化工原理課程設(shè)計(jì)--分離苯—甲苯用篩板精餾塔設(shè)計(jì)

1、<p>　　課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū)</p><p>　　題目：分離苯—甲苯用篩板精餾塔設(shè)計(jì)</p><p>　　院 系：機(jī)械工程學(xué)院</p><p>　　專業(yè)班級(jí)：過(guò)控10—1班</p><p><b>　　2013年1月4日</b></p><p>　　課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)

2、</p><p>　　機(jī)械工程學(xué)院 過(guò)控教研室</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　1. 流程和工藝條件的確定和說(shuō)明6</p><p>　　2. 操作條件和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)6</p><p>　　2.1. 操作條件6</

3、p><p>　　2.2. 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)6</p><p>　　3. 精餾塔的物料衡算6</p><p>　　3.1. 原料液及塔頂、塔頂產(chǎn)品的摩爾分率6</p><p>　　3.2. 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量7</p><p>　　3.3. 物料衡算7</p><p>　　4. 塔

4、板數(shù)的確定7</p><p>　　4.1. 理論塔板層數(shù)NT的求取7</p><p>　　4.1.1. 繪x-y圖7</p><p>　　4.1.2.最小回流比及操作回流比的確定8</p><p>　　4.1.3.精餾塔氣、液相負(fù)荷的確定8</p><p>　　4.1.4. 求操作線方程8</p>

5、;<p>　　4.1.5. 圖解法求理論板層數(shù)8</p><p>　　4.2. 實(shí)際塔板數(shù)的求取9</p><p>　　5. 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性的計(jì)算9</p><p>　　5.1. 操作壓力計(jì)算9</p><p>　　5.2. 操作溫度計(jì)算10</p><p>　　5.3. 平均摩爾質(zhì)

6、量計(jì)算10</p><p>　　5.4.平均密度計(jì)算10</p><p>　　5.4.1. 氣相平均密度計(jì)算10</p><p>　　5.4.2. 液相平均密度計(jì)算10</p><p>　　5.5. 液體平均表面張力計(jì)算11</p><p>　　5.6.液體平均黏度計(jì)算12</p><p

7、>　　5.7. 全塔效率計(jì)算12</p><p>　　5.7.1. 全塔液相平均粘度計(jì)算12</p><p>　　5.7.2. 全塔平均相對(duì)揮發(fā)度計(jì)算13</p><p>　　5.7.3. 全塔效率的計(jì)算13</p><p>　　6. 精餾塔的塔體工藝尺寸計(jì)算13</p><p>　　6.1. 塔徑的計(jì)

8、算13</p><p>　　6.2. 精餾塔有效高度的計(jì)算14</p><p>　　7. 塔板主要工藝尺寸的計(jì)算15</p><p>　　7.1. 溢流裝置計(jì)算15</p><p>　　7.1.1. 堰長(zhǎng)lW15</p><p>　　7.1.2. 溢流堰高度hW15</p><p>

9、　　7.1.3. 弓形降液管寬度Wd和截面積Af15</p><p>　　7.1.4. 降液管底隙高度h015</p><p>　　7.2. 塔板布置16</p><p>　　7.2.1. 塔板分布16</p><p>　　7.2.2. 邊緣區(qū)寬度確定16</p><p>　　7.2.3. 開(kāi)孔區(qū)面積計(jì)算1

10、6</p><p>　　7.2.4. 篩孔計(jì)算及其排列16</p><p>　　8. 篩板的流體力學(xué)驗(yàn)算17</p><p>　　8.1. 塔板壓降17</p><p>　　8.1.1. 干板阻力hc計(jì)算17</p><p>　　8.1.2. 氣體通過(guò)液層的阻力h1計(jì)算17</p><p&

11、gt;　　8.1.3. 液體表面張力的阻力hσ計(jì)算17</p><p>　　8.2. 液面落差17</p><p>　　8.3. 液沫夾帶18</p><p>　　8.4. 漏液18</p><p>　　8.5. 液泛19</p><p>　　9. 塔板負(fù)荷性能圖19</p><p>

12、;　　9.1. 漏液線19</p><p>　　9.2. 液沫夾帶線20</p><p>　　9.3. 液相負(fù)荷下限線21</p><p>　　9.4.液相負(fù)荷上限線21</p><p>　　9.5.液泛線21</p><p>　　10. 主要工藝接管尺寸的計(jì)算和選取23</p><p&

13、gt;　　10.1. 塔頂蒸氣出口管的直徑dV23</p><p>　　10.2. 回流管的直徑dR23</p><p>　　10.3. 進(jìn)料管的直徑dF23</p><p>　　10.4. 塔底出料管的直徑dW23</p><p>　　11. 塔板主要結(jié)構(gòu)參數(shù)表24</p><p>　　12.參考文獻(xiàn)25

14、</p><p>　　13. 附圖（工藝流程簡(jiǎn)圖）25</p><p>　　1. 流程和工藝條件的確定和說(shuō)明</p><p>　　本設(shè)計(jì)任務(wù)為分離苯—甲苯混合物。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)下一部分回流至塔內(nèi)，其余部分經(jīng)產(chǎn)品冷凝冷卻后送至儲(chǔ)罐。該物

15、系屬易分離物系，最小回流比較小，故操作回流比取最小回流比的1.6倍。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。</p><p>　　2. 操作條件和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)</p><p><b>　　2.1. 操作條件</b></p><p>　　塔頂壓力： （表壓）4kPa</p><p>　　進(jìn)料熱狀態(tài)： 泡點(diǎn)進(jìn)料 <

16、;/p><p>　　回流比： 1.6倍 </p><p>　　塔底加熱蒸氣壓力： 0.5Mpa（表壓） </p><p>　　單板壓降： ≤0.7kPa。</p><p><b>　　2.2. 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)</b></p><p>　　進(jìn)料中苯含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）： 35%</p><p&

17、gt;　　塔頂苯含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）： 99%</p><p>　　塔釜苯含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）： 1%</p><p>　　生產(chǎn)能力（萬(wàn)噸/年）： 5</p><p>　　3.精餾塔的物料衡算</p><p>　　3.1. 原料液及塔頂、塔頂產(chǎn)品的摩爾分率</p><p>　　苯的摩爾質(zhì)量 MA=

18、78.11 kg/kmol</p><p>　　甲苯的摩爾質(zhì)量 MB=92.13 kg/kmol</p><p>　　3.2. 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量</p><p><b>　　3.3. 物料衡算</b></p><p><b>　　生產(chǎn)能力： </b></p>

19、;<p><b>　　總物料衡算： </b></p><p><b>　　苯物料衡算： </b></p><p><b>　　聯(lián)立解得</b></p><p>　　D = 44.8332 kmol/h</p><p>　　W = 27.9956 kmol/

20、h</p><p><b>　　4. 塔板數(shù)的確定</b></p><p>　　4.1. 理論塔板層數(shù)NT的求取</p><p>　　苯—甲苯屬理想物系，可采用圖解法求理論板層數(shù)。</p><p>　　由手冊(cè)查得苯—甲苯物系的氣液平衡數(shù)據(jù)，繪出x-y圖，見(jiàn)下圖</p><p>　　4.1.2.最小

21、回流比及操作回流比的確定</p><p>　　采用作圖法求最小回流比。因?yàn)槭桥蔹c(diǎn)進(jìn)料，則xF =xq，在圖二中對(duì)角線上，自點(diǎn)（0.3884，0.3884）作垂線即為進(jìn)料線（q線），該線與平衡線的交點(diǎn)坐標(biāo)為</p><p>　　yq =0.6182 xq=0.3884</p><p><b>　　故最小回流比為</b></p>&

22、lt;p><b>　　Rmin==</b></p><p><b>　　則操作回流比為</b></p><p>　　R= 1.6Rmin =1.6×1.6245=2.5991</p><p><b>　　塔釜的汽相回流比</b></p><p>　　4.1.3.

23、精餾塔氣、液相負(fù)荷的確定</p><p>　　L=RD=2.2474×44.8332=100.7592kmol/h</p><p>　　V=(R+1)D=（2.2474+1）×44.8332=145.5913kmol/h</p><p>　　L′=L+F=100.7592+72.8288=173.588 kmol/h</p><

24、;p>　　V′=V=145.5913 kmol/h</p><p>　　4.1.4. 求操作線方程</p><p><b>　　相平衡方程</b></p><p><b>　　精餾段操作線方程為</b></p><p><b>　　y= </b></p>

25、;<p><b>　　提餾段操作線方程為</b></p><p>　　4.1.5. 求理論板層數(shù)</p><p>　　1)采用圖解法求理論板層數(shù)，如圖二所示。求解結(jié)果為</p><p>　　總理論塔板數(shù) NT=17（包括再沸器）</p><p>　　進(jìn)料板位置 NF=9</p>

26、<p>　　逐板計(jì)算求理論塔板數(shù)</p><p>　　換提餾段方程逐板計(jì)算 進(jìn)料板在NF=9</p><p>　　總理論塔板數(shù)NT=17</p><p>　　4.2. 實(shí)際塔板數(shù)的求取</p><p>　　全塔效率假設(shè)0.54</p><p>　　塔內(nèi)實(shí)際板數(shù) N=(17-1)/0.54=30</p&

27、gt;<p>　　實(shí)際進(jìn)料板位置 Nm=NR+1=17</p><p>　　精餾段實(shí)際板層數(shù) N=9/0.54=16</p><p>　　提餾段實(shí)際板層數(shù) N=8/0.54=14</p><p>　　5. 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性的計(jì)算</p><p>　　5.1. 操作壓力計(jì)算</p><p>　　塔

28、頂操作壓力 PD=101.325+4.0=105.325 kPa</p><p>　　每層塔板壓降 ΔP=0.70 kPa</p><p>　　進(jìn)料板壓力 PF=105.325+0.70×17=117.225kPa</p><p>　　精餾段平均壓力 Pm=(105.325+117.225) / 2=111.275 kPa</p>

29、<p>　　5.2. 操作溫度計(jì)算</p><p>　　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、甲苯的飽和蒸氣壓由安托尼方程計(jì)算</p><p>　　塔頂溫度tD＝81.79℃ 進(jìn)料板溫度 tF＝102.9℃ 精餾段平均溫度 tm＝（82.1+102.9）/2 =92.5 ℃</p><p>　　5.3. 平均摩爾質(zhì)量計(jì)算</p

30、><p>　　1）塔頂平均摩爾質(zhì)量計(jì)算</p><p>　　由xD=y1=0.9915，逐板計(jì)算得 </p><p><b>　　x1=0.9785</b></p><p>　　MVDm=0.9915×78.11+（1-0.9915）×92.13=78.2292kg/kmol</p>&l

31、t;p>　　MLDm= 0.9785×78.11+（1-0.9785）×92.13=78.4114 kg/kmol</p><p>　　2）進(jìn)料板平均摩爾質(zhì)量計(jì)算</p><p>　　由逐板計(jì)算解理論板，得 </p><p>　　yF=0.6192 xF=0.3884</p><p>　　MVFm=0.6

32、192×78.11+（1-0.6192）×92.13= 83.4488 kg/kmol </p><p>　　MLFm=0.3884×78.11+（1-0.3884）×92.13= 86.6846 kg/kmol</p><p>　　3）精餾段平均摩爾質(zhì)量</p><p>　　MVm=（78.2292+83.4488）/

33、2=80.839 kg/kmol</p><p>　　MLm=（78.4114+86.6846）/2=82.5480 kg/kmol</p><p>　　5.4.平均密度計(jì)算</p><p>　　5.4.1. 氣相平均密度計(jì)算</p><p>　　由理想氣體狀態(tài)方程計(jì)算，即</p><p><b>　　Vm=

34、 kg/m3</b></p><p>　　5.4.2. 液相平均密度計(jì)算</p><p>　　液相平均密度依下式計(jì)算，即</p><p><b>　　1/Lm=</b></p><p>　　塔頂液相平均密度的計(jì)算</p><p>　　有tD=81.79 ºC，查手冊(cè)[2]得&

35、lt;/p><p>　　A=814.2kg/m3 B=809.4 kg/m3 </p><p>　　LDm= kg/m3</p><p>　　進(jìn)料板液相平均密度計(jì)算</p><p>　　有tF=102.9 ºC，查手冊(cè)[2]得</p><p>　　A=798.1 kg/m3

36、 B=796.0kg/m3 </p><p>　　進(jìn)料板液相的質(zhì)量分率</p><p><b>　　αA=</b></p><p>　　LFm= kg/m3 </p><p>　　精餾段液相平均密度為</p><p>　　Lm=（819.9322+792.0096）/2=8

37、05.9709kg/m3</p><p>　　5.5. 液體平均表面張力計(jì)算</p><p>　　液相平均表面張力依下式計(jì)算，即</p><p>　　塔頂液相平均表面張力的計(jì)算</p><p>　　有tD=81.79ºC，查手冊(cè)[2]得</p><p>　　A=21.30 mN/m

38、 B=21.50 mN/m</p><p>　　LDm=0.9915×21.30+0.0085×21.50=21.3017 mN/m</p><p>　　進(jìn)料板液相平均表面張力的計(jì)算</p><p>　　有tF=102.9ºC，查手冊(cè)[2]得</p><p>　　A=19.60 mN/m

39、 B=20.54 mN/m</p><p>　　LFm=0.5762×19.60+0.4238×20.54=19.9984 mN/m</p><p>　　精餾段液相平均表面張力為</p><p>　　Lm= （21.3017+19.9984）/2=20.6500 mN/m</p><p>　　5.6.液體平均

40、黏度計(jì)算</p><p>　　液相平均粘度依下式計(jì)算，即</p><p>　　塔頂液相平均粘度的計(jì)算</p><p>　　由tD=81.79ºC，查手冊(cè)[2]得</p><p>　　μA=0.315 mPa·s μB=0.319 mPa·s</p><p>　　解出LDm=0.315m

41、Pa·s </p><p>　　進(jìn)料板液相平均粘度的計(jì)算</p><p>　　由tF=102.9 ºC，查手冊(cè)[2]得</p><p>　　A=0.271 mPa·s B=0.277 mPa·s</p><p>　　解出LFm=0.275 mPa·s </p>

42、<p>　　精餾段液相平均粘度為</p><p>　　Lm=（0.315+0.275）/2=0.295</p><p>　　5.7. 全塔效率計(jì)算</p><p>　　5.7.1. 全塔液相平均粘度計(jì)算</p><p>　　塔頂液相平均粘度為 LDm=0.315 mPa·s </p><p>　

43、　塔釜液相平均粘度的計(jì)算</p><p>　　由tW=117.2ºC，查手冊(cè)[2]得</p><p>　　A=0.22 mPa·s B=0.24 mPa·s</p><p>　　解出LWm=0.24 mPa·s </p><p><b>　　全塔液相平均粘度為</b&g

44、t;</p><p>　　L=（0.315+0.24）/2=0.28 mPa·s</p><p>　　5.7.2. 全塔平均相對(duì)揮發(fā)度計(jì)算</p><p>　　相對(duì)揮發(fā)度依下式計(jì)算，即</p><p><b>　?。ɡ硐肴芤海?lt;/b></p><p>　　塔頂相對(duì)揮發(fā)度的計(jì)算</p

45、><p>　　由tD=81.79ºC，查手冊(cè)[2]得</p><p>　　PA°=105.53KPa PB°=40 Kpa</p><p>　　由tW=117.2 ºC，查手冊(cè)[2]得</p><p>　　PA°=250 Kpa PB°=100.60 Kp

46、a</p><p><b>　　全塔相對(duì)揮發(fā)度為</b></p><p>　　5.7.3. 全塔效率的計(jì)算</p><p>　　查精餾塔全塔效率關(guān)聯(lián)圖[3]得全塔效率E0’=0.50</p><p>　　篩板塔校正值為1.1</p><p>　　故E0=1.1E0’=1.1×0.50=0

47、.55 </p><p>　　與假定值相當(dāng)接近，計(jì)算正確。</p><p>　　6. 精餾塔的塔體工藝尺寸計(jì)算</p><p>　　6.1. 塔徑的計(jì)算</p><p>　　精餾段的氣、液相體積流率為</p><p><b>　　由 umax=</b></p><p>

48、　　式中C=0.2，查手冊(cè)史密斯關(guān)聯(lián)圖[4]</p><p><b>　　其中橫坐標(biāo)為</b></p><p><b>　　==0.04839</b></p><p>　　取板間距HT=0.45 m，板上液層高度hL=0.08m,則</p><p>　　HT-hL=0.45-0.08=0.37m&l

49、t;/p><p><b>　　查史密斯關(guān)聯(lián)圖可得</b></p><p><b>　　C20=0.082</b></p><p>　　C=0.2=0.082×=0.0822</p><p>　　umax=0.0822×=1.3541m/s</p><p>　　

50、取安全系數(shù)為0.7，則空塔氣速為</p><p>　　u= 0.7umax=0.70×1.3541=0.9479m/s</p><p><b>　　D===1.19m</b></p><p>　　按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后為 D=1.2m</p><p><b>　　塔截面積為</b></p

51、><p><b>　　AT= m2</b></p><p><b>　　實(shí)際空塔氣速為</b></p><p><b>　　u=</b></p><p>　　6.2. 精餾塔有效高度的計(jì)算</p><p><b>　　精餾段有效高度為</b&

52、gt;</p><p>　　Z精=(N精-1)×HT=(16-1)×0.45=6.75 m</p><p><b>　　提餾段有效高度為</b></p><p>　　Z提=(N提-1)×HT=(14-1)×0.45= 5.85m</p><p>　　在進(jìn)料板上方開(kāi)一個(gè)人孔，其高度為

53、1.4 m</p><p>　　則精餾塔的有效高度為</p><p>　　Z= Z精+ Z提 +1.40=6.75+5.85+1.4=14m</p><p>　　7. 塔板主要工藝尺寸的計(jì)算</p><p>　　7.1. 溢流裝置計(jì)算</p><p>　　因塔徑D=1.20 m，選用單溢流弓形降液管，采用凹形受液盤。各

54、項(xiàng)計(jì)算如下：</p><p><b>　　7.1.1堰長(zhǎng)lW</b></p><p>　　取 lW=0.726D=0.726×1.2 =0.8712 m</p><p>　　7.1.2 溢流堰高度hW</p><p>　　由 hW=hL-hOW </p><p>　　選用

55、平直堰，堰上液層高度hOW=2/3</p><p><b>　　hOW=</b></p><p>　　取板上請(qǐng)液層高度 hL=0.08m</p><p>　　則 hW=hL-hOW=0.08-0.01517=0.06483m 符合加壓情況下40~80mm的范圍</p><p>　　7.1.3. 弓形降液管

56、寬度Wd和截面積Af </p><p>　　由 lW/D=0.726</p><p>　　查手冊(cè)弓形降液管的參數(shù)圖[4]得</p><p>　　則 Af=0.113 m2</p><p><b>　　=0.192 m</b></p><p>　　驗(yàn)算液體在降液管中停留時(shí)間，即</p&

57、gt;<p><b>　　θ== > 5 s</b></p><p><b>　　故降液管設(shè)計(jì)合理</b></p><p>　　7.1.4. 降液管底隙高度h0</p><p>　　取 u0=0.06 m/s</p><p>　　則 m 符合小塔徑h0不小于25mm的要求。<

58、;/p><p>　　HW-h0=0.06483-0.0551=0.00973m＞0.006m</p><p>　　故降液管底隙高度設(shè)計(jì)合理。</p><p>　　選用凹形受液盤，深度=70mm</p><p><b>　　7.2. 塔板布置</b></p><p>　　7.2.1. 塔板分布</

59、p><p>　　因D=1.2m，所以采用分塊式。查手冊(cè)[4]得，塔板分為3塊。</p><p>　　7.2.2. 邊緣區(qū)寬度確定</p><p>　　取安定區(qū)0.075m，邊緣區(qū)Wc=0.06m。</p><p>　　7.2.3. 開(kāi)孔區(qū)面積計(jì)算</p><p>　　開(kāi)孔區(qū)面積Aa按下式計(jì)算，</p><

60、;p><b>　　其中 x=</b></p><p><b>　　r=</b></p><p>　　則 Aa=0.7025 m2</p><p>　　7.2.4. 篩孔計(jì)算及其排列</p><p>　　苯—甲苯體系處理的物系無(wú)腐蝕性，選用δ=3mm碳鋼板，取篩孔直徑d0=5mm。</

61、p><p>　　篩孔按正三角排列，取孔中心距t為</p><p>　　t=2.5 d0=2.5×5=12.5mm</p><p><b>　　篩孔數(shù)目n為</b></p><p><b>　　n==5207</b></p><p><b>　　開(kāi)孔率為<

62、/b></p><p>　　φ=0.907（）2=0.907=14.51%</p><p>　　氣體通過(guò)閥孔的氣速為</p><p><b>　　u0==m/s</b></p><p>　　8. 篩板的流體力學(xué)驗(yàn)算</p><p><b>　　8.1. 塔板壓降</b>

63、</p><p>　　8.1.1. 干板壓降hd計(jì)算</p><p>　　干板壓降可由下式計(jì)算，</p><p><b>　　hd=</b></p><p>　　由d0/δ=5/3=1.67，查手冊(cè)干篩孔的流量系數(shù)圖[4]，可得孔流系數(shù)C0=0.78</p><p>　　故 hd=m液柱&

64、lt;/p><p>　　8.1.2. 氣體通過(guò)液層的阻力hL計(jì)算</p><p><b>　　ua==m/s</b></p><p>　　Fa==kg1/2/（s·m1/2）</p><p>　　查手冊(cè)充氣系數(shù)關(guān)聯(lián)圖[4]可得</p><p><b>　　=0.58</b&g

65、t;</p><p>　　則 hL=(hw+how)=0.59（0.0652+0.0148）=0.045m液柱</p><p>　　8.1.3. 液體表面張力的阻力hσ計(jì)算</p><p>　　液體表面張力所產(chǎn)生的阻力hσ由下式計(jì)算</p><p><b>　　hσ=m液柱</b></p><p&

66、gt;　　氣體通過(guò)每層塔板的液柱高度hp由下式得</p><p>　　hp= h1+ hσ+ hc=0.023+0.047+0.0021=0.0721m液柱</p><p>　　氣體通過(guò)每層塔板的壓降為</p><p>　　ΔPp= hpg=0.0721×805.39×9.81=569.65 Pa<700Pa（設(shè)計(jì)允許值）</p>

67、;<p><b>　　8.2. 液面落差</b></p><p><b>　　液面落差由下式計(jì)算</b></p><p><b>　　平均液流寬度</b></p><p><b>　　m</b></p><p><b>　　塔板上鼓

68、泡層高度</b></p><p><b>　　m</b></p><p><b>　　內(nèi)外堰間距離</b></p><p><b>　　m</b></p><p><b>　　液相流量</b></p><p>　　=0.

69、00324 m3/s</p><p><b>　　故 m</b></p><p>　　/0.05=0.016<0.5</p><p>　　所以液面落差符合要求</p><p><b>　　8.3. 液沫夾帶</b></p><p>　　液沫夾帶量由下式計(jì)算</p

70、><p>　　hf=2.5hL=2.5×0.047=0.1175</p><p>　　則 kg液/kg氣<0.1 kg液/kg氣</p><p>　　所以本設(shè)計(jì)中液沫夾帶ev在允許范圍內(nèi)。</p><p><b>　　8.4. 漏液</b></p><p>　　對(duì)篩板塔，漏液點(diǎn)氣速u

71、0，min由下式算得</p><p><b>　　=5.65 m/s</b></p><p>　　實(shí)際孔速u0=8.72m/s>u0，min 計(jì)算正確</p><p><b>　　穩(wěn)定系數(shù)為</b></p><p>　　故在本設(shè)計(jì)中無(wú)明顯漏液。</p><p><

72、b>　　8.5. 液泛</b></p><p>　　為防止塔內(nèi)發(fā)生液泛，降液管內(nèi)液層Hd高應(yīng)服從下式</p><p>　　苯—甲苯物系屬一般物系，取=0.5，則</p><p>　　=0.5（0.45+0.0652）=0.26m</p><p>　　又 Hd=hp+ hL+ hd</p><p>

73、;　　板上不設(shè)計(jì)進(jìn)口堰，hd可由下式算得 </p><p><b>　　m液柱</b></p><p>　　Hd = 0.0711+0.047+0.0096=0.121m液柱</p><p>　　則 </p><p>　　所以本設(shè)計(jì)中不會(huì)發(fā)生液泛現(xiàn)象。</p><p&g

74、t;　　9. 塔板負(fù)荷性能圖</p><p><b>　　9.1. 漏液線</b></p><p><b>　　由 </b></p><p><b>　　u0，min=</b></p><p>　　hL=hOW +hW</p><p><b>

75、;　　hOW=2/3</b></p><p><b>　　得 </b></p><p>　　=4.4×0.78×1.016×0.1451</p><p><b>　　×</b></p><p><b>　　整理得</b>&l

76、t;/p><p><b>　　=</b></p><p>　　在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)Ls值，依上式計(jì)算出Vs值，計(jì)算結(jié)果如下表。</p><p>　　由上表作出漏液線1。</p><p>　　9.2. 液沫夾帶線</p><p>　　以ev=0.1 kg液/kg氣為限，求Vs-Ls關(guān)系如下：</

77、p><p><b>　　由 </b></p><p><b>　　ua==</b></p><p>　　hf=2.5hL=2.5（hOW +hW）</p><p><b>　　hW=0.0652</b></p><p><b>　　hOW=<

78、;/b></p><p>　　故 hf=0.163+1.65Ls2/3 </p><p>　　HT－h(huán)f=0.45－（0.163+1.65Ls2/3 ）=0.287－1.65Ls2/3 </p><p><b>　　=0.1</b></p><p

79、><b>　　整理得 </b></p><p>　　在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)Ls值，依上式計(jì)算出Vs值，計(jì)算結(jié)果如下表。</p><p>　　由上表可作出液沫夾帶線2。</p><p>　　9.3. 液相負(fù)荷下限線</p><p>　　對(duì)于平直堰，取堰上液層高度hOW=0.006m作為最小液體負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)。由下式<

80、/p><p>　　hOW=2/3=0.006</p><p><b>　　取E=1，則</b></p><p>　　Ls，min= m3/s</p><p>　　則可以作出與氣體流量無(wú)關(guān)的垂直液相負(fù)荷下限線3。</p><p>　　9.4.液相負(fù)荷上限線</p><p>　　以

81、θ=4s作為液體在降液管中停留時(shí)間的下限，由下式</p><p><b>　　θ=4</b></p><p>　　得 Ls，max= m3/s</p><p>　　據(jù)此可作出與氣體流量無(wú)關(guān)的垂直液相負(fù)荷上限線4。</p><p><b>　　9.5.液泛線</b></p><p

82、><b>　　令 </b></p><p>　　由 Hd=hp+ hL+ hd；hp= h1+ hσ+ hc；h1=βhL；hL=hOW +hW</p><p><b>　　聯(lián)立得</b></p><p>　　忽略hσ，將hOW與Ls，hd與Ls，hc與Vs的關(guān)系代入上式，并整理得</p&g

83、t;<p><b>　　式中</b></p><p><b>　　將有關(guān)數(shù)據(jù)代入，得</b></p><p><b>　　則 </b></p><p><b>　　即 </b></p><p>　　在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)Ls值，依上式計(jì)算

84、出Vs值，計(jì)算結(jié)果如下表。</p><p>　　由上表數(shù)據(jù)可以作出液泛線5.</p><p>　　根據(jù)以上各線方程，可以作出篩板塔的負(fù)荷性能圖，如下：</p><p>　　在負(fù)荷性能圖上，作出操作點(diǎn)A，連接OA，即作出操作線。由圖可知，改篩板的操作上限為液泛控制，下限為漏液控制。由圖得</p><p>　　=1.02 m3/s

85、 =2.07 m3/s</p><p><b>　　則操作彈性為</b></p><p><b>　　/=2.03</b></p><p>　　10. 主要工藝接管尺寸的計(jì)算和選取</p><p>　　10.1. 塔頂蒸氣出口管的直徑dV</p><p>　　操作

86、壓力為105.325kPa時(shí)，蒸氣導(dǎo)管中常用流速為12~20 m/s，蒸氣管的直徑為 ，其中dV---塔頂蒸氣導(dǎo)管內(nèi)徑m   Vs---塔頂蒸氣量m3/s，取uv=15.00 m/s，則</p><p><b>　　m </b></p><p>　　故選取接管外徑×厚度 630×20mm</p><p>

87、　　10.2. 回流管的直徑dR</p><p>　　塔頂冷凝器械安裝在塔頂平臺(tái)時(shí)，回流液靠重力自流入塔內(nèi)，流速uR可取0.2~0.5 m/s。取uR=0.3 m/s，則</p><p><b>　　m</b></p><p>　　故選取接管外徑×厚度25×2mm </p><p>　　10

88、.3. 進(jìn)料管的直徑dF</p><p>　　采用高位槽送料入塔，料液速度可取uF=0.4~0.8 m/s，取料液速度uF= 0.5 m/s，則</p><p><b>　　m  </b></p><p>　　故選取接管外徑×厚度219×14mm </p><p>　　10.4

89、. 塔底出料管的直徑dW</p><p>　　一般可取塔底出料管的料液流速UW為0.5~1.5 m/s，循環(huán)式再沸器取1.0~1.5 m/s(本設(shè)計(jì)取塔底出料管的料液流速UW為0.8 m/s)</p><p><b>　　則   m</b></p><p>　　接管外徑×厚度133×5.5mm</p

90、><p>　　11. 塔板主要結(jié)構(gòu)參數(shù)表</p><p><b>　　篩板塔設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果</b></p><p><b>　　12..參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 程能林.溶劑手冊(cè).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002</p><p>　　[2] 劉光啟等.化工物性算圖

91、手冊(cè), 2002</p><p>　　[3] 楊祖榮.化工原理.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009</p><p>　　[4] 賈邵義 柴誠(chéng)敬.化工原理課程設(shè)計(jì).天津：天津大學(xué)出版社，2002</p><p>　　[5] 國(guó)家醫(yī)藥管理局上海醫(yī)藥設(shè)計(jì)院.化學(xué)工藝設(shè)計(jì)手冊(cè).第二版.上冊(cè).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1996，2-200</p><p>