苯—甲苯混合液篩板精餾塔設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)

1、荊楚理工學(xué)院課程設(shè)計(jì)成果 學(xué)院： 班級(jí)： 學(xué)生姓名： 學(xué)號(hào)： 設(shè)計(jì)地點(diǎn)（單位）： 教學(xué)樓A棟 設(shè)計(jì)題目： 苯甲苯混合液篩板精餾塔設(shè)計(jì) 完成日期： 年 月 日 指導(dǎo)教師評(píng)語： 成績(jī)(五級(jí)記分制)： 教師簽名： 目錄一 序言3二 板式精餾塔設(shè)計(jì)任務(wù)書4三 設(shè)計(jì)計(jì)算73.1 設(shè)計(jì)方案的選定及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的搜集73.2 精餾塔的物料衡算103.3 塔板數(shù)的確定103.4 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算153.5 精餾塔的塔體工藝尺寸計(jì)算203.6 塔板主要工藝尺寸的計(jì)算223.7 篩板的流體力學(xué)驗(yàn)算253.8 塔板負(fù)荷性能圖30四 設(shè)計(jì)結(jié)果一覽表38五 板式塔的結(jié)構(gòu)與附屬設(shè)備405.1 接管405.

2、2 冷凝器425.3 再沸器435.4 板式塔結(jié)構(gòu)455.5 加料泵465.6 高位槽465.7 貯槽47六 參考書目48七 設(shè)計(jì)心得體會(huì)49八 附錄50附錄一 板式塔結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖51附錄二 帶控制點(diǎn)的工藝流程圖52一 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，在整個(gè)教學(xué)中起著培養(yǎng)學(xué)生能力的重要作用。通過課程設(shè)計(jì)，要求更加熟悉工程設(shè)計(jì)的基本內(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，問題分析能力，思考問題能力，計(jì)算能力等。精餾是分離液體混合物（

3、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。精餾過程在能量劑驅(qū)動(dòng)下（有時(shí)加質(zhì)量劑），使氣液兩相多次直接接觸和分離，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分離。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餾等特殊方法進(jìn)行分離。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)精餾塔用來分離易揮發(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)一板式塔將其分離。工業(yè)上對(duì)塔設(shè)備的主要要求是：（1）生產(chǎn)能力大；（2）傳熱、傳質(zhì)效率

4、高；（3）氣流的摩擦阻力?。唬?）操作穩(wěn)定，適應(yīng)性強(qiáng)，操作彈性大；（5）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，材料耗用量少；（6）制造安裝容易，操作維修方便。此外，還要求不易堵塞、耐腐蝕等。篩板是在塔板上鉆有均布的篩孔，呈正三角形排列。上升氣流經(jīng)篩孔分散、鼓泡通過板上液層，形成氣液密切接觸的泡沫層（或噴射的液滴群）。設(shè)計(jì)良好的篩板塔具有足夠的操作彈性，對(duì)易引起堵塞的物系可采用大孔徑篩板，故近年我國(guó)對(duì)篩板的應(yīng)用日益增多，所以在本設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)該種塔型。二 板式精餾塔設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)題目：苯甲苯混合液篩板精餾塔設(shè)計(jì)學(xué)生姓名課程名稱化工原理課程設(shè)計(jì)專業(yè)班級(jí)地 點(diǎn)起止時(shí)間設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求一、設(shè)計(jì)任務(wù)完成精餾塔工藝設(shè)計(jì)，精餾設(shè)備設(shè)計(jì)，有關(guān)

5、附屬設(shè)備的設(shè)計(jì)和選用，繪制帶控制點(diǎn)工藝流程圖，塔板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖和塔板負(fù)荷性能圖，編制設(shè)計(jì)說明書。二、設(shè)計(jì)內(nèi)容1.工藝設(shè)計(jì)（1）選擇工藝流程和工藝條件a.加料方式 b.加料狀態(tài) c.塔頂蒸汽冷凝方式 d.塔釜加熱方式 e.塔頂塔底產(chǎn)品的出料狀態(tài)塔頂產(chǎn)品由塔頂產(chǎn)品冷卻器冷卻至常溫。（2）精餾工藝計(jì)算：a.物料衡算確定各物料流量和組成。b.經(jīng)濟(jì)核算確定適宜的回流比根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)常費(fèi)和設(shè)備投資費(fèi)綜合核算最經(jīng)濟(jì)原則，確定適宜回流比。c.精餾塔實(shí)際塔板數(shù)確定全塔理論塔板數(shù)以及精餾段和提餾段各自的理論塔板數(shù)。然后根據(jù)全塔效率ET，求得全塔、精餾段、提餾段的實(shí)際塔板數(shù)，確定加料板位置。2.精餾塔設(shè)備設(shè)計(jì)(1)選擇塔型

6、和板型采用板式塔，板型為篩板塔。(2)塔板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和流體力學(xué)計(jì)算(3)繪制塔板負(fù)荷性能圖畫出精餾段或提餾段某塊的負(fù)荷性能圖。(4)有關(guān)具體機(jī)械結(jié)構(gòu)和塔體附件的選定*接管規(guī)格：根據(jù)流量和流體的性質(zhì)，選取經(jīng)驗(yàn)流速，選擇標(biāo)準(zhǔn)管道。*全塔高度：包括上、下封頭，裙座高度。3.附屬設(shè)備設(shè)計(jì)和選用(1)加料泵選型，加料管規(guī)格選型加料泵以每天工作3小時(shí)計(jì)（每班打1小時(shí)）。大致估計(jì)一下加料管路上的管件和閥門。(2)高位槽、貯槽容量和位置高位槽以一次加滿再加一定裕量來確定其容積。貯槽容積按加滿一次可生產(chǎn)10天計(jì)算確定。(3)換熱器選型對(duì)原料預(yù)熱器，塔底再沸器，塔頂產(chǎn)品冷卻器等進(jìn)行選型。(4)塔頂冷凝器設(shè)計(jì)選型根據(jù)

7、換熱量，回流管內(nèi)流速，冷凝器高度，對(duì)塔頂冷凝器進(jìn)行選型設(shè)計(jì)。4.編寫設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)說明書應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想闡明設(shè)計(jì)特點(diǎn)，列出設(shè)計(jì)主要技術(shù)數(shù)據(jù)，對(duì)有關(guān)工藝流程和設(shè)備選型作出技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上的論證和評(píng)價(jià)。應(yīng)按設(shè)計(jì)程序列出計(jì)算公式和計(jì)算結(jié)果；對(duì)所選用的物性數(shù)據(jù)和使用的經(jīng)驗(yàn)公式圖表應(yīng)注明來歷。設(shè)計(jì)說明書應(yīng)附有帶控制點(diǎn)工藝流程圖，塔板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。5.注意事項(xiàng):寫出詳細(xì)計(jì)算步驟,并注明選用數(shù)據(jù)的來源；每項(xiàng)設(shè)計(jì)結(jié)束后,列出計(jì)算結(jié)果明細(xì)表；設(shè)計(jì)說明書要求字跡工整,裝訂成冊(cè)上交。設(shè)計(jì)參數(shù)原始數(shù)據(jù)：年處理量：70000噸料液初溫：35料液濃度：50%（苯質(zhì)量分率）塔頂產(chǎn)品濃度：98%（苯質(zhì)量分率）塔底釜液含甲苯量不低

8、于 98%(以質(zhì)量計(jì))每年實(shí)際生產(chǎn)天數(shù)：330天（一年中有一個(gè)月檢修）精餾塔塔頂壓強(qiáng)：4 kpa（表壓）冷卻水溫度：30飽和水蒸汽壓力：2.5kgf/cm2(表壓)設(shè)備型式：篩板塔 進(jìn)度要求第一天：根據(jù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書查閱相關(guān)資料。第二天：根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和工藝要求，確定設(shè)計(jì)方案。第三天：確定塔徑、塔高等工藝尺寸。第四天：進(jìn)行塔板設(shè)計(jì)。第五天：進(jìn)行流體力學(xué)驗(yàn)算第六天：繪制負(fù)荷性能圖，編寫工藝計(jì)算結(jié)果。第七天：進(jìn)行塔附件設(shè)計(jì)第八天：進(jìn)行附屬設(shè)備設(shè)計(jì)及選型第九天：繪制帶控制點(diǎn)工藝流程圖，整理設(shè)計(jì)說明書第十天：答辯參考資料1馬江權(quán)等.化工原理課程設(shè)計(jì)M.北京：中國(guó)石化出版社，20092陳英南.常用化工單元

9、設(shè)備的設(shè)計(jì)M.上海：華東理工大學(xué)出版社，19933譚天恩.化工原理(第二版)下冊(cè).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1998其它說明本表應(yīng)在每次實(shí)施前一周由負(fù)責(zé)教師填寫二份，教研室審批后交學(xué)院院備案，一份由負(fù)責(zé)教師留用。若填寫內(nèi)容較多可另紙附后。一題多名學(xué)生共用的，在設(shè)計(jì)內(nèi)容、參數(shù)、要求等方面應(yīng)有所區(qū)別。教研室主任： 指導(dǎo)教師： 2013年 11 月 18日 三 設(shè)計(jì)計(jì)算3.1 設(shè)計(jì)方案的選定及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的搜集本設(shè)計(jì)任務(wù)為分離苯一甲苯混合物。由于對(duì)物料沒有特殊的要求，可以在常壓下操作。對(duì)于二元混合物的分離，應(yīng)采用連續(xù)精餾流程。設(shè)計(jì)中采用泡點(diǎn)進(jìn)料，將原料液通過預(yù)熱器加熱至泡點(diǎn)后送人精餾塔內(nèi)。塔頂上升蒸氣采用全

10、凝器冷凝，冷凝液在泡點(diǎn)下一部分回流至塔內(nèi)，其余部分經(jīng)產(chǎn)品冷卻器冷卻后送至儲(chǔ)罐。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。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。其中由于蒸餾過程的原理是多次進(jìn)行部分汽化和冷凝，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。塔板的類型為篩板塔精餾，篩板塔塔板上開有許多均布的篩孔，孔徑一般為38mm，篩孔在塔板上作正三角形排列。篩板塔也是傳質(zhì)過程常用的塔設(shè)備，它的主要優(yōu)點(diǎn)有： () 結(jié)構(gòu)比浮閥塔更

11、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。數(shù)據(jù)搜集：表1 苯和甲苯的物理性質(zhì)項(xiàng)目分子式分子量M沸點(diǎn)（）臨界溫度tC（）臨界壓強(qiáng)PC（kPa）苯AC6H678.1180.1288.56833.4甲苯BC6H5CH392.13110.6318.574107.7表2 苯和甲苯的飽和蒸汽壓溫度()80/p>

12、05110.6,kPa101.33116.9135.5155.7179.2204.2240.0，kPa40.046.054.063.374.386.0表3 苯和甲苯的液相密度溫度()8090100110120苯,kg/815803.9792.5780.3768.9甲苯,kg/810800.2790.3780.3770.0表4 液體表面張力溫度8090100110120苯，mN/m21.2720.0618.8517.6616.49甲苯，mN/m21.6920.5919.9418.4117.31表5 液體粘度溫度()8090100110120苯（mPas）0.3080.2790.2550.2330

13、.215甲苯（mPas）0.3110.2860.2640.2540.228表6 苯甲苯物系在總壓101.3kPa下的關(guān)系t/80.184889296100104108110.6x10.8160.6510.5040.3730.2560.1520.0570y10.9190.8250.7170.5940.4550.3000.1250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x氣相中苯的摩爾分率y110.560.000.00109.911.002.50108.793.007.11107.615.0011.2105.0510.020.8102.7915.029.4100.7520.037.

14、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(1) 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率苯的摩爾質(zhì)量 甲苯的摩爾質(zhì)量 (2) 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品

15、的平均摩爾質(zhì)量(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 3.3 塔板數(shù)的確定(1) 理論板層數(shù)的求取苯一甲苯屬理想物系，可采逐板計(jì)算求理論板層數(shù)1 求最小回流比及操作回流比查得苯甲苯物系的氣、液平衡數(shù)據(jù)（表6），繪出圖，采用作圖法求最小回流比。泡點(diǎn)進(jìn)料，在圖中對(duì)角線上，自點(diǎn)(0.541,0.541)作垂線即為進(jìn)料線(線)，該線于平衡線的交點(diǎn)坐標(biāo)為：(0.541，0.7442)，故最小回流比為：故操作回流比為：2 求精餾塔的氣、液相負(fù)荷 3 求操作線方程精餾段操作線方程為：提餾段操作線方程為：4 逐板計(jì)算法求理論板層數(shù)又根據(jù) ， 可解得 相平衡方程，即 ，變形得，精餾段用精餾

16、段操作線方程和相平衡方程進(jìn)行逐板計(jì)算， ，提餾段用提餾段操作線方程和相平衡方程進(jìn)行逐板計(jì)算， ， ，因此，理論板數(shù)為（包括再沸器），進(jìn)料板位置為第七層板，(2) 實(shí)際板層數(shù)的求取板效率可用奧康奈爾公式計(jì)算，式中 塔頂與塔底平均溫度下的相對(duì)揮發(fā)度； 塔頂與塔底平均溫度下的液相粘度，1 平均溫度利用表7中數(shù)據(jù)和，由拉格朗日插值可求得、,：， ：， ：，精餾段平均溫度：提餾段平均溫度：2 組成精餾段：液相組成：， 氣相組成：， 提餾段：液相組成：， 氣相組成：， 3 相對(duì)揮發(fā)度精餾段揮發(fā)度：由，得，所以 ，提餾段揮發(fā)度：由，得，所以 ，4 粘度精餾段，查手冊(cè)得，苯： 甲苯：故提餾段，查手冊(cè)得，故5

17、板效率精餾段，提餾段，6 實(shí)際板層數(shù)精餾段實(shí)際板層數(shù) ，提餾段實(shí)際板層數(shù) ，故全塔所需實(shí)際塔板數(shù)：，全塔效率：,加料板位置為第13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(1) 操作壓力計(jì)算塔頂操作壓力 每層塔板壓降 進(jìn)料板壓力 塔底操作壓力 精餾段平均壓力 提餾段平均壓力 (2) 平均摩爾質(zhì)量計(jì)算1 塔頂平均摩爾質(zhì)量計(jì)算：由， 可得2 進(jìn)料板平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 ：由理論板計(jì)算，得，3 塔釜平均摩爾質(zhì)量計(jì)算：由理論板計(jì)算，得，4 精餾段平均摩爾質(zhì)量5 提餾段平均摩爾質(zhì)量(3) 平均密度計(jì)算1 氣相平均密度計(jì)算 由理想氣體狀態(tài)方程計(jì)算，精餾段提餾段2 液相平均密度計(jì)算 塔頂：，由，查手冊(cè)

18、，得， ，則，進(jìn)料板：，由，查手冊(cè)，得， ，則，塔釜：，由，查手冊(cè)，得， ，則，精餾段提餾段(4) 液體平均表面張力計(jì)算液相平均表面張力依下式計(jì)算，即： 塔頂液相平均表面張力的計(jì)算：由，查手冊(cè)，得，進(jìn)料板液相平均表面張力的計(jì)算：由，查手冊(cè)，得，塔釜液相平均表面張力的計(jì)算：由，查手冊(cè)，得，精餾段液相平均表面張力為：提餾段液相平均表面張力為：(5) 液體平均粘度計(jì)算液相平均黏度依下式計(jì)算，即：塔頂液相平均粘度的計(jì)算：由，查手冊(cè)，得，得，進(jìn)料板液相平均粘度的計(jì)算：由，查手冊(cè)，得，得，塔釜液相平均粘度的計(jì)算：由，查手冊(cè)，得，得，精餾段液相平均粘度為：，提餾段液相平均粘度為：3.5 精餾塔的塔體工藝尺寸

19、計(jì)算(1) 塔徑的計(jì)算對(duì)于精餾過程，由于精餾段和提提餾段的氣、液相符合及物性數(shù)據(jù)不同，故設(shè)計(jì)中兩段的塔徑應(yīng)分別計(jì)算。（1） 精餾段精餾段的氣、液相體積流率為：由式中由式計(jì)算，其中由史密斯關(guān)系圖查取，圖的橫坐標(biāo)為：取板間距，板上液層高度，則：查史密斯關(guān)系圖得取安全系數(shù)為0.7，則空塔氣數(shù)為：（2） 提餾段提餾段的氣、液相體積流率為：取板間距，板上液層高度，則：史密斯關(guān)系圖橫坐標(biāo)為：查史密斯關(guān)系圖得取安全系數(shù)為0.7，則空塔氣數(shù)為：綜上，按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后為，塔截面積為：精餾段空塔氣數(shù)提餾段空塔氣數(shù)(2) 精餾塔有效高度的計(jì)算精餾段有效高度為：提餾段有效高度為：在進(jìn)料板上方開一人孔，其高度為，故精餾

20、塔的有效高度為：3.6 塔板主要工藝尺寸的計(jì)算（1） 精餾段(1) 溢流裝置的計(jì)算因塔徑，可選用單溢流弓形降液管，采用凹形受液盤。各項(xiàng)計(jì)算如下：1 堰長(zhǎng)：取。2 溢流堰高度：由，選用平直堰，堰上液層高度由式計(jì)算，近似取，則取板上清液層高度，故。3 弓形降液管寬度和截面積：由，查弓形降液管參數(shù)圖，得，則，驗(yàn)算液體在降液管中停留時(shí)間：故降液管設(shè)計(jì)合理。4 降液管底隙高度：取降液管底隙高度，則故降液管底隙高度設(shè)計(jì)合理。選用凹形受液盤，深度(2) 塔板布置1 塔板的分塊。因，故塔板采用分塊式。塔板分為4塊。2 邊緣區(qū)寬度確定：取，3 開孔區(qū)面積計(jì)算。開孔區(qū)面積按式計(jì)算其中 故 篩孔計(jì)算及其排列由于苯和

21、甲苯?jīng)]有腐蝕性，可選用碳鋼板，取篩孔直徑。篩孔按正三角形排列，取孔中心距為：篩孔數(shù)目為：開孔率為：氣體通過篩孔的氣速為：（2） 提餾段（1） 溢流裝置的計(jì)算1 堰長(zhǎng)：取。2 溢流堰高度：取板上清液層高度，故。3 弓形降液管寬度和截面積：由，查弓形降液管參數(shù)圖，得，則，驗(yàn)算液體在降液管中停留時(shí)間：故降液管設(shè)計(jì)合理。4 降液管底隙高度：取降液管底隙流速，則故降液管底隙高度設(shè)計(jì)合理。選用凹形受液盤，深度(2) 塔板布置塔板布置與精餾段相同，氣體通過篩孔的氣速為：3.7 篩板的流體力學(xué)驗(yàn)算（1） 精餾段(1)塔板壓降 干板阻力計(jì)算。干板阻力由計(jì)算：由，查干篩孔的流量系數(shù)圖得，故 氣體通過液層的阻力計(jì)算

22、氣體通過液層的阻力由下式計(jì)算，即 查充氣系數(shù)關(guān)聯(lián)圖得，故 液體表面張力的阻力計(jì)算液體表面張力所產(chǎn)生的阻力由下式計(jì)算，即：氣體通過每層塔板的液柱高度按下式計(jì)算：氣體通過每層塔板的壓降為：(2) 液面落差對(duì)于篩板塔，液面落差很小，且本設(shè)計(jì)的塔徑和液流量均不大，故可忽略液面落差的影響。(3) 液沫夾帶液沫夾帶按下式計(jì)算：故液沫夾帶量在允許的范圍內(nèi)。(4) 漏液對(duì)篩板塔，漏液點(diǎn)氣速可由以下公式計(jì)算：實(shí)際氣速穩(wěn)定系數(shù)為故在本設(shè)計(jì)中無明顯漏液。(5) 液泛為防止塔內(nèi)發(fā)生液泛，降液管內(nèi)液層高應(yīng)服從下式的關(guān)系，即：苯甲苯物系屬一般物系，取，則：而 塔板不設(shè)進(jìn)口堰，可由下式計(jì)算，即：，故在本設(shè)計(jì)中不會(huì)發(fā)生液泛現(xiàn)

23、象。（2） 提餾段(1)塔板壓降 干板阻力計(jì)算。， 氣體通過液層的阻力計(jì)算氣體通過液層的阻力由下式計(jì)算，即 查充氣系數(shù)關(guān)聯(lián)圖得，故 液體表面張力的阻力計(jì)算(2) 液面落差 本設(shè)計(jì)可忽略液面落差的影響。(3) 液沫夾帶故液沫夾帶量在允許的范圍內(nèi)。(4) 漏液實(shí)際氣速穩(wěn)定系數(shù)為故在本設(shè)計(jì)中無明顯漏液。(5) 液泛為防止液泛，降液管內(nèi)液層高取，則：，故在本設(shè)計(jì)中不會(huì)發(fā)生液泛現(xiàn)象。3.8 塔板負(fù)荷性能圖（1） 精餾段(1) 漏液線由 ， ， 得：在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)值，依上式計(jì)算出值，計(jì)算結(jié)果列于下表漏液線計(jì)算結(jié)果0.00200.00300.00400.00500.8820.8980.9130.92

24、1由上表數(shù)據(jù)即可作出漏液線1。(2)液沫夾帶線以為限，求關(guān)系如下：由 整理得 在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)值，依上式計(jì)算出值，計(jì)算結(jié)果列于下表液沫夾帶線計(jì)算結(jié)果0.00200.00300.00400.00503.0792.9872.9042.827由上表數(shù)據(jù)即可作出液沫夾帶線2。(3) 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)。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。(4) 液相負(fù)荷上限線以作為液體在降液管中停留時(shí)間的下限， 故據(jù)此可作出與氣體流量無關(guān)的垂直液相負(fù)荷上限線4。(5) 液泛線令由 聯(lián)立解得忽略，將與，與，與的關(guān)系式代入上式，并整理得：其中： 將有關(guān)的數(shù)據(jù)代入

25、整理，得在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)值，依上式計(jì)算出值，計(jì)算結(jié)果列于下表，液泛線計(jì)算結(jié)果0.00200.00300.00400.00503.1273.0602.9942.930由上表即可作出液泛線5。根據(jù)以上各線方程，可作出精餾段篩板塔的負(fù)荷性能圖，如下圖：在負(fù)荷性能圖上，作出操作點(diǎn)A，連接OA，即作出操作線。由上圖可看出，該篩板的操作上限為夜沫夾帶控制，下限為漏液控制。由圖查得： 故操作彈性為：（2） 提餾段(1) 漏液線漏液線計(jì)算結(jié)果0.00550.00650.00750.00850.8680.8790.8890.899由上表數(shù)據(jù)即可作出漏液線1。(2)液沫夾帶線由 整理得 在操作范圍內(nèi)，任取幾

26、個(gè)值，依上式計(jì)算出值，計(jì)算結(jié)果列于下表液沫夾帶線計(jì)算結(jié)果0.00550.00650.00750.00852.8032.7452.6892.636由上表數(shù)據(jù)即可作出液沫夾帶線2。(3) 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)。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。(4) 液相負(fù)荷上限線以作為液體在降液管中停留時(shí)間的下限， 故說據(jù)此可作出與氣體流量無關(guān)的垂直液相負(fù)荷上限線4。(5) 液泛線令由 聯(lián)立解得忽略，將與，與，與的關(guān)系式代入上式，并整理得：其中： 將有關(guān)的數(shù)據(jù)代入整理，得在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)值，依上式計(jì)算出值，計(jì)算結(jié)果列于下表液泛線計(jì)算結(jié)果0.00550.

27、00650.00750.00852.9562.8982.8382.775由上表即可作出液泛線5。根據(jù)以上各線方程，可作出提餾段篩板塔的負(fù)荷性能圖，如下圖：在負(fù)荷性能圖上，作出操作點(diǎn)A，連接OA，即作出操作線。由上圖可看出，該篩板的操作上限為夜沫夾帶控制，下限為漏液控制。由圖查得： 故操作彈性為：四 設(shè)計(jì)結(jié)果一覽表項(xiàng)目符號(hào)單位計(jì)算數(shù)據(jù)精餾段提留段平均溫度85.3699.74平均壓力109.5117.55平均流量氣相1.422.02液相0.00370.0072實(shí)際塔板數(shù)塊1211板間距0.400.40塔徑1.61.6塔的有效高度4.44.0空塔氣速0.7060.682塔板液流形式單流型降液管型式弓

28、形堰長(zhǎng)1.061.2堰上液層高度0.0150.022板上液層高度0.060.06堰高0.0450.038降液管寬度0.1980.280液體在降液管中停留時(shí)間15.6813.94降液管底隙高度0.0340.030安定區(qū)寬度0.0650.035邊緣區(qū)寬度0.0650.035開孔區(qū)面積1.501.50孔徑5.05.0孔數(shù)個(gè)77007700孔間距1515開孔面積0.150.15篩孔氣速9.349.04塔板壓降0.5310.521降液管內(nèi)清液層高度0.1290.133穩(wěn)定系數(shù)1.561.61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霧沫夾帶kg液/kg氣0.00980.011氣相負(fù)荷2.6

29、642.505氣相負(fù)荷0.8860.846操作彈性3.012.96五 板式塔的結(jié)構(gòu)與附屬設(shè)備5.1 接管(1) 進(jìn)料管進(jìn)料管的結(jié)構(gòu)類型很多，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。，體積流量管內(nèi)流速，則管徑查表取 (2) 回流管采用直管回流管,回流管的回流量，體積流量管內(nèi)流速，則管徑查表取 (3) 塔釜出料管，體積流量管內(nèi)流速，則管徑查表取 (4) 塔頂蒸汽出料管，體積流量管內(nèi)氣速，則管徑查表取 (5) 塔釜進(jìn)氣管，體積流量管內(nèi)氣速，則管徑查表取 5.2 冷凝器(1) 熱負(fù)荷塔頂溫度， 查該溫度下汽化潛熱平均汽化潛熱為：(2) 冷卻水用量已知冷凝水，取出口溫度，水的比熱容(

30、3) 總傳熱系數(shù)取傳熱系數(shù)(4) 泡點(diǎn)回流時(shí)的平均溫差(5) 換熱面積傳熱面積(6) 冷凝器選型查化工原理上冊(cè)書附錄十九選固定管板式換熱器的規(guī)格如下：公稱直徑，公稱壓力，管程數(shù)，管數(shù)，中心排管數(shù)，管程流通面積，計(jì)算換熱面積，管長(zhǎng)，管子排列方式：正三角形5.3 再沸器(1) 熱負(fù)荷塔釜溫度，(2) 加熱蒸汽用量選用(表壓)，即的飽和蒸汽加熱，溫度為，考慮的熱損失，(3) 平均溫差(4) 總傳熱系數(shù)取傳熱系數(shù)(5) 換熱面積傳熱面積考慮的熱損失，(6) 再沸器選型查化工原理上冊(cè)書附錄十九選固定管板式換熱器的規(guī)格如下：公稱直徑，公稱壓力，管程數(shù)，管數(shù)，中心排管數(shù)，管程流通面積，計(jì)算換熱面積，管長(zhǎng)，管

31、子排列方式：正三角形5.4 板式塔結(jié)構(gòu)(1) 封頭本設(shè)計(jì)采用橢圓形封頭，由公稱直徑，查得曲面高度，直邊高度，內(nèi)表面積，容積。選用封頭，。(2) 裙座塔底采用裙座支撐，裙座的結(jié)構(gòu)性能好，連接處產(chǎn)生的局部阻力小，所以它是塔設(shè)備的主要支座形式，為了支座方便，一般采用圓筒形。由于裙座內(nèi)徑,故裙座壁厚取?；A(chǔ)環(huán)內(nèi)徑：基礎(chǔ)環(huán)外徑：裙座高度(3) 人孔 一般每隔層塔板設(shè)一人孔。本塔中共23塊板，設(shè)置3個(gè)人孔，塔頂和塔底一個(gè)，中部一個(gè)，人孔直徑為，人孔處的板間距為，人孔深入塔內(nèi)部應(yīng)與塔內(nèi)壁修平，其邊緣需倒棱和磨圓。(4) 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。(5) 塔底空間 塔底空間指塔內(nèi)最下層塔底間距。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的間距，大塔可大于此值。本塔取。(6) 塔高 5.5 加