化工課程設(shè)計(jì)---分離甲醇-水混合液

1、<p><b>　　前言</b></p><p>　　課程設(shè)計(jì)是“化工原理”的一個(gè)總結(jié)性教學(xué)環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用本門課程及有關(guān)先修課程的基本知識(shí)來解決某一設(shè)計(jì)任務(wù)的一次訓(xùn)練，在整個(gè)教學(xué)計(jì)劃中它起著培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作能力的重要作用。</p><p>　　精餾是分離液體混合物（含可液化的氣體混合物）最常用的一種單元操作，精餾過程在能量劑驅(qū)動(dòng)下，使氣液兩相多次直

2、接接觸和分離，利用液相混合物中各組分的揮發(fā)度的不同，使易揮發(fā)組分由液相向氣相轉(zhuǎn)移，難揮發(fā)組分由氣相向液相轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn)原料混合液中各組分的分離。根據(jù)生產(chǎn)上的不同要求，精餾操作可以是連續(xù)的或間歇的，有些特殊的物系還可采用衡沸精餾或萃取精餾等特殊方法進(jìn)行分離。本設(shè)計(jì)的題目是苯-甲苯連續(xù)精餾篩板塔的設(shè)計(jì)，即需設(shè)計(jì)一個(gè)精餾塔用來分離易揮發(fā)的苯和不易揮發(fā)的甲苯，采用連續(xù)操作方式，需設(shè)計(jì)一板式塔將其分離。分離苯和甲苯，可以利用二者沸點(diǎn)的不同，采用塔式設(shè)

3、備改變其溫度，使其分離并分別進(jìn)行回收和儲(chǔ)存。</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　設(shè)計(jì)選用板式精餾塔作為分離設(shè)備采用連續(xù)精餾的方法分離甲醇-水混合液。一個(gè)完整的板式塔主要是由圓柱形塔體、塔板、降液管、溢流堰、受液盤及氣體和液體進(jìn)、出口管等部件組成，這就需要對(duì)各個(gè)部件做出選擇并給出合理的工藝尺寸。因此我們對(duì)精餾塔首先進(jìn)行物料衡算，根據(jù)查得的苯和

4、甲苯物系平衡數(shù)據(jù)用作圖法求得理論塔板數(shù)并由全塔效率確定實(shí)際塔板數(shù)，然后確定操作壓力，操作溫度，平均分子量，平均密度等基本物性參數(shù)。對(duì)塔高、塔徑、塔板、溢流裝置等各個(gè)部件進(jìn)行計(jì)算與核算校驗(yàn)（如負(fù)荷性能圖）并確定操作彈性，最后計(jì)算接管等一些附件的尺寸。按任務(wù)書的任務(wù)順序完成任務(wù)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：板式精餾塔；連續(xù)精餾；圖解法</p><p><b>　　第一章概述<

5、/b></p><p>　　篩板精餾塔是煉油、化工、石油化工等生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的氣液傳質(zhì)設(shè)備。它的出現(xiàn)僅遲于泡罩塔20年左右，當(dāng)初它長(zhǎng)期被認(rèn)為操作不易穩(wěn)定，在本世紀(jì)50年代以前，它的使用遠(yuǎn)不如泡罩塔普遍。其后因急于尋找一種簡(jiǎn)單而價(jià)廉的塔型，對(duì)其性能的研究不斷深入，已能作出比較有把握的設(shè)計(jì)，使得篩板塔又成為應(yīng)用最廣的一種類型。</p><p>　　1.1精餾流程設(shè)計(jì)方案的確定 &l

6、t;/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)中采用氣液混合物進(jìn)料，將原料液通過預(yù)熱器加熱至溫度后送入精餾塔內(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)，其余部分作為塔頂產(chǎn)品冷卻后送至儲(chǔ)罐。該物系屬易分離物系，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&g

7、t;　　圖1.1 工藝流程圖</p><p><b>　　1.2設(shè)計(jì)思路</b></p><p>　　在本次設(shè)計(jì)中，我們進(jìn)行的是苯和甲苯二元物系的精餾分離，簡(jiǎn)單蒸餾和平衡蒸餾只能達(dá)到組分的部分增濃，如何利用兩組分的揮發(fā)度的差異實(shí)現(xiàn)高純度分離，是精餾塔的基本原理。實(shí)際上，蒸餾裝置包括精餾塔、原料預(yù)熱器、蒸餾釜、冷凝器、釜液冷卻器和產(chǎn)品冷卻器等設(shè)備。蒸餾過程按操作方式不同

8、，分為連續(xù)蒸餾和間歇蒸餾，我們這次所用的就是篩板式連續(xù)精餾塔。蒸餾是物料在塔內(nèi)的多次部分汽化與多次部分冷凝所實(shí)現(xiàn)分離的。熱量自塔釜輸入，由冷凝器和冷卻器中的冷卻介質(zhì)將余熱帶走。在此過程中，熱能利用率很低，有時(shí)后可以考慮將余熱再利用，在此就不敘述。要保持塔的穩(wěn)定性，流程中除用 泵直接送入塔原料外也可以采用高位槽?；亓鞅仁蔷s操作的重要工藝條件。選擇的原則是使設(shè)備和操作費(fèi)用之和最低。在設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)實(shí)際需要選定回流比。</p>

9、<p>　　1.2.1精餾方式的選定</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用連續(xù)精餾操作方式，其特點(diǎn)是：連續(xù)精餾過程是一個(gè)連續(xù)定態(tài)過程，能小于間歇精餾過程，易得純度高的產(chǎn)品。</p><p>　　1.2.3操作壓力的選取</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用常壓操作，一般，除了熱敏性物料以外，凡通過常壓蒸餾不難實(shí)現(xiàn)分離要求，并能用江河水或循環(huán)水將餾出物冷凝下來的系統(tǒng)都應(yīng)

10、采用常壓蒸餾。在化工設(shè)計(jì)中有很多加料狀態(tài)，這次設(shè)計(jì)中采用氣液混合物進(jìn)料。</p><p>　　1.2.4回流比的選擇</p><p>　　對(duì)于一般體系最小回流比的確定可按常規(guī)方法處理，但對(duì)于某些特殊體系，如乙醇水體系則要特殊處理，該體系最小回流比Rmin的求取應(yīng)通過精餾段操作線與平衡線相切得到。而適宜回流比R的確定，應(yīng)體現(xiàn)最佳回流比選定原則即裝置設(shè)備費(fèi)與操作費(fèi)之和最低，我們推薦以下簡(jiǎn)化方法

11、計(jì)算各項(xiàng)費(fèi)用，從而確定最佳回流比。一般為R=(1.1-2.0)Rmin。</p><p>　　1.2.5塔頂冷凝器的冷凝方式與冷卻介質(zhì)的選擇</p><p>　　塔頂選用全凝器，因?yàn)楹罄^工段產(chǎn)品以液相出料，但所得產(chǎn)品的純度低于分凝器，因?yàn)榉帜鞯牡谝粋€(gè)分凝器相當(dāng)于一塊理論板。</p><p>　　塔頂冷卻介質(zhì)采用自來水，方便、實(shí)惠、經(jīng)濟(jì)。</p>&l

12、t;p>　　1.2.6板式塔的選擇</p><p>　　板式塔工藝尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算的主要內(nèi)容包括：板間距、塔徑、塔板型式、溢流裝置、塔板布置、流體力學(xué)性能校核、負(fù)荷性能圖以及塔高等。其設(shè)計(jì)計(jì)算方法可查閱有關(guān)資料。著重應(yīng)注意的是：塔板設(shè)計(jì)的任務(wù)是以流經(jīng)塔內(nèi)氣液的物流量、操作條件和系統(tǒng)物性為依據(jù)，確定具有良好性能（壓降小、彈性大、效率高）的塔板結(jié)構(gòu)與尺寸。塔板設(shè)計(jì)的基本思路是：以通過某一塊板的氣液處理量和板上氣液組

13、成，溫度、壓力等條件為依據(jù)，首先參考設(shè)計(jì)手冊(cè)上推薦數(shù)據(jù)初步確定有關(guān)的獨(dú)立變量，然后進(jìn)行流體力學(xué)計(jì)算，校核其是否符合所規(guī)定的范圍，如不符合要求就必須修改結(jié)構(gòu)參數(shù)，重復(fù)上述設(shè)計(jì)步驟直到滿意為止。最后給制出負(fù)荷性能圖，以確定適宜操作區(qū)和操作彈性。塔高的確定還與塔頂空間、塔底空間、進(jìn)料段高度以及開人孔數(shù)目的取值有關(guān)，可查資料。</p><p><b>　　第二章設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p>

14、<p>　?。ㄒ唬┰O(shè)計(jì)題目：苯—甲苯連續(xù)精餾塔設(shè)計(jì)</p><p>　　（二）設(shè)計(jì)任務(wù)及操作條件</p><p><b>　?。?）設(shè)計(jì)任務(wù)：</b></p><p>　　生產(chǎn)能力（進(jìn)料量）：90000噸/年 操作周期：7200小時(shí)/年</p><p>　　進(jìn)料組成：41%（質(zhì)量分率，下同

15、） 塔頂產(chǎn)品組成：96%</p><p><b>　　塔底產(chǎn)品組成：1%</b></p><p><b>　?。?）操作條件</b></p><p>　　操作壓力：自選（表壓） 進(jìn)料狀態(tài)：自選 單板壓降：0.7KPa</p><p>　　（3）設(shè)備形式：篩板塔</p

16、><p>　?。?）廠址：齊齊哈爾地區(qū)</p><p><b>　?。ㄈ┰O(shè)計(jì)內(nèi)容</b></p><p>　　（1） 設(shè)計(jì)方案的選擇及流程說明</p><p><b>　?。?）工藝計(jì)算</b></p><p>　　（3）主要設(shè)備工藝尺寸設(shè)計(jì)</p><p&

17、gt;　?、?塔頂及精餾段塔板結(jié)構(gòu)尺寸的確定</p><p>　　② 塔板的流體力學(xué)校核</p><p>　?、?塔板的負(fù)荷性能圖</p><p>　?、?總塔高、總壓降及接管尺寸的確定</p><p><b>　?。?）設(shè)計(jì)結(jié)果匯總</b></p><p>　?。?）工藝流程圖及精餾塔工藝條件圖

18、</p><p><b>　　（6）設(shè)計(jì)評(píng)述</b></p><p><b>　　（四）圖紙要求</b></p><p>　?。?）工藝流程圖（在說明書上草圖）</p><p>　?。?）精餾塔裝配圖（1號(hào)圖）</p><p><b>　　第三章 工藝計(jì)算</

19、b></p><p><b>　　3.1物料衡算</b></p><p>　　3.1.1塔的物料衡算</p><p><b>　　苯的摩爾質(zhì)量：</b></p><p><b>　　甲苯的摩爾質(zhì)量：</b></p><p><b>　　原

20、料液摩爾分率：</b></p><p><b>　　塔頂摩爾分率</b></p><p><b>　　塔底摩爾分率：</b></p><p>　　3.1.2 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量：</p><p>　　原料液平均摩爾質(zhì)量 </p><p>　

21、　塔頂產(chǎn)品平均摩爾質(zhì)量 </p><p>　　塔底產(chǎn)品平均摩爾質(zhì)量 </p><p>　　3.1.3全塔物料衡算</p><p><b>　　原料處理量：</b></p><p><b>　　采出率：</b></p><p><b>　　塔頂產(chǎn)品流量：<

22、/b></p><p><b>　　塔釜產(chǎn)品流量：</b></p><p><b>　　3.2塔板數(shù)的確定</b></p><p>　　3.2.1理論塔板數(shù)的確定</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

23、物系的氣液平衡數(shù)據(jù)（表3-1），繪出x-y圖，見圖3-1</p><p>　　表3-1苯-甲苯物系的氣液平衡數(shù)據(jù)</p><p><b>　　圖3-1</b></p><p>　　3.2.1.1回流比的確定</p><p>　　知q線與平衡線的交點(diǎn)坐標(biāo)E（xq,yq)為（0.45,0.667），則</p>

24、<p>　　取回流比R=1.6Rmin=2.205</p><p>　　3.2.1.2 操作線方程</p><p>　　精餾段操作線方程： </p><p><b>　　則</b></p><p>　　提餾段氣液負(fù)荷，由于泡點(diǎn)進(jìn)料，故q=1，則</p><p><b>　　提餾

25、段操作線方程</b></p><p><b>　　即 </b></p><p>　　3.2.1.3 圖解法確定理論塔板數(shù)</p><p>　　由圖3-1可知，總理論塔板數(shù)為14.8塊(包括塔釜)，進(jìn)料板位置為自塔頂數(shù)起第6塊。</p><p>　　3.2.2 全塔效率與實(shí)際塔板數(shù)</p&g

26、t;<p>　　3.2.2.1 全塔效率</p><p>　　3.2.2.2 實(shí)際塔板數(shù)</p><p><b>　　精餾段實(shí)際塔板數(shù)</b></p><p><b>　　精餾段實(shí)際塔板數(shù)</b></p><p><b>　　實(shí)際總塔板數(shù)</b></p>

27、;<p>　　3.3 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算</p><p>　　3.3.1 操作壓力</p><p>　　每層板的壓力 </p><p>　　塔頂操作壓力 </p><p>　　進(jìn)料板壓力 </p><p>　　塔底壓力

28、 </p><p>　　精餾段平均壓力 </p><p>　　提餾段平均壓力 </p><p>　　3.3.2 操作溫度</p><p>　　根據(jù)安托因方程 </p><p>　　已知苯： </p><p>

29、;　　甲苯： </p><p>　　3.3.2.1 的確定</p><p>　　假設(shè) 則</p><p><b>　　故81℃不合適</b></p><p><b>　　假設(shè) 則</b></p><p><b>　　故8

30、0.8℃不合適</b></p><p>　　假設(shè) 則</p><p><b>　　且 故</b></p><p>　　3.3.2.2 的確定</p><p><b>　　假設(shè)，則</b></p><p><b>　　故115℃

31、不合適</b></p><p><b>　　假設(shè) 時(shí)，則</b></p><p>　　故116.5℃不合適</p><p><b>　　假設(shè) 時(shí)，則</b></p><p><b>　　故</b></p><p>　　3.3.2.3

32、的確定</p><p><b>　　假設(shè)時(shí)，則</b></p><p><b>　　故95℃不合適</b></p><p><b>　　假設(shè)時(shí)，則</b></p><p><b>　　故</b></p><p><b>　

33、　精餾段平均溫度 </b></p><p>　　3.3.3平均摩爾質(zhì)量</p><p>　　3.3.3.1塔頂平均摩爾質(zhì)量的確定</p><p><b>　　，由平衡曲線得 </b></p><p>　　塔頂平均摩爾質(zhì)量 </p><p>　　3.3.3.2進(jìn)料板平均摩爾質(zhì)量的確

34、定</p><p><b>　　,由平衡曲線得 </b></p><p>　　進(jìn)料板平均摩爾質(zhì)量 </p><p>　　3.3.3.3塔底平均摩爾質(zhì)量的確定</p><p><b>　　，由平衡曲線得</b></p><p>　　塔底平均摩爾質(zhì)量 </p>

35、<p>　　精餾段平均摩爾質(zhì)量 </p><p>　　提餾段平均摩爾質(zhì)量 </p><p>　　3.3.4液相和氣相平均密度</p><p>　　查相關(guān)資料的苯和甲苯在各溫度下的密度如表3-2 </p><p>　　表3-2組分的液相密度</p><p&g

36、t;　　3.3.4.1氣相平均密度</p><p>　　液相密度由(為質(zhì)量分?jǐn)?shù))計(jì)算而得。</p><p>　　塔頂 </p><p>　　塔底 </p><p>　　進(jìn)料板 </p><p>　　精餾段液相平均密度 </p><p>　　提餾段

37、液相平均密度 </p><p>　　3.3.4.2液相平均密度</p><p>　　精餾段氣相平均密度：</p><p>　　提餾段氣相平均密度：</p><p>　　3.3.5液相平均表面張力</p><p>　　查相關(guān)資料的苯和甲苯在各溫度下的表面張力如表3-3</p><p>　　

38、表3-3純組分的表面張力</p><p>　　由公式計(jì)算，查苯和甲苯表面張力表得:</p><p>　　塔頂 </p><p>　　進(jìn)料板 </p><p>　　塔底 </p><p>　　塔頂液相平均表面張力</p&

39、gt;<p>　　進(jìn)料板液相平均表面張力</p><p>　　塔底液相平均表面張力 </p><p>　　精餾段平均表面張力 </p><p>　　提餾段平均表面張力 </p><p>　　3.3.6液相平均粘度</p><p>　　查相關(guān)資料的苯和甲苯在各溫度下的表面張力如下表所示：<

40、;/p><p>　　表3-4 液體粘度µL</p><p>　　由公式計(jì)算，查苯和甲苯表面粘度表得：</p><p>　　塔頂 </p><p>　　進(jìn)料板 </p><p>　　塔底 </p><p>　　塔頂液相平均粘度 &l

41、t;/p><p>　　進(jìn)料板液相平均粘度 </p><p>　　塔底液相平均粘度 </p><p>　　精餾段平均粘度 </p><p>　　提餾段平均粘度 </p><p>　　3.4精餾塔塔體和塔板主要尺寸計(jì)算</p><p>　　3.4.1 塔高和塔徑</

42、p><p>　　取板間距， 上液層高度， </p><p><b>　　則分離空間為</b></p><p>　　3.4.1.1 精餾段</p><p><b>　　氣液相流量 ，</b></p><p><b>　　氣液相體積流率為</b></p

43、><p><b>　　液液氣動(dòng)能參數(shù)為</b></p><p><b>　　查得</b></p><p>　　在史密斯關(guān)聯(lián)圖上（圖3-2）</p><p>　　圖3-2 史密斯關(guān)聯(lián)圖</p><p><b>　　氣體負(fù)荷因子校正為</b></p>

44、<p><b>　　最大允許氣速</b></p><p>　　取安全系數(shù)為0.7（安全系數(shù)在允許的范圍內(nèi)，符合設(shè)計(jì)要求）</p><p>　　則空塔氣速 </p><p>　　所以塔徑 </p><p>　　3.4.1.1 提餾段</p><p>　　氣液相流量

45、 ， </p><p><b>　　氣液相體積流率為</b></p><p><b>　　液液氣動(dòng)能參數(shù)為</b></p><p>　　查得在史密斯關(guān)聯(lián)圖上（圖3-1）</p><p><b>　　氣體負(fù)荷因子校正為</b></p><p&

46、gt;<b>　　最大允許氣速</b></p><p>　　取安全系數(shù)為0.7（安全系數(shù)在允許的范圍內(nèi)，符合設(shè)計(jì)要求）</p><p><b>　　則空塔氣速 </b></p><p>　　所以塔徑 </p><p>　　為設(shè)計(jì)和制造方便，塔徑統(tǒng)一圓整為，則</p>&l

47、t;p><b>　　精餾段空塔氣速 </b></p><p><b>　　提餾段空塔氣速 </b></p><p>　　塔的橫截面積 </p><p>　　精餾段的有效高度為 </p><p>　　提餾段的有效高度為 </p><p>　　

48、3.4.2 塔板主要工藝尺寸的計(jì)算</p><p>　　3.4.2.1 溢流裝置</p><p>　　因小于2.2m可選用單溢流型弓形降液管，平直堰（堰上清液層高度），凹型采液盤。堰長(zhǎng)（）。</p><p><b>　?。?）精餾段</b></p><p>　　出口堰高 ，上層液高度</p><p&

49、gt;　　堰上液層高度 </p><p>　　圖3-3 液流收縮系數(shù)計(jì)算圖</p><p><b>　　查圖3-3得E≈1</b></p><p><b>　　所以，，</b></p><p>　　降液管寬度和降液管橫截面積</p><p>　　，查圖3-4得 ,

50、 </p><p>　　所以 </p><p>　　液體在降液管中停留時(shí)間</p><p><b>　　（設(shè)計(jì)合理）</b></p><p><b>　　降液管底隙高度</b></p><p><b>　　，（，設(shè)計(jì)合理）</b>&

51、lt;/p><p>　　選用凹形受液盤，凹槽深度</p><p>　　圖3-4 弓形降液管的寬度與面積</p><p><b>　　（2）提餾段</b></p><p>　　出口堰高 上層液高度</p><p>　　堰上液層高度 </p><p>　　查圖3-

52、3得E≈1，所以</p><p><b>　　， </b></p><p>　　降液管寬度和降液管橫截面積與精餾段一致。</p><p>　　液體在降液管中停留時(shí)間</p><p><b>　　降液管底隙高度</b></p><p><b>　　，</b&

53、gt;</p><p>　　選用凹形受液盤，凹槽深度</p><p>　　3.4.2.2 塔板板面布置</p><p><b>　?。?）精餾段</b></p><p>　　取安定區(qū)寬度，邊緣區(qū)寬度，</p><p><b>　　（2）提餾段</b></p>&

54、lt;p>　　取與精餾段相同的參數(shù)。</p><p>　　3.4.2.3 篩孔計(jì)算及排列</p><p>　　因?yàn)樘幚砦锵禌]有腐蝕性可選用碳鋼板，取篩孔直徑篩孔按正三角形排列，取孔中心距則</p><p><b>　　開孔率 </b></p><p><b>　　篩孔數(shù)</b></p&g

55、t;<p><b>　　篩孔總面積 </b></p><p><b>　　精餾段篩板氣速</b></p><p><b>　　提餾段篩板氣速</b></p><p>　　3.5 塔板的流體力學(xué)驗(yàn)算</p><p>　　3.5.1 阻力和單板壓降校驗(yàn)</

56、p><p>　　因?yàn)?，查圖3-5確定空流系數(shù)</p><p>　　圖3-5 干篩孔的流量系數(shù)</p><p><b>　　（1） 精餾段</b></p><p><b>　　干板阻力</b></p><p><b>　　氣體速率 </b></p

57、><p><b>　　動(dòng)能因子 </b></p><p><b>　　查圖3-6得</b></p><p>　　氣體通過液層的阻力 </p><p><b>　　液相表面張力的阻力</b></p><p>　　氣體通過每層塔板的液體住高度</p

58、><p>　　單板壓降 </p><p>　　圖3-6 充氣系數(shù)ε0和動(dòng)能因子Fa間的關(guān)系</p><p>　　3.5.2 霧沫夾帶校驗(yàn)</p><p>　　液沫夾帶將導(dǎo)致塔板效率下降。通常塔板上液沫夾帶量要求低于0.1kg液體/kg干氣體.</p><p>　　3.5.3 漏液校驗(yàn)</p>

59、<p><b>　?。?） 精餾段</b></p><p><b>　　漏液點(diǎn)氣速</b></p><p><b>　　穩(wěn)定系數(shù) </b></p><p>　　3.5.4 液泛校驗(yàn)</p><p>　　為防止塔內(nèi)發(fā)生液泛，降液管內(nèi)液層高度應(yīng)保證降液管中泡沫液體總

60、高度不能超過上層塔的出口堰，即，由于苯—甲苯為一般物系取。</p><p><b>　　（1）精餾段</b></p><p>　　因?yàn)?，所以不?huì)發(fā)生液泛。</p><p>　　由篩板流體力學(xué)驗(yàn)算結(jié)果可見，塔板結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇基本合理，所設(shè)計(jì)的各項(xiàng)尺寸可用。</p><p><b>　　3.6負(fù)荷性能圖</b&

61、gt;</p><p>　　3.6.1 精餾段負(fù)荷性能圖</p><p>　　3.6.1.1漏液線（氣相負(fù)荷下限線）</p><p><b>　　漏點(diǎn)氣速式</b></p><p>　　在操作線范圍內(nèi)，任取幾個(gè)值，算出值，如表3-5，在圖3-7中繪出漏液線⑴。</p><p>　　表3-5 精餾段

62、漏液線數(shù)據(jù)</p><p>　　3.6.1.2 液體流量下限線 </p><p>　　取堰上液層高度作為液相負(fù)荷下限條件，，則</p><p>　　整理得液體流量下限線方程 </p><p>　　在負(fù)荷性能圖處作垂直線，得到圖3-7中液體流量下限線⑵。</p><p>　　3.6.1.3 液體流量上限線</p

63、><p>　　取液體在降液管中停留時(shí)間，則</p><p><b>　　所以 </b></p><p>　　在負(fù)荷性能圖處作垂直線，得到圖3-7中液體流量上限線（3）。</p><p>　　3.6.1.4 霧沫夾帶線</p><p>　　以為霧沫夾帶極限，則</p><p&g

64、t;<b>　　，</b></p><p><b>　　， </b></p><p>　　整理得霧沫夾帶線方程 </p><p>　　在操作線范圍內(nèi)，任取幾個(gè)值，算出值，如表3-6，在圖3-7中繪出霧沫夾帶線⑷。</p><p>　　表3-6 精餾段霧沫夾帶線數(shù)據(jù)</p><

65、p>　　3.6.1.5液泛線</p><p><b>　　令 </b></p><p><b>　　，，，</b></p><p>　　聯(lián)立得 </p><p>　　忽略，將與，與，與的關(guān)系式代入上式，并整理得</p><p><b>　　式

66、中 </b></p><p>　　整理得液泛線方程 </p><p>　　在操作線范圍內(nèi)，任取幾個(gè)值，算出值，如表3-7，在圖3-7中繪出液泛線⑸。</p><p>　　表7 精餾段液泛線數(shù)據(jù)</p><p><b>　　3-7負(fù)荷性能圖</b></p><p>　　在負(fù)

67、荷性能圖上，作出操作點(diǎn)P，連接OP，即作出操作線。有圖可看出，該篩板的操作上限為液泛控制，下限為漏液控制。由圖3-7查的</p><p><b>　　故操作彈性為</b></p><p>　　3.7 精餾塔接管尺寸的計(jì)算</p><p><b>　　3.7.1 進(jìn)料管</b></p><p>　　選

68、用泵進(jìn)料，取輸送速度為，則</p><p>　　經(jīng)圓整選取熱軋無縫鋼管（GB8163-87），規(guī)格 </p><p><b>　　實(shí)際管內(nèi)流速</b></p><p><b>　　3.7.2 回流管</b></p><p>　　采用直管回流管，回流管的回流量 </p><p>

69、;　　塔頂液相平均摩爾質(zhì)量 </p><p><b>　　平均密度 </b></p><p><b>　　則液體流量</b></p><p><b>　　取管內(nèi)流速 </b></p><p><b>　　則回流管直徑</b></p>&

70、lt;p>　　圓整后可取回流管規(guī)格 </p><p><b>　　回流管內(nèi)實(shí)際流速</b></p><p>　　3.7.3 塔頂蒸汽接管</p><p><b>　　塔頂 </b></p><p><b>　　則體積流量：</b></p><p>

71、;　　取管內(nèi)蒸汽流速，則 </p><p>　　可取回流管規(guī)格 </p><p>　　塔頂蒸汽接管實(shí)際流速</p><p>　　3.7.4 釜液排出管</p><p><b>　　塔底 </b></p><p><b>　　體積流量</b></p><

72、;p><b>　　取管內(nèi)流速 ，則</b></p><p><b>　　可取回流管規(guī)格 </b></p><p>　　塔頂蒸汽接管實(shí)際流速 </p><p><b>　　3.8 板式塔結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　板式塔內(nèi)部裝有塔板、降液管、各物流的進(jìn)出口管及人

73、孔（手孔）、基座、除沫器等附屬裝置。除一般塔板按設(shè)計(jì)板間距安裝外，其他處根據(jù)需要決定其間距。</p><p><b>　　3.8.1塔頂空間</b></p><p>　　塔頂空間高度指塔內(nèi)第一層塔板與塔頂?shù)拈g距。為利于出塔氣體夾帶的液滴沉降，此段遠(yuǎn)高于板間距，通常取1.0~1.5m（甚至高出一倍以上），本塔塔頂空間取</p><p><b

74、>　　3.8.2塔底空間</b></p><p>　　塔底空間指塔內(nèi)最下層塔板到塔底封頭的底邊間距。其值由如下兩個(gè)因素決定。</p><p>　　①塔底駐液空間依貯存液量停留3~5min或更長(zhǎng)時(shí)間（易結(jié)焦物料可縮短停留時(shí)間）而定。</p><p>　?、谒滓好嬷磷钕聦铀逯g要有1~2m的間距，大塔可大于此值。本塔</p><

75、p><b>　　3.8.3人孔</b></p><p>　　一般每隔6~8層塔板設(shè)一人孔。設(shè)人孔處的板間距等于或大于600mm，人孔直徑一般為450~500mm，其伸出塔體得筒體長(zhǎng)為200~250mm。取人孔直徑450mm。本塔設(shè)計(jì)每7塊板設(shè)一個(gè)人孔，共三個(gè)，即</p><p><b>　　， </b></p><

76、p><b>　　3.8.4進(jìn)料段</b></p><p>　　進(jìn)料段高度是指進(jìn)料口的結(jié)構(gòu)型式和物料狀態(tài)，一般要比大,有時(shí)要大一倍。取</p><p><b>　　3.8.5塔高</b></p><p>　　故全塔高為14.4m，另外由于使用的是虹吸式再沸器，可以在較低位置安置，所以裙板取了較小的1.5m。</p

77、><p><b>　　第四章結(jié)論 </b></p><p>　　表：篩板塔設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果</p><p><b>　　4.1設(shè)計(jì)感想</b></p><p>　　進(jìn)行了整整兩周的化工原理課程我收獲頗豐的?？偨Y(jié)于下： </p><p>　?。?）對(duì)化工設(shè)計(jì)有了比較深刻的認(rèn)識(shí)，在平常的

78、化工原理課程學(xué)習(xí)中總是只針對(duì)局部進(jìn)行了計(jì)算，而對(duì)參數(shù)之間的相互關(guān)聯(lián)缺乏認(rèn)識(shí)。平常的學(xué)習(xí)總會(huì)有題設(shè)的條件，省去了我們很多勞動(dòng)，但在設(shè)計(jì)中大量用到了物性數(shù)據(jù)是我們需要自己去查取的。 </p><p>　?。?）設(shè)計(jì)中我學(xué)會(huì)了離開老師進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，參看多本指導(dǎo)書，還查閱了一些超星圖書館中的資料。這樣的設(shè)計(jì)讓我從中獲得了一些自信，覺得專業(yè)還是學(xué)了不少東西的，至少學(xué)會(huì)了一種研究的方法，將來工作中或?qū)W習(xí)遇到了什么困難或從未接

79、觸過的領(lǐng)域，我也不再會(huì)感到畏懼。因?yàn)槲乙呀?jīng)有了一定的自主研究的能力，我能通過自學(xué)慢慢的將問題化解。 </p><p>　?。?）設(shè)計(jì)幫助我更好的熟悉了WORD、EXCEL、CAD的操作。平常天天用電腦上網(wǎng)，進(jìn)行些娛樂活動(dòng)，真正這些實(shí)用的軟件卻觸碰的很少，雖然以前有學(xué)過但隔的時(shí)間也比較久了，大多都淡忘了。 </p><p><b>　　4.2致謝</b></p&g

80、t;<p>　　這次設(shè)計(jì)的順利完成，并不是我一個(gè)人努力的結(jié)果，是得益于老師的精心指導(dǎo)以及我們?nèi)M同學(xué)的共同努力。幾天來，是他們和我一起起早貪黑，共同戰(zhàn)斗。我們還要感謝佟老師在這次課程設(shè)計(jì)中給予我們的敦促和指導(dǎo)工作。對(duì)于設(shè)計(jì)中我們遇到的問題他給予了我們認(rèn)真明確耐心的指導(dǎo)，這極大的鼓勵(lì)了我們完成設(shè)計(jì)的決心，因此，我們要再次感謝佟白老師和班級(jí)同學(xué)給予的幫助。盡管我們?cè)谠O(shè)計(jì)中參閱了大量的文獻(xiàn)資料,接受了老師的精心指導(dǎo)和同學(xué)的熱心幫

81、助，但是限于時(shí)間和能力，設(shè)計(jì)中不免有不足和錯(cuò)誤之處，望老師批正。</p><p><b>　　4.3參考資料： </b></p><p>　　[1] 天津大學(xué)化工原理教研室編.化工原理(上、下冊(cè),第二版)[M]. 天津：天津科技出版社，1996 </p><p>　　[2] 柴誠(chéng)敬. 化工原理課程設(shè)計(jì)[M]. 天津：天津科技出版社，1996 &

82、lt;/p><p>　　[3] 潘國(guó)昌. 化工設(shè)備設(shè)計(jì)[M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2001 </p><p>　　[4] 婁愛娟，吳志泉，吳敘美. 化工設(shè)計(jì)[M]. 上海：華東理工大學(xué)出版社，2002 </p><p>　　[5] 黃璐. 化工設(shè)計(jì)[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000 </p><p>　　[6] 童景山. 流體的熱物理性

83、質(zhì)[M]. 北京：中國(guó)石化出版社，1996 </p><p>　　[7] 童景山. 流態(tài)化干燥工藝與設(shè)備[M]. 北京：科學(xué)出版社，1989 </p><p><b>　　附錄Ⅰ 符號(hào)說明</b></p><p><b>　　英文字母</b></p><p>　　----塔板開孔面積,；

84、 ----進(jìn)口堰與降液管的水平距離； </p><p>　　----降液管面積,； ----降液管底隙高度,； </p><p>　　----篩孔面積,； ----堰上液層高度,； </p><p>　　----塔截面積,；

85、 ----與克服液體表面張力的壓降相當(dāng) </p><p>　　----計(jì)算時(shí)的負(fù)荷系數(shù),量綱為1； 的液柱高度,； </p><p>　　----流量系數(shù),量綱為1； ----板間距,； &l

86、t;/p><p>　　----塔頂餾出液流量,； ----篩板的穩(wěn)定性系數(shù)，量綱為1； </p><p>　　----塔徑,； ----塔內(nèi)下降液體的流量,；

87、 </p><p>　　----開孔區(qū)半徑,； ----塔內(nèi)下降液體的流量,； </p><p>　　----篩孔直徑,； ----溢流堰長(zhǎng)度,； </p><p

88、>　　----液流收縮系數(shù),量綱為1； ----理論塔板數(shù)； </p><p>　　----全塔效率（總板效率）,量綱為1；----實(shí)際塔板數(shù)； </p><p>　　----霧沫夾帶量,液/氣； ----篩孔數(shù)； </p>&

89、lt;p>　　----進(jìn)料流量,； ----操作壓強(qiáng)，/；</p><p>　　----溢流堰高度,； ----進(jìn)料熱狀態(tài)參數(shù)；</p><p>　　----與干板壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨?； ----回流比；</p><p>　　----與液體流經(jīng)降液管的壓降相當(dāng)?shù)?----篩孔中心距,；</p&g

90、t;<p>　　液柱高度,； ----空塔氣速,；</p><p>　　----板上鼓泡層高度，； ----按開孔區(qū)流通面積計(jì)算的氣速,； </p><p>　　----板上液層高度,； ----降液管底隙處液體流速；</p><p>　　---與單板壓降相當(dāng)?shù)囊簩痈叨?；

91、 ----塔內(nèi)上升蒸氣流量, ；</p><p>　　----塔內(nèi)上升蒸氣流量,； --密度,kg/；</p><p>　　----釜?dú)堃海ㄋ桩a(chǎn)品）流量,；--篩板厚度,mm；</p><p>　　-----弓形降液管寬度,； --液體表面張力,mN/m； </p><p>　　----

92、無效區(qū)寬度,； --開孔率，無因次； </p><p>　　----安定區(qū)寬度,； 下標(biāo)</p><p>　　----液相中易揮發(fā)組分的摩爾分率； ----易揮發(fā)組分； </p><p>　　----氣相中易揮發(fā)組分的摩爾分率； ----難揮發(fā)組分； <

93、;/p><p>　　----塔有效高度,； ----組分序號(hào)； </p><p>　　----時(shí)間,； </p><p>　　--相對(duì)揮發(fā)度,無因次； ----最?。?</p><p>　　-