化工原理課程設(shè)計(jì)--苯-甲苯混合物常壓精餾塔設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　化工原理課程設(shè)計(jì)</b></p><p>　　苯-甲苯混合物常壓精餾塔設(shè)計(jì)</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　設(shè)計(jì)任務(wù)書………………………………………………………… 3</p><p>　　概述及設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)解…………………………

2、……………………… 4</p><p>　　設(shè)計(jì)條件及主要物性參數(shù)…………………………………………… 6</p><p>　　工藝設(shè)計(jì)計(jì)算………………………………………………………… 7</p><p>　　輔助設(shè)備選型………………………………………………………… 25</p><p>　　設(shè)計(jì)結(jié)果匯總表…………………………………………

3、…………… 28</p><p>　　設(shè)計(jì)評(píng)述……………………………………………………………… 29 </p><p>　　參考書目……………………………………………………………… 29</p><p>　　主要符號(hào)說(shuō)明………………………………………………………… 30</p><p><b>　　附錄：</b><

4、/p><p>　　圖解法圖……………………………………………………………附圖1</p><p>　　溫度組成圖…………………………………………………………附圖2</p><p>　　精餾段負(fù)荷性能圖…………………………………………………附圖3</p><p>　　提餾段負(fù)荷性能圖…………………………………………………附圖4</p>

5、<p>　　塔體平面結(jié)構(gòu)圖……………………………………………………附圖5</p><p>　　篩板平面布置示意圖………………………………………………附圖6</p><p>　　工藝流程圖…………………………………………………………附圖7</p><p><b>　　設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p><b

6、>　　一、設(shè)計(jì)題目</b></p><p>　　分離苯-甲苯混合物的常壓精餾（篩板）塔設(shè)計(jì)</p><p><b>　　二、設(shè)計(jì)條件</b></p><p>　　1. 生產(chǎn)能力：年產(chǎn)量 萬(wàn)噸（每年總生產(chǎn)日按320天計(jì)算）</p><p>　　2. 原料: 進(jìn)料濃度 （苯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同） </p

7、><p>　　以苯—甲苯二元體系為主</p><p>　　3. 產(chǎn)品：塔頂濃度</p><p><b>　　塔底濃度</b></p><p>　　生產(chǎn)條件：原料在泡點(diǎn)下進(jìn)料</p><p>　　其他參數(shù)可自選（包括回流比的選擇）</p><p>　　設(shè)：混合液的表面張力，體系為

8、不易發(fā)泡體系</p><p>　　三、設(shè)計(jì)說(shuō)明書的內(nèi)容</p><p><b>　　1. 目錄</b></p><p>　　2. 設(shè)計(jì)題目及原始數(shù)據(jù)（任務(wù)書）</p><p>　　3. 簡(jiǎn)述苯精餾過(guò)程的生產(chǎn)方法及特點(diǎn)</p><p>　　4. 論述精餾塔總體結(jié)構(gòu)的選擇和材料的選擇</p>

9、;<p>　　5. 精餾過(guò)程有關(guān)計(jì)算</p><p>　　(物料衡算、理論塔板數(shù)、回流比、塔高、塔徑、塔板設(shè)計(jì)、管徑等)</p><p>　　6. 設(shè)計(jì)結(jié)果概要（主要設(shè)備尺寸，衡算結(jié)果等）</p><p>　　7. 主體設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明</p><p>　　8. 附屬設(shè)備的選擇（再沸器，加熱器等）</p><

10、;p><b>　　9. 參考文獻(xiàn)</b></p><p><b>　　10. 后記及其它</b></p><p><b>　　四、設(shè)計(jì)圖要求</b></p><p>　　1. 繪制主要裝置圖，設(shè)備技術(shù)要求、主要參數(shù)、大小尺寸、部件明細(xì)表、標(biāo)題欄</p><p>　　2.

11、繪制設(shè)備流程圖一張</p><p>　　3. 用坐標(biāo)紙繪制苯—甲苯溶液的y-x圖一張，并用圖解法求理論塔板數(shù)</p><p>　　4. 用坐標(biāo)圖繪制溫度與氣液相含量的關(guān)系圖</p><p><b>　　概述及設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)解</b></p><p><b>　　一、概述</b></p>&

12、lt;p>　　1. 精餾操作對(duì)塔設(shè)備的要求</p><p>　　精餾所進(jìn)行的是氣（汽），液兩相之間的傳質(zhì)，而作為氣（汽），液兩相傳質(zhì)所用的塔設(shè)備，首先必須要使氣（汽），液兩相得到充分的接觸，以達(dá)到較高的傳質(zhì)效率。但是，為了滿足工業(yè)生產(chǎn)和需要，塔設(shè)備還得具備下列各種基本要求：</p><p>　?。?）氣（汽），液處理量大，即生產(chǎn)能力大時(shí)，仍不致發(fā)生大量的霧沫夾帶，攔液或液泛等破壞操作

13、的現(xiàn)象。</p><p>　?。?）操作穩(wěn)定，彈性大，即當(dāng)塔設(shè)備的氣（汽），液負(fù)荷有較大范圍的變動(dòng)時(shí)，仍能在較高的傳質(zhì)效率下進(jìn)行穩(wěn)定的操作并應(yīng)保證長(zhǎng)期連續(xù)操作所必須具有的可靠性。</p><p>　?。?）流體流動(dòng)的阻力小，即流體流經(jīng)塔設(shè)備的壓力降小，這將大大節(jié)省動(dòng)力消耗，從而降低操作費(fèi)用。對(duì)于減壓精餾操作，過(guò)大的壓力降還將使整個(gè)系統(tǒng)無(wú)法維持必要的空度，最終破壞物系的操作。</p&g

14、t;<p>　?。?）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，材料耗用量小，制造和安裝容易。</p><p>　?。?）耐腐蝕和不易堵塞，方便操作，調(diào)節(jié)和檢修。</p><p>　　（6）塔內(nèi)的滯留量要小。</p><p>　　實(shí)際上，任何塔設(shè)備都難以滿足上述所用要求，何況上述要求中有些也是互相矛盾的。不同的塔型各有某些獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)物系性質(zhì)和具體要求，抓住主要矛盾，進(jìn)行

15、選型。</p><p><b>　　板式塔類型</b></p><p>　　氣－液傳質(zhì)設(shè)備主要分為板式塔和填料塔兩大類。精餾操作既可采用板式塔，也可采用填料塔。板式塔為逐級(jí)接觸型氣－液傳質(zhì)設(shè)備，其種類繁多，根據(jù)塔板上氣－液接觸元件的不同，可分為泡罩塔、浮閥塔、篩板塔、穿流多孔板塔、舌形塔、浮動(dòng)舌形塔和浮動(dòng)噴射塔等多種。</p><p><

16、b>　　（1）篩板塔</b></p><p>　　篩板塔是傳質(zhì)過(guò)程常用的塔設(shè)備，它的主要優(yōu)點(diǎn)有：</p><p>　　① 結(jié)構(gòu)比浮閥塔更簡(jiǎn)單，易于加工造價(jià)約為泡罩塔的60%，為浮閥塔的80%左右。</p><p>　?、?處理能力大，比同塔徑的泡罩塔可增加10%-15%。</p><p>　?、?塔板效率高，比泡罩高15%左

17、右。</p><p>　　④ 壓降較低，每板壓力比泡罩塔約低30%左右。</p><p><b>　　篩板塔的缺點(diǎn)：</b></p><p>　　① 塔板安裝的甲苯平度要求較高，否則氣液接觸不勻。</p><p>　?、?操作彈性較小，小孔篩板容易堵塞。</p><p><b>　　（2

18、）浮閥塔</b></p><p>　　浮閥塔是在泡罩塔的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，它主要的改進(jìn)是取消了升氣管和泡罩，在塔板開(kāi)孔上設(shè)有浮動(dòng)的浮閥，浮閥可根據(jù)氣體流量上下浮動(dòng)，自行調(diào)節(jié)，使氣縫速度穩(wěn)定在某一數(shù)值。這一改進(jìn)使浮罩塔在操作彈性，塔板效率，壓降，生產(chǎn)能力以及設(shè)備造價(jià)等方面比泡罩優(yōu)越。但在處理粘稠度大的物料方面，又不及泡罩塔可靠。浮罩塔廣泛用于精餾，吸收以及脫吸等傳質(zhì)過(guò)程中。塔徑從200 mm到640mm

19、，使用效果均較好。國(guó)外浮閥塔徑，大者可達(dá)10m，塔高可達(dá)80m，板數(shù)有的多達(dá)數(shù)百塊。浮閥塔之所以這樣廣泛地被采用，是因?yàn)樗哂邢铝刑攸c(diǎn)：</p><p>　　處理能力大，比同塔徑的泡罩塔可增加20-40%，而接近于篩板塔。</p><p>　　操作彈性大，一般約為5-9，比篩板，泡罩，舌形塔板的操作彈性要大得多。</p><p>　　塔板效率高，比泡罩塔高15%左右

20、。液面梯度小。</p><p>　　壓強(qiáng)小，在常壓塔中每塊板的壓強(qiáng)降一般為400-660N/m2。</p><p><b>　　液面梯度小。</b></p><p>　　使用周期長(zhǎng)。粘度稍大以及有一般聚合現(xiàn)象的系統(tǒng)也能正常操作。</p><p>　　結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝容易，制造費(fèi)為泡罩塔板的60-80%，為篩板塔的120-1

21、30%。</p><p><b>　　二、設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介</b></p><p>　　1. 確定設(shè)計(jì)方案的原則：</p><p>　　（1）滿足工藝和操作的要求</p><p>　?。?）滿足經(jīng)濟(jì)上的要求</p><p><b>　　（3）保證安全生產(chǎn)</b></p>

22、;<p>　　三項(xiàng)原則在生產(chǎn)中都是同樣重要的。但在化工原理課程設(shè)計(jì)中，對(duì)第一個(gè)原則應(yīng)作較多的考慮，而對(duì)第三個(gè)原則只要求作一般的考慮。</p><p>　　2. 精餾塔的設(shè)計(jì)步驟：</p><p>　　（1）設(shè)計(jì)方案確定和說(shuō)明。根據(jù)給定任務(wù)，對(duì)精餾裝置的流程、操作條件、主要設(shè)備型式及其材質(zhì)的選取等進(jìn)行論述。</p><p>　?。?）蒸餾塔的工藝計(jì)算，確

23、定塔高和塔徑。</p><p>　?。?）塔板計(jì)算：計(jì)算塔板各主要工藝尺寸，進(jìn)行流體力學(xué)校核計(jì)算。接管尺寸、泵等，并畫出塔的操作性能圖。</p><p>　?。?）管路及附屬設(shè)備的計(jì)算與選型，如再沸器，冷凝器。</p><p><b>　?。?）抄寫說(shuō)明書。</b></p><p>　?。?）繪制精餾裝置工藝流程圖和精餾

24、塔的設(shè)備圖。</p><p>　　設(shè)計(jì)條件及主要物性參數(shù)</p><p><b>　　一. 設(shè)計(jì)條件</b></p><p>　　原料液組成：（苯為A,甲苯為B）</p><p>　　2. 處理量：苯D=35萬(wàn)噸/年（每年總生產(chǎn)日按320天計(jì)算）</p><p><b>　　產(chǎn)品要求：

25、</b></p><p>　　塔頂餾出液含苯0.92</p><p>　　塔底殘液含苯0.06</p><p>　　4．進(jìn)料狀況：泡點(diǎn)進(jìn)料（q=1）</p><p>　　5．操作壓力：常壓101.3 kPa</p><p><b>　　二．主要物性參數(shù)</b></p>&

26、lt;p>　　1．苯的分子量：78 ，甲苯的分子量：92</p><p>　　2. 常壓：101.3 kPa</p><p>　　3. 操作溫度的計(jì)算</p><p>　　根據(jù)苯—甲苯（101.3 kPa）的汽液平衡組成及相對(duì)應(yīng)的溫度曲線（附圖1）</p><p><b>　　由，，查圖1可得</b></p&

27、gt;<p>　　塔頂溫度 塔釜溫度 </p><p><b>　　工藝設(shè)計(jì)計(jì)算</b></p><p>　　一.篩板式精餾塔化工計(jì)算</p><p><b>　　1. 物料衡算</b></p><p><b>　　由總物料衡算：</b></p

28、><p>　　輕組分物料衡算： </p><p>　　2. 塔頂回收率計(jì)算</p><p>　　3. 確定回流比以及操作線方程</p><p>　?。?）最小回流比和操作回流比計(jì)算（q=1即泡點(diǎn)進(jìn)料）</p><p>　　時(shí)， </p><p>　　塔頂溫度

29、 塔釜溫度 </p><p>　　苯的飽和蒸汽壓按 計(jì)</p><p>　　則：精餾段 提餾段</p><p>　　甲苯的飽和蒸汽壓由按計(jì)</p><p>　　則：精餾段 提餾段</p><p>　　平衡線方程： </p><p>　　（2）操作線計(jì)算（q=

30、1即泡點(diǎn)進(jìn)料）</p><p>　　精餾段方程： 提餾段方程： </p><p>　　逐板計(jì)算法和圖解法求理論塔板數(shù)</p><p><b>　?。?）逐板計(jì)算法</b></p><p>　　第一塊板上升的氣相組成：</p><p>&l

31、t;b>　　第二塊板：</b></p><p><b>　　第三塊板：</b></p><p>　　第四塊板上升的氣相組成由提餾段方程計(jì)算</p><p><b>　　如此反復(fù)計(jì)算得:</b></p><p>　　共需7塊板，加料板由下向上第3塊板，精餾段共需2塊板，提餾段共需5塊

32、板</p><p><b>　?。?）圖解法</b></p><p>　　在本設(shè)計(jì)中，因苯—甲苯屬于理想物系，可用圖解法計(jì)算理論板數(shù)。其計(jì)算方法如下：</p><p>　　(a) 根據(jù)苯—甲苯（101.3 kPa）的汽液平衡組成數(shù)據(jù)（《化工原理》下冊(cè) P163）作出平衡線（附圖1）</p><p>　　在直角坐標(biāo)系中做

33、出對(duì)角線，并標(biāo)出c點(diǎn)（xW、xW）、e點(diǎn)（xF、xF）、a點(diǎn)（xD、xD）三點(diǎn)； </p><p>　?。╞）根據(jù)精餾段方程：計(jì)算得截距為0.5803，畫出精餾段線ab，;</p><p>　?。?）根據(jù) 畫出q線ef交精餾段線ab于d點(diǎn)；</p><p>　　（4）連接cd，即得提餾段操作線；</p><p>　?。?）自點(diǎn)a（xD、x

34、D）開(kāi)始，在精餾段操作線ab與平衡線之間下邊繪直角梯級(jí)，梯級(jí)跨過(guò)兩操作線交點(diǎn)d時(shí)，改在提留段操作線cd與平衡線之間繪直角梯級(jí)，直到梯級(jí)的垂直線達(dá)到或超過(guò)點(diǎn)c點(diǎn)（xW、xW）為止，每一個(gè)梯級(jí)代表一層理論板，跨過(guò)交點(diǎn)d的梯級(jí)為進(jìn)料板。</p><p>　　在圖（1）上作操作線方程及梯級(jí)，從圖可讀出共需理論板數(shù)8層，精餾段需要2層，加料板位于第3層。</p><p>　　5. 全塔效率和實(shí)際塔板

35、計(jì)算</p><p>　　— 塔頂與塔底平均溫度下的相對(duì)揮發(fā)度； </p><p>　　L — 塔頂與塔底平均溫度下料液的粘度</p><p>　　根據(jù)苯－甲苯（101.3MPa）的汽－液平衡組成表可畫溫度組成圖</p><p>　　由 </p><p>　　由粘度圖（《化工原理》上冊(cè) P375）

36、查出：</p><p><b>　　實(shí)際板數(shù)：</b></p><p>　　精餾段： 提餾段：</p><p><b>　　故實(shí)際塔板數(shù)：</b></p><p>　　二. 塔板結(jié)構(gòu)工藝設(shè)計(jì)</p><p><b>　　1. 塔高計(jì)算</b>&l

37、t;/p><p>　　塔板間距HT的選定很重要，它與塔高、塔徑、物系性質(zhì)、分離效率、塔的操作彈性，以及塔的安裝、檢修等都有關(guān)?？蓞⒄障卤硭窘?jīng)驗(yàn)關(guān)系選取。</p><p><b>　　板間距與塔徑關(guān)系</b></p><p><b>　　初選板間距</b></p><p><b>　　塔徑計(jì)算

38、</b></p><p><b>　　精餾段</b></p><p>　　L=RD=0.87×0.154=0.1032kmol/s</p><p>　　V=(R+1)D=(1+0.87)×0.154=0.2218kmol/s</p><p>　　由附圖1得第3塊加料板，對(duì)照附圖2得此時(shí)

39、 </p><p><b>　　此時(shí) </b></p><p><b>　　液體分子量：</b></p><p><b>　　氣體分子量：</b></p><p>　　查密度圖（《化工原理（上）》 P272）得 ： </p><p>&

40、lt;b>　　兩相流動(dòng)參數(shù)：</b></p><p>　　根據(jù)篩板塔的泛點(diǎn)關(guān)聯(lián)圖（《化工原理》下冊(cè)P179圖10-42），得 液泛速度：（已知混合液表面張力）</p><p><b>　　提餾段</b></p><p>　　此時(shí) </p><p><b&

41、gt;　　液體分子量：</b></p><p><b>　　氣體分子量：</b></p><p><b>　　兩相流動(dòng)參數(shù)</b></p><p>　　根據(jù)篩板塔的泛點(diǎn)關(guān)聯(lián)圖（圖10-42），得 </p><p>　　液泛速度：（已知混合液表面張力）</p><p&g

42、t;　　由于，所以最大允許空塔速度為</p><p>　　且取泛點(diǎn)百分率85%，得空速 </p><p>　　由于，且相差不大，可采用相同的塔徑，取較大值計(jì)算</p><p>　　根據(jù)液流型式參考表（《化工原理》下冊(cè)P180 表10-2），</p><p>　　選擇單流型塔板，并取堰長(zhǎng) （）</p><p>　　

43、根據(jù)弓型降液管的寬度與面積（《化工原理》下冊(cè)P176 圖10-40），</p><p>　　根據(jù)塔設(shè)備系列化規(guī)格，將圓整到，作為初選塔徑。</p><p><b>　　塔截面積： </b></p><p><b>　　降液區(qū)面積： </b></p><p>　　所需氣體流通面積： </

44、p><p>　　空速： </p><p><b>　　溢流堰長(zhǎng)度： </b></p><p><b>　　實(shí)際泛點(diǎn)百分率：</b></p><p><b>　　塔板詳細(xì)設(shè)計(jì)</b></p><p>　?、?選取平頂溢流堰，參見(jiàn)《

45、化工原理（下）》P180圖10-3，取</p><p>　?、?采取垂直弓型降液管和普通平底受液盤，為保證液封，降液管底部與塔板的間隙ho應(yīng)小于堰高h(yuǎn)w，但應(yīng)不小于20-25mm，取</p><p>　?、?液體進(jìn)、出口安定區(qū)寬度一般可取為50-100mm，取，邊緣區(qū)寬度與塔徑有關(guān)，一般可取25-50mm，取</p><p>　?、?取篩孔直徑，孔間距</p&

46、gt;<p>　　由弓形降液管的寬度和面積（參見(jiàn)《化工原理（下）》P175圖10-40）</p><p><b>　　可推得 </b></p><p><b>　　有效傳質(zhì)面積： </b></p><p><b>　　開(kāi)孔率： </b></p><p><b

47、>　　篩孔總面積： </b></p><p><b>　　4. 塔板校核</b></p><p><b>　?、?精餾段</b></p><p><b>　?。?）板壓降的校核</b></p><p>　　取板厚， ， 計(jì)算得 </p><

48、p>　　由《化工原理》下冊(cè)P182 圖10-45，查得 </p><p>　　已知：，通過(guò)計(jì)算得： </p><p>　　由液流抽縮系數(shù)圖（《化工原理》下冊(cè)P184，圖10-48） 得</p><p><b>　　堰上液高： </b></p><p><b>　　氣體速度： </b><

49、;/p><p>　　相應(yīng)的氣體動(dòng)能因子： </p><p>　　由間的關(guān)系（《化工原理》下冊(cè)P182 圖10-46）查得：</p><p>　　液層阻力(以液柱高表示)： </p><p>　　板壓降(以液柱高表示)： </p><p>　　本設(shè)計(jì)常壓操作：對(duì)板壓降本身無(wú)特殊要求</p><p&g

50、t;　?。?）液膜夾帶量的校核</p><p><b>　　按和泛點(diǎn)百分率為，</b></p><p>　　由液沫夾帶關(guān)聯(lián)圖（參見(jiàn)《化工原理》下冊(cè)P183,圖10-47），得</p><p>　?。?）溢流液泛條件的校核</p><p><b>　　堰高，堰上液高，</b></p>&

51、lt;p><b>　　液面落差， 板壓降</b></p><p>　　溢流管中的當(dāng)量清液高度 ： </p><p>　　故降液管內(nèi)的當(dāng)量清液高度 ： </p><p>　　已知苯-甲苯混合物體系為不易起泡體系，取</p><p>　　降液管內(nèi)泡沫層高度 </p><p><b&

52、gt;　　不會(huì)發(fā)生溢流液泛</b></p><p>　?。?）液體在降液管內(nèi)的停留時(shí)間的校核</p><p>　　通常規(guī)定液體在降液管的停留時(shí)間不小于3-5s</p><p>　　不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重氣泡夾帶</p><p>　　（5）漏液點(diǎn)的校核 </p><p>　　設(shè)漏液的

53、孔速，相應(yīng)的動(dòng)能因子為 </p><p>　　塔板上當(dāng)量清液高度 </p><p>　　由篩板漏液點(diǎn)關(guān)聯(lián)圖（《化工原理》下冊(cè)P186，圖10-49）</p><p>　　查得：漏點(diǎn)的干板壓降 </p><p><b>　　漏液點(diǎn)孔速：</b></p><p>　　

54、此計(jì)算結(jié)果與假定值相當(dāng)接近，故計(jì)算結(jié)果正確</p><p><b>　　塔板的穩(wěn)定系數(shù) </b></p><p>　　表明塔板有足夠的操作彈性</p><p><b>　?、?提餾段</b></p><p><b>　　（1）板壓降的校核</b></p><

55、p><b>　　通過(guò)計(jì)算得： ， </b></p><p>　　由液流抽縮系數(shù)圖 (圖10-48） 得</p><p><b>　　堰上液高： </b></p><p><b>　　氣體速度： </b></p><p>　　相應(yīng)的氣體動(dòng)能因子： </p>

56、<p>　　由于充氣系數(shù)和動(dòng)能因子間的關(guān)系（圖10-46） 查得</p><p>　　液層阻力(以液柱高表示)： </p><p>　　板壓降(以液柱高表示)： </p><p>　　本設(shè)計(jì)常壓操作：對(duì)板壓降本身無(wú)特殊要求</p><p>　　（2）液膜夾帶量的校核</p><p>　　按和泛點(diǎn)百

57、分率為， </p><p>　　由液沫夾帶關(guān)聯(lián)圖（圖10-47），得</p><p>　　（3）溢流液泛條件的校核</p><p><b>　　，， ， </b></p><p>　　溢流管中的當(dāng)量清液高度 ： </p><p>　　故降液管內(nèi)的當(dāng)量清液高度： </p><

58、;p>　　苯-甲苯混合物不易起泡，取</p><p>　　降液管內(nèi)泡沫層高度 </p><p><b>　　不會(huì)發(fā)生溢流液泛</b></p><p>　?。?）液體在降液管內(nèi)的停留時(shí)間的校核</p><p>　　不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重氣泡夾帶</p><p><b>　?。?）漏液點(diǎn)的校

59、核</b></p><p>　　設(shè)漏液的孔速，相應(yīng)的動(dòng)能因子為 </p><p>　　塔板上當(dāng)量清液高度 </p><p>　　由篩板漏液點(diǎn)關(guān)聯(lián)圖（圖10-49） 查得： </p><p>　　漏液點(diǎn)孔速： </p><p>　　此計(jì)算結(jié)果與假定值相當(dāng)接近

60、，故計(jì)算結(jié)果正確</p><p><b>　　塔板穩(wěn)定系數(shù) </b></p><p>　　表明塔板有足夠的操作彈性</p><p><b>　　5. 負(fù)荷性能圖 </b></p><p><b>　　① 精餾段</b></p><p><b&g

61、t;　　（1）液相下限線</b></p><p>　　令 并假定修正系數(shù)</p><p><b>　　則 </b></p><p>　　可由液流收縮系數(shù)（參見(jiàn)《化工原理（下）》P184圖10-48）得</p><p>　　表明結(jié)果正確，， 得附圖3: 線4 </p><p>

62、;　?。?）液相上限線 </p><p>　　取液體在降液管中的停留時(shí)間3s（最小值）</p><p><b>　　得附圖3: 線5</b></p><p><b>　　（3）漏液線</b></p><p>　　把漏液點(diǎn)近似看成直線，可由兩點(diǎn)大致確定其位置</p><p&g

63、t;<b>　　第一點(diǎn)?。?lt;/b></p><p>　　設(shè)計(jì)負(fù)荷，其漏點(diǎn)速度，篩孔面積</p><p><b>　　相應(yīng)的氣體流量 ：</b></p><p><b>　　第二點(diǎn)?。?lt;/b></p><p><b>　　設(shè)漏液的孔速，</b></p&

64、gt;<p>　　相應(yīng)的動(dòng)能因子為： </p><p>　　塔板上當(dāng)量清液高度： </p><p>　　由篩板漏液點(diǎn)關(guān)聯(lián)圖（圖10-49）查得： </p><p>　　此計(jì)算結(jié)果與假定值相當(dāng)接近，故計(jì)算結(jié)果正確</p><p>　　以上兩點(diǎn)可得漏液線 得附圖3: 線2</p>&

65、lt;p>　?。?）過(guò)量液沫夾帶線</p><p>　　同樣將此線近似看成直線，由兩點(diǎn)確定位置</p><p><b>　　第一點(diǎn)?。?lt;/b></p><p>　　設(shè)計(jì)點(diǎn)，令（最大允許值）</p><p>　　由液沫夾帶關(guān)聯(lián)圖（參見(jiàn)《化工原理（下）》P183圖10-47），得泛點(diǎn)百分率86%</p>

66、<p><b>　　第二點(diǎn)?。?lt;/b></p><p>　　液氣質(zhì)量流率比 </p><p>　　由液沫夾帶關(guān)聯(lián)圖（圖10-47），得泛點(diǎn)百分率95%</p><p>　　根據(jù)篩板塔的泛點(diǎn)關(guān)聯(lián)圖（圖10-42），得</p><p>　　以上兩點(diǎn)可得過(guò)量液沫夾帶線 附圖3: 線1</

67、p><p><b>　?。?）溢流液泛線</b></p><p><b>　　第一點(diǎn)?。?lt;/b></p><p>　　可由液流收縮系數(shù)（參見(jiàn)《化工原理（下）》P184圖10-48）得 </p><p><b>　　第二點(diǎn)?。?</b></p><

68、;p>　　可由液流收縮系數(shù)（圖10-48）得 </p><p>　　以上兩點(diǎn)可得過(guò)溢流液泛線 得附圖3: 線3</p><p><b>　?、?提餾段</b></p><p><b>　　（1）液相下限線</b></p><p>　　與精餾段相同 得附圖4:

69、線4 </p><p>　　（2）液相上限線 </p><p>　　與精餾段相同 得附圖4: 線5</p><p><b>　?。?）漏液線</b></p><p><b>　　第一點(diǎn)?。?lt;/b></p><p>　　設(shè)計(jì)負(fù)荷，其漏點(diǎn)速度，</p&

70、gt;<p><b>　　篩孔面積</b></p><p><b>　　相應(yīng)的氣體流量： </b></p><p><b>　　第二點(diǎn)?。?lt;/b></p><p>　　設(shè)漏液的孔速，相應(yīng)的動(dòng)能因子為 </p><p>　　塔板上當(dāng)量清液高度：

71、 </p><p>　　由篩板漏液點(diǎn)關(guān)聯(lián)圖（圖10-49） 查得： </p><p>　　此計(jì)算結(jié)果與假定值相當(dāng)接近，故計(jì)算結(jié)果正確</p><p>　　以上兩點(diǎn)可得漏液線 得附圖4: 線2</p><p>　?。?）過(guò)量液沫夾帶線</p><p><b>　　第一點(diǎn)取：</b&g

72、t;</p><p><b>　　設(shè)計(jì)點(diǎn)，令</b></p><p>　　由液沫夾帶關(guān)聯(lián)圖（圖10-47），得泛點(diǎn)百分率90%</p><p><b>　　第二點(diǎn)?。?lt;/b></p><p>　　液氣質(zhì)量流率比 </p><p>　　由液沫夾帶關(guān)聯(lián)圖

73、（圖10-47），得泛點(diǎn)百分率92%</p><p>　　根據(jù)篩板塔的泛點(diǎn)關(guān)聯(lián)圖（圖10-42），得</p><p>　　以上兩點(diǎn)可得過(guò)量液沫夾帶線 附圖4: 線1</p><p><b>　　（5）溢流液泛線</b></p><p><b>　　第一點(diǎn)?。?lt;/b></p><p

74、>　　與精餾段取點(diǎn)相同，求得</p><p><b>　　第二點(diǎn)取：</b></p><p>　　與精餾段取點(diǎn)相同，求得hd=0.1392m</p><p>　　以上兩點(diǎn)可得過(guò)溢流液泛線 得附圖4: 線3</p><p><b>　　輔助設(shè)備選型</b></p><p

75、>　　精餾裝置的主要附屬設(shè)備包括蒸氣冷凝器、產(chǎn)品冷凝器、塔底再沸器、原料預(yù)熱器、直接蒸汽鼓管、物料輸送管及泵等。前四種設(shè)備本質(zhì)上屬換熱器，并多采用列管式換熱器，管線和泵屬輸送裝置。</p><p><b>　?。ㄒ唬┗亓骼淠?lt;/b></p><p>　　按冷凝器與塔的位置，可分為：整體式、自流式和強(qiáng)制循環(huán)式。</p><p><b

76、>　?。?）整體式</b></p><p>　　將冷凝器與精餾塔作成一體。這種布局的優(yōu)點(diǎn)是上升蒸汽壓降較小，蒸汽分布均勻，缺點(diǎn)是塔頂結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不便維修，當(dāng)需用閥門、流量計(jì)來(lái)調(diào)節(jié)時(shí)，需較大位差，須增大塔頂板與冷凝器間距離，導(dǎo)致塔體過(guò)高。該型式常用于減壓精餾或傳熱面較小場(chǎng)合。 </p><p><b>　?。?）自流式<

77、/b></p><p>　　將冷凝器裝在塔頂附近的臺(tái)架上，靠改變臺(tái)架的高度來(lái)獲得回流和采出所需的位差。</p><p><b>　?。?）強(qiáng)制循環(huán)式</b></p><p>　　當(dāng)冷凝器換熱面過(guò)大時(shí)，裝在塔頂附近對(duì)造價(jià)和維修都是不利的，故將冷凝器裝在離塔頂較遠(yuǎn)的低處，用泵向塔提供回流液。需指出的是，在一般情況下，冷凝器采用臥式，因?yàn)榕P式的

78、冷凝液膜較薄，故對(duì)流傳熱系數(shù)較大，且臥式便于安裝和維修。</p><p><b>　?。ǘ┰俜衅?lt;/b></p><p>　　精餾塔底的再沸器可分為：釜式再沸器、熱虹吸式再沸器及強(qiáng)制循環(huán)再沸器。</p><p><b>　　（1）釜式式再沸器</b></p><p>　　一種是臥式再沸器，殼方為釜

79、液沸騰，管內(nèi)可以加熱蒸汽。塔底液體進(jìn)入底液池中，再進(jìn)入再沸器的管際空間被加熱而部分汽化。蒸汽引到塔底最下一塊塔板的下面，部分液體則通過(guò)再沸器內(nèi)的垂直擋板，作為塔底產(chǎn)物被引出。</p><p>　　另一種是夾套式再沸器，液面上方必須留有蒸發(fā)空間，一般液面維持在容積的70%左右。夾套式再沸器，常用于傳熱面較小或間歇精餾中。</p><p>　?。?）熱虹吸式再沸器</p><

80、;p>　　依靠釜內(nèi)部分汽化所產(chǎn)生的汽、液混合物其密度小于塔底液體密度，由密度差產(chǎn)生靜壓差使液體自動(dòng)從塔底流入再沸器，因此該種再沸器又稱自然循環(huán)再沸器。這種型式再沸器汽化率不大于40%，否則傳熱不良。</p><p>　　（3）強(qiáng)制循環(huán)再沸器</p><p>　　對(duì)于高粘度液體和熱敏性氣體，宜用泵強(qiáng)制循環(huán)式再沸器，因流速大、停留時(shí)間短，便于控制和調(diào)節(jié)液體循環(huán)量。 </p>

81、<p>　　原料預(yù)熱器和產(chǎn)品冷卻器</p><p>　　原料預(yù)熱器和產(chǎn)品冷卻器的型式不象塔頂冷凝器和塔底再沸器的制約條件那樣多，可按傳熱原理計(jì)算。 </p><p><b>　?。ㄋ模┙庸苤睆?lt;/b></p><p>　　各接管直徑由流體速度及其流量，按連續(xù)性方程決定，即：</p><p>　?。?）塔

82、頂蒸氣出口管徑 DV </p><p>　　蒸氣出口管中的允許氣速UV應(yīng)不產(chǎn)生過(guò)大的壓降</p><p>　?。?）回流液管徑 DR</p><p>　　冷凝器安裝在塔頂時(shí)，冷凝液靠重力回流，一般流速為0.2-0.5 m/s，速度太大，則冷凝器的高度也相應(yīng)增加。用泵回

83、流時(shí)，速度可取1.5-2.5 m/s。 </p><p>　?。?）進(jìn)料管徑 dF</p><p>　　料液由高位槽進(jìn)塔時(shí)，料液流速取0.4-0.8 m/s。由泵輸送時(shí)，流速取為1.5-2.5 m/s。</p><p>　?。?）釜液排除管徑dW</p><p>　　釜液流出的速度一般取0.5-

84、1.0 m/s。</p><p>　　（5）飽和甲苯蒸氣管</p><p>　　飽和甲苯蒸氣壓力在295kPa（表壓）以下時(shí)，蒸氣在管中流速取為20-40m/s；表壓在785 kPa以下時(shí)，流速取為40-60m/s；表壓在2950kPa以上時(shí)，流速取為80m/s。</p><p>　?。ㄎ澹┘訜嵴魵夤呐莨?lt;/p><p>　　加熱蒸氣鼓泡管（

85、又叫蒸氣噴出器）若精餾塔采用直接蒸氣加熱時(shí)，在塔釜中要裝開(kāi)孔的蒸氣鼓泡管。使加熱蒸氣能均勻分布與釜液中。其結(jié)構(gòu)為一環(huán)式蒸氣管，管子上適當(dāng)?shù)拈_(kāi)一些小孔。當(dāng)小孔直徑小時(shí)，汽泡分布的更均勻。但太小不僅增加阻力損失，而且容易堵塞。其孔直徑一般為5-10mm，孔距為孔徑的5-10倍。小孔總面積為鼓泡管橫截面積的1.2-1.5倍，管內(nèi)蒸氣速度為20-25m/s。加熱蒸氣管距釜中液面的高度至少在0.6m以上，以保證蒸氣與溶液有足夠的接觸時(shí)間。<

86、/p><p><b>　?。╇x心泵的選擇</b></p><p>　　離心泵的選擇，一般可按下列的方法與步驟進(jìn)行：</p><p>　?。?）確定輸送系統(tǒng)的流量與壓頭 </p><p>　　液體的輸送量一般為生產(chǎn)任務(wù)所規(guī)定，如果流量在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，選泵時(shí)應(yīng)按最大流量考慮。根據(jù)輸送系統(tǒng)管路的安排，用柏努利方程計(jì)算在最

87、大流量下管路所需的壓頭。</p><p>　　（2）選擇泵的類型與型號(hào) </p><p>　　首先應(yīng)根據(jù)輸送液體的性質(zhì)和操作條件確定泵的類型，然后按已確定的流量Qe和壓頭He從泵的樣本或產(chǎn)品目錄中選出合適的型號(hào)。顯然，選出的泵所提供的流量和壓頭不見(jiàn)得與管路要求的流量Qe和壓頭He完全相符，且考慮到操作條件的變化和備有一定的裕量，所選泵的流量和壓頭可稍大一點(diǎn)，但在該條件下對(duì)應(yīng)泵的效率應(yīng)比較

88、高，即點(diǎn)（Qe,He）坐標(biāo)位置應(yīng)靠在泵的高效率范圍所對(duì)應(yīng)的H-Q曲線下方。另外，泵的型號(hào)選出后，應(yīng)列出該泵的各種性能參數(shù)。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)結(jié)果匯總表</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)評(píng)述</b></p><p>　　課程設(shè)計(jì)是《化工原理》課程的一個(gè)總結(jié)性教學(xué)環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)我們綜合運(yùn)用本門課程及有關(guān)選

89、修課程的基本知識(shí)去解決某一設(shè)計(jì)任務(wù)的一次訓(xùn)練。</p><p>　　課程設(shè)計(jì)不同于平時(shí)的作業(yè)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要我們自己做出決策，獨(dú)立的完成一個(gè)完整的工程性任務(wù)。這使我們對(duì)課本的知識(shí)有了一個(gè)從抽象到具體的認(rèn)識(shí)，并且對(duì)其中涉及到的許多參數(shù)，比如生產(chǎn)能力，進(jìn)料濃度，回流比，塔間距等的選擇，對(duì)塔的設(shè)計(jì)的影響，有了更深刻的理解。</p><p>　　同時(shí)，由于這些參數(shù)的選擇和每一步的計(jì)算都是環(huán)環(huán)相扣

90、的，這要求我們對(duì)自己的選擇做出論證和核算，經(jīng)過(guò)反復(fù)的分析和比較，擇優(yōu)選定最理想的方案和合理的設(shè)立。這個(gè)過(guò)程是十分繁瑣而又艱巨的，是對(duì)我們的綜合能力的一個(gè)考驗(yàn)，也是培養(yǎng)我們獨(dú)立工作能力的有益實(shí)踐。</p><p>　　在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我還發(fā)現(xiàn)了許多在《化工原理》課程中未曾考慮過(guò)的問(wèn)題。比如說(shuō)，回流比如果取的大了，算出來(lái)的塔板數(shù)會(huì)相對(duì)少一些，塔徑可能就比較大，這從直觀上像是“矮胖”型塔；而回流比取的小了，算出來(lái)的塔板數(shù)

91、會(huì)相對(duì)多一些。塔徑可能就小一些，結(jié)果是“高瘦”型塔。通過(guò)分析總結(jié)，我對(duì)設(shè)計(jì)性問(wèn)題有了深入的了解。我們?cè)谠O(shè)計(jì)中，既要考慮可行性，又要考慮經(jīng)濟(jì)上的合理性，同時(shí)還要考慮環(huán)境保護(hù)和安全防范問(wèn)題。</p><p>　　另外，在做報(bào)告中，用簡(jiǎn)潔的文字和清晰的圖表來(lái)表達(dá)自己的設(shè)計(jì)思想也是很重要的?；ぴ硎且婚T很豐富的學(xué)科，課程設(shè)計(jì)是一門很綜合的學(xué)科，這就要求我們用自己的語(yǔ)言把復(fù)雜的程序簡(jiǎn)單化，并用最形象的示意圖來(lái)表達(dá)。作為一

92、名工程師，這也是很基礎(chǔ)的素質(zhì)。</p><p>　　通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)實(shí)踐，讓我對(duì)課本知識(shí)有了更好的理解，同時(shí)對(duì)化工這個(gè)專業(yè)也有了深入的了解，并深刻認(rèn)識(shí)到紙上談兵是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。我們應(yīng)該學(xué)有所用，在今后的工作中，能夠把專業(yè)技能發(fā)揮出來(lái)。</p><p><b>　　參考書</b></p><p>　　《化工原理》上下冊(cè)，陳敏恒等編，化學(xué)工業(yè)出版社，

93、2006年版</p><p><b>　　主要符號(hào)說(shuō)明</b></p><p><b>　　A0—篩板面積</b></p><p>　　Aa—塔板開(kāi)孔（鼓泡）面積</p><p><b>　　Af—降液管面積</b></p><p><b>　

94、　AT—塔截面積</b></p><p><b>　　C0—流量系數(shù)</b></p><p><b>　　d0—篩孔直徑</b></p><p><b>　　D—塔頂餾出液流量</b></p><p><b>　　D—塔徑</b></p&

95、gt;<p>　　ET—全塔效率（總板效率）</p><p><b>　　eV—霧沫夾帶量</b></p><p><b>　　E—液流收縮系數(shù)</b></p><p><b>　　F—?dú)庀鄤?dòng)能因子</b></p><p><b>　　g—重力加速度&l

96、t;/b></p><p>　　how—堰上液層高度</p><p>　　h0—降液管底隙高度</p><p>　　hc—與干板壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨?lt;/p><p>　　hd—與液體流經(jīng)降液管的壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨?lt;/p><p><b>　　hf—板上鼓泡高度</b></p>&

97、lt;p><b>　　hL—板上液層高度</b></p><p>　　hl—進(jìn)口堰與降液管間的甲苯平距離</p><p>　　hp—與單板壓降相當(dāng)?shù)囊簩痈叨?lt;/p><p><b>　　hw—溢流堰高度</b></p><p><b>　　H—板間距</b></p

98、><p><b>　　K—篩板的穩(wěn)定系數(shù)</b></p><p>　　Ls—塔內(nèi)下降液體的流量</p><p><b>　　lw—溢流堰長(zhǎng)度</b></p><p>　　L—塔內(nèi)下降液體的流量</p><p><b>　　n—篩孔數(shù)</b></p>

99、;<p><b>　　NT—塔板數(shù)</b></p><p><b>　　P—操作壓力</b></p><p><b>　　R—回流比</b></p><p><b>　　uow—漏液點(diǎn)氣速</b></p><p><b>　　u0—

100、篩孔氣速</b></p><p>　　ua—按開(kāi)孔區(qū)流通面積計(jì)算的氣速</p><p><b>　　u—空塔氣速</b></p><p>　　Wd—弓形降液管寬度</p><p><b>　　Ws—安定區(qū)寬度</b></p><p>　　W—釜?dú)堃海ㄋ桩a(chǎn)品）流量