苯-氯苯分離過(guò)程篩板式精餾塔設(shè)計(jì)

1、精品文檔5歡在下載另他工務(wù)出設(shè)計(jì)說(shuō)明書課程名稱：化工原理課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：苯-氯苯分離過(guò)程篩板式精微塔設(shè)計(jì)院 系：化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院學(xué)生姓名：學(xué) 號(hào)：專業(yè)班級(jí)：指導(dǎo)教師：2010年11月19日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)題目苯-氯苯分離過(guò)程篩板式精儲(chǔ)塔設(shè)計(jì)學(xué)生姓名所在院系化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院專業(yè)、年級(jí)、班08級(jí)應(yīng)用化學(xué)設(shè)計(jì)要求:年產(chǎn)99.8 %的氯苯2.6萬(wàn)t,塔頂儲(chǔ)出液氯苯含量不低于2%,原料液含氯苯 38% （以上均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)）；塔頂壓力4kPa （表壓）；進(jìn)料熱狀況自選；回流比自選；塔底加熱蒸汽壓力 0.5Mpa （表壓）；單板壓降& 0.7kPa1.2.3.4.5塔板類型篩板工作日 每年3

2、00天，每天24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行學(xué)生應(yīng)完成的工作:1 .搜集整理苯、氯苯的相關(guān)物性資料；2 .完成苯-氯苯連續(xù)精儲(chǔ)塔的工藝設(shè)計(jì)；3 .完成精儲(chǔ)塔設(shè)備的工藝尺寸設(shè)計(jì)；4 .用A1圖紙繪制精儲(chǔ)塔設(shè)計(jì)條件圖；編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書。參考文獻(xiàn)閱讀：1.熊潔羽.化工制圖北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007刁玉瑋，王立業(yè)，喻健良.化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)（第六版）大連：大連理工出版社，2006天津大學(xué)化工學(xué)院，柴誠(chéng)敬主編.化工原理上冊(cè).第1版.北京：高等教育出版社，20054.天津大學(xué)化工學(xué)院，柴誠(chéng)敬主編.化工原理下冊(cè).第1版.北京：高等教育出版社，20065.賈紹義，柴誠(chéng)敬主編.化工原理課程設(shè)計(jì)（第一版）天津：天津大學(xué)出版社，2

3、002111工作計(jì)劃：11月8日搜集整理相關(guān)物性資料11月9-11日完成苯氯苯連續(xù)精儲(chǔ)塔的完整工藝設(shè)計(jì)1月12日 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書編寫及繪圖準(zhǔn)備月15日-19日繪制精儲(chǔ)塔設(shè)計(jì)條件圖，完成課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書編寫任務(wù)下達(dá)日期：2010年11月5日任務(wù)完成日期：2010年11月19日指導(dǎo)教師（簽名）學(xué)生（簽名）課程設(shè)計(jì)題目：苯-氯苯分離過(guò)程篩板式精微塔設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)題目試設(shè)計(jì)一座苯一氯苯連續(xù)精儲(chǔ)塔，要求年產(chǎn)純度為 99.8%的氯苯2.6萬(wàn)噸, 塔頂儲(chǔ)出液中含氯苯不得高于2%原料液中含氯苯為38%（以上均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)） 二、操作條件1 .塔頂壓強(qiáng):4kPa （表壓）；2 .進(jìn)料熱狀況：泡點(diǎn)進(jìn)料；3 .回流比：R

4、=2Rin；4 .塔釜加熱蒸汽壓力0.5MPa （表壓）；5 .單板壓降不大于0.7kPa；三、塔板類型篩板式。四、工作日每年300天，每天24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行。五、設(shè)計(jì)內(nèi)容1 .精儲(chǔ)塔的物料衡算；2 .塔板數(shù)的確定；3 .精儲(chǔ)塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算；4 .精儲(chǔ)塔的塔體工藝尺寸的計(jì)算；5 .塔板主要工藝尺寸的計(jì)算；6 .塔板的流體力學(xué)驗(yàn)算；7 .塔板負(fù)荷性能圖；8 .繪制生產(chǎn)工藝流程圖；9 .繪制精儲(chǔ)塔設(shè)計(jì)條件圖；10 .對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程的評(píng)述和有關(guān)問(wèn)題的討論。六、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)1 .組分的飽和蒸汽壓 pF （mmHg溫度，(C)8090100110120130131.8Pi°苯76010

5、2513501760225028402900氯苯1482052934005437197602.組分的液相密度p （kg/m3）溫度，(C)8090100110120130P苯817805793782770757氯苯1039102810181008997985純組分在任何溫度下的密度可由下式計(jì)算苯 M D = 78.11 X0.986 +(1 0.986)X112.56 = 78.592kg/kmol推薦.Mw = 78.11 X0.00288 + (1 0.00288)X112.56 = 112.46kg/kmol氯苯推薦:-42.6X10300 X24M12.56=32.10Kmol /h0

6、.702 F = 0.986 D + 0.00288 W式中的t為溫度，c3.組分的表面張力(T (mN/m溫度，(C)8085110115120131(T苯21.220.617.316.816.315.3氯苯26.125.722.722.221.620.44 .其他物性數(shù)據(jù)可查化工原理附錄摘要：課程設(shè)計(jì)是化工原理課程教學(xué)中綜合性和實(shí)踐性較強(qiáng)的教學(xué)環(huán)節(jié)，是理論聯(lián)系實(shí)際的橋梁，是使學(xué)生體察工程實(shí)際問(wèn)題復(fù)雜性、 學(xué)習(xí)化工設(shè)計(jì)基本知 識(shí)的初次嘗試。通過(guò)課程設(shè)計(jì)，要求學(xué)生能綜合利用本課程和前修課程的基本知 識(shí)，進(jìn)行融會(huì)貫通的獨(dú)立思考，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成指定的化工設(shè)計(jì)任務(wù)，從而得到化工工程設(shè)計(jì)的初步訓(xùn)練

7、。通過(guò)課程設(shè)計(jì)，要求學(xué)生了解工程設(shè)計(jì)的基本內(nèi) 容，掌握化工設(shè)計(jì)的程序和方法，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。同時(shí)，通過(guò)課程設(shè)計(jì)，還可以使學(xué)生樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，培養(yǎng)實(shí)事求是、嚴(yán)肅認(rèn) 真、高度責(zé)任感的工作作風(fēng)。課程設(shè)計(jì)是增強(qiáng)工程觀念，培養(yǎng)提高學(xué)生獨(dú)立工作 能力的有益實(shí)踐。又由于塔設(shè)備在石油、化工、醫(yī)藥、煤炭等行業(yè)中應(yīng)用廣泛， 其合理的設(shè)計(jì)受到極大關(guān)注，所以塔課程設(shè)計(jì)實(shí)踐必不可少。關(guān)鍵詞：質(zhì)量分率；塔板；塔板效率；工藝尺寸精品文檔目 錄一、設(shè)計(jì)背景 1二、產(chǎn)品與設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介 2（一）產(chǎn)品性質(zhì)、質(zhì)量指標(biāo) 3（二）設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介 3（三）工藝流程及說(shuō)明 3三、工藝計(jì)算及主體設(shè)備設(shè)計(jì) 4（一）精儲(chǔ)塔

8、的物料衡算 41）原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率 42）原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量 53）原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾流率 5（二）塔板數(shù)的確定 51）理論塔板數(shù)的確定 52）實(shí)際塔板數(shù) 7（三）精儲(chǔ)塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算 81）操作壓力的計(jì)算 82）操作溫度的計(jì)算 83）平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 84）平均密度計(jì)算 105）液相平均表面張力 106）液相平均粘度計(jì)算 11四、精儲(chǔ)段的塔體工藝尺寸的計(jì)算 11（一）塔徑的計(jì)算 11（二）精儲(chǔ)塔有效高度的計(jì)算 11五、塔板工藝結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 12（一）溢流裝置 12（二）塔板布置 13（三）開(kāi)孔率n和開(kāi)孔率4 13六、塔板上的

9、流體力學(xué)驗(yàn)算 14（一）氣體通過(guò)篩板壓降hp和 應(yīng)的驗(yàn)算 14（二）霧沫夾帶量 0的驗(yàn)算 15（三）漏液的驗(yàn)算 15（四）液泛的驗(yàn)算 15七、塔板負(fù)荷性能圖 16（1） .漏液線（氣相負(fù)荷下限線） 16（2） .液沫夾帶線 16（3） .液相負(fù)荷下限線 17（4） .液相負(fù)荷上限線 17（5） .液泛線 17八、篩板式精儲(chǔ)塔設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果 19九、主要符號(hào)說(shuō)明 20十、結(jié)果與結(jié)論 21卜一、收獲與致謝21苯-氯苯分離過(guò)程板式精儲(chǔ)塔設(shè)計(jì)計(jì)算書一、設(shè)計(jì)背景課程設(shè)計(jì)是本課程教學(xué)中綜合性和實(shí)踐性較強(qiáng)的教學(xué)環(huán)節(jié)，是理論聯(lián)系實(shí)際 的橋梁，是使學(xué)生體察工程實(shí)際問(wèn)題復(fù)雜性、學(xué)習(xí)化工設(shè)計(jì)基本知識(shí)的初次嘗試。 通過(guò)

10、課程設(shè)計(jì)，要求學(xué)生能綜合利用本課程和前修課程的基本知識(shí)，進(jìn)行融會(huì)貫通的獨(dú)立思考，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成指定的化工設(shè)計(jì)任務(wù)， 從而得到化工工程設(shè) 計(jì)的初步訓(xùn)練。通過(guò)課程設(shè)計(jì)，要求學(xué)生了解工程設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容， 掌握化工設(shè) 計(jì)的程序和方法，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。 同時(shí)，通過(guò)課程設(shè) 計(jì)，還可以使學(xué)生樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，培養(yǎng)實(shí)事求是、嚴(yán)肅認(rèn)真、高度責(zé)任感 的工作作風(fēng)。課程設(shè)計(jì)是增強(qiáng)工程觀念，培養(yǎng)提高學(xué)生獨(dú)立工作能力的有益實(shí)踐。本設(shè)計(jì)采用連續(xù)精儲(chǔ)分離苯-氯苯二元混合物的方法。連續(xù)精儲(chǔ)塔在常壓下 操作，被分離的苯-氯苯二元混合物由連續(xù)精儲(chǔ)塔中部進(jìn)入塔內(nèi)，以一定得回流 比由連續(xù)精儲(chǔ)塔的塔頂采出含量

11、合格的苯，由塔底采出氯苯。氯苯純度不低于 99.8%,塔頂產(chǎn)品苯純度不低于98% （質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。高徑比很大的設(shè)備稱為塔器。塔設(shè)備是化工、煉油生產(chǎn)中最重要的設(shè)備之一。 它可使氣（或汽）液或液液兩相之間進(jìn)行緊密接觸，達(dá)到相際傳質(zhì)及傳熱的目的。 常見(jiàn)的、可在塔設(shè)備中完成的單元操作有：精儲(chǔ)、吸收、解吸和萃取等。止匕外， 工業(yè)氣體的冷卻與回收，氣體的濕法凈制和干燥，以及兼有氣液兩相傳質(zhì)和傳熱 的增濕、減濕等。在化工或煉油廠中，塔設(shè)備的性能對(duì)于整個(gè)裝置的產(chǎn)品產(chǎn)量質(zhì)量生產(chǎn)能力和 消耗定額，以及三廢處理和環(huán)境保護(hù)等各個(gè)方面都有重大的影響。據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，塔設(shè)備的投資費(fèi)用占整個(gè)工藝設(shè)備投資費(fèi)用的較大比例。因此，

12、塔設(shè)備的設(shè)計(jì)和研究，受到化工煉油等行業(yè)的極大重視。作為主要用于傳質(zhì)過(guò)程的塔設(shè)備，首先必須使氣（汽）液兩相充分接觸，以 獲得較高的傳質(zhì)效率。止匕外，為了滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要，塔設(shè)備還得考慮下列各 項(xiàng)傳質(zhì)效率。止匕外，為了滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要，塔設(shè)備還得考慮下列各項(xiàng)要求：9歡立下載精品文檔(1)生產(chǎn)能力大.在較大的氣(汽)液流速下，仍不致發(fā)生大量的霧沫夾帶、攔液或液泛等破壞正常操作的現(xiàn)象。(2)操作穩(wěn)定、彈性大。當(dāng)塔設(shè)備的氣(汽)液負(fù)荷量有較大的波動(dòng)時(shí)， 仍能在較高的傳質(zhì)效率下進(jìn)行穩(wěn)定的操作。并且塔設(shè)備應(yīng)保證能長(zhǎng)期連續(xù)操作。(3)流體流動(dòng)的阻力小。即流體通過(guò)塔設(shè)備的壓力降小。這將大大節(jié)省生 產(chǎn)中的動(dòng)力

13、消耗，以及降低經(jīng)常操作費(fèi)用。對(duì)于減壓蒸儲(chǔ)操作，較大的壓力降還 使系統(tǒng)無(wú)法維持必要的真空度。(4)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、材料耗用量小、制造和安裝容易。這可以減少基建過(guò)程中 的投資費(fèi)用。(5)耐腐蝕和不易堵塞，方便操作、調(diào)節(jié)和檢修。事實(shí)上，對(duì)于現(xiàn)有的任何一種塔型，都不可能完全滿足上述所有要求， 僅是 在某些方面具有獨(dú)到之處.根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書，此設(shè)計(jì)的塔型為篩板塔。篩板塔是很早出現(xiàn)的一種板式塔。 五十年代起對(duì)篩板塔進(jìn)行了大量工業(yè)規(guī)模的研究，逐步掌握了篩板塔的性能，并形成了較完善的設(shè)計(jì)方法。與泡罩塔相比，篩板塔具有下列優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)能力大 20 40%塔板效率高1015%壓力降低30 50%而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，塔盤造價(jià)減 少

14、40流右，安裝、維修都較容易。從而一反長(zhǎng)期的冷落狀況，獲得了廣泛應(yīng)用。 近年來(lái)對(duì)篩板塔盤的研究還在發(fā)展，出現(xiàn)了大孔徑篩板(孔徑可達(dá)20-25mm ,導(dǎo)向篩板等多種形式。篩板塔盤上分為篩孔區(qū)、無(wú)孔區(qū)、溢流堰及降液管等幾部分.工業(yè)塔常用的 篩孔孔徑為38mm按正三角形排列.空間距與孔徑的比為 2.5-5.近年來(lái)有 大孔徑(10 25mm篩板的，它具有制造容易，不易堵塞等優(yōu)點(diǎn)，只是漏夜點(diǎn)低， 操作彈性小。篩板塔的特點(diǎn)如下：(1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造維修方便。(2)生產(chǎn)能力大，比浮閥塔還高。(3)塔板壓力降較低，適宜于真空蒸儲(chǔ)。(4)塔板效率較高，但比浮閥塔稍低。(5)合理設(shè)計(jì)的篩板塔可是具有較高的操作彈性

15、，僅稍低與泡罩塔。(6)小孔徑篩板易堵塞，故不宜處理臟的、粘性大的和帶有固體粒子的料液。二、產(chǎn)品與設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介(一)、產(chǎn)品性質(zhì)、質(zhì)量指標(biāo)產(chǎn)品性質(zhì)：有杏仁味的無(wú)色透明、易揮發(fā)液體。密度 1. 105g/cm3。沸點(diǎn) 131. 6C0 凝固點(diǎn)-45 C。折射率 1. 5216(25 C)o 閃點(diǎn) 29. 4C。燃點(diǎn) 637. 8C, 折射率 1. 5246,本度(20C)0. 799mPa s,表面張力 33. 28X 103N/m,溶解 度參數(shù)6= 9. 5。溶于乙醇、乙醴、氯仿、苯等大多數(shù)有機(jī)溶劑，不溶于水。易 燃，蒸氣與空氣形成爆炸性混合物，爆炸極限 1.3 %-7. 1%(vol)。溶于大

16、多 數(shù)有機(jī)溶劑，不溶于水。常溫下不受空氣、潮氣及光的影響，長(zhǎng)時(shí)間沸騰則脫氯。 蒸氣經(jīng)過(guò)紅熱管子脫去氫和氯化氫，生成二苯基化合物。有毒.在體內(nèi)有積累性， 逐漸損害肝、腎和其他器官。對(duì)皮膚和粘膜有刺激性.對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)有麻醉性， LD502910mg/kg,空氣中最高容許濃度50mgzm3。遇高溫、明火、氧化劑有燃燒 爆炸的危險(xiǎn)。質(zhì)量指標(biāo)：氯苯純度不低于99.8%,塔頂產(chǎn)品苯純度不低于98%原料液中 苯38% (以上均為質(zhì)量分?jǐn)?shù))(二)設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介1 ).精儲(chǔ)方式：本設(shè)計(jì)采用連續(xù)精儲(chǔ)方式。原料液連續(xù)加入精儲(chǔ)塔中，并連 續(xù)收集產(chǎn)物和排出殘液。具優(yōu)點(diǎn)是集成度高，可控性好，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。由于所 涉濃度范圍內(nèi)

17、乙醇和水的揮發(fā)度相差較大，因而無(wú)須采用特殊精儲(chǔ)。2 ).操作壓力：本設(shè)計(jì)選擇常壓，常壓操作對(duì)設(shè)備要求低，操作費(fèi)用低，適 用于苯和氯苯這類非熱敏沸點(diǎn)在常溫(工業(yè)低溫段)物系分離。3 ).塔板形式：根據(jù)生產(chǎn)要求，選擇結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工，造價(jià)低廉的篩 板塔，篩板塔處理能力大，塔板效率高，壓降教低，在苯和氯苯這種黏度不大的 分離工藝中有很好表現(xiàn)。4 ).加料方式和加料熱狀態(tài)：設(shè)計(jì)采用泡點(diǎn)進(jìn)料，將原料通過(guò)預(yù)熱器加熱至 泡點(diǎn)后送入精儲(chǔ)塔內(nèi)。5 ).由于蒸汽質(zhì)量不易保證，采用間接蒸汽加熱。6 ).再沸器，冷凝器等附屬設(shè)備的安排：塔底設(shè)置再沸器，塔頂蒸汽完全冷 凝后再冷卻至泡點(diǎn)下一部分回流入塔，其余部分經(jīng)產(chǎn)品

18、冷卻器冷卻后送至儲(chǔ)灌。11歡立下載精品文檔塔釜采用間接蒸汽加熱，塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送至儲(chǔ)罐（三）工藝流程及說(shuō)明首先，苯和氯苯的原料混合物進(jìn)入原料罐，在里面停留一定的時(shí)間之后，通過(guò)泵進(jìn)入原料預(yù)熱器，在原料預(yù)熱器中加熱到泡點(diǎn)溫度， 然后，原料從進(jìn)料口進(jìn) 入到精儲(chǔ)塔中。因?yàn)楸患訜岬脚蔹c(diǎn)，混合物中只有液相混合物，此時(shí)液相混合物 在精微塔中下降。由塔底產(chǎn)生的氣相混合物上升到塔頂上方的全凝器中，這些氣相混合物被降溫到泡點(diǎn)，其中的部分液態(tài)停留一定的時(shí)間然后進(jìn)入苯的儲(chǔ)罐， 最 后作為塔頂產(chǎn)品（儲(chǔ)出液）采出，而其中的另一部分液態(tài)重新回到精儲(chǔ)塔中，這 個(gè)過(guò)程就叫做回流。液相混合物就從塔底一部分進(jìn)入再沸器中， 在再沸

19、器中被加熱產(chǎn)熱的氣體重新回 到精儲(chǔ)塔中而產(chǎn)生的液體則作為附殘液采出。塔里的混合物不斷重復(fù)前面所說(shuō)的 過(guò)程，而進(jìn)料口不斷有新鮮原料的加入。最終，完成苯與氯苯的分離。三、工藝計(jì)算及主體設(shè)備設(shè)計(jì)（一）精微塔的物料衡算1）原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率苯和氯苯的相對(duì)摩爾質(zhì)量分別為 78.11和112.56kg/kmol0.62/78.11Xf=0.7020.62/78.11+ 0.38/112.560.98/78.11XD=0.9860.98/78.11 +0.2/112.560.002/78.11Xw = = 0.002880.002/78.11 + 0.998/112.562）原料液及塔頂、塔底

20、產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量MF = 78.11 X0.702+(1 0.702)X112.56=88.376kg/kmolMD = 78.11 X0.986+ (1 0.986)X112.56= 78.592kg/kmolMw = 78.11 X0.00288 + (1 0.00288)x112.56 = 112.46kg/kmol3）原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾流率依題給條件：年以 300天，天以24小時(shí)計(jì)，有：_ _42.6 X104W =300 X24 X112.56=32.10Kmol/h ,全塔物料衡算:F = D +W 0.702F = 0.986D + 0.00288WF = 111.1

21、5kmol/hD = 79.04kmol/hW = 32.11kmol/h（二）塔板數(shù)的確定1）理論塔板層數(shù)Nt的確定苯-氯苯物系屬于理想物系，可采用梯級(jí)圖解法求取Nt ,步驟如下：1 .由手冊(cè)查得苯-氯苯的氣液平衡數(shù)據(jù)，繪出x - y圖，如下圖一；圖解得Nt =11 1 = 10塊（不含釜）。其中，精儲(chǔ)段Nt1 =3塊，提儲(chǔ)段8塊,第4塊為加料板位置。2 .確定操作的回流比R將1.表中數(shù)據(jù)作圖得X y曲線及t X y曲線。在Xy圖上，因q=1,查得 ye =0.922 ,而 xe =xF = 0.702, XD =0.986。故有：1欺速下載精品文檔17欠0迎下載RminXdyq0.986

22、0.922 =0.2909yq Xq0.922 0.702考慮到精儲(chǔ)段操作線離平衡線較近，故取實(shí)際操作的回流比為最小回流比的2 倍，即：R= 2Rmin = 2 X0.2909 = 0.58183.求精儲(chǔ)塔的氣液相負(fù)荷L=RD=0.5818790.4=45.99 kmol/h ;V=(R+1)D=(0.5818+1) ><79.04=125.03 kmol/h ;L'=L+F=157.14Kmol/hV '=V=125.03 Kmol/h4.求操作線方程精儲(chǔ)段操作線：y=之x +急= 0.368x + 0.623提儲(chǔ)段操作線為過(guò)(0.00288,0.00288 )和

23、(0.702Q882)兩點(diǎn)的直線。L，y' X'-V'"Xw=1.26X'-0.0074求全塔效率:RminXf把Xd=0.986、Xf=0.702、Rm-=0.02909 代入上式中得 二二0.5818由全塔效率公式ET = 0.49（二八）-"245氏=£ xi 收=0.702 X0.16+0.298 X 0.205=0.175把自、a代入全塔效率公式得，Et =0.5062）實(shí)際塔板數(shù)Np p精儲(chǔ)段實(shí)際板層數(shù)N 精= 3/0.506 = 5.93=6提留段實(shí)際板層數(shù):N 提= 8/0.506 = 15.81 M6(三)精儲(chǔ)塔的

24、工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算以精儲(chǔ)段為例進(jìn)行計(jì)算1) .操作壓力的計(jì)算塔頂操作壓力：PD = 4 101. 3 = 105. 3每層塔板壓降：，P =0.7Kpa進(jìn)料板壓力：PF =105.3 - 0. 7 6 = 109. 5Kpa精微段平均壓力：Pm =(105.3109.5)/2= 107.4Kpa2) .操作溫度的計(jì)算依據(jù)操作壓力，由泡點(diǎn)方程通過(guò)試差法算出泡點(diǎn)溫度，其中苯和氯苯的飽和蒸汽壓，由安托尼方程計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如下：140I 130I通過(guò)圖二(溫度組成圖)易讀取塔頂溫度： c 002130.40101170.8通過(guò)試差得加料板溫度為91.8 C精儲(chǔ)段平均溫度：tm = (80.4

25、+91.8)/2 = 86.1 C3) .平均摩爾質(zhì)量計(jì)算塔頂平均摩爾質(zhì)量計(jì)算：由xd=y1=0.986 ,查平衡曲線(見(jiàn)圖1),得X1 = 0.962精品文檔圖二(溫度組成圖)MvDm =0.986 78.11 (1 -0.986) 112.61 = 78.59kg kmolMLDm = 0.962 X78.11+ (1 0.962) X112.61 = 79.42kg/kmol進(jìn)料板平均摩爾質(zhì)量計(jì)算：由圖解理論板(見(jiàn)圖1),得 于:0.921查平衡曲線(見(jiàn)圖1),得Xf = 0.693MvFm = 0.921 X78.11+ (1 0.921) X112.56 = 80.87 kg/ km

26、olMLFm = 0.693 X78.11 + (1 0.693) X112.56 = 88.69kg/kmol精微段平均摩爾質(zhì)量計(jì)算：MVm = (78.59 + 80.87). 2 = 79.73kg kmolMLm = (79.42 + 88.69). 2 = 84.05 kg kmol4),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，即PmMVm107.4 X79.73fVm =RTm8.314 X(86.1 + 273.15)=2.87 kg m32.液相平均密度計(jì)算液相平均密度依計(jì)算，即1/ 及=Zja/ p由 tD =80.4 C查得：伊=816.6kg/m3Np =

27、 Np1 + %2=220.98 816.6+ 0.02 1037.7=820.1kg . m3由 tF =91.8 C查得:(A = 803.03kg/m3任=1025.01kg. m3進(jìn)料板液相密度pLFm0.6102 803.03 + 0.3898 1025.01=877.1 kg. m3精儲(chǔ)段液相平均密度為門=(820.1 + 875.2) 2 = 848.567 kg m35) .液相平均表面張力塔頂液相的平均表面張力：(80.4 C)oA = 21.1mN/m ;% = 25.9mN/m0mm = 0.98 X21.1 + 0.02 X25.9 = 21.167mN/m進(jìn)料板液相的

28、平均表面張力：(91.8 C)(TA = 19.9m N/m ; o-B = 24.8mN/mo-LFm = 0.693 X19.9 + 0.307 X25.6 = 21.41mN/m19欠°迎下載精品文檔精儲(chǔ)段液相的平均表面張力：0-m = (21.167 + 21.41)/2 = 21.29mN/m6) .液相平均粘度計(jì)算塔頂液相平均粘度計(jì)算：(80.4 C)iA = 0.31mpa田二 0.395 P m lg 以Dm = 0.9861g(0.31)+0.0141g(0.395)解出也Dm = 0.311 mPa s進(jìn)料板液相平均粘度計(jì)算(91.8 C)叢=0.272廂=0.3

29、48 mPa s 1g 比Fm = 0.693g(0.272) + 0.307g(0.348)解出 MLFm =0.2934 mPa s精儲(chǔ)段液相平均粘度計(jì)算4 = (0.311 +0.2934)/2 = 0.3023四、精儲(chǔ)塔的塔體工藝尺寸計(jì)算(一).塔徑的計(jì)算精儲(chǔ)段的氣、液相體積流率為VMvmVs 二一3600 的125.027 X79.733 .=0.966 m . s 3600 X2.87LMvmLs =3600 ”45.99 X84.053；=0.00127m3 s3600 X848.571 2計(jì)算工上Vh pv1 20.00127 X3600 847.65 1=0.02260.96

30、4 X36002.88取板間距Ht = 0.40m ,板上液層高度h = 0.06m ,則Ht hL = 0.40 0.05 = 0.34m故查表可得:C20 = 0.0710.2CLC = C 20200.221.286=0.071 = 0.07192017欠“迎下載精品文檔U max = CP-=0.0719848.567 2.872.87=1.235m3. s取安全系數(shù)為0.7 ,則空塔氣速為u = 0.7Umax = 0.7 X1.235 = 0.864 m3/s4Vs4 X0.966 D = J=1.193m1 加V 冗X0.864按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓算后為D = 1.2m塔截面積為At =

31、-D2 = -X1.22 = 1.13m244實(shí)際空塔氣速為u = 0.966 = 0.854 m s1.13(二).精儲(chǔ)塔有效高度的計(jì)算精儲(chǔ)段有效高度為Z 精=(N-1)H=(6-1) X0.4=2.0m提儲(chǔ)段有效高度為Z ii=(N-1)H=(16-1) X0.4=6.0m在進(jìn)料板上方開(kāi)一人孔，其高度為0.8m故精儲(chǔ)塔的有效高度為Z= Z精+ Z提+0.8=2.0+6.0+0.8=8.8m五.塔板工藝結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)與計(jì)算(一).溢流裝置采用單溢流弓形降液管、凹形受液盤，且不設(shè)進(jìn)進(jìn)口堰。溢流堰長(zhǎng)(出口堰長(zhǎng))lw取lw = 0.60D = 0.60 X1.2 = 0.72m0溢流堰高度hwU

32、max對(duì)平直堰 u近似取E=1how = 0.00284X1(0.00127 X36000.72)2/3 = 0.00971 mhw = hL how = 0.06 0.00971 = 0.05029m23欠0迎下載0）降液管的寬度Wd和降液管的面積Af由 lw/D = 0.60,查圖得 Wd/D = 0.11, Af / At = 0.055,即:Wd = 0.132m , Af = 0.0622m2液體在降液管內(nèi)的停留時(shí)間3600 X0.0622 X0.40=19.65s > 5sr= AfHT/Lsf T s 0.00127 X3600故降液管設(shè)計(jì)合理。降液管的底隙高度ho液體通過(guò)

33、降液管底隙的流速一般為0.070.25m/s ,取液體通過(guò)降液管底隙的流速u： = 0.07m/s ,則有:Ls 0.00127ho =、=0.02511mlwuo0.72X0.07hw h0 = 0.05029 0.02511= 0.02518> 0.06故降液管底系高度設(shè)計(jì)合理（二）.塔板布置邊緣區(qū)寬度Wc與安定區(qū)寬度Ws邊緣區(qū)寬度Wc : 一般為50-75mm D >2m時(shí),WC 可達(dá) 100mm安定區(qū)寬度確定取Wc = 40 mmi Ws = WS'=70mm開(kāi)孔區(qū)面積Aay2 x2+熬2 .R sin=2 0.398 0.5620.398 2 +冗 21 0.39

34、7一 X0.56 sin 1800.56-一 2=0.809 m式中：x = D/2 Wd+Ws)=0.6 (0.132 + 0.07)= 0.398mR = D/2 Wc = 0.6 0.04 = 0.56m（三）.開(kāi)孔數(shù)n和開(kāi)孔率4取篩孔的孔徑do = 5mm ,正三角形排列，篩板采用碳鋼，其厚度 h且取 uO = O08m/s。故孔心距 t = 3 X5 = 15mm 。11 155每層塔板的開(kāi)孔數(shù)n=一1.155 X0.80920.0015二 4154 （孑 L）每層塔板的開(kāi)孔率 w（小應(yīng)在515%故滿足要求） c每層塔板的開(kāi)孔面積 Ao = Aa = 0.0815m2氣體通過(guò)篩孔的孔

35、速 * = Vs/Ao = 0.966/0.0815 = 11.84m/s六.塔板上的流體力學(xué)驗(yàn)算（一）.氣體通過(guò)篩板壓降hp和App的驗(yàn)算ho = hc + hl + h p c1） .氣體通過(guò)干板的阻力壓降hc由 do/S= 5/3 = 1.67 查圖 5-10 得出，Co =0.772hc = 0.051c2UoCoPl=0.051211 .842.870.772 848.5670.0406 m 液柱式中Co為孔流系數(shù)。2） .氣體通過(guò)板上液層的壓降hlhl = B（hw + how）= SL = 0.59 X0.06 = 0.0354m 液柱式中充氣系數(shù)B的求取如下：氣體通過(guò)有效流通截

36、面積的氣速ua,對(duì)單流型塔板有:VsATAf0.9661.13 0.0622=0.904m/s動(dòng)能因子 Fa = uav =0.904J2.87 =1.531查化原P115圖5-11得B= 0.59 （一股可近似取0=0.50.6）。3） .氣體克服液體表面張力產(chǎn)生的壓降h精品文檔ha4(T4X21.286X10 3fLgdo847.567X9.81 X0.005=0.002046m 液柱4） .氣體通過(guò)每層篩板的壓降（單板壓降）hp和與p php = hc + hi + h。= 0.0406 + 0.0354 + 0.00205 = 0.078mApp = "hip = 848.5

37、67 X9.81 X0.078 = 649.35Pa< 0.7kPa（設(shè)計(jì)允許值）31欠0迎下載(二).霧沫夾帶量0的驗(yàn)算(T5.7X10 63.2(TUaH T h f63 25.7 X10 60.90421.286 X10 3 0.40 0.15=0.0164kg液/kg氣 0.1kg液/kg氣（滿足要求）故在本設(shè)計(jì)中液沫的夾帶量在允許的范圍內(nèi)（三）.漏液的驗(yàn)算 漏液點(diǎn)的氣速UomUomin = 4.4Co .0056 +0.13%h J Pl/ pv=4.4 X0.7724(0.0056 +0.13 X0.06 0.00205)848.567/2.87=6.227m/su 1184

38、篩板的穩(wěn)定性系數(shù)K =q= =1.90>1.5Uom 6.227故在本設(shè)計(jì)中無(wú)明顯漏液。（四）.液泛的驗(yàn)算為防止降液管發(fā)生液泛，應(yīng)使降液管中的清液層高度 Hd w（Ht + hw）hd = 0.153(Jo')2 = 0.153(0.07)2 = 0.0075 mH d = 0.078 + 0.06 + 0.0075 = 0.1388m(H t + hw )= 0.5(0.4 + 0.05029)= 0.225mHd w(Ht +hw)成立，故在本設(shè)計(jì)中不會(huì)發(fā)生液泛現(xiàn)象。通過(guò)流體力學(xué)驗(yàn)算，可認(rèn)為精儲(chǔ)段塔徑及塔板各工藝結(jié)構(gòu)尺寸合適，若要做出最合理的設(shè)計(jì)，還需重選Ht及hL,進(jìn)行優(yōu)化

39、設(shè)計(jì)。七、塔板負(fù)荷性能圖(一).漏液線(氣相負(fù)荷下限線)漏液點(diǎn)氣速Vs,min = 4.4 X0.772 X0.0815435j).0056+ 0.13(0.0503+ 0.83045LS/3 ) 0.00204648.567/2.89669h 。，整理得：2/3Vs. min = 4.765q0.01009+ 0.10796LS在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)Ls值，依式算出對(duì)應(yīng)的Vs值列于下表：,3/Ls,m /s0.00060.00150.00300.00453Vs, m /s0.496520.51110.529220.54396依據(jù)表中數(shù)據(jù)作出漏液線1(二).液沫夾帶線式中：UaAt Af 1.

40、13=0.936129Vs 0.0622hf = 2.57=2.5（hw + how）將已知數(shù)據(jù)代入式得:5.7 X10 60.956129Vs3.232/3=0.121.2861 X100.274 2.076LsVs = 1.865 14.12L；/3在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)Ls值，依式算出對(duì)應(yīng)的Vs值列于下表:Ls, m3/s s ,0.00060.00150.00300.0045x/ _3.Vs, m /s1.764581.680021.571351.48023.液相負(fù)荷下限線對(duì)于平直堰，取堰上液層高度how =0.006 m作為最小液體負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)t3600Ls 2/3由 how =0.00

41、284E()=0.006 ;l wel / /曰 I0.006 X1000 3/2 0.723取 E=1,得 Ls,min = (-2"84) 礪= 0.000614156m /s據(jù)此可作出與氣體流量無(wú)關(guān)的垂直液相負(fù)荷下下限線34 .液相負(fù)荷上限線HrAf0.40 X0.0621723Ls max = = 0.0062172m3/s4作出與氣體流量無(wú)關(guān)白垂直液相負(fù)荷線45 .液泛線Hd = 0(HT + hw)Hd = hp+hL + hd ； hp = hc+h + h(T;h=evhL； hL = hw + how HT+(Hd=hp+hL+hd. BQhw=( 0 + 1)Hd

42、 W4T+hw)+&5160Uhc + hd+，2h忽略h。，將how與Ls,hd與Ls,hc與Vs的關(guān)系式代入上式，并整理得222 /3aVs =b-c Ls -d Ls;式中0.051 ,因、a =2 (1)(Ac。)' J Ht+(-B-1) hw=0.153/(lwh。)2=2.84將有關(guān)數(shù)據(jù)代入得a =0.04348; b =0.14519;c =468.064; d =1.321Vs2 =3.33924-10765.7314 Ls2-30.381785 Ls2/3在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)Ls值，依式（2-2）算出對(duì)應(yīng)的Vs值列于下表:Ls,m3/s0.00060.00

43、150.00300.0045Vs, m3/s3.5843.3633.0442.591依據(jù)表中數(shù)據(jù)作出液泛線5依據(jù)以上各方程，可作出篩板塔的負(fù)荷性能圖如下圖三。在負(fù)荷性能圖上，做出操作點(diǎn) A,連接OA,即作出操作線。由圖可看出，該篩板 的操作上限為霧沫夾帶控制，下限為漏液控制。由下圖三可查得33 .Vs,max = 1.6m /sVs.min = 0.5m /s故操作彈性為Vs,max/ V s,min=1.6/0.5 = 3.2L,m3/s圖三（篩板塔的符合性能圖） 八、篩板塔設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果項(xiàng)目符 號(hào)單 位計(jì)算結(jié)果平均壓強(qiáng)PmkPa107.4平均溫度t mC86.1平均流氣相Vsn3/s0.96

44、6量液相Lsn3/s0.00127全塔效率Et0.506實(shí)際塔板數(shù)Npi塊22板間距Htm0.4塔段的有效高度Zm8.8塔徑1Dm1.2空塔氣速um/s0.864實(shí)際空塔氣速m/s0.854塔板液流型式單溢流型精品文檔溢 流 裝 置溢流管型 式弓形堰長(zhǎng)1l wm0.72堰局hwm0.0503降液管寬 度Wdm0.132底隙高度:hom0.02511板上清液層圖度m0.06孔徑domm5孔間距tmm15孔數(shù)n個(gè)4154開(kāi)孔區(qū)囿積Aa2 m0.809開(kāi)孔回積A2 m0.0815篩孔氣速Uom/s11.84塔板壓降PpkPa0.649液體在降液管中的停 留時(shí)間TS19.65降液管內(nèi)清液層高度1Hdm

45、0.139霧沫夾帶ekg 液/kg 氣0.0164負(fù)荷上限Ls,max霧沫夾帶 控制負(fù)荷卜限 一Ls,min漏液控制氣相最大負(fù)荷Vs,maxn3/s1.6氣相最小負(fù)荷Vs, minn3/s0.5操作彈性3.2九、主要符號(hào)說(shuō)明項(xiàng)目符號(hào)項(xiàng)目符 號(hào)平均壓強(qiáng)Pm每層塔板壓降Pa平均溫度t m安定區(qū)寬度W.平均氣相vs邊緣區(qū)寬度WC8M:液相Ls液相摩爾分?jǐn)?shù)x實(shí)際塔板數(shù)N氣相摩爾分?jǐn)?shù)y板間距HT空隙率£塔的有效高度1Z篩板厚度6塔徑D表面張力(T空塔氣速u密度P溢流裝置堰長(zhǎng)l w刀率。堰圖hw最大值max （下標(biāo)）弓形降液管寬度W最小值min （下標(biāo)）弓形降液管底隙高 度ho氣相V （下標(biāo)）板上清夜層局度hL液相L （下標(biāo)）孔徑do理論板層數(shù)Nt孔間距t塔頂空間高度