苯-甲苯精餾塔課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　* 化工原課程設(shè)計(jì) *</p><p><b>　　換熱器工藝初步設(shè)計(jì)</b></p><p>　　學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： </p><p>　　專(zhuān) 業(yè)： 班 級(jí)： </p><p>　　成 績(jī)：

2、 </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　設(shè)計(jì)時(shí)間： 年 月 日至 年 月 日</p><p><b>　　環(huán)境與生命科學(xué)系</b></p><p

3、><b>　　目錄</b></p><p><b>　　緒論2</b></p><p><b>　　塔板的工藝設(shè)計(jì)3</b></p><p>　　一、精餾塔全物料衡算3</p><p>　　二、常壓下苯-甲苯氣液平衡組成（摩爾）與溫度關(guān)系4</p>

4、<p>　　三、理論塔板的計(jì)算7</p><p>　　四、塔徑的初步計(jì)算9</p><p><b>　　五、溢流裝置11</b></p><p>　　六、塔板分布、浮閥數(shù)目與排列11</p><p>　　塔板的流體力學(xué)計(jì)算13</p><p>　　一、氣相通過(guò)浮閥塔板的壓降1

5、3</p><p><b>　　二、淹塔14</b></p><p><b>　　三、霧沫夾帶15</b></p><p>　　四、塔板負(fù)荷性能圖15</p><p><b>　　塔附件設(shè)計(jì)19</b></p><p><b>　　一、

6、接管19</b></p><p>　　二、簡(jiǎn)體與封頭20</p><p><b>　　三、除沫器20</b></p><p><b>　　四、裙座20</b></p><p><b>　　五、手孔20</b></p><p>　　塔

7、總體高度的設(shè)計(jì)21</p><p>　　一、塔頂部空間高度21</p><p>　　二、塔的底部空間高度21</p><p>　　三、塔總體高度21</p><p><b>　　附屬設(shè)備設(shè)計(jì)21</b></p><p><b>　　緒論</b></p>

8、<p><b>　　1、工藝流程簡(jiǎn)介</b></p><p>　　連續(xù)精餾裝置主要包括精餾塔，蒸餾釜（或再沸器），冷凝器，冷卻器，原料預(yù)熱器及貯槽等．</p><p>　　原料液經(jīng)原料預(yù)熱器加熱至規(guī)定溫度后，由塔中部加入塔內(nèi)．蒸餾釜（或再沸器）的溶液受熱后部分汽化，產(chǎn)生的蒸汽自塔底經(jīng)過(guò)各層塔上升，與板上回流液接觸進(jìn)行傳質(zhì)，從而使上升蒸汽中易揮發(fā)組分的含量逐

9、漸提高，至塔頂引出后進(jìn)入冷凝器中冷凝成液體，冷凝的液體一部分作為塔頂產(chǎn)品，另一部分由塔頂引入塔內(nèi)作為回流液，蒸餾釜中排出的液體為塔底的產(chǎn)品．</p><p><b>　　2、主要設(shè)備的型式</b></p><p>　　塔的類(lèi)型選擇板式塔，板式塔的主要構(gòu)件有塔體，塔板及氣液進(jìn)、出口等塔板的選擇。</p><p>　　塔板選擇浮閥塔板。浮閥塔板結(jié)構(gòu)

10、簡(jiǎn)單，即在塔板上開(kāi)若干個(gè)孔，在每個(gè)孔的上方裝上可以上下浮動(dòng)的閥片，操作時(shí)，浮閥可隨上升氣量的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)開(kāi)度，當(dāng)氣量較小時(shí)，閥片的開(kāi)度亦較小，從而可使氣體能以足夠的氣速通過(guò)環(huán)隙，避免過(guò)多的漏液，當(dāng)氣量較大時(shí)，閥片浮起，開(kāi)度增大，使氣速不致過(guò)高。浮閥塔板的優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)能力大，操作彈性大，氣液接觸狀態(tài)良好，塔板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝容易，壓強(qiáng)小，塔板效率高，液面梯度小，使用周期長(zhǎng)等。</p><p><b>　　3、

11、操作壓力的確定</b></p><p>　　采用操作壓力為常壓，即P＝4 kPa (表壓)。</p><p>　　4、進(jìn)料狀態(tài)與塔板數(shù)，塔徑，回流量及塔的熱量負(fù)荷都有密切的關(guān)系.</p><p>　　蒸汽加熱，其優(yōu)點(diǎn)是可以利用壓力較低的蒸汽加熱，在釜內(nèi)只須安裝鼓泡管，不須安置寵大的傳熱面。這樣在設(shè)計(jì)費(fèi)用上可節(jié)省許多。5、加熱方式的確定</p>

12、<p><b>　　6、熱能的利用</b></p><p>　　蒸餾過(guò)程的特征是重復(fù)地進(jìn)行汽化和冷凝，因此，熱效率很低，所以塔頂蒸汽和塔底殘液放出的熱量利用要合理，這些熱量的利用，要考慮這些熱量的特點(diǎn)，此外，通過(guò)蒸餾系統(tǒng)的合理設(shè)置，也可以節(jié)能。</p><p><b>　　塔板的工藝設(shè)計(jì)</b></p><p&g

13、t;　　一、精餾塔全物料衡算</p><p><b>　　原料液的組成：</b></p><p><b>　　餾出液的組成：</b></p><p><b>　　釜液的組成：</b></p><p><b>　　進(jìn)料量F= </b></p>

14、<p><b>　　物料衡算式 </b></p><p><b>　　聯(lián)立代入求解 </b></p><p>　　二、常壓下苯-甲苯氣液平衡組成（摩爾）與溫度關(guān)系</p><p><b>　　1、溫度</b></p><p><b>　　精餾段平均

15、溫度</b></p><p><b>　　提餾段平均溫度</b></p><p><b>　　2、密度</b></p><p><b>　　塔頂溫度 氣相組成</b></p><p><b>　　進(jìn)料溫度 氣相組成</b></p>

16、<p><b>　　塔底溫度 氣相組成</b></p><p><b>　　（1）精餾段 </b></p><p><b>　　液相組成</b></p><p><b>　　氣相組成</b></p><p><b>　　故</b

17、></p><p><b>　?。?）提餾段</b></p><p><b>　　液相組成</b></p><p><b>　　氣相組成</b></p><p><b>　　故</b></p><p>　　求的在、、下的苯和甲

18、苯的密度（單位）</p><p><b>　　故 </b></p><p><b>　　3、混合液表面張力</b></p><p>　　苯表面張力 </p><p>　　甲苯表面張力 </p><p>　　精餾段的平均表面張力為&

19、lt;/p><p>　　提餾段的平均表面張力為</p><p><b>　　4、混合物的黏度</b></p><p><b>　　查表得 </b></p><p><b>　　精餾段黏度</b></p><p><b>　　提餾段黏度<

20、/b></p><p><b>　　5、相對(duì)揮發(fā)度</b></p><p><b>　　由 得</b></p><p><b>　　由 得</b></p><p><b>　　由 得</b></p><p><b&

21、gt;　　三、理論塔板的計(jì)算</b></p><p><b>　　平衡線(xiàn)方程 </b></p><p><b>　　進(jìn)料線(xiàn)方程</b></p><p>　　聯(lián)立得e() 即e（0.335792，0.5502）則 </p><p><b>　　取</b></p

22、><p><b>　　精餾段方程</b></p><p><b>　　提餾段方程</b></p><p>　　從圖上可知有14塊理論塔板（包括再沸器），即塊（包括再沸器），其中精餾段塔板有7塊，提餾段塔板有7塊（包括再沸器）。</p><p><b>　　（1）精餾段</b><

23、;/p><p><b>　　則</b></p><p><b>　　塊</b></p><p><b>　?。?）提餾段</b></p><p><b>　　則</b></p><p><b>　　塊</b><

24、;/p><p>　　全塔所需實(shí)際塔板數(shù)塊</p><p><b>　　全塔效率</b></p><p>　　加料板位子在第十五塊塔板</p><p><b>　　四、塔徑的初步計(jì)算</b></p><p>　　1、氣液相體積流量計(jì)算</p><p><

25、;b>　　由解析法求得，取</b></p><p><b>　　（1）精餾段 </b></p><p>　　已知 </p><p><b>　　則 質(zhì)量流量</b></p><p><b>　　體積流量</b></p><

26、p><b>　?。?）提餾段 </b></p><p><b>　　已知 </b></p><p><b>　　則 質(zhì)量流量</b></p><p><b>　　體積流量</b></p><p><b>　　2、精餾段</

27、b></p><p><b>　　橫坐標(biāo)數(shù)值</b></p><p><b>　　取板間距，，則</b></p><p><b>　　查圖得，</b></p><p><b>　　圓整，橫截面積</b></p><p><

28、;b>　　空塔氣速</b></p><p><b>　　3、提餾段</b></p><p><b>　　橫坐標(biāo)數(shù)值</b></p><p><b>　　取板間距，，則</b></p><p><b>　　查圖得，</b></p>

29、;<p><b>　　圓整，橫截面積</b></p><p><b>　　空塔氣速</b></p><p><b>　　五、溢流裝置</b></p><p><b>　　1、取</b></p><p><b>　?。?）精餾段<

30、;/b></p><p><b>　?。?）提餾段</b></p><p>　　2、弓形降液管的寬度和橫截面</p><p><b>　　查圖得，</b></p><p><b>　　則，</b></p><p><b>　　驗(yàn)算降液管停

31、留時(shí)間</b></p><p><b>　　精餾段：</b></p><p><b>　　提餾段：</b></p><p>　　停留時(shí)間，故降液管可使用。</p><p><b>　　3、降液管低隙高度</b></p><p><b&g

32、t;　?。?）精餾段</b></p><p>　　取降液管底隙流速，則，取</p><p><b>　?。?）提餾段</b></p><p><b>　　取，，</b></p><p>　　六、塔板分布、浮閥數(shù)目與排列</p><p><b>　　1、浮

33、閥數(shù)目與排列</b></p><p><b>　　（1）精餾段</b></p><p>　　取閥孔動(dòng)能因子，則孔速</p><p>　　每層塔板上浮閥數(shù)目為塊</p><p>　　取邊緣區(qū)寬度，破沫區(qū)寬度</p><p>　　塔板上的鼓泡區(qū)面積，即</p><p&g

34、t;<b>　　，</b></p><p><b>　　則</b></p><p>　　浮閥排列方式用等邊三角形叉排，取同一個(gè)橫排的孔心距t=115mm</p><p><b>　　則排間距</b></p><p>　　以等邊三角形叉排方式作圖，排的閥數(shù)21個(gè)。</p&g

35、t;<p>　　按N=21重新核算孔速及閥孔動(dòng)能因子，</p><p>　　，閥孔動(dòng)能因子變化不大，仍在9~13范圍內(nèi)。</p><p><b>　　塔板開(kāi)孔率=</b></p><p><b>　?。?）提餾段</b></p><p>　　取閥孔動(dòng)能因子，則孔速</p>

36、<p>　　每層塔板上浮閥數(shù)目為塊</p><p>　　取同一個(gè)橫排的孔心距t=105mm，則</p><p>　　以等邊三角形叉排方式作圖，排的閥數(shù)27個(gè)。</p><p>　　按N=27重新核算孔速及閥孔動(dòng)能因子，</p><p>　　，閥孔動(dòng)能因子變化不大，仍在9~13范圍內(nèi)。</p><p><

37、;b>　　塔板開(kāi)孔率= </b></p><p><b>　　塔板的流體力學(xué)計(jì)算</b></p><p>　　一、氣相通過(guò)浮閥塔板的壓降</p><p><b>　　精餾段</b></p><p>　?。?）干板阻力 </p><p><b>

38、　　因，故</b></p><p>　　（2）板上充氣液層阻力</p><p><b>　　取，，則</b></p><p>　?。?）液體表面張力所造成的阻力</p><p>　　此阻力很小，可忽略不計(jì)，則與氣體流經(jīng)塔板的壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨葹?lt;/p><p><b>　　提

39、餾段</b></p><p><b>　?。?）干板阻力 </b></p><p><b>　　因，則</b></p><p>　　（2）板上充氣液層阻力</p><p><b>　　取，，則</b></p><p>　?。?）液體表面張力

40、所造成的阻力</p><p>　　此阻力很小，可忽略不計(jì)，則與氣體流經(jīng)塔板的壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨葹?lt;/p><p><b>　　二、淹塔</b></p><p><b>　　精餾段</b></p><p>　?。?）單層氣體通過(guò)塔板的壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨?lt;/p><p>　?。?

41、）液體通過(guò)將液管的壓頭損失</p><p><b>　?。?）板上液層高度</b></p><p><b>　　，則</b></p><p><b>　　取，已選定，</b></p><p><b>　　則</b></p><p>

42、　　可見(jiàn)，，所以符合防止淹塔要求。</p><p><b>　　提餾段</b></p><p>　?。?）單層氣體通過(guò)塔板的壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨?lt;/p><p>　　（2）液體通過(guò)將液管的壓頭損失</p><p><b>　?。?）板上液層高度</b></p><p><

43、b>　　，則</b></p><p><b>　　取，已選定，</b></p><p><b>　　則</b></p><p>　　可見(jiàn)，，所以符合防止淹塔要求。</p><p><b>　　三、霧沫夾帶</b></p><p>　　1

44、、精餾段 泛點(diǎn)率= </p><p><b>　　板上液體流經(jīng)長(zhǎng)度：</b></p><p><b>　　板上液流面積：</b></p><p>　　取物性系數(shù)K=1.0，泛點(diǎn)負(fù)荷系數(shù)</p><p><b>　　泛點(diǎn)率= </b></p><p>

45、　　2、提餾段 取物性系數(shù)K=1.0，泛點(diǎn)負(fù)荷系數(shù)</p><p><b>　　泛點(diǎn)率= </b></p><p>　　由以上計(jì)算可知，符合要求。</p><p><b>　　四、塔板負(fù)荷性能圖</b></p><p>　　1、霧沫夾帶線(xiàn) 按泛點(diǎn)率80%計(jì)算</p><

46、p><b>　　（1）精餾段 </b></p><p><b>　　整理得，即</b></p><p>　　由上式知霧沫夾帶線(xiàn)為直線(xiàn)，則在操作范圍內(nèi)任取兩個(gè)，可算出。</p><p><b>　?。?）提餾段 </b></p><p><b>　　整理得，即

47、</b></p><p>　　在操作范圍內(nèi)任取兩個(gè)，可算出。</p><p><b>　　計(jì)算如表所示</b></p><p><b>　　2、液泛線(xiàn)</b></p><p>　　，由此確定液泛線(xiàn)，忽略式中。</p><p><b>　　而

48、</b></p><p><b>　　（1）精餾段</b></p><p><b>　　整理得</b></p><p><b>　?。?）提餾段</b></p><p><b>　　整理得</b></p><p>　　在

49、操作范圍內(nèi)，任取若干個(gè)值，算出相應(yīng)的值。</p><p><b>　　液相負(fù)荷上限</b></p><p>　　液體的最大流量應(yīng)保證降液管中停留時(shí)間不低于3~5s。</p><p>　　液體降液管內(nèi)停留時(shí)間3~5s</p><p>　　以作為液體在降液管內(nèi)停留時(shí)間的下限，則</p><p><

50、;b>　　漏液線(xiàn)</b></p><p>　　對(duì)于型重閥，依作為規(guī)定氣體最小負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)，則</p><p><b>　　（1）精餾段 </b></p><p><b>　?。?）提餾段 </b></p><p><b>　　5、液相負(fù)荷下限</b></

51、p><p>　　取堰上液層高度作為液相負(fù)荷下限條件，作出液相負(fù)荷下限線(xiàn)，該線(xiàn)為與氣相流量無(wú)關(guān)的豎直線(xiàn)。。</p><p><b>　　取E=1.0，則</b></p><p>　　由以上1~5作出塔板負(fù)荷性能圖。</p><p>　　精餾段（） 提餾段（）</p><p

52、>　　由塔板負(fù)荷性能圖可看出：</p><p>　　在任務(wù)規(guī)定的氣液負(fù)荷下的操作點(diǎn)p處在適宜操作區(qū)內(nèi)的適中位置；</p><p>　　塔板的氣相負(fù)荷上限完全由霧沫夾帶控制，操作下限由漏液控制；</p><p>　　按固定的液氣比，由圖可查出塔板的氣相負(fù)荷上限</p><p><b>　　塔附件設(shè)計(jì)</b></

53、p><p><b>　　一、接管</b></p><p><b>　　1、進(jìn)料管</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)采用直接進(jìn)料管，管徑計(jì)算如下：</p><p><b>　　，取，</b></p><p><b>　　查標(biāo)準(zhǔn)系列選取</b&

54、gt;</p><p><b>　　2、回流管</b></p><p><b>　　采用直管回流，取，</b></p><p><b>　　查表取</b></p><p><b>　　3、塔底出料管</b></p><p><

55、b>　　取，直管出料</b></p><p><b>　　查表取</b></p><p><b>　　4、塔底蒸汽出料管</b></p><p>　　直管出氣，取出口氣速，則</p><p><b>　　查表取</b></p><p>

56、<b>　　5、塔底進(jìn)氣管</b></p><p>　　采用直管，取出口氣速，則</p><p><b>　　查表取</b></p><p><b>　　6、法蘭</b></p><p>　　由于常壓操作，所有法蘭均采用標(biāo)準(zhǔn)法蘭，平焊法蘭，由不同的公稱(chēng)直徑，選用相應(yīng)法蘭。<

57、;/p><p>　　（1）進(jìn)料管接法蘭：PN0.25MPa,DN40GB/HG20592—97</p><p>　?。?）回流管接法蘭：PN0.25MPa,DN40GB/HG20592—97</p><p>　?。?）塔底出料管接法蘭：PN0.25MPa,DN40GB/HG20592—97</p><p>　?。?）塔頂蒸汽出料管接法蘭：PN0.

58、25MPa,DN125GB/HG20592—97</p><p>　?。?）塔頂進(jìn)氣管接法蘭：PN0.25MPa,DN125GB/HG20592—97</p><p><b>　　二、簡(jiǎn)體與封頭</b></p><p>　　1、簡(jiǎn)體取，所用材質(zhì)為。</p><p><b>　　2、封頭</b><

59、;/p><p>　　本設(shè)計(jì)采用橢圓形封頭，由公稱(chēng)直徑，查的曲面高度，直邊高度，內(nèi)表面積，容積。</p><p><b>　　三、除沫器</b></p><p>　　設(shè)計(jì)氣速選?。海禂?shù)</p><p><b>　　除沫器直徑：</b></p><p><b>　　四、裙

60、座</b></p><p>　　由于裙座內(nèi)徑<800mm，故裙座壁厚取12mm。</p><p><b>　　基礎(chǔ)環(huán)內(nèi)徑</b></p><p><b>　　基礎(chǔ)環(huán)外徑</b></p><p>　　圓整，；基礎(chǔ)環(huán)厚度，考慮到腐蝕余量取18mm;考慮到再</p><

61、;p>　　沸器，裙座高度取1.1m，地角螺栓直徑取</p><p><b>　　五、手孔</b></p><p>　　本塔共24塊塔板需設(shè)置6個(gè)手孔，孔徑為200mm，在設(shè)置手孔處，板間距為300mm，裙座上應(yīng)開(kāi)2個(gè)手孔直徑為200mm。</p><p><b>　　塔總體高度的設(shè)計(jì)</b></p>&

62、lt;p><b>　　一、塔頂部空間高度</b></p><p>　　除沫器到第一塊塔板的高度為300mm</p><p>　　塔頂部空間高度為450mm</p><p>　　二、塔的底部空間高度</p><p>　　釜液停留時(shí)間取5min</p><p><b>　　三、塔總體高

63、度</b></p><p><b>　　附屬設(shè)備設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　一、冷凝器的選擇</b></p><p><b>　　本設(shè)計(jì)取。</b></p><p>　　出料液溫度（飽和氣）（飽和液），冷凝水溫度</p><p>

64、;<b>　　逆流操作：，</b></p><p>　　傳熱面積：根據(jù)全塔熱量衡算，得</p><p>　　設(shè)備型號(hào)：G500I—16—40.</p><p><b>　　二、再沸器的選擇</b></p><p>　　選擇飽和水蒸氣加熱，傳熱系數(shù)取。</p><p>　　料液