化工原理課程設(shè)計(jì)苯－甲苯二元混合物分離操作的精餾塔設(shè)計(jì)

1、專業(yè)課程設(shè)計(jì)題目： 苯甲苯二元混合物分離操作的精餾塔設(shè)計(jì)姓 名： 學(xué) 號(hào)： 班級(jí)： 指導(dǎo)教師： 完成日期： 一、化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書31.1、設(shè)計(jì)名稱31.2、設(shè)計(jì)要求31.3、設(shè)計(jì)任務(wù)31.4、設(shè)計(jì)說(shuō)明書的內(nèi)容41.5、設(shè)計(jì)進(jìn)度41.7、設(shè)計(jì)圖要求4二、文獻(xiàn)綜述4三、實(shí)驗(yàn)方案的確定63.1、操作條件的確定63.1.1操作壓力73.1.2進(jìn)料狀態(tài)73.1.3加熱方式73.2確定設(shè)計(jì)方案的原則73.2.1滿足工藝和操作的要求83.2.2滿足經(jīng)濟(jì)上的要求8四、塔體計(jì)算94.1設(shè)計(jì)方案的確定94.2 精餾塔的物料衡算94.2.1原料液級(jí)塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率94.2.2 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的

2、平均摩爾質(zhì)量94.2.3物料衡算9五、塔板計(jì)算105.1 塔板數(shù)的確定105.1.1理論板數(shù)的求取105.1.2實(shí)際板數(shù)的求取115.2 精餾段的計(jì)算125.2.1精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算125.2.2精餾段氣液負(fù)荷計(jì)算145.2.3.塔板主要工藝尺寸的計(jì)算155.2.4.篩板的流體力學(xué)驗(yàn)算185.2.5.精餾段塔板負(fù)荷性能圖205.2.6.精餾段篩板塔設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果匯總23六、塔附件設(shè)計(jì)256.1 附件的計(jì)算256.1.1接管256.1.2.筒體與封頭286.2 附屬設(shè)備計(jì)算286.2.1 泵的計(jì)算及選型286.2.2冷凝器296.2.3 再沸器30七、設(shè)計(jì)小結(jié)31八、參考文獻(xiàn)32

3、一、化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書1.1、設(shè)計(jì)名稱苯甲苯二元混合物分離操作的精餾塔設(shè)計(jì)1.2、設(shè)計(jì)要求在一常壓操作的連續(xù)精餾塔內(nèi)分離苯甲苯混合物。已知原料液的處理量為（4.0 ）萬(wàn)噸年（生產(chǎn)時(shí)間300天年，每天24小時(shí)運(yùn)行），原料中含苯（40% ）（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同），要求塔頂餾出液中苯含量為（96% ），塔底釜液中苯含量為（1% ）。已知參數(shù)：原料液溫度為20，泡點(diǎn)進(jìn)料，塔頂壓強(qiáng)為4kpa（表壓），單板壓降不大于0.7kpa，全塔效率為52，塔板型式采用浮閥塔，蘇州地區(qū)建廠。其余參數(shù)自定。1.3、設(shè)計(jì)任務(wù)完成精餾塔的工藝設(shè)計(jì)，有關(guān)附屬設(shè)備的設(shè)計(jì)和選型，繪制精餾塔系統(tǒng)工藝流程圖和精餾塔結(jié)構(gòu)圖，編寫設(shè)計(jì)說(shuō)

4、明書。1.4、設(shè)計(jì)說(shuō)明書的內(nèi)容1、目錄；2、設(shè)計(jì)題目及原始數(shù)據(jù)(任務(wù)書)；3、精餾過(guò)程有關(guān)計(jì)算(物料衡算、熱量衡算、理論塔板數(shù)、回流比、塔高、塔徑塔板設(shè)計(jì)等)；4、主體設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明設(shè)計(jì)；5、結(jié)果概要(主要設(shè)備尺寸、衡算結(jié)果等)；6、主要進(jìn)出管徑的計(jì)算；7、參考文獻(xiàn)；1.5、設(shè)計(jì)進(jìn)度(1) 設(shè)計(jì)動(dòng)員，下達(dá)設(shè)計(jì)任務(wù)書 0.5天；(2) 搜集資料，閱讀教材，擬定設(shè)計(jì)進(jìn)度 1.0天；(3) 設(shè)計(jì)計(jì)算（包括電算，編寫說(shuō)明書草稿） 4.0天；(4) 整理，抄寫說(shuō)明書 1.0天；(5) 繪工藝流程圖和精餾塔結(jié)構(gòu)圖 1.5天；1.6、設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)分體系成績(jī)分為五檔：優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格評(píng)定方法：

5、圖紙45% 說(shuō)明書45% 平時(shí)10%1.7、設(shè)計(jì)圖要求1、用a2(420594)圖紙繪制裝置圖一張含接管表設(shè)備部件明細(xì)表、標(biāo)題欄；2、用a2(420594)圖紙繪制設(shè)備流程圖一張；3、用坐標(biāo)紙繪制苯甲苯溶液的y-x圖，并用圖解法求理論塔板數(shù)。 二、文獻(xiàn)綜述塔設(shè)備是煉油、化工、石油化工等生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的氣液傳質(zhì)設(shè)備。根據(jù)塔內(nèi)氣液接觸部件的結(jié)構(gòu)型式，可分為板式塔和填料塔。板式塔內(nèi)設(shè)置一定數(shù)目的塔板，氣體以鼓泡或噴射形式穿過(guò)板上液層進(jìn)行質(zhì)熱傳遞，氣液相組成呈階梯變化，屬逐級(jí)接觸逆流操作過(guò)程。填料塔內(nèi)裝有一定高度的填料層，液體自塔頂沿填料表面下流，氣體逆流向上（也有并流向下者）與液相接觸進(jìn)行質(zhì)熱傳遞，

6、氣液相組成沿塔高連續(xù)變化，屬微分接觸操作過(guò)程。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。板式塔大致可分為兩類：（1）有降液管的塔板，如泡罩、浮閥、篩板、導(dǎo)向篩板、新型垂直篩板、蛇形、s型、多降液管塔板；（2）無(wú)降液管的塔板，如穿流式篩板（柵板）、穿流式波紋板等。工業(yè)應(yīng)用較多的是有降液管的塔板，如浮閥、篩板、泡罩塔板等。苯的沸點(diǎn)為80.1，熔點(diǎn)為5.5，在常溫下是一種無(wú)色、味甜、有芳香氣味的透明液體，易揮發(fā)。苯比

7、水密度低，密度為0.88g/ml，但其分子質(zhì)量比水重。苯難溶于水，1升水中最多溶解1.7g苯；但苯是一種良好的有機(jī)溶劑，溶解有機(jī)分子和一些非極性的無(wú)機(jī)分子的能力很強(qiáng)。甲苯是最簡(jiǎn)單，最重要的芳烴化合物之一。在空氣中，甲苯只能不完全燃燒，火焰呈黃色。甲苯的熔點(diǎn)為-95 ，沸點(diǎn)為111 。甲苯帶有一種特殊的芳香味（與苯的氣味類似），在常溫常壓下是一種無(wú)色透明，清澈如水的液體，密度為0866克厘米3，對(duì)光有很強(qiáng)的折射作用（折射率：1,4961）。甲苯幾乎不溶于水(0,52 g/l)，但可以和二硫化碳，酒精，乙醚以任意比例混溶，在氯仿，丙酮和大多數(shù)其他常用有機(jī)溶劑中也有很好的溶解性。甲苯的粘性為0,6

8、mpa s，也就是說(shuō)它的粘稠性弱于水。甲苯的熱值為40.940 kj/kg，閃點(diǎn)為4 ，燃點(diǎn)為535 。分離苯和甲苯，可以利用二者沸點(diǎn)的不同，采用塔式設(shè)備改變其溫度，使其分離并分別進(jìn)行回收和儲(chǔ)存。板式精餾塔、浮法塔都是常用的塔類型，可以根據(jù)不同塔各自特點(diǎn)選擇所需要的塔。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(guò)板上液層，形成氣液密切接觸的泡沫層（或噴射的液滴群）。篩板塔是1932年提出的，當(dāng)時(shí)主要用于釀造，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造維修方便，造價(jià)低，氣體壓降小，板上液面落差較小，相同條件下生產(chǎn)能力高于浮閥塔，塔板效率接近浮閥塔。其缺點(diǎn)是穩(wěn)定操作范圍窄，小孔徑篩板易堵

9、塞，不適宜處理粘性大的、臟的和帶固體粒子的料液。但設(shè)計(jì)良好的篩板塔仍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。三、實(shí)驗(yàn)方案的確定3.1、操作條件的確定確定設(shè)計(jì)方案是指確定整個(gè)精餾裝置的流程、各種設(shè)備的結(jié)構(gòu)型式和某些操作指標(biāo)。例如組分的分離順序、塔設(shè)備的型式、操作壓力、進(jìn)料熱狀態(tài)、塔頂蒸汽的冷凝方式等。下面結(jié)合課程設(shè)計(jì)的需要，對(duì)某些問(wèn)題作些闡述。3.1.1操作壓力蒸餾操作通常可在常壓、加壓和減壓下進(jìn)行。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。例如，采用減壓操作有利于分離相對(duì)揮發(fā)

10、度較大組分及熱敏性的物料，但壓力降低將導(dǎo)致塔徑增加，同時(shí)還需要使用抽真空的設(shè)備。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。當(dāng)物性無(wú)特殊要求時(shí)，一般是在稍高于大氣壓下操作。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?。有時(shí)應(yīng)用加壓蒸餾的原因，則在于提高平衡溫度后，便于利用蒸汽冷凝時(shí)的熱量，或可用較低品位的冷卻劑使蒸汽冷凝，從而減少蒸餾的能量消耗。3.1.2進(jìn)料狀態(tài) 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。在實(shí)際的生產(chǎn)中進(jìn)料狀態(tài)有多種，但一般都將料液預(yù)熱到泡點(diǎn)或接近泡點(diǎn)才送入塔中，這主要是由于此時(shí)塔的操作比較容易控制，不致受季節(jié)氣溫的影響。此外，在泡

11、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。3.1.3加熱方式蒸餾釜的加熱方式通常采用間接蒸汽加熱，設(shè)置再沸器。有時(shí)也可采用直接蒸汽加熱。然而，直接蒸汽加熱，由于蒸汽的不斷通入，對(duì)塔底溶液起了稀釋作用，在塔底易揮發(fā)物損失量相同的情況下，塔底殘液中易揮發(fā)組分的濃度應(yīng)較低，因而塔板數(shù)稍有增加。采用直接蒸汽加熱時(shí)，加熱蒸汽的壓力要高于釜中的壓力，以便克服蒸汽噴出小孔的阻力及釜中液柱靜壓力。對(duì)于苯-甲苯溶液，一般采用1.12.0kpa（表壓）。3.2確定設(shè)計(jì)方案的原則確定設(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)

12、質(zhì)、高產(chǎn)、安全、低消耗的原則。為此，必須具體考慮如下幾點(diǎn)：3.2.1滿足工藝和操作的要求所設(shè)計(jì)出來(lái)的流程和設(shè)備，首先必須保證產(chǎn)品達(dá)到任務(wù)規(guī)定的要求，而且質(zhì)量要穩(wěn)定，這就要求各流體流量和壓頭穩(wěn)定，入塔料液的溫度和狀態(tài)穩(wěn)定，從而需要采取相應(yīng)的措施。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。因此，在必要的位置上要裝置調(diào)節(jié)閥門，在管路中安裝備用支線。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)。再其次，要考慮必需裝置的儀表(如溫度計(jì)、壓強(qiáng)計(jì)，流量計(jì)等)及其裝置的位置，以便能通過(guò)這些儀表來(lái)觀測(cè)生產(chǎn)過(guò)程是否正常，從而幫助找出不正常的原因

13、，以便采取相應(yīng)措施。3.2.2滿足經(jīng)濟(jì)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(fèi)用。如前所述在蒸餾過(guò)程中如能適當(dāng)?shù)乩盟?、塔底的廢熱，就能節(jié)約很多生蒸汽和冷卻水，也能減少電能消耗。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。同樣，回流比的大小對(duì)操作費(fèi)和設(shè)備費(fèi)也有很大影響。3.2.3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。又如，塔是指定在常壓下操作的，塔內(nèi)壓力過(guò)大或塔驟冷而產(chǎn)生真空，都會(huì)使塔受到破壞，因而需要安全裝置。以上三項(xiàng)原則在生產(chǎn)中都是同樣重要的。但在化工原理課程設(shè)計(jì)中，對(duì)第一個(gè)原則應(yīng)作較多的考慮，對(duì)第

14、二個(gè)原則只作定性的考慮，而對(duì)第三個(gè)原則只要求作一般的考慮。 四、塔體計(jì)算4.1設(shè)計(jì)方案的確定本設(shè)計(jì)采用連續(xù)精餾流程，飽和液體進(jìn)料。塔頂上升蒸汽采用全凝器冷凝，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。該物系屬于易分離物系，最小回流比比較小，故操作回流比取最小回流比的2倍。塔釜采用飽和蒸汽間接加熱，塔底產(chǎn)品冷卻后送至儲(chǔ)罐。4.2 精餾塔的物料衡算4.2.1原料液級(jí)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 4.2.2 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量 4.2.3物料衡算總物料衡算 易揮發(fā)組分物料衡算 聯(lián)立以上二式得： 五、塔板計(jì)算5.1 塔板數(shù)的確定5.1

15、.1理論板數(shù)的求取(1)相對(duì)揮發(fā)度的求取苯的沸點(diǎn)為80.1，甲苯額沸點(diǎn)為110.61 當(dāng)溫度為80.1時(shí) 解得，2 當(dāng)溫度為110.6時(shí) 解得，則有 苯、甲苯屬理想物系，可采用m.t.圖解法求(1) 根據(jù)苯、甲苯的氣液平衡數(shù)據(jù)作y-x圖及t-x-y圖，見(jiàn)圖紙（圖-1）（圖-2）。(2)求最小回流比 及操作回流比 。因泡點(diǎn)進(jìn)料，在圖-1中對(duì)角線上自點(diǎn)e（0.44,0.44）作垂線即為進(jìn)料線（q線），該線與平衡線的交點(diǎn)坐標(biāo)為，此及最小回流比時(shí)操作線與平衡線的交點(diǎn)坐標(biāo)。依最小回流比計(jì)算式：回流比為最小回流比的2倍，即(3)求理論板。精餾段操作線方程 提餾段操作線方程 由圖-1作圖法解得：=13層（不

16、包括再沸器），精餾段理論板數(shù)為5，提餾段為8層，第6塊板為進(jìn)料板。5.1.2實(shí)際板數(shù)的求取取全塔效率為0.52，則有 5.2 精餾段的計(jì)算5.2.1精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算(1)操作壓力的計(jì)算塔頂?shù)牟僮鲏毫?每層塔板的壓降 進(jìn)料板壓力 精餾段平均壓力 (2)操作溫度的計(jì)算依據(jù)操作壓強(qiáng)，依下式試差計(jì)算操作溫度： 試差計(jì)算結(jié)果，塔頂溫度 進(jìn)料板溫度 精餾段平均溫度 (3)平均摩爾質(zhì)量計(jì)算塔頂平均摩爾質(zhì)量的計(jì)算，進(jìn)料板平均摩爾質(zhì)量的計(jì)算由理圖-1可知，精餾段的平均摩爾質(zhì)量為(4)平均密度計(jì)算 氣相平均密度計(jì)算由理想氣體狀態(tài)方程式計(jì)算，即 液相平均密度計(jì)算液相平均密度計(jì)算依下式計(jì)算，即：塔

17、頂液相平均密度的計(jì)算。由，查液體在不同溫度下的密度表得： 進(jìn)料板液相平均密度的計(jì)算。由，查液體在不同溫度下的密度表得： 精餾段的平均密度為：(5)液體平均表面張力的計(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。進(jìn)料板液相平均表面張力的計(jì)算。 精餾段平均表面張力為：(6)液體平均黏度計(jì)算液相平均黏度依下式計(jì)算，即：塔頂液相平均黏度的計(jì)算： 精餾段液相平均黏度為：5.2.2精餾段氣液負(fù)荷計(jì)算(1)塔徑的計(jì)算精餾段的氣、液相體積流率為： 5.2.3.塔板主要工藝尺寸的計(jì)算塔徑d取板間距，板上液層高度，則由，式中c由求取，其中由篩板塔汽液負(fù)荷因子曲線圖查取，取安全系數(shù)為0.7，則空塔

18、氣速為：按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后為。塔截面積為：(1)溢流裝置計(jì)算選用單溢流、弓形降液管，采用平形受液盤及平行溢流堰，不設(shè)進(jìn)口堰。各項(xiàng)計(jì)算如下：1 溢流堰長(zhǎng)取 2 出口堰高，由, 查圖知e為1.02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，即：故降液管設(shè)計(jì)合理。4 降液管底隙的流速，則：故降液管底隙高度設(shè)計(jì)合理。 (2)塔板布置 邊緣區(qū)寬度確定：取安定區(qū)寬度，邊緣區(qū)寬度 開(kāi)孔區(qū)面積計(jì)算。開(kāi)孔區(qū)面積計(jì)算為：其中 故 篩孔數(shù)與開(kāi)孔率由于苯和甲苯?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t為：篩孔數(shù)目n為：開(kāi)孔率為

19、：（在5%-15%范圍內(nèi)）每層塔板上的開(kāi)孔面積為 氣體通過(guò)篩孔的氣速為：(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(kāi)一人孔，其高度為0.8m，故精餾塔的有效高度為：5.2.4.篩板的流體力學(xué)驗(yàn)算(一)氣體通過(guò)篩板壓強(qiáng)降相當(dāng)?shù)囊褐叨纫朗剑?干板壓強(qiáng)將相當(dāng)?shù)囊褐叨扔?jì)算由，查篩板塔汽液負(fù)荷因子曲線圖得故 氣體穿過(guò)板上液層壓強(qiáng)降相當(dāng)?shù)囊褐叨扔?jì)算 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(guò)每層塔板的液柱高度按下式計(jì)算：氣體通過(guò)每層塔板的壓降為： (3) 霧沫夾帶量的驗(yàn)算液沫夾帶按下式計(jì)算：故在本設(shè)計(jì)中霧沫夾帶量

20、在允許的范圍內(nèi)。(4) 漏液驗(yàn)算漏液點(diǎn)氣速按下式計(jì)算：穩(wěn)定系數(shù)為故在本設(shè)計(jì)中無(wú)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)服從下式所表示的關(guān)系，即：苯甲苯物系屬一般物系，取，則：而 板上不設(shè)進(jìn)口堰，按下式計(jì)算：，故本設(shè)計(jì)中不會(huì)發(fā)生液泛現(xiàn)象。5.2.5.精餾段塔板負(fù)荷性能圖 (1)霧沫夾帶線以為限，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)果列于下表表4-2 霧沫夾帶線計(jì)算結(jié)果 0.0006 0.0015 0.0030 0.0045 2.418 2.324 2.202 2.101 由上表數(shù)據(jù)即可作出霧沫夾帶線1 (2)液泛線 (1) 近似取e為1.0，由此可知

21、由 將為0.4，為0.047，及上式代入關(guān)系式：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)果列于下表表4-3液泛線計(jì)算表 0.0006 0.0015 0.0030 0.0045 3.583 3.394 3.130 2.883 由上表即可作出液泛線2(3)液相負(fù)荷上限線以作為液體在降液管中停留時(shí)間 據(jù)此可作出與氣體流量無(wú)關(guān)的垂直液相負(fù)荷上限線3。(4)漏液線由 代入漏點(diǎn)氣速式：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)果列于下表表4-1 漏液線計(jì)算結(jié)果 0.0006 0.0015 0.0030 0.0045 0.518 0.532 0.549 0.563 由上表數(shù)據(jù)即可作出

22、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=0.006m作為液相負(fù)荷下限條件取e為1.0則據(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，如圖紙（3）精餾段負(fù)荷性能圖在負(fù)荷性能圖上，作出操作點(diǎn)p(0.86,0.0024)，連接op，即作出操作線。由上圖可看出，該操作上限為液泛控制，下限為漏液控制。由圖查得： = 0.502 = 2.01 故操作彈性為：/=4.005.2.6.精餾段篩板塔設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果匯總序號(hào)項(xiàng)目數(shù)值1234567891011121314151617181920212223242526272829平均溫度平均壓力氣相流量液

23、相流量塔的有效高度實(shí)際塔板數(shù)塔徑/m板間距m溢流形式降液管形式堰長(zhǎng)/m堰高/m溢流堰寬度/m管底與受液盤距離/m板上清液層高度/m孔徑/mm孔間距/mm孔數(shù)開(kāi)孔區(qū)面積/篩孔氣速/(m/s)塔板壓降/kpa液體在降液管中停留時(shí)間/s降液管內(nèi)清夜層高度/m霧沫夾帶量/(kg液/kg氣)負(fù)荷上限負(fù)荷下限氣相最大負(fù)荷/氣相最小負(fù)荷/ 操作彈性90.8108.80.860.002410.4101.40.40單溢流弓形0.9240.0470.17360.0320.065.015.042460.00510.320.52913.340.1270.0047霧沫夾帶控制漏液控制2.010.5024.00 六、塔附

24、件設(shè)計(jì)6.1 附件的計(jì)算6.1.1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。f=5600kg/h , =792.6kg/ 則體積流量 管內(nèi)流速則管徑取進(jìn)料管規(guī)格452.5 則管內(nèi)徑d=39mm進(jìn)料管實(shí)際流速(2)回流管采用直管回流管，回流管的回流量塔頂液相平均摩爾質(zhì)量,平均密度則液體流量取管內(nèi)流速則回流管直徑可取回流管規(guī)格322.5 則管內(nèi)直徑d=27mm回流管內(nèi)實(shí)際流速(3)塔頂蒸汽接管塔頂蒸汽密度塔頂汽相平均摩爾質(zhì)量則整齊體積流量：取管內(nèi)蒸汽流速則可取回流管規(guī)格2197 則實(shí)際管徑d=205mm塔頂蒸汽接管實(shí)際流速(4)釜液排出管塔底

25、w=36.13kmol/h 平均密度平均摩爾質(zhì)量體積流量：取管內(nèi)流速則可取回流管規(guī)格332.5 則實(shí)際管徑d=27mm塔頂蒸汽接管實(shí)際流速(5)塔釜進(jìn)氣管v=111.28 相平均摩爾質(zhì)量塔釜蒸汽密度塔頂汽相平均摩爾質(zhì)量則塔釜蒸汽體積流量：取管內(nèi)蒸汽流速則可取回流管規(guī)格20010 則實(shí)際管徑d=180mm塔頂蒸汽接管實(shí)際流速(6)法蘭 由于常壓操作，所有法蘭均采用標(biāo)準(zhǔn)管法蘭，平焊法蘭，由不同的公稱直徑，選用相應(yīng)法蘭。進(jìn)料管接管法蘭：pn6dn70 hg 5010回流管接管法蘭：pn6dn50 hg 5010塔釜出料管接法蘭：pn6dn80 hg 5010塔頂蒸汽管法蘭：pn6dn500 hg 5

26、010塔釜蒸汽進(jìn)氣管法蘭：pn6dn500 hg 50106.1.2.筒體與封頭(1)筒體 壁厚選6mm 所用材質(zhì)直徑為a3 (2)封頭 封頭采用橢圓形封頭，由公稱直徑dn=1400mm, 查板式塔曲面高度表得曲面高度 h1=450mm，直邊高度h0=40mm，內(nèi)表面積f封=3.73m2 容積v封=0.866m3選用封頭 dn14006，j13-1154(3)裙座由于裙座內(nèi)徑800mm，故裙座壁厚取16mm基礎(chǔ)環(huán)內(nèi)徑：基礎(chǔ)環(huán)外徑：圓整 基礎(chǔ)環(huán)厚度，考慮到腐蝕余量取18mm 考慮到再沸器，裙座高度取3m， 地角螺栓直徑取m30(4)塔總體高度的設(shè)計(jì)塔的頂部空間高度為1200m （取除味器到第一塊

27、板的距離為600mm）塔底高度h1=htn5150=400(24-1)+50150=9.95mh=h1+h裙+h封+h頂=9.95+3+0.49+1.2=15.58m6.2 附屬設(shè)備計(jì)算6.2.1 泵的計(jì)算及選型進(jìn)料溫度tq=99.5 已知進(jìn)料量f=5600kg/h=1.56kg/s 取管內(nèi)流速則故可采用gb3091-93 573.5的油泵則內(nèi)徑d=57-3.52=50mm 代入得取絕對(duì)粗糙度為則相對(duì)粗糙度為摩擦系數(shù) 由 =0.034進(jìn)料口位置高度h=100.4+0.62=5.2揚(yáng)程可選擇泵為is5032-1606.2.2冷凝器塔頂溫度td=82.1 冷凝水t1=20 t2=30 則由td=8

28、2.1 查液體比汽化熱共線圖得又氣體流量vh=3661.2m3/h塔頂被冷凝量 冷凝的熱量取傳熱系數(shù)k=600w/m2k，則傳熱面積冷凝水流量6.2.3 再沸器塔底溫度tw=108.89 用t0=135的蒸汽，釜液出口溫度t1=112則 由tw=108.89 查液體比汽化熱共線圖得又氣體流量vh=3567.6m3/h 密度則取傳熱系數(shù)k=600w/m2k，則傳熱面積加熱蒸汽的質(zhì)量流量 七、設(shè)計(jì)小結(jié)經(jīng)過(guò)一個(gè)星期的努力，終于完成了苯甲苯二元混合物分離操作的精餾塔設(shè)計(jì)的課程設(shè)計(jì)?？偟膩?lái)說(shuō)，這次設(shè)計(jì)的內(nèi)容復(fù)雜繁瑣，但只要細(xì)心地計(jì)算，一步一步的把思路縷清晰，就能夠完成課程設(shè)計(jì)的任務(wù)。萬(wàn)事開(kāi)頭難，剛開(kāi)始著

29、手計(jì)算時(shí)，思路有點(diǎn)混亂，不知道應(yīng)該先算哪個(gè)儲(chǔ)料罐里的物料量。在老師詳細(xì)地講解與分析下，終于茅塞頓開(kāi)。程老師仔細(xì)地把計(jì)算過(guò)程中容易算錯(cuò)的位置給我們指出，并且把工藝流程仔細(xì)地講解了一遍。接下來(lái)的計(jì)算可以說(shuō)是游刃有余了。我們這一組的同學(xué)趁熱打鐵，把老師講解的東西鞏固了一遍后就開(kāi)始認(rèn)真地計(jì)算了。雖然在計(jì)算的過(guò)程中仍會(huì)遇到一些小小的困難，但是通過(guò)與同學(xué)和組員之間的討論，問(wèn)題也很快就解決了。經(jīng)過(guò)一天的認(rèn)真計(jì)算，大概完成計(jì)算部分，接下來(lái)就是完成電子檔部分了。電子檔部分的輸入比較繁瑣，還有公式的輸入和排版問(wèn)題。我們小組分工合作，一部分一部分的完成，經(jīng)過(guò)反復(fù)得修改，終于完成了初稿。經(jīng)過(guò)老師的審閱和指正，我們最終完成了本次課程設(shè)計(jì)的電子說(shuō)明書部分。最后就只剩下畫圖部分了。因?yàn)楸敬握n程設(shè)計(jì)的任務(wù)要求是需要畫一張auto cad的工藝流程圖和一