苯-氯苯分離板式精餾塔設(shè)計

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--內(nèi)頁可以根據(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(總17頁)PAGE苯-氯苯分離板式精餾塔的設(shè)計1設(shè)計題目試設(shè)計一座苯－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)量分數(shù)）2操作條件塔頂壓力常壓進料熱狀態(tài)泡點進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小時連續(xù)運行5設(shè)計內(nèi)容設(shè)計方案的確定本設(shè)計任務(wù)為分離苯－氯苯連混合物。對于二元混合物的分離，應采用連續(xù)精餾流程。設(shè)計中采用泡點進料，將原料液通過預熱器加熱至泡點后送入精餾塔內(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罐。塔釜采用間接蒸汽加熱，塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送至儲罐。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中的對角線上，自（，）作垂線即為進料（q線），該線與平衡線的交點坐標為==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，計算結(jié)果見下表。板號12345678910yx0854圖2精餾塔的理論塔板數(shù)為=10（包括再沸器）進料板位置實際板層數(shù)的求取精餾段實際板層數(shù)提餾段實際板層數(shù)精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計算；操作壓力的計算塔頂操作壓力每層塔板壓降進料板壓力精餾段平均壓力操作溫度計算依據(jù)操作壓力，由泡點方程通過試差法計算出泡點溫度，其中苯、氯苯的飽和蒸氣壓由安托尼方程計算，計算過程略。計算結(jié)果如下：塔頂溫度進料板溫度精餾段平均溫度平均摩爾質(zhì)量計算塔頂平均摩爾質(zhì)量計算由，查圖2，得進料板平均摩爾質(zhì)量計算由圖2中的數(shù)據(jù)，得精餾段平均摩爾質(zhì)量平均密度計算氣相平均密度計算由理想氣體狀態(tài)方程計算，即液相平均密度計算液相平均密度依下式計算，即塔頂液相平均密度的計算由，查手冊得進料板液相平均密度的計算由，查手冊得進料板液相的質(zhì)量分率精餾段液相平均密度為液體平均表面張力的計算液相平均表面張力依下式計算，即塔頂液相平均表面張力的計算由，查手冊得進料板液相平均表面張力為由，查手冊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算，即塔頂液相平均粘度的計算由，查手冊得解得進料板液相平均粘度的計算由，查手冊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算塔徑的計算精餾段的氣、液相體積流率為由式中的C由式計算，其中由圖5-1查取，圖的橫坐標為取板間距，板上液層高度，則查圖5-1得=取安全系數(shù)為，則空塔氣速為按標準塔徑圓整后為D=塔截面積為實際空塔氣速為精餾塔有效高度的計算精餾段有效高度為提餾段有效高度為在進料板上方開一人孔，其高度為：故精餾塔的有交高度為塔板主要工藝尺寸的計算溢流裝置計算因塔徑D＝，可選用單溢流弓形降液管，采用凹形受液盤。各項計算如下：堰長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，得故依式驗算液體在降液管中停留時間，即故降液管設(shè)計合理。降液管底隙高度取則故降液管底隙高度設(shè)計合理。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)面積計算開孔區(qū)面積按式計算其中故篩孔計算及排列本例所處理的物系無腐蝕性，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閥孔的氣速為塔板的流體力學驗算塔板壓降干板阻力計算干板阻力由式計算由，查圖5-10得，故液柱氣體通過液層的阻力計算氣體通過液層的阻力由式計算查圖5-11，得。液柱液體表面張力的阻力計算液體表面張力的阻力可按式計算，即液柱氣體通過沒層塔板的液柱高度可按下式計算，即液柱氣體通過每層塔板的壓降為（設(shè)計允許值）液面落差對于篩板塔，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算，即故故在本設(shè)計中液沫夾帶量在允許范圍內(nèi)。漏液對篩板塔，漏液點氣速可由下式計算，即=s實際孔速穩(wěn)定系數(shù)為故在本設(shè)計中有微弱液漏。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)進口堰，可由下式計算，即液柱液柱故在本設(shè)計中不會發(fā)生液泛現(xiàn)象。塔板負荷性能圖漏液線由==得=整理得在操作數(shù)據(jù)內(nèi)，任取幾個值，依上式計算出值，計算結(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)，任取幾個值，依上式計算出值，計算結(jié)果列于表，，由上表數(shù)據(jù)即可作出液沫夾帶線2液相負荷下限線對于平直堰，取堰上液層高度=作為最小液體負荷標準。由式得取E=1，則據(jù)此可作出與氣體流量無關(guān)的垂直液相負荷下限線3液相負荷上限線以=4s作為液體在降液管中停留時間的下限，由下式得故據(jù)此可作出與氣體流量無關(guān)的垂直液相負荷下限線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)，任取幾個值，依上式計算出值，計算結(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，可作出篩板塔的負荷性能圖，如圖所示在負荷性能圖上，作出操作點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)計篩板塔的主要結(jié)果匯總于下表。篩板塔設(shè)計計算結(jié)果序號項目數(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，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