。 精餾是別離液體混合物含可液化的氣體混合物最常用的一種單元操作，在化工，煉油，石油化工等工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。精餾過(guò)程在能量劑驅(qū)動(dòng)下有時(shí)加質(zhì)量劑，使氣液兩相屢次直接接觸和別離，利用液相混合物中各組分的揮發(fā)度的不同，使易揮發(fā)組分由液相向氣相轉(zhuǎn)移，難揮發(fā)組分由氣相向液相轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn)原料混合液中各組分的別離。根據(jù)生產(chǎn)上的不同要求，精餾操作可以是連續(xù)的或間歇的，有些特殊的物系還可采用衡沸精餾或萃取精

12、餾等特殊方法進(jìn)展別離。本設(shè)計(jì)的題目是苯-甲苯連續(xù)精餾篩板塔的設(shè)計(jì)，即需設(shè)計(jì)一個(gè)精餾塔用來(lái)別離易揮發(fā)的苯和不易揮發(fā)的甲苯，采用連續(xù)操作方式，需設(shè)計(jì)一板式塔將其別離。二板式精餾塔設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)一、設(shè)計(jì)題目苯-甲苯連續(xù)精餾篩板塔的設(shè)計(jì)。二、設(shè)計(jì)任務(wù)(1)原料液中苯含量：質(zhì)量分率50(質(zhì)量)，其余為甲苯。(2)塔頂產(chǎn)品中苯含量不得低于95(質(zhì)量)。(3)殘液中苯含量不得高于5(質(zhì)量)。(4)生產(chǎn)能力：40000t/y苯產(chǎn)品，年開(kāi)工300天。三、操作條件(1)精餾塔頂壓強(qiáng)：常壓(2)進(jìn)料熱狀態(tài)：泡點(diǎn)進(jìn)料(3)回流比：自選 (4)單板壓降壓：0.7kPa 四、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求(1)設(shè)計(jì)方案確實(shí)定及流程說(shuō)明(2)

13、塔的工藝計(jì)算(3)塔和塔板主要工藝尺寸的設(shè)計(jì)塔高、塔徑以及塔板構(gòu)造尺寸確實(shí)定；塔板的流體力學(xué)驗(yàn)算；塔板的負(fù)荷性能圖。(4)編制設(shè)計(jì)結(jié)果概要或設(shè)計(jì)一覽表(5)輔助設(shè)備選型與計(jì)算(6)繪制塔設(shè)備構(gòu)造圖：采用繪圖紙徒手繪制五、時(shí)間及地點(diǎn)安排(1)時(shí)間：2011.8.152011.9.9(第1周第4周)(2)地點(diǎn)：東南大學(xué)成賢學(xué)院六、參考書(shū)目1夏清,陳常貴化工原理下冊(cè)*：*大學(xué)，20052任曉光化工原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)：化學(xué)工業(yè)，2009三設(shè)計(jì)計(jì)算3.1 設(shè)計(jì)方案的選定及根底數(shù)據(jù)的搜集本設(shè)計(jì)任務(wù)為別離苯一甲苯混合物。由于對(duì)物料沒(méi)有特殊的要求，可以在常壓下操作。對(duì)于二元混合物的別離，應(yīng)采用連續(xù)精餾流程。設(shè)計(jì)

14、中采用泡點(diǎn)進(jìn)料，將原料液通過(guò)預(yù)熱器加熱至泡點(diǎn)后送入精餾塔內(nèi)。塔頂上升蒸氣采用全凝器冷凝，冷凝液在泡點(diǎn)下一局部回流至塔內(nèi)，其余局部經(jīng)產(chǎn)品冷卻器冷卻后送至儲(chǔ)罐。該物系屬易別離物系，最小回流比較小，故操作回流比取最小回流比的1.91388倍。塔底設(shè)置再沸器采用間接蒸汽加熱，塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送至儲(chǔ)罐。其中由于蒸餾過(guò)程的原理是屢次進(jìn)展局部汽化和冷凝，熱效率比較低，但塔頂冷凝器放出的熱量很多，但其能量品位較低，不能直接用于塔釜的熱源，在本次設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)把其熱量作為低溫?zé)嵩串a(chǎn)生低壓蒸汽作為原料預(yù)熱器的熱源之一，充分利用了能量。塔板的類(lèi)型為篩板塔精餾，篩板塔塔板上開(kāi)有許多均布的篩孔，孔徑一般為38mm，篩孔在塔

15、板上作正三角形排列。篩板塔也是傳質(zhì)過(guò)程常用的塔設(shè)備，它的主要優(yōu)點(diǎn)有：() 構(gòu)造比浮閥塔更簡(jiǎn)單，易于加工，造價(jià)約為泡罩塔的60，為浮閥塔的80左右。() 處理能力大，比同塔徑的泡罩塔可增加1015。() 塔板效率高，比泡罩塔高15左右。() 壓降較低，每板壓力比泡罩塔約低30左右。 篩板塔的缺點(diǎn)是：() 塔板安裝的水平度要求較高，否則氣液接觸不勻。() 操作彈性較小(約23)。() 小孔篩板容易堵塞。以下圖是板式塔的簡(jiǎn)單圖：表1 苯和甲苯的物理性質(zhì)工程分子式分子量M沸點(diǎn)臨界溫度tC臨界壓強(qiáng)PCkPa苯AC6H678.1180.1288.56833.4甲苯BC6H5CH392.13110.6318

16、.574107.7表2 苯和甲苯的飽和蒸汽壓溫度80.1859095100105110.6,kPa101.33116.9135.5155.7179.2204.2240.0，kPa40.046.054.063.374.386.0表3 常溫下苯甲苯氣液平衡數(shù)據(jù)2：例11附表2溫度80.1859095100105液相中苯的摩爾分率1.0000.7800.5810.4120.2580.130汽相中苯的摩爾分率1.0000.9000.7770.6300.4560.262表4 純組分的外表*力(1：附錄圖7)溫度8090100110120苯，mN/m甲苯，Mn/m21.221.72020.618.819.

17、517.518.416.217.3表5 組分的液相密度(1：附錄圖8)溫度()8090100110120苯,kg/814805791778763甲苯,kg/809801791780768表6 液體粘度1：溫度()8090100110120苯mP.s0.3080.2790.2550.2330.215甲苯mP.s0.3110.2860.2640.2540.228表7常壓下苯甲苯的氣液平衡數(shù)據(jù)溫度t液相中苯的摩爾分率*氣相中苯的摩爾分率y110.560.000.00109.911.002.50108.793.007.11107.615.0011.2105.0510.020.8102.7915.029

18、.4100.7520.037.298.8425.044.297.1330.050.795.5835.056.694.0940.061.992.6945.066.791.4050.071.390.1155.075.580.8060.079.187.6365.082.586.5270.085.785.4475.088.584.4080.091.283.3385.093.682.2590.095.981.1195.098.080.6697.098.880.2199.099.6180.01100.0100.03.2精餾塔的物料衡算3.2.1原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率物料衡算式:苯的摩爾質(zhì)量 甲苯

19、的摩爾質(zhì)量 EQ3.2.2原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量3.2.3物料衡算原料處理量總物料衡算 苯物料衡算 聯(lián)立解得式中 F原料液流量 D塔頂產(chǎn)品量 W塔底產(chǎn)品量3.3 塔板數(shù)確實(shí)定3.3.1理論塔板數(shù)確實(shí)定(1)相對(duì)揮發(fā)度的計(jì)算苯的沸點(diǎn):80.1 甲苯的沸點(diǎn):110.6由安托因方程 及網(wǎng)絡(luò)上關(guān)于苯和甲苯的安托因系數(shù)圖2：苯和甲苯的安托因系數(shù)來(lái)自百度網(wǎng)絡(luò)T=80.11時(shí)苯：甲苯：解得：T=110.6時(shí)苯：甲苯：解得：則80.1時(shí) 110.6時(shí) 2最小回流比的求取由于泡點(diǎn)進(jìn)料即飽和液體進(jìn)料，所以取q=1，q線為一條垂直線通常操作回流比可取最小回流比的1.12倍，即，則取3求精餾塔的氣液相負(fù)

20、荷 泡點(diǎn)進(jìn)料q=14求操作線方程精餾段操作線方程：提餾段操作線方程：5逐板法求理論板數(shù)相平衡方程 即 變形得： 用精餾段操作線和相平衡方程進(jìn)展逐板計(jì)算：故精餾段理論板數(shù)n=4用提餾段操作線和相平衡方程繼續(xù)逐板計(jì)算：故提餾段理論板數(shù)n=6不包括塔釜理論板數(shù)一共10塊，進(jìn)料板為第5塊3.3.2全塔效率的計(jì)算由于塔頂壓強(qiáng)為常壓=101.3，單板壓降為0.7，理論板為10塊，故塔釜壓強(qiáng)=。經(jīng)chemCAD擬合計(jì)算的塔頂溫度=81.126，塔釜溫度=110.179。所以全塔平均溫度=95.6525。查液體黏度共線圖圖3：液體粘度共線圖分別查得苯、甲苯在平均溫度下的粘度，平均粘度由公式，得根據(jù)奧康奈爾Oc

21、onnell公式計(jì)算全塔效率3.3.3*際板數(shù)精餾段實(shí)際板層數(shù)提餾段實(shí)際板層數(shù)全塔共有塔板19塊，進(jìn)料板在第9塊板。3.4 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算3.4.1操作壓力的計(jì)算塔頂操作壓力P101.3 kPa每層塔板壓降 P0.7 kPa進(jìn)料板壓力101.3+0.78106.9 kPa塔底操作壓力=101.3+0.719114.6 kPa精餾段平均壓力101.3+106.92104.1 kPa提餾段平均壓力=106.9+114.6/2 =110.75 kPa3.4.2操作溫度的計(jì)算根據(jù)上式計(jì)算出的壓力，經(jīng)過(guò)chemCAD擬合計(jì)算得塔頂溫度圖4：chemCAD擬合計(jì)算得塔頂溫度進(jìn)料板溫度

22、圖5：chemCAD擬合計(jì)算得進(jìn)料板溫度塔底溫度圖6：chemCAD擬合計(jì)算得塔釜溫度精餾段平均溫度= 81.126+93.665/2 = 87.40提餾段平均溫度=93.665+112.43/2 =103.053.4.3平均摩爾質(zhì)量的計(jì)算塔頂平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 由*D=y1=0.957,代入相平衡方程得*1=0.900進(jìn)料板平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 由上面理論板的算法，得0.745，0.541塔底平均摩爾質(zhì)量計(jì)算由 =0.034,由相平衡方程，得=0.081精餾段平均摩爾質(zhì)量 提餾段平均摩爾質(zhì)量3.4.4平均密度的計(jì)算氣相平均密度計(jì)算 由理想氣體狀態(tài)方程計(jì)算，精餾段的平均氣相密度即 提餾段的平均氣相密

23、度液相平均密度計(jì)算 液相平均密度依下式計(jì)算，即 由溫度可以查有機(jī)液體相對(duì)密度共線圖可以得到對(duì)應(yīng)的液體密度圖7：有機(jī)液體相對(duì)密度共線圖a.塔頂液相平均密度的計(jì)算由tD81.126，查共線圖得 塔頂液相的質(zhì)量分率求得 得 b.進(jìn)料板液相平均密度的計(jì)算 由tD93.665，查共線圖得 塔頂液相的質(zhì)量分率 求得 得 c.塔底液相平均密度的計(jì)算 由tw112.43，查共線圖得 塔頂液相的質(zhì)量分率 求得 得 精餾段液相平均密度為 提餾段液相平均密度為3.4.5液體平均外表*力的計(jì)算由公式：及查有機(jī)液體的外表*力共線圖得液體*力可以計(jì)算液體外表*力圖8：有機(jī)液體的外表*力共線圖a.塔頂液相平均外表*力的計(jì)算

24、 由 tD81.126，查共線圖得 b.進(jìn)料板液相平均外表*力的計(jì)算 由tF93.665，查共線圖得c.塔底液相平均外表*力的計(jì)算 由tw112.43，查共線圖得 精餾段液相平均外表*力為 提餾段液相平均外表*力為3.4.6液體平均黏度的計(jì)算由公式：及查液體黏度共線圖得液體黏度可以計(jì)算液體黏度圖9：液體黏度共線圖塔頂液相平均黏度的計(jì)算由 tD81.126，查共線圖得 進(jìn)料板液相平均黏度的計(jì)算由tF93.665，查共線圖得塔底液相平均黏度的計(jì)算由tw112.43，查共線圖得 精餾段液相平均黏度為 提餾段液相平均黏度為3.4.7氣液負(fù)荷計(jì)算精餾段：提餾段：3.5 精餾塔的塔體工藝尺寸計(jì)算3.5.1

25、塔徑的計(jì)算塔板間距HT的選定很重要，它與塔高、塔徑、物系性質(zhì)、別離效率、塔的操作彈性，以及塔的安裝、檢修等都有關(guān)?？蓞⒄障卤硭窘?jīng)歷關(guān)系選取。表8 板間距與塔徑關(guān)系塔徑DT，m0.30.50.50.80.81.61.62.42.44.0板間距HT，mm200300250350300450350600400600對(duì)精餾段：初選板間距，取板上液層高度，故；查史密斯關(guān)聯(lián)圖 得C20=0.074；依式圖10：史密斯關(guān)聯(lián)圖校正物系外表*力為時(shí)可取平安系數(shù)為0.7，則平安系數(shù)0.60.8，故按標(biāo)準(zhǔn),塔徑圓整為1.2m,則空塔氣速0.27m/s。對(duì)提餾段：初選板間距，取板上液層高度，故；查史密斯關(guān)聯(lián)圖 得C

26、20=0.068；依式校正物系外表*力為時(shí)可取平安系數(shù)為0.7，則平安系數(shù)0.60.8，故按標(biāo)準(zhǔn),塔徑圓整為1.2m,則空塔氣速0.26m/s。將精餾段和提溜段相比較可以知道二者的塔徑不一致，根據(jù)塔徑的選擇規(guī)定，對(duì)于相差不大的二塔徑取二者中較大的，因此在設(shè)計(jì)塔的時(shí)候塔徑取1.2m。3.5.2有效塔高的計(jì)算精餾段有效塔高提餾段有效塔高在精餾段和提餾段各設(shè)人孔一個(gè)，高度為600mm,故有效塔高3.6 塔板主要工藝尺寸的計(jì)算3.6.1溢流裝置計(jì)算精餾段因塔徑D1.2m，可選用單溢流弓形降液管，采用平行受液盤(pán)。對(duì)精餾段各項(xiàng)計(jì)算如下： a)溢流堰長(zhǎng)：?jiǎn)我缌鲄^(qū)lW=0.60.8D，取堰長(zhǎng)為0.60D=0.

27、601.20=0.72mb)出口堰高：， 查液流收縮系數(shù)計(jì)算圖可以得到液流收縮系數(shù)E。圖11：液流收縮系數(shù)計(jì)算圖查得E=1.039,則故c)降液管的寬度與降液管的面積：由查弓形降液管的寬度與面積圖可得圖12：弓形降液管的寬度與面積，故 ，利用計(jì)算液體在降液管中停留時(shí)間以檢驗(yàn)降液管面積，即大于5s，符合要求d)降液管底隙高度：取液體通過(guò)降液管底隙的流速0.070.25m/s依式：滿(mǎn)足條件，故降液管底隙高度設(shè)計(jì)合理e)受液盤(pán) 采用平行形受液盤(pán)，不設(shè)進(jìn)堰口，深度為60mm提餾段因塔徑D1.2m，可選用單溢流弓形降液管，采用平行受液盤(pán)。對(duì)精餾段各項(xiàng)計(jì)算如下： a)溢流堰長(zhǎng)：?jiǎn)我缌鲄^(qū)lW=0.60.8D

28、，取堰長(zhǎng)為0.60D=0.601.20=0.72mb)出口堰高：， 查液流收縮系數(shù)計(jì)算圖可以得到液流收縮系數(shù)E。查得E=1.058,則故 c)降液管的寬度與降液管的面積：由查弓形降液管的寬度與面積圖可得，故 ，利用計(jì)算液體在降液管中停留時(shí)間以檢驗(yàn)降液管面積，即大于5s，符合要求d)降液管底隙高度：取液體通過(guò)降液管底隙的流速0.070.25m/s依式：滿(mǎn)足條件，故降液管底隙高度設(shè)計(jì)合理e)受液盤(pán) 采用平行形受液盤(pán)，不設(shè)進(jìn)堰口，深度為60mm3.6.2塔板布置塔板的分塊 因D1200mm，故塔板采用分塊式。塔極分為4塊。對(duì)精餾段：取邊緣區(qū)寬度 由于小塔邊緣區(qū)寬度取安定區(qū)寬度 由于D=1.2m1.5

29、m故取b)開(kāi)孔區(qū)面積用計(jì)算開(kāi)空區(qū)面積，解得，篩孔數(shù)與開(kāi)孔率：本例所處理是物系無(wú)腐蝕性，可選用碳鋼板，取篩板直徑，篩孔按正三角形排列取孔中心距t為篩孔數(shù)開(kāi)孔率則每層板上的開(kāi)孔面積為3.7 篩板的流體力學(xué)驗(yàn)算塔板的流體力學(xué)計(jì)算，目的在于驗(yàn)算預(yù)選的塔板參數(shù)是否能維持塔的正常操作，以便決定對(duì)有關(guān)塔板參數(shù)進(jìn)展必要的調(diào)整，最后還要作出塔板負(fù)荷性能圖。3.7.1塔板阻力塔板阻力依下式計(jì)算：式中：精餾段查干板孔的流量系數(shù)圖得圖13：干板孔的流量系數(shù)圖所以單板壓降提餾段查干板孔的流量系數(shù)圖得所以單板壓降3.7.2漏液點(diǎn)當(dāng)孔速低于漏液點(diǎn)氣速時(shí)，大量液體從篩孔漏液，這將嚴(yán)重影響塔板效率，因此，漏液點(diǎn)氣速為下限氣速，

30、篩孔的漏液點(diǎn)氣速按下式計(jì)算：其中精餾段穩(wěn)定系數(shù)，故在設(shè)計(jì)負(fù)荷下不會(huì)產(chǎn)生過(guò)量漏液。提餾段穩(wěn)定系數(shù)，故在設(shè)計(jì)負(fù)荷下不會(huì)產(chǎn)生過(guò)量漏液。3.7.3霧沫夾帶 其中精餾段故在設(shè)計(jì)負(fù)荷下不會(huì)發(fā)生過(guò)量的霧沫夾帶提餾段故在設(shè)計(jì)負(fù)荷下不會(huì)發(fā)生過(guò)量的霧沫夾帶3.7.4液面落差對(duì)于篩板塔，液面落差很小，且本例的塔徑和液流量均不大，故可忽略液面落差的影響。 3.7.5液泛的校核為了防止液泛，降液管中液面高不得超過(guò)即其中液體在降液管出口阻力：精餾段取則則故在設(shè)計(jì)負(fù)荷下不會(huì)發(fā)生液泛提餾段取則則故在設(shè)計(jì)負(fù)荷下不會(huì)發(fā)生液泛根據(jù)以上塔板的各項(xiàng)液體力學(xué)驗(yàn)算，可認(rèn)為精餾段塔徑及各項(xiàng)工藝尺寸是適合的。3.8 塔板負(fù)荷性能圖1精餾段(1

31、) 霧沫夾帶線 霧沫夾帶量 其中取，前面求得，代入，整理得：在操作*圍內(nèi)，任取幾個(gè)值，依上式計(jì)算出值，計(jì)算結(jié)果列于表9。 表90.0020.0030.0040.0050.0061.611.541.481.421.37由上表數(shù)據(jù)即可作出霧沫夾帶線1。 (2) 液泛線 由E=1.039,=0.72得：已算出，代入，整理得：在操作*圍內(nèi)，任取幾個(gè)值，依上式計(jì)算出值，計(jì)算結(jié)果列于表10。 表100.0020.0030.0040.0050.0061.8371.7451.6741.5971.512由上表數(shù)據(jù)即可作出液泛線2。 (3) 液相負(fù)荷上限線 以4s作為液體在降液管中停留時(shí)間的下限， 從而做出液相負(fù)

32、荷上限線3(4) 漏液線由和，代入得：整理得：在操作*圍內(nèi)，任取幾個(gè)值，依上式計(jì)算出值，計(jì)算結(jié)果列于表11。 表110.0020.0030.0040.0050.0060.5530.5660.5780.5880.598由上表數(shù)據(jù)即可作出漏液線4(5) 液相負(fù)荷下限線 對(duì)于平直堰，取堰上液層高度作為最小液體負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)。E=1.039據(jù)此可作出與氣體流量無(wú)關(guān)的垂直液相負(fù)荷下限線5。根據(jù)以上各線方程，可作出篩板塔的負(fù)荷性能圖，如以下圖。操作點(diǎn)P圖14：精餾段篩板負(fù)荷性能圖由塔板負(fù)荷性能圖可以看出：任務(wù)規(guī)定的氣、液負(fù)荷下的操作點(diǎn)P設(shè)計(jì)點(diǎn)，處在適宜操作區(qū)內(nèi)的適中位置。塔板的氣相負(fù)荷上限由霧沫夾帶控制，操作下

33、限有漏液控制。按照固定的氣液比，由圖14查出塔板的氣相負(fù)荷上限，氣相負(fù)荷下限，所以操作彈性2.提餾段(1) 霧沫夾帶線 霧沫夾帶量 其中取，前面求得，代入，整理得：在操作*圍內(nèi)，任取幾個(gè)值，依上式計(jì)算出值，計(jì)算結(jié)果列于表12。 表120.0010.0020.0030.0040.0051.8761.7921.7211.6571.599由上表數(shù)據(jù)即可作出霧沫夾帶線1。 (2) 液泛線 由E=1.058,=0.72得：已算出，代入，整理得：在操作*圍內(nèi)，任取幾個(gè)值，依上式計(jì)算出值，計(jì)算結(jié)果列于表13。 表130.0010.0020.0030.0040.0051.8581.7981.7461.6961

34、.647由上表數(shù)據(jù)即可作出液泛線2。 (3) 液相負(fù)荷上限線 以5s作為液體在降液管中停留時(shí)間的下限， 從而做出液相負(fù)荷上限線3(4) 漏液線由和，代入得：整理得：在操作*圍內(nèi)，任取幾個(gè)值，依上式計(jì)算出值，計(jì)算結(jié)果列于表14。 表140.0010.0020.0030.0040.0050.4810.4980.5120.5230.534由上表數(shù)據(jù)即可作出漏液線4(5) 液相負(fù)荷下限線 對(duì)于平直堰，取堰上液層高度作為最小液體負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)。E=1.058據(jù)此可作出與氣體流量無(wú)關(guān)的垂直液相負(fù)荷下限線5。根據(jù)以上各線方程，可作出篩板塔的負(fù)荷性能圖，如以下圖。操作點(diǎn)P圖15：提餾段篩板負(fù)荷性能圖由塔板負(fù)荷性能圖

35、可以看出：任務(wù)規(guī)定的氣、液負(fù)荷下的操作點(diǎn)P設(shè)計(jì)點(diǎn)，處在適宜操作區(qū)內(nèi)的適中位置。塔板的氣相負(fù)荷上限由霧沫夾帶控制，操作下限有漏液控制。按照固定的氣液比，由圖14查出塔板的氣相負(fù)荷上限，氣相負(fù)荷下限，所以操作彈性四設(shè)計(jì)結(jié)果一覽表工程符號(hào)單位設(shè)計(jì)得數(shù)據(jù)精餾段提餾段主要構(gòu)造參數(shù)塔徑1.21.2塔的有效高度2.84實(shí)際塔板數(shù)塊811板間距0.400.40塔板液流形式單流型單流型塔板形式弓形弓形堰長(zhǎng)0.720.72堰高0.04630.0368溢流堰寬度0.1320.132降液管的面積0.06330.0633管底與受液盤(pán)距離0.02780.0597板厚3.03.0孔徑5.05.0孔間距17.517.5孔數(shù)個(gè)

36、31203120開(kāi)孔率10.1%10.1%邊緣區(qū)寬度0.040.04安定去寬度0.060.06開(kāi)孔區(qū)面積0.8250.825主要性能參數(shù)各段平均壓強(qiáng)104.1110.75各段平均溫度87.40103.05氣相平均流量0.850.83液相平均流量0.00200.0043板上清液層高0.030.03空塔氣速0.270.26篩孔氣速10.2410塔板壓降0.0560.058液體在降液管中停留時(shí)間12.665.88降液管內(nèi)清液層高度0.11750.1195霧沫夾帶量0.0120.012負(fù)荷上限霧沫夾帶控制霧沫夾帶控制負(fù)荷下限漏液控制漏液控制氣相負(fù)荷上限1.3451.588氣相負(fù)荷下限0.5550.47

37、操作彈性2.423.38五 板式塔得構(gòu)造與附屬設(shè)備5.1附件的計(jì)算5.1.1配管(1)進(jìn)料管進(jìn)料管的構(gòu)造類(lèi)型很多，有直管進(jìn)料管、彎管進(jìn)料管、T形進(jìn)料管。本設(shè)計(jì)采用直管進(jìn)料管。進(jìn)料流率為，平均分子質(zhì)量，密度為所以取管內(nèi)流速則進(jìn)料管直徑(2)回流管采用直管回流管，回流的體積流率：取管內(nèi)流速則進(jìn)料管直徑(3)釜液出口管體積流率：取管內(nèi)流速則進(jìn)料管直徑(4)塔頂蒸汽管取管內(nèi)流速則進(jìn)料管直徑(5)加熱蒸汽管取管內(nèi)流速則進(jìn)料管直徑5.1.2冷凝器塔頂溫度tD=81.126 冷凝水t1=20t2=30則由tD=81.126 查液體比汽化熱共線圖圖16：液體比汽化熱共線圖得:又氣體流量塔頂被冷凝量 冷凝的熱量

38、取傳熱系數(shù)則傳熱面積冷凝水流量5.1.3 再沸器塔底溫度tw=112.43 用t0=135的蒸汽，釜液出口溫度t1=112則由tW=112.43 查液體比汽化熱共線圖得:又氣體流量塔頂被冷凝量 冷凝的熱量取傳熱系數(shù)則傳熱面積加熱蒸汽的質(zhì)量流量?jī)?chǔ)槽、加料泵、高位槽、產(chǎn)品冷卻器設(shè)計(jì)從略。5.2 板式塔構(gòu)造 板式塔內(nèi)部裝有塔板、降液管、各物流的進(jìn)出口管及人孔手孔、基座、除沫器等附屬裝置。除一般塔板按設(shè)計(jì)板間距安裝外，其他處根據(jù)需要決定其間距。塔頂空間 塔頂空間指塔內(nèi)最上層塔板與塔頂?shù)拈g距。為利于出塔氣體夾帶的液滴沉降，此段遠(yuǎn)高于板間距甚至高出一倍以上，本塔塔頂空間取塔底空間 塔底空間指塔內(nèi)最下層塔底

39、間距。其值由如下兩個(gè)因素決定。塔底駐液空間依貯存液量停留35min或更長(zhǎng)時(shí)間易結(jié)焦物料可縮短停留時(shí)間而定。塔底液面至最下層塔板之間要有12m的間距，大塔可大于此值。本塔取人孔 一般每隔68層塔板設(shè)一人孔。設(shè)人孔處的板間距等于或大于600mm，人孔直徑一般為450500mm，其伸出塔體得筒體長(zhǎng)為200250mm，人孔中心距操作平臺(tái)約8001200mm。本塔設(shè)計(jì)每7塊板設(shè)一個(gè)人孔，共兩個(gè)，即塔高故全塔高為10.5m，另外由于使用的是虹吸式再沸器，可以在較低位置安置，所以裙座取了較小的1.5m。六參考書(shū)目1夏清,陳常貴化工原理下冊(cè)*：*大學(xué)，20052任曉光化工原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)：化學(xué)工業(yè)，20093陳均志，李雷化工原理實(shí)驗(yàn)及課程設(shè)計(jì)：化學(xué)工業(yè)，20084賈紹義,柴敬誠(chéng)化工原理課程設(shè)計(jì)*：