苯-氯苯分離板式精餾塔設(shè)計(jì)

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--內(nèi)頁(yè)可以根據(jù)需求調(diào)整合適字體及大小--苯-氯苯分離板式精餾塔設(shè)計(jì)(總17頁(yè))PAGE苯-氯苯分離板式精餾塔的設(shè)計(jì)1設(shè)計(jì)題目試設(shè)計(jì)一座苯－氯苯連續(xù)精餾塔，要求年產(chǎn)純度為%___的氯苯___6500___噸/年，塔頂餾出液中含氯苯不得高于___2%___，原料液中含苯__62%____（以上均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)）2操作條件塔頂壓力常壓進(jìn)料熱狀態(tài)泡點(diǎn)進(jìn)料回流比自選塔底加熱蒸氣壓力（表壓）單板壓降≤。3塔板類型篩孔板4工作日每年工作日為300天，每天24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行5設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)方案的確定本設(shè)計(jì)任務(wù)為分離苯－氯苯連混合物。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(guò)預(yù)熱器加熱至泡點(diǎn)后送入精餾塔內(nèi)。塔頂上升蒸氣采用全凝器冷凝，冷凝液在泡點(diǎn)下一部分加回流至塔內(nèi)，其余部分經(jīng)產(chǎn)品冷卻器冷卻后送至儲(chǔ)罐。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。精餾塔的物料衡算原料液及塔頂、塔底的摩爾分率：苯的摩爾質(zhì)量=kmol氯苯摩爾質(zhì)量=kmol======原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量==kmol==kmol==kmol物料衡算產(chǎn)物處理量W＝kmol/h總物料衡算F=D+苯物料衡算聯(lián)立解得D=hF=h塔板數(shù)的確定理論板層數(shù)的求取由手冊(cè)查得苯—氯苯物系的氣液平衡數(shù)據(jù)，畫出x-y圖，見圖1。求最小回流比及操作回流比。采用作圖法求最小回流比。在圖1中的對(duì)角線上，自（，）作垂線即為進(jìn)料（q線），該線與平衡線的交點(diǎn)坐標(biāo)為==故最小回流比為===取操作回流比為R=2==求精餾塔的氣、液相負(fù)荷L=RD=求操作線方程精餾段操作線方程為=+=+=+（1）提餾段操作線方程（2）采用逐板法求理論板層數(shù)相對(duì)揮發(fā)度將==代入上式解得=5故相平衡方程為（3）聯(lián)立（1）、（2）、（3）式，可自上而下逐板計(jì)算所需理論板數(shù)。因塔頂為全凝器，則。由（3）式求得第一塊板下降液體組成利用（1）式計(jì)算第二塊板上升蒸汽組成為交替使用式（1）和式（3）直到，然后改用提餾段操作線方程，直到為止，計(jì)算結(jié)果見下表。板號(hào)12345678910yx0854圖2精餾塔的理論塔板數(shù)為=10（包括再沸器）進(jìn)料板位置實(shí)際板層數(shù)的求取精餾段實(shí)際板層數(shù)提餾段實(shí)際板層數(shù)精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算；操作壓力的計(jì)算塔頂操作壓力每層塔板壓降進(jìn)料板壓力精餾段平均壓力操作溫度計(jì)算依據(jù)操作壓力，由泡點(diǎn)方程通過(guò)試差法計(jì)算出泡點(diǎn)溫度，其中苯、氯苯的飽和蒸氣壓由安托尼方程計(jì)算，計(jì)算過(guò)程略。計(jì)算結(jié)果如下：塔頂溫度進(jìn)料板溫度精餾段平均溫度平均摩爾質(zhì)量計(jì)算塔頂平均摩爾質(zhì)量計(jì)算由，查圖2，得進(jìn)料板平均摩爾質(zhì)量計(jì)算由圖2中的數(shù)據(jù)，得精餾段平均摩爾質(zhì)量平均密度計(jì)算氣相平均密度計(jì)算由理想氣體狀態(tài)方程計(jì)算，即液相平均密度計(jì)算液相平均密度依下式計(jì)算，即塔頂液相平均密度的計(jì)算由，查手冊(cè)得進(jìn)料板液相平均密度的計(jì)算由，查手冊(cè)得進(jìn)料板液相的質(zhì)量分率精餾段液相平均密度為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)算由，查手冊(cè)得進(jìn)料板液相平均表面張力為由，查手冊(cè)得精餾段液相平均表面張力為液體平均粘度液相平均粘度依下式計(jì)算，即塔頂液相平均粘度的計(jì)算由，查手冊(cè)得解得進(jìn)料板液相平均粘度的計(jì)算由，查手冊(cè)得解得精餾段液相平均表面張力為精餾塔的塔體工藝尺寸計(jì)算塔徑的計(jì)算精餾段的氣、液相體積流率為由式中的C由式計(jì)算，其中由圖5-1查取，圖的橫坐標(biāo)為取板間距，板上液層高度，則查圖5-1得=取安全系數(shù)為，則空塔氣速為按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后為D=塔截面積為實(shí)際空塔氣速為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：故精餾塔的有交高度為塔板主要工藝尺寸的計(jì)算溢流裝置計(jì)算因塔徑D＝，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：堰長(zhǎng)取溢流堰高度由選用平直堰，堰上液層高度由式近似取E=1，則取板上清液層高度故弓形降液管寬度Wd和截面積Af由查圖5-7，得故依式驗(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。降液管底隙高度取則故降液管底隙高度設(shè)計(jì)合理。選用凹形受液盤，深度。塔板布置塔板的分塊因，故塔板采用整塊板。邊緣區(qū)寬度確定取開孔區(qū)面積計(jì)算開孔區(qū)面積按式計(jì)算其中故篩孔計(jì)算及排列本例所處理的物系無(wú)腐蝕性，可選用碳鋼板，取利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為開孔率為氣體通過(guò)閥孔的氣速為塔板的流體力學(xué)驗(yàn)算塔板壓降干板阻力計(jì)算干板阻力由式計(jì)算由，查圖5-10得，故液柱氣體通過(guò)液層的阻力計(jì)算氣體通過(guò)液層的阻力由式計(jì)算查圖5-11，得。液柱液體表面張力的阻力計(jì)算液體表面張力的阻力可按式計(jì)算，即液柱氣體通過(guò)沒層塔板的液柱高度可按下式計(jì)算，即液柱氣體通過(guò)每層塔板的壓降為（設(shè)計(jì)允許值）液面落差對(duì)于篩板塔，液面落差很小，且塔徑和液流量均不大，故可忽略液面落差的影響。液沫夾帶液沫夾帶量由下式計(jì)算，即故故在本設(shè)計(jì)中液沫夾帶量在允許范圍內(nèi)。漏液對(duì)篩板塔，漏液點(diǎn)氣速可由下式計(jì)算，即=s實(shí)際孔速穩(wěn)定系數(shù)為故在本設(shè)計(jì)中有微弱液漏。液泛為防止塔內(nèi)發(fā)生液泛，降液管內(nèi)液層高度應(yīng)服從下式的關(guān)系，即苯—氯苯物系屬一般物系，取，則而板上不設(shè)進(jìn)口堰，可由下式計(jì)算，即液柱液柱故在本設(shè)計(jì)中不會(huì)發(fā)生液泛現(xiàn)象。塔板負(fù)荷性能圖漏液線由==得=整理得在操作數(shù)據(jù)內(nèi)，任取幾個(gè)值，依上式計(jì)算出值，計(jì)算結(jié)果列于表，，由上表數(shù)據(jù)即可作出漏液線液沫夾帶線以=液/kg氣為限，求關(guān)系如下由===故整理得=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)果列于表，，由上表數(shù)據(jù)即可作出液沫夾帶線2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)。由式得取E=1，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3液相負(fù)荷上限線以=4s作為液體在降液管中停留時(shí)間的下限，由下式得故據(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4液泛線令由聯(lián)立得忽略，將與與與的關(guān)系式代入上式，并整理得式中將有關(guān)的數(shù)據(jù)代入，得故或在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)值，依上式計(jì)算出值，計(jì)算結(jié)果列于表，，由上表數(shù)據(jù)即可作出液泛線5根據(jù)以上各線方程，可作出篩板塔的負(fù)荷性能圖，如圖所示在負(fù)荷性能圖上，作出操作點(diǎn)A，連接OA，即作出操作線，由圖可看出，該篩板的操作上限為液泛控制，下限為液漏控制，由圖查得故操作彈性為所設(shè)計(jì)篩板塔的主要結(jié)果匯總于下表。篩板塔設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果序號(hào)項(xiàng)目數(shù)值1平均溫度，℃2平均壓力，3氣相流量，4液相流量，5實(shí)際塔板數(shù)226有效段高度7塔徑，8板間距，9溢流形式單溢流10降液管形式弓形11堰長(zhǎng)，12堰高，13板上液層高度，14堰上液層高度，15降液管管底隙高度，15安定區(qū)寬