苯甲苯篩板精餾塔分離課程設(shè)計(jì)

1、苯甲苯篩板精鐳塔分離課程設(shè)湖北民族學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)IHUBEI UNIVERSITY FOR NATIONALITIES化工原理-化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目院系專(zhuān)業(yè)指導(dǎo)老師苯一甲苯篩板精譙塔分離化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院化學(xué)工程與工藝譚老師、石老師日 期2013、1、4小組成員及任務(wù)分工一覽表序號(hào)學(xué)號(hào)姓名具體分工備注（若為組長(zhǎng)請(qǐng)標(biāo)出）1041140405申帥精儲(chǔ)塔設(shè)計(jì)計(jì)算以及最后的整合工作組長(zhǎng)2041140406>041140403紀(jì)瑞雪、李茹姣精館塔結(jié)構(gòu)與機(jī)械計(jì)算成員3041140404謝恒精館塔的工藝計(jì)算成員4041140408、041140402余曉莉、霍俊芳熱量

2、衡算成員5041140407王世龍繪圖成員目錄AbstractVI引言1第一章概述1L1板式精儲(chǔ)塔課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)2L2精儲(chǔ)塔設(shè)計(jì)方案的選定3第二章精儲(chǔ)塔設(shè)計(jì)計(jì)算32.1物料計(jì)算3及塔頂?shù)哪?.L2全塔總物料衡算2.2 逐板法求理論板2.3 精儲(chǔ)塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算72.3以精儲(chǔ)段為例進(jìn)行計(jì)算7 232以提館段為例進(jìn)行計(jì)算11112.4精儲(chǔ)塔的塔體工藝尺度計(jì)算段塔徑的計(jì)算242精微段塔板主要工藝尺寸的計(jì)算13243提饋段塔板主要工藝尺寸的計(jì)算。21第三章板式塔得結(jié)構(gòu)與機(jī)械設(shè)計(jì)293附件的計(jì)算293接管293.1.2冷凝器31第四章熱量衡算334.1塔頂熱衡算334. 2塔底熱衡算3

3、44.3培值衡算35第五章設(shè)計(jì)結(jié)果匯總37符號(hào)說(shuō)明40參考文獻(xiàn)42致謝42摘要化工生產(chǎn)中所處理的物料，中間產(chǎn)物，粗產(chǎn)品幾乎都是由若干組分組成的混合物， 而且其中大部分都是均相物質(zhì)，生產(chǎn)中為了滿(mǎn)足儲(chǔ)存，運(yùn)輸，加工和使用的需求，時(shí)常 需要將這些混合物分離較純凈或幾乎純態(tài)的物質(zhì)。精儲(chǔ)是分離液體混合物最常用的一種單元操作，利用液相混合物中各相分揮發(fā)度 的不同，使揮發(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 物中各組成分離該過(guò)程是同時(shí)進(jìn)行傳質(zhì)傳熱的過(guò)程。本設(shè)計(jì)任務(wù)為精儲(chǔ)塔分離苯一甲苯混合物。對(duì)于二元混合物的分離，采用連續(xù)精儲(chǔ) 過(guò)程。設(shè)計(jì)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

4、送人精饋塔內(nèi)。塔頂上 升蒸氣采用全器冷凝，冷凝液在泡點(diǎn)溫度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，所以在設(shè)計(jì)中把操作回流比 取最小回流比的1.7倍。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。本設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)以通過(guò)物料衡算，熱量衡算，工藝計(jì)算，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和校核等一系列工 作來(lái)設(shè)計(jì)一個(gè)具有可行性的合理的篩板塔以及相關(guān)輔助設(shè)備的計(jì)算。繪制了精儲(chǔ)塔裝配 圖，精館工藝流程圖。關(guān)鍵詞：篩板塔；苯；甲苯湖北民族學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)AbstractIn the chemical production processes the materi

5、al, the intermediary product, the primary product, nearly is the mixture which is composed of certain components, moreover majority is the homogeneous phase material9 in the production to satisfy the storage, the transportation, the processing and the use need, often needs these mixture separation f

6、or pure or nearly the pure state material.Separation of distillation is the most commonly used liquid mixture of a unit operation, using liquid mixture of all the different points of the volatile, volatile components from liquid to gas transfer, difficult volatile components from gas to liquid trans

7、fer. Mixture of raw materials to achieve the various components of the separation process is at the same time heat and mass transfer process.The design task is to separate the benzene - toluene mixture using the distillation tower. For the separation of binary mixtures, we can use a continuous disti

8、llation process. In the design, we feed the raw material in the bubble point ,using preheater where the liquid can be heated up to the bubble point and then give it away to the distillation tower. Up top of the tower ,there is a total condenser which can condense the steam. Part of the condensed ste

9、am return to the tower in the bubble point, and the rest product is sent to the tank through the total condenser. It is so easy to isolate material system using this system, the minimum return is relatively small, so we take the minimum reflux ratio of 1.7 times of the operating reflux ratio in our

10、design. Tower reacter is heated with indirect steam and the tower bottom product is sent to storage tanks after cooling.The design specification through the material balance, energy balance, technology, structural design and verification and a series of work to design a reasonable possibility of the

11、 sieve tower that should use the relation selective evaporation flow, and drawing assemble diagram of distillation tower and PID of distillatioiL Keywords： Distillation； Sieve tower； Benzene引言化工生產(chǎn)常需進(jìn)行液體混合物的分離以達(dá)到提純或回收有用組分的目的。 蒸館是一種常用的化工單元的操作，是工業(yè)上分離液相混合物常用的手段。蒸儲(chǔ)操作可以是板式塔，也可以采用填料塔。板式塔為逐步接觸型，按汽 液接觸原件不同，可

12、分為泡罩塔、浮閥塔、篩板塔、舌形塔、浮動(dòng)噴射塔等多 種。目前，從國(guó)內(nèi)外實(shí)際情況來(lái)看，主要的塔板類(lèi)型為浮閥塔，篩板塔及泡罩 塔，前兩種應(yīng)用尤為廣泛。作為氣液兩用傳質(zhì)用的塔的設(shè)備，首先必須保證氣液兩相得到充分的接觸， 以達(dá)到較高的傳質(zhì)效率。此外，為了滿(mǎn)足工業(yè)生產(chǎn)的要求，塔設(shè)備還得具備下 列的基本要求： 塔內(nèi)滯留量小。 耐腐蝕和不易堵塞，方便操作，調(diào)節(jié)。 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，創(chuàng)造，安裝，維修方便。 流體流動(dòng)阻力小。即流體經(jīng)塔設(shè)備的壓降小，可節(jié)省動(dòng)力消耗，降低操作的 費(fèi)用。 氣液處理量大，即生產(chǎn)能力大時(shí)不至于發(fā)生大量的霧沫夾帶，攔液或液泛等 破壞操作的現(xiàn)象。 操作穩(wěn)定，彈性大。即當(dāng)塔設(shè)備的氣液負(fù)荷在一定

13、范圍內(nèi)變化時(shí)，仍能夠在 較高的傳質(zhì)效率下進(jìn)行穩(wěn)定的操作。42第一章概述化工生產(chǎn)中所處理的原料，中間產(chǎn)物，粗產(chǎn)品幾乎都是由若干組分組成的 混合物，而且其中大部分都是均相物質(zhì)。生產(chǎn)中為了滿(mǎn)足儲(chǔ)存，運(yùn)輸，加工和 使用的需求，時(shí)常需要將這些混合物分離為較純凈或幾乎純態(tài)的物質(zhì)。精儲(chǔ)是分離液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)得到廣泛應(yīng)用。精健過(guò)程在能量計(jì)的驅(qū)動(dòng)下，使氣、液兩相多次直接接 觸和分離，利用液相混合物中各相分揮發(fā)度的不同，使揮發(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)原料混合物中各組成分離該過(guò)程是 同時(shí)進(jìn)行傳質(zhì)傳熱的過(guò)程。本次設(shè)計(jì)任務(wù)為設(shè)計(jì)一定處理量的分

14、離苯和甲苯混 合物精儲(chǔ)塔。板式精譙塔也是很早出現(xiàn)的一種板式塔，20世紀(jì)50年代起對(duì)板式精儲(chǔ)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，板式精儲(chǔ)塔具有下列優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)能力(20%-40%)塔板 效率(10%50%)而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，塔盤(pán)造價(jià)減少40%左右，安裝，維修都較容易。在本設(shè)計(jì)中我們使用篩板塔，篩板塔的突出優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低。合 理的設(shè)計(jì)和適當(dāng)?shù)牟僮骱Y板塔能滿(mǎn)足要求的操作彈性，而且效率高。采用篩板 可解決堵塞問(wèn)題，適當(dāng)控制漏液。篩板塔是最早應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的設(shè)備之一，五十年代之后，通過(guò)大量的工 業(yè)實(shí)踐逐步改進(jìn)了設(shè)計(jì)方法和結(jié)構(gòu)。近年來(lái)與浮閥塔一

15、起成為化工生產(chǎn)中主要 的傳質(zhì)設(shè)備。為減少對(duì)傳質(zhì)的不利影響，可將塔板的液體進(jìn)入?yún)^(qū)制成突起的斜 臺(tái)狀，這樣可以降低進(jìn)口處的速度，使塔板上氣流分布均勻。篩板塔多用不銹 鋼板或合金制成，使用碳鋼的比較少。實(shí)際操作表明，篩板在一定程度的漏夜 狀態(tài)下操作使其板效率明顯下降，其操作的負(fù)荷范圍比泡罩塔窄，但設(shè)計(jì)良好 的塔其操作彈性仍可達(dá)到2-3 o化工原理課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生化工設(shè)計(jì)能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，通過(guò)課程設(shè) 計(jì)使我們初步掌握化工設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)、設(shè)計(jì)原則及方法；學(xué)會(huì)各種手冊(cè)的使 用方法及物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)的查找方法和技巧；掌握各種結(jié)果的校核，能畫(huà) 出工藝流程、塔板結(jié)構(gòu)等圖形。在設(shè)計(jì)過(guò)程中不僅要考慮理論上的可

16、行性，還 要考慮生產(chǎn)上的安全性、經(jīng)濟(jì)合理性。在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)考慮到設(shè)計(jì)的業(yè)精儲(chǔ)塔具有較大的生產(chǎn)能力滿(mǎn)足工藝要 求，另外還要有一定的潛力。節(jié)省能源，綜合利用余熱。經(jīng)濟(jì)合理，冷卻水進(jìn) 出口溫度的高低，一方面影響到冷卻水用量。另一方面影響到所需傳熱面積的 大小。即對(duì)操作費(fèi)用和設(shè)備費(fèi)用均有影響，因此設(shè)計(jì)是否合理的利用熱能R等 直接關(guān)系到生產(chǎn)過(guò)程的經(jīng)濟(jì)問(wèn)題。本課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是設(shè)計(jì)過(guò)程的物料衡算，塔工藝計(jì)算，塔板結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)以及校核。1.1板式精館塔課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)一、設(shè)計(jì)題目苯-甲苯連續(xù)精儲(chǔ)篩板塔的設(shè)計(jì)。二、設(shè)計(jì)任務(wù)(1)原料液組成為0.3 (苯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)，其余為甲苯。(2)塔頂產(chǎn)品中苯含量為0.

17、986。(3)釜液中苯含量為0.012。(4)生產(chǎn)能力：40000 t/y苯產(chǎn)品，年開(kāi)工310天。三、操作條件(1)精儲(chǔ)塔頂壓強(qiáng)：4.0kPa(表壓)(2)進(jìn)料熱狀態(tài)：飽和液體進(jìn)料(q=l)回流比：R=l. 3Rmino(4)單板壓降壓：0. 7kPa四、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求(1)設(shè)計(jì)方案的確定及流程說(shuō)明(2)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、塔徑以及塔板結(jié)構(gòu)尺寸的確定；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)備結(jié)構(gòu)圖：采用繪圖紙徒手繪制試根據(jù)上述工藝條件作出篩板塔的設(shè)計(jì)1. 2精館塔設(shè)計(jì)方案的選定本設(shè)計(jì)任務(wù)為分

18、離苯一甲苯混合物。對(duì)于二元混合物的分離，采用連續(xù)精儲(chǔ) 流程。設(shè)計(jì)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)后送人精儲(chǔ)塔內(nèi)。 塔頂上升蒸氣采用全凝器冷凝，冷凝液在泡點(diǎn)溫度下一部分回流至塔內(nèi)，其余 部分產(chǎn)品經(jīng)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1.5倍。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。第二章精像塔設(shè)計(jì)計(jì)算2.1 物料計(jì)算2.1.1 料液及塔頂，塔底產(chǎn)品的摩爾分?jǐn)?shù)原料：苯甲苯混合物 產(chǎn)品：Xp=O. 986 （摩爾分?jǐn)?shù)） 相對(duì)揮發(fā)度：a =2. 5 .塔板效率：80% .生產(chǎn)能力：4萬(wàn)噸/每年.冷卻水進(jìn)口溫度：25C .加熱蒸汽壓

19、力：l.OKPa .單板壓降：0. 7kPa .平均摩爾質(zhì)量：苯的摩爾質(zhì)量:XfO. 3.XfO. 012 （摩爾分?jǐn)?shù)）. 進(jìn)料熱狀態(tài)：Q=l.原料溫度：50'C. 開(kāi)工時(shí)間：310天/年. 操作壓力：塔頂常壓.塔頂壓力：4KPa （表壓）. 建廠地址：武漢地區(qū).Ma=78. IlKg/Kmol甲苯的摩爾質(zhì)量：Mb=92. 13Kg/Kmol(其中A、B分別代表苯和甲苯).原料液、塔頂及塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量：Ml,產(chǎn)0. 3X78.11+(1-0. 3) X92. 13= 87. 92 Kg/Kmol986X78.11+(1-0. 986) X92.13= 78.31 Kg/Kmol

20、Ml.w=0. 012X78.11+(1-0. 012) X92.13=91. 96Kg/Kmol.2.1 . 2全塔總物料衡算總物料衡算F = D + W(3-1)易揮發(fā)組分(苯)物料衡算FX, = DXo + WXt (3-2)式中F、D、W分別為原料液、儲(chǔ)出液和釜?dú)堃毫髁?，kmol/h；L、及、X,分別為原料液、儲(chǔ)出液和釜?dú)堃褐幸讚]發(fā)組分的摩爾分率。結(jié)合(3-1)、(3-2)得：F=40000x1000/(87. 92x310x24)=61.15 kmol/hD= 18. 08kmol/hW=43. 07 kmol/h2.2 逐板法求理論板1 .求最小回流比Rmm及操作回流比RXq=0.

21、 3Yq=0. 517Rmin=YXq0.986-0.5170.517-0.3=2. 16R=l. 3Rmin=2. 812 .求精饋塔的氣、液相負(fù)荷L=RXD=2.16X18. 08=39. 05 Kmol/hV=(R+1)D=(2.16+1) X 18. 08=57.13 Kmol/hL' =L+F=39. 05+61. 15=100. 02 Kmol/hV' =V=57.13 Kmol/hL DV = X + xnV V 13 .精饋段操作線方程,V + X 0.986 = 0.684X + 0.31257.1357.134 .提溜段操作線方程監(jiān)一需 0.012*5 00

22、9=0.966用精儲(chǔ)段操作線和相平衡方程進(jìn)行逐板計(jì)算y = xD = 0. 986y2 =0. 684r+0.312 = 0.973%=0 68"+0.312= 0.941y3三 2. 5 -1.5=0.864=0. 68"+0.312 = 0. 903z4 =y42.5 -1.5 = 0.788 4=0.684x+0.312 = 0. 851y52.5 -1.5一=0. 696=0.684及+0.312 = 0.7882.5 -1.5=0. 598%=068氣+0.312 = 0.7212.5 -L5=0. 508而%=0.684%+0.312 = 0.659x=y82.

23、5 -1.5=0. 436=0.684+0.312 = 0.610y92.5 -1.5一=0. 385 %9 =0.684%+0.312 = 0.575ylOx = = 0. 35110 2.5 -1.5 /匕=。.68氣。+。.312 =。.552yll=0. 3049二 0.684%+O.312 = 0.52Oyl2=0. 3010 = 0.684%+0312 = 8 518x = = 0.300115 2.5 -1.5 九=0.684+0.312 = 0. 517yl4r = 0.29914 2.5 -L5 九%=0.299丹=0.3因?yàn)?，故精播段理論板n=13,用提留段操作線和相平衡方

24、程繼續(xù)逐板計(jì)算y =0.75Lr -0.009 = 0.216yl5 八 Annis 14x = 0.09915 2.5 -1.5 y。=。.7517一。.。9 =。065yl6x =0. 02716 2.5 -L5 y16=0.751x-0.009 = 0.011r =0. 00417 2.5 -1.5 匕7= 0.004 < x9 =0.012因?yàn)椋示６卫碚摪蹇?,總的理論板數(shù)N, = 17,進(jìn)料板位置N. = 145.實(shí)際板層數(shù)的求取1 3精儲(chǔ)段實(shí)際板層數(shù)：= 160.8提留段實(shí)際板層數(shù)：刈=± = 5 V.O2. 3精譙塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算2. 3.1以

25、精鐳段為例進(jìn)行計(jì)算1 .操作壓力計(jì)算塔頂操作壓力2 = 101.3 + 4 = 105.3 KPa每層塔板壓降A(chǔ)P = 0.7 KPa進(jìn)料板壓力=105.3 + 0,7x13 = 114.4 KPa精儲(chǔ)段平均壓力 PM =(105.3 + 114.4)/2 = 109.85 KPa2 .操作溫度的計(jì)算Xr=0. 3Xo=0. 986由內(nèi)插值法求得：進(jìn)料板溫度 =92.05 塔頂溫度i =81.06 C精微段平均溫度卻=86.56c3 .平均摩爾質(zhì)量的計(jì)算塔頂平均摩爾質(zhì)量的計(jì)算由總=V =0.986,再由平衡曲線得玉=0.966MVDni = 0.986 x78.11+(1-0.986)x92.

26、13 = 78.71 kg/kmolM= 0.966 x78.11+(1-0.966)x92.13=79.47 kg/kmol進(jìn)料板的平均摩爾質(zhì)量計(jì)算yF =0.517查平衡曲線得與=0.3=0.517 x78.ll+(1-0.517)x92.13 =82.74 kg/kmolMg =0.3 x 78.11+(1-0.3)x92.13 = 85.82 kg/kmol精儲(chǔ)段平均摩爾質(zhì)量MVm = (78.31 + 84.88)/2 = 80.73 kg/kmolMljn =(78.59 + 87.92)/2 = 82.65 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)

27、方程計(jì)算，即Rm = X M m=2.96 kg/nr109,5x80.738.314x(86.56 + 273.15)(2) .液相平均密度計(jì)算 塔頂液相平均密度計(jì)算由f=8L06“g查手冊(cè)得,pA = 812.7 kg/nr , pR = 807.9 kg/ni = o,9y lo.oy =812.5/； /812.7/807.9進(jìn)料板平均密度的計(jì)算由Cpw=c P1xw + Cp.(l-xw ) = 106.7 X 0.013 +133.80 x 0.987 =133.45 KJ /(kiiiol K)進(jìn)料板液相平均密度的計(jì)算由 = 92.05"= 801.5依/J,Pg =7

28、98.1 依/J ,進(jìn)料板液相的分率計(jì)算：0.3x78.110.3x78.11 + 0.7x92.13= 0.41PlFm =10.41/801.5 + 0.59/798.1=7995Kgim3精饋段液相平均密度為一 2.5 + 799.5% = 8。6%2. 3. 2以提儲(chǔ)段為例進(jìn)行計(jì)算1 .操作壓力的計(jì)算每層塔板壓降A(chǔ)P = 0.7KPa進(jìn)料板壓力 PF = 105.3 + 0.7x24 = 122.1 KPa精福段平均壓力=(113.7 + 122.l)/2 = 117.9KPa2 .操作溫度的計(jì)算XfO. 3 X,=0. 012 由內(nèi)插值法求得： 進(jìn)料板溫度=92.05 *C 塔頂溫度

29、tw =110*C精儲(chǔ)段平均溫度/,= iorc3.平均摩爾質(zhì)量的計(jì)算塔釜平均摩爾質(zhì)量的計(jì)算由=兌=0.012 ,再由平衡曲線得=0.005=0.012x78.11 + (1-0.012)x92.13 = 91.960.005 x 78.11 + (1-0.005) x 92.13 = 92.06進(jìn)料板平均摩爾質(zhì)量計(jì)算有圖解理論板力=0.517查平衡曲線得4=0.3.MVFm = 0.670 x 78.11 + (1-0.670)x92.13 = 82.74 %Mll：m = 0.45 x 78.11 + (1 - 0.45) x 92.13 = 85.82提儲(chǔ)段平均摩爾質(zhì)量M (91.96

30、+ 82.74)/ = 8735WVW/2/kinoiMin1 =(92.06 + 85.82% = 88.94% ,加/2/kniol4.平均密度計(jì)算(D ,氣相平均密度計(jì)算由理想氣體狀態(tài)方程計(jì)算，即Pvm = X Mg117.9x87.358.314x(101 + 273.15)(2) .液相平均密度計(jì)算塔釜液相平均密度計(jì)算由4=110。C, / = 781.2 %3，PB = 780.5 %3=780.51% = 0W+ 0.9”/781.2/78O.5進(jìn)料板液相的分率計(jì)算:0.45x78.11八 一 0.45x78.11 + 0.55x92.13= 0.411PiFm = 0417,0

31、.59/-/801.5+ 7798.1= 799.50 = (780.5 +# M7；r= 7902. 4精用塔的塔體工藝尺度計(jì)算2.4.1精儲(chǔ)段塔徑的計(jì)算1.精饋段的氣液相體積流率為:3600M52.92x80.733600x2.96=0.401m3 / s360° 夕5r3040x82.653600x806=0.00087/L,p0.00087x3600 / 806 .=x()"一 =0.036匕pv 0.401x36002.96取板間距Ht= 0.40/n ,板上液層高度hL= 0.06m ,=0.4-0.06 = 0.34/n提儲(chǔ)段液相平均密度為湖北民族學(xué)院化學(xué)與環(huán)

32、境工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（導(dǎo)）（警）圖2-2斯密斯關(guān)聯(lián)圖查圖2-2,得4=0.072G。= 0072x(智產(chǎn)=0.0721(806-2.96 0 /h = 0.072J= 1188" 5maxV 2.96取安全系數(shù)為0.7,則空塔氣速為4 = 0.7/max =0.7x1.188 = 0.832? / sl4V7 （4x0.407 ctqn = _A = = 0.78/z/X 川 Vx0.832按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后為D=L0m塔截面積為4 =工0=£ x 16 = 0.785m244實(shí)際空塔氣速為二襟=0-512m，s U. ioj2 .提溜段塔徑的計(jì)算提儲(chǔ)段的氣液相體積流率為

33、：匕=3600國(guó)52.92x81.753 z=0.4037r? / s3600x3.1974.85x88.94 八 223 ,=0.0023加 / s3600053600x790取板間距Ht = 0.40/n ,板上液層高度hL= 0.06m ,查圖 2-2,得 go = 0.072G。（去產(chǎn)=0072x（若產(chǎn)=0.0713790-3.31z/.nix = 0.0713=1. bn / sV 3.31取安全系數(shù)為0.7,則空塔氣速為/ = 0.7 4nm = 0.7 xl.I = 0.77/7? / s按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后為D=LOm 塔截面積為 4 = 7（ x 1.621 = 0.785m20

34、.401八9/ 實(shí)際空塔氣速為=不去二0513m/ sU. zoD3 .精譙塔有效高度計(jì)算精儲(chǔ)段有效高度為ZUf=NHT= 16x0.4 = 6.4/n提儲(chǔ)段有效高度為Z聲N /提=5x0,4 = 2m在進(jìn)料板上方開(kāi)一個(gè)人孔，其高度為0.8m,故精儲(chǔ)塔的有效高度為Z =Z 7 +Z+0.8 = 6.4 + 2 + 0.8 = 9.2m 2. 4. 2精情段塔板主要工藝尺寸的計(jì)算 1.溢流裝置計(jì)算因塔徑1)=1.0叫，可選用單溢流弓形降液管，采用凹形受液盤(pán)，各項(xiàng)計(jì)算如下:(1) .堰長(zhǎng)4取。=0. 66D=0. 66x1. 0=0. 66m(2) .溢流堰高度兒由兒,=4-/%,選用平直堰，堰上

35、液層高度2.84 嚴(yán)T666 7、匕c, rnii； 2.84 10.00087x3600 .73 八八八。近似取 E=l,則 H- = -X1X (-)=0.008?1 UvvU.OO取板上清液層高度hL= 60，故 /?M =0.06-0.008 = 0.052(3) .弓形降液管寬度也和截面積為圖2-3弓形漿液管的參數(shù)由& = 0.66,查圖 2-3,得之= 0.0722,"= 0.0124DA,D= 0.0722A. = 0.0722 x 0.785 = 0.0567/h2故Wd =0.124D = 0.124xl.0 = 0.124m依式驗(yàn)算液體在降液管中停留時(shí)間，

36、即3600AfHr 3600x0.0567x0.40 “ 匚0 = 26.075 > 5sLh 0.00087x3600故降液管設(shè)計(jì)合理(4) .降液管底隙高度也4=-3600/。取。=0.08s000087x3600 =0.02zz, 3600x0.66x0.08選用凹形受液盤(pán)，深度從=502.塔板布置(1) .邊緣區(qū)寬度確定取 W,=W =0.065m,Wc = O.O35w(2) .開(kāi)孔區(qū)面積計(jì)算開(kāi)孔區(qū)面積4按式(5-12)計(jì)算，即nr180入 arcsin )x = £_(+wv) = -(0.124 + 0.065) = 0.311/77 22其中r = L2-0.0

37、35 = 0.0465/h22械二2x(0.3 x a/0465T;rx 0.465?. 0.311+arcsin1800.465)=0.532，(3) .篩孔計(jì)算及其排列;物系無(wú)腐蝕性，可選用5 = 3碳鋼板，取篩孔直徑"。=5?篩孔按正三角形排列，取孔中心距t = 3x =3x5 = 15mm篩孔數(shù)目 = ErA1.155x0.532O.O152= 2371 個(gè)開(kāi)孔率為(P = 0.907(4)2 = 0.907 X(IL222)2 =10.1% t0.015氣體通過(guò)篩孔的氣速為A,=a=焉% = 7.46 s3.篩板的流體力學(xué)驗(yàn)算(D塔板壓降干板阻力(計(jì)算干板阻力兒計(jì)算：hc

38、= 0.051由4/6 = 5/3 = 1.67,查圖 5-10 得C。=0.772故”。咐(線汽黑)液柱氣體通過(guò)液層的阻力4計(jì)算/1, = J3xhL0.4010.785-0.0567=0.55/77/5片=0.551?96 = 0.951/2 / (s - my2)查圖2-6,得/7 = 0.67%= % = /(% + % ) = 0.67 x (0.052 + 0.008) = 0.0402m 液柱液體表面張力的阻力計(jì)算液體表面張力所產(chǎn)生的阻力與計(jì)算：4x20.13x10-806x9.81x0.005=0.002/7?液柱氣體通過(guò)每層塔板得液柱高度hp可按下式計(jì)算:4 =4 + % +

39、 h = 0.0175 + 0.0402 + 0.002 = 0.0597?液柱氣體通過(guò)每層塔板的壓降N>p= hppLg = 0.0597x806x9.81 = 472& < 0.7 kPa (設(shè)計(jì)允許)(2)液面落差對(duì)于篩板塔，液面落差很小，可忽略(3)液沫夾帶5.7x10、L了2% HT-hfh. = 2.5/?, = 2.5 x 0.06 = 0A5m JL0(./： 1 產(chǎn)=s0036 心液/kg 氣 e ikg 液/kg 氣NU.1DX1U U.4 - 0.1J故在本設(shè)計(jì)中液沫夾帶量身在允許范圍內(nèi) 漏液對(duì)篩板塔，漏液點(diǎn)氣速,計(jì)算4 而n = 4.4C。J(0.0

40、056 + 0.13% % )pj 0=4.4x0.7727(0.0056 + 0.13x0.06 -0.002)x806/2.96 = 5.985m/s實(shí)際孔數(shù)4。= 7.462 / S >自"也穩(wěn)定系數(shù)為攵=/_ 7.46- 5.985= 1.25 <1.5(5)液泛為防止塔內(nèi)發(fā)生液泛，降壓管內(nèi)液層高況Hd «(p(HT+hJ苯一甲苯物系屬一般物系，取。=。5,則 (p(HT + /%) = 0.5(0.40 + 0.052) = 0.226m 明出+h+兒板上不設(shè)進(jìn)口堰，力計(jì)算，即h(i =O.153(o)= O.153xO.O82 =0.0017 液柱h

41、d = 0.0597 + 0.06 + 0.001 = 0.121,?液柱hd<(p(HT+hw)故在本設(shè)計(jì)中不會(huì)發(fā)生泛液現(xiàn)象4.塔板負(fù)荷性能圖(1)漏液線由o.mm = 4.4C07(0,0056 + 0.13hL - he)pL / pv得聯(lián)=4.4認(rèn)(0.0056+0.134+xE中產(chǎn)也Pj Pv= 4.4x0.772x0.10x0.532x p0.0056+0.13 0.052+ xl()2/3 -0.002 806/2.96 我 L 10000.66 J整理得，Vnun=3.0120,0121+0.114L在操作范圍內(nèi)，任取n個(gè)Ls值，依上式計(jì)算出Vs值，計(jì)算結(jié)果列于表2-2表

42、2-2精儲(chǔ)段漏液線上的氣液體積流量表Ls/(%)0. 00060. 00150. 00300. 0045Vs/(%)0. 3420. 3510. 3620. 371由此表數(shù)據(jù)即可做出漏液線1液沫夾帶線以ev=0.1kg液/kg氣為限，求VsLs關(guān)系如下;匕4.一 Af0.785-0.0567=1.373V_ 5.7x10、4產(chǎn) a Hhf42hf =2. 5 hL =2.5(/2h+/u), /:,=0. 052, %:x 1 x (36()()Lv-)2/3 = 0.883f L10000.66、hf=0. 13+2.2 HT_h =o 27-2.2 L/31.373V一產(chǎn)=O 12/3)

43、U. 15.7x10、20.13x10-3 0 27-2.2L、Vs=l. 23-10. 02 L2/3在操作范圍內(nèi)，任取n個(gè)Ls值，依上式計(jì)算出Vs值，計(jì)算結(jié)果列于表2-3表2-3精儲(chǔ)段液沫夾帶線上的氣液體積流表Ls/(%)0. 00060. 00150. 00300. 0045Vs/(%)1.1591.0991.0220. 957由此表數(shù)據(jù)即可做出液沫夾帶線2O液相負(fù)荷下限線對(duì)于平直堰，取堰上液層高度% =0. 008m作為最小液體負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)。,2.84 廠 Lh y由式%二,頤子),得;2.84 廠 /36004、24 八“。*. =x£x(-) = 0.00810000.66取

44、E=l,則,0.008x1000'-0.66 八八八八g 3/Ly min = ( )x= 0.00087加 n 2.843600'據(jù)此可作出與氣體流量無(wú)關(guān)的垂直液相負(fù)荷下線限了 3。見(jiàn)圖2-4(4)液相負(fù)荷上限線以8 = 4S作為液體在降液管中停留時(shí)間的下限,為3600AfHrg由式8 = 之(35)得4故j 等=唾產(chǎn)=0.00567.%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4。(5)液泛線令 H. =(p(Ht + hw)由凡=I* + hL +hd= hc+ /?, + ha ;h, = phL.hL = hw + how聯(lián)立得(pHT(a-fl-V)hw- (/7

45、 + 1) *.+%.+%+%忽略心,將以與Ls,儲(chǔ)與Ls,兒與Vs的關(guān)系式代入上式并整理得(rVs2=b'-c'Ls?d'Ls»3。.。51 （勺（4 + c。）2 Pl» = 叫+（。一夕一1九c' = 0.15V,7(/叫尸,3600 小少=2.84 x 1 CT' E(1 + /)(嚴(yán)lw將有關(guān)數(shù)據(jù)代入得2.96) = 0.1090.051“"(0.101 x 0.532 xO.772)2 806=0.5 x 0.40 + (0.5 一 0.67 一 1) x 0.052 =0.139c'=- = 878.1

46、(0.66x0.02)-4' = 2.84 x 10-3 * 1 * (1 + 0.67)( 產(chǎn) 3 = 1.470.66故 0.108VsW0.139-878. ILs2-L 47Ls2,3或 Vs2=l. 28-8130. 6Ls2 -13. 61Ls273表2-4精譙段液泛線上的氣液體積流量表Ls/(/)0. 00060. 00150. 00300. 0045Vs/(%)1.1801.0830. 9240. 744由上表數(shù)據(jù)即可作出液泛線5。根據(jù)以上各線方程可求出篩板塔的精儲(chǔ)段的負(fù)荷性能圖。見(jiàn)圖2-4LS,m3/s圖2-4塔板負(fù)荷性能圖2. 4. 3提情段塔板主要工藝尺寸的計(jì)算。

47、1、溢流裝置計(jì)算因塔徑D=LOm,可選用單溢流弓形降液管，采用凹形受液盤(pán)，各項(xiàng)計(jì)算如下: 堰長(zhǎng)4取/, =0. 66D=0. 66 xl. 0=0. 66m(2)溢流堰高度心由心=4-為 選用平直堰，堰上液層高度1000近似取E=l,貝0.0023x36000662/3=0. 015m取板上清液層高度(二60mm,故/r =0.06-0.015 = 0.045/?弓形降液管寬度%和截面積4由 4 = 0.66,查圖 2-3,得之= 0.0722,絲= 0.124 DA,D故 A, =0.07224 =0.0722 x 0.785 = 0.0567/wd = 0.124。= 0.124x1.0

48、= 0.124m依式（5-9）驗(yàn)算液體在降液管中停留時(shí)間，即3600A Ht 3600 x 0.0567 x 0.40 八 “ c0 =:= 9.605 > 5sLh0.0023x3600故降液管設(shè)計(jì)合理降液管底隙高度隊(duì)3600/盧。取 為 = 0.08/» / s 9 貝!J0.0023x36003600x0.66x0.08=0.044/?/ > 0.02/7;選用凹形受液盤(pán)，深度屋=502塔板布置(D塔板的分塊因DN800mm,故塔板采用分塊式，查表5-3得，塔板分為3塊(2)邊緣區(qū)寬度確定取嗎=卬；=0.065/, IV. = 0.035/n(3)開(kāi)孔區(qū)面積計(jì)算開(kāi)孔

49、區(qū)面積上按式(5-12)計(jì)算，即/ ) 、4 C C 產(chǎn)廠.XA = 2 x'r -x Harcsin 180 r)x = (wd + vv,) = - -(0.124 + 0.065) = 0.31 ni 22其中一-vv-0.035 = 0.465/w故4 =2x 0.311x70465003Hr /rxO.465-. 0.311一 十a(chǎn)rcsin1800.465 ；= 0.532"/(4)篩孔計(jì)算及其排列物系無(wú)腐蝕性，可選用6 = 3碳鋼板，取篩孔直徑 = 5篩孔按正三角形排列，取孔中心距，=3 x 4)= 3 x 5 = 15mm篩孔數(shù)目：= L18x(2=273i

50、個(gè) r0.015"=0.907 x0.005k 0.015；= 10.1%氣體通過(guò)篩孔的氣速為% = ?=：后=705 sA 0.101x0.5323.篩板的流體力學(xué)驗(yàn)算(1)塔板壓降干板阻力4計(jì)算干板阻力也計(jì)算：4=0.051圖2-5干篩孔的流置系數(shù)圖由4/3 = 5/3 = 1.67,查圖 2-5 得 =。.772故兒=0.0517,50.7723.31、<790>=0.0202/h 液柱氣體通過(guò)液層4計(jì)算h =fixh2匕0.403 0.785 - 0.0567= 0.553/?/5£)= 0.5535/331 = 1.00601/2 (s 嚴(yán))圖2-6充

51、氣系數(shù)關(guān)聯(lián)圖查圖 2-6,得 =0.65%=% = p 仇一鼠)= O.65x(O.O45+O.O15)= O.O397 液柱液體表面張力的阻力計(jì)算液體表面張力所產(chǎn)生的阻力外由式“急計(jì)算=0.00197， 液柱4bL _4x19.06x10-3Pigd。 790x9.8 lx O.(X)5氣體通過(guò)每層塔板的液柱高度I0可按下式計(jì)算:% =力 + % + ha = 0.0202 + 0.039 + 0.00197 = 0.0612m 液柱體通過(guò)每層塔板的壓降為APp = hpPig = 0.0612x790x9.81 = 474”。< Q7kpa (設(shè)計(jì)允許)(2)液面落差對(duì)于篩板塔、液面

52、落差很小、可忽略3.2(3)液沫夾帶5.7x10、ht = 2.5/?z =2.5x0.06 = 0.15/77=0.0038kg 液/kg 氣 <0. 1kg 液/kg 氣5.7X10-6 ( 0.55319.06xl0-3l0.4-0.15;故在本設(shè)計(jì)中，液沫夾帶量Q在允許范圍內(nèi)(4)漏液對(duì)篩板塔，漏液點(diǎn)氣速O,min計(jì)算與1nm =4.4那.0056+0.幽-%)pj R =4.4x0.% 2Mo056 + 0.13x0.06 0.00197)x790/3.31 =5.610加 s實(shí)際孔速o=75%/s>omE穩(wěn)定系數(shù)為=盛=134<1.5“O.min 5.61°(5)液泛為防止塔內(nèi)發(fā)生液泛，降液管內(nèi)液層高即4 <<°(%+%)苯一甲苯物系屬一般物系，取。=0.5,則夕(+ %) = 0.5(0.40 + 0.045) = 0.223/77 Hdf+h + hd板上不設(shè)進(jìn)口堰，兒計(jì)算，即hd =O.153(wo)2 =O.153x(O.O8)2 =0.001?液柱H(l = 0.0612 + 0.06 + 0.001 = 0.122m 液柱故在本設(shè)計(jì)中不會(huì)發(fā)生液泛現(xiàn)象4、塔板負(fù)荷性能圖(1)漏液線WO.min由 "o.min4廣 /J=4.4c0 7(0.0056+ O.13/?L-/7r)pH./Kmi