苯與甲苯的精餾 - 副本

1、精餾塔的工藝設(shè)計精餾塔的工藝設(shè)計 塔板的流體力學計塔板的流體力學計-算算 精餾塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計精餾塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計 強度校核及載荷分析強度校核及載荷分析 設(shè)計思路設(shè)計思路精餾塔的工藝設(shè)計精餾塔的工藝設(shè)計一、精餾塔全塔物料衡算一、精餾塔全塔物料衡算 原料液中組成（摩爾分數(shù)，下同）：%00.4492/6078/4078/40Fx鎦出液易揮發(fā)組分：釜液中易揮發(fā)組分：原料液的平均摩爾質(zhì)量：進料量：物料衡算式： ， ,其中為塔頂產(chǎn)品流量，kmol/h;為塔釜殘液流量，kmol/h聯(lián)立,解得：%42.9792/378/9778/97Dx%40. 292/9878/278/2Wxkg/kmol84.8592)44.

2、 01 (7844. 0Mkmol/h90.69h/kmol84.85/6000kg/h6000FWDFWDFxxxWDFkmol/h30.39Wkmol/h60.30，D二、基本數(shù)據(jù)二、基本數(shù)據(jù)1.根據(jù)常壓下苯根據(jù)常壓下苯-甲苯氣液平衡組成（摩爾）與溫度關(guān)系，利用甲苯氣液平衡組成（摩爾）與溫度關(guān)系，利用拉格朗日插值法求得下列溫度：拉格朗日插值法求得下列溫度：求出各段平均溫度：求出各段平均溫度：精餾段平均溫度：提餾段平均溫度： 氣體溫度： ： ：2.密度CtoF69.93CtoD36.76CtoW37.109Cto03.85236.7669.931Cto53.101237.10969.9329

3、 .9742.972 .819 .977 .952 .813 .82DVtDVtWVt2 .214 . 21 .1062 .210 . 01 .1066 .110WVtCtoDV44.81CtoWV1 .110 表表1-2 1-2 液態(tài)芳烴的密度（液態(tài)芳烴的密度（kg/mkg/m3 3）44 溫度 40 60 80 100 120 140 苯 857.3 836.6 815.0 792.5 768.9 744.1 甲苯 848.2 829.3 810.0 790.3 770.0 748.8 已知：混合液密度 ： ；混合氣密度： ，其中a為質(zhì)量分率，為平均相對分子質(zhì)量。根據(jù)內(nèi)插法求得：根據(jù)內(nèi)插法

4、求得：（1）精餾段：求平均組成液相組成 : 氣相組成 : 1ABLABaaV22.4M00T pTpCto03.8513/kg4 .809m苯3/kg1 .804m甲苯1x2 .594 .890 .850 .702 .598 .864 .891x1y9 .784 .890 .853 .859 .788 .864 .891y775. 01x913. 01y求平均摩爾質(zhì)量 =780.77592(10.775)=81.2kg/kmol =780.91392(1-0.913)=79.2kg/kmol求求V1A1B1M=M+M (1- )yyL1A1B1M =M+M (1- )xxAa745. 0)77

5、5. 01 (92775. 078775. 078Aa1L1V31/5 .8061 .804745. 014 .809745. 01mkgL3kg/m7 . 20 .8515.2734 .222 .7915.2731）（V（2）提餾段： 求平均組成 液相組成 ： =0.220 氣相組成 ： =0.424 求平均摩爾質(zhì)量 =780.22092(1-0.220)=88.9 kg/kmol =780.42492(1-0.424)=86.1kg/kmol Cto5 .10123kg/m3 .794苯3/8 .788mkg甲苯2x2y8 . 81 .1065 .1010 .208 . 82 .1021

6、.1062x2 .211 .1065 .1010 .372 .212 .1021 .1062y2x2yL2A2B2M=M+M (1-)xxV2A2B2M=M+M (1-)yy求求3.混合物黏度表表1-3 1-3 液態(tài)芳烴的粘度液態(tài)芳烴的粘度 (mPa(mPas)s)44 溫度 40 60 80 100 120 140 苯 0.485 0.381 0.308 0.255 0.215 0.184 甲苯 0.459 0.373 0.311 0.264 0.228 0.200 利用內(nèi)差法求得精餾段與提餾段平均溫度下苯與甲苯的粘度： 精餾段： 85.0 0.295mPas =0.300mPas 則精餾段

7、粘度： =0.2950.775+0.300(1-0.775)=0.296mPas Aa19. 0)22. 01 (9222. 07822. 078Aa2L2V8 .78819. 013 .79419. 012L)5 .10115.273(4 .221 .8615.2732V3/8 .7892mkgL3/8 . 22mkgV 1tAB111(1)LABxx提餾段： 0.252mPas =0.262mPas 則提餾段粘度： 0.2520.220.262(10.22)=0.260mPas4.混合液體表面張力5相對揮發(fā)度 精餾段： 提留段：6 實際回流比的確定最小回流比 ： 實際回流比：精餾段提餾段數(shù)

8、據(jù)總匯： Cto5 .1012AB222(1)LABxx141P()nmiLmiVmiixy050. 3775. 0087. 0225. 0913. 01ABBAxyxya609. 22ABBAxyxya634. 13884. 06044. 06044. 09742. 0minqqqDxyyxR08. 3712. 18 . 18 . 1minRR三、三、 理論塔板的計算理論塔板的計算理論塔板數(shù)： 從圖中可看出，共得到理論板數(shù) =11(包括再沸器)，加料板在第6塊板。即 =5塊, =6塊（包括再沸器）TNTN精TN提實際塔板數(shù)實際塔板數(shù) ：精餾段提餾段則實際塔板數(shù) =10+10=20塊，加料板在

9、第11塊板。四、塔徑的初步設(shè)計四、塔徑的初步設(shè)計C值可由Smith關(guān)聯(lián)圖查得：在關(guān)聯(lián)圖中，橫坐標為 ，參數(shù) 反映了液滴沉降空間高度對負荷因子的影響（ 為板間距， 為板上液層高度） 塊精精109 . 9502. 05TTPENN502. 0)296. 0050. 3(49. 0245. 0TE539. 0)258. 0609. 2(49. 0245. 0TE塊提提10276. 9539. 05TTPENNTNuVDs412hLhVLVTLHhTHLh精餾段：經(jīng)過圓整， =1200mm 空塔氣速提餾段：經(jīng)過圓整， =1200mm 空塔氣速 m07. 18988. 014. 33600/8 .366

10、044111VD1Dm/s8988. 01m21. 1868. 014. 33600/6 .383744222VD2Dm/s868. 02五、溢流裝置五、溢流裝置 降液管 溢流堰 受液盤降液管底隙高度 弓形降液管的寬度和橫截面積 對于精餾段，近似取E=1，對于提餾段，近似取E=1，m0140. 0876. 0488. 900284. 0100084. 23232wSowlLEhm0560. 00140. 007. 0owLwhhhm021. 0876. 047.180 . 100284. 0100084. 23232wSowlLEhm049. 0021. 007. 0owLwhhh六、塔板布置

11、及浮閥數(shù)目與排列六、塔板布置及浮閥數(shù)目與排列(1)塔盤及其布置由于結(jié)構(gòu)簡單，制作方便，節(jié)省材料，本次設(shè)計采用浮閥式塔板。根據(jù)機械部標準JB1118-68,選用F1型33g重閥，孔徑=39mm。初選的塔徑為1.2m，故選用分塊式塔板，并且當塔徑為1.2m時，塔盤分塊數(shù)可取為三塊,取邊緣區(qū)寬度為0.05m，安定區(qū)寬度可取為0.07m,采用F1型的重閥，重為33g,型號為F1Z-3C。(2)浮閥數(shù)及其排列 N=每層塔板上的浮閥數(shù)目N為：2004Vd u00VFu塊1272 .127695. 6039. 043600/8 .36604201201dVNs浮閥排列采用等腰三角形錯排，取同一個橫排的孔心距

12、，則排間距 由于塔徑較大，必須采用分塊式塔板，而各分塊的支撐與銜接也要占去一部分鼓泡區(qū)面積，因此，排間距應(yīng)比計算的要小一些，故取為： 。按 , ，用AutoCAD畫圖，得閥數(shù)122個。m0731. 0075. 01276971. 0NtAtamm65 tmm65 tmm65 t塔板的流體力學計算一、氣體通過浮閥塔板的壓降一、氣體通過浮閥塔板的壓降 或或 （一般用此式）是與 相當?shù)囊褐叨龋?= ，m是與 相當?shù)囊褐叨龋?= ，m是與 相當?shù)囊褐叨龋?= ，m是與 相當?shù)囊褐叨龋?= ，m1.精餾段1pcPPPP 1pcHhhhpHch1hhpPcP1PPcLPgpLPg1LPgLPgpH

13、ch1hhPa29.60181. 95 .806076. 0111ghPLPP2.提餾段二、液泛 塔板上不設(shè)進口堰 =0.153 =0.153塔板上裝有進口堰 =0.2 =0.21.精餾段 ，所以符合防止液泛的要求。 Pa59.59681. 98 .789077. 0222ghPLpdpLdHhhhdh0SwLl h20( )udh0SwLl h20( )um10271. 1033. 0876. 03600/488. 9153. 0153. 0322011hlLhwsdm1472. 010271. 107. 0076. 031dH1dTwHHh2.提餾段 ，所以符合防止液泛的要求。三、霧沫夾帶

14、泛點率 或1.精餾段 對于大塔，為了避免過量霧沫夾帶，應(yīng)控制泛點率不超過80，由以上計算可知，霧沫夾帶能夠滿足要求。 m10122. 3041. 0876. 03600/47.18153. 0322dhm1501. 010122. 307. 0077. 032dH2dTwHHhVssLV1bF1.36100%LVL ZFA KCVsLV1TF100%0.78VFA K C%90.54125. 00 . 1901. 082. 03600488. 936. 10589. 01F%41.530 . 1125. 0131. 178. 00589. 01F2.提餾段 對于大塔，為了避免過量霧沫夾帶，應(yīng)控

15、制泛點率不超過80，由以上計算可知，霧沫夾帶能夠滿足要求。%70.60126. 00 . 1901. 082. 0360047.1836. 10632. 01F%85.56126. 00 . 1131. 178. 00632. 01F精餾段提餾段塔板數(shù)據(jù)總匯精餾段精餾段提餾段提餾段浮閥數(shù)（單板）浮閥數(shù)（單板）/ /個個110110116116開孔率開孔率/%/%11.311.311.311.3孔速孔速/m.s/m.s-1-16 66946946 6574574單板壓降單板壓降/Pa/Pa5995995 55955954646出口堰高出口堰高/m0.05740.05740.050.05堰上液層高

16、度堰上液層高度/m0.01260.01260.0200.020弓形面積弓形面積/m2 20.1150.1150 0115115弓形寬度弓形寬度/m0 01901900 0190190停留時間停留時間/s/s2222878711111010降液管底隙高度降液管底隙高度/m0.0290.0290.0410.041堰長堰長/m0.8760.8760.8760.876霧沫夾帶率霧沫夾帶率% %47.3547.3552525050精餾塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計1.筒體筒體 根據(jù)JB/T4737-95查得，筒體的公稱直徑為1200mm時，1m高的容積為1.131，1m高的內(nèi)表面積為3.77,1m高筒節(jié)鋼板的質(zhì)量為178

17、kg。2.封頭封頭 本設(shè)計采用標準橢圓形封頭，材料選用Q235-A,除封頭的拼接焊縫需 100%探傷外，其余均為對接焊縫局部探傷，查得封頭曲面高度 =300mm， 直邊高度 =25mm，內(nèi)表面積 ，容積為0.255，質(zhì)量77kg。3.裙座裙座 裙座結(jié)構(gòu)主要有座圈，基礎(chǔ)環(huán)，螺栓座及人孔。 塔高 ，考慮到腐蝕余量，基礎(chǔ)環(huán)厚度 (Z地腳螺栓個數(shù)， 地腳螺栓直徑) ,地角螺栓的取用規(guī)格為 303.5?？紤]到再沸器，裙座高度取3m，螺紋小徑為26.211mm，六角螺母的對邊距S為46mm。.1h2h21.665mF H20m18,-8-30rmm Z MMM4.人孔人孔 在本設(shè)計中，共有20塊塔板，所以

18、共設(shè)置3個人孔，塔頂和塔釜各設(shè)置一個人孔，另外在進料處再設(shè)置一個人孔。人孔采用HG21519-95標準，采用垂直吊蓋平焊法蘭式人孔。該標準的壓力范圍是0.66.4MPa,公稱直徑為450600mm。人孔的公稱直徑選為450mm，其伸出塔體的筒體長為200mm，人孔中心距操作平臺1000mm，人孔厚度,接管，人孔高度為220mm，公稱壓力為0.6MPa，公稱直徑為450mm。在設(shè)置人孔處，板間距為600mm，塔內(nèi)的人孔手柄以mm的圓鋼制造，螺栓螺母數(shù)量為16個，螺栓直徑長度為2095，螺柱數(shù)量為16個，螺柱直徑長度為20120，總質(zhì)量為114kg。另外，在裙座上開兩個檢查孔，短節(jié)材料為 Q235-A 。5.吊柱 在本設(shè)計中，塔徑D=1200 mm，選用吊柱起吊重量G=500kg的吊柱，500是指吊柱起吊時的質(zhì)量，查得臂長S=800 mm ，高度L=3150 mm ，上下支座