課程設(shè)計(jì)--分離苯甲苯混合液的浮閥精餾塔設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　課</b></p><p><b>　　程</b></p><p><b>　　設(shè)</b></p><p><b>　　計(jì)</b></p><p><b>　　書(shū)</b></p><p

2、>　　學(xué) 院： 材料與化學(xué)工程學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級(jí)： </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　指導(dǎo)教師：

3、 </p><p>　　完成日期： 2015年6月2日 </p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)</b></p><p>　　14-15學(xué)年 第二 學(xué)期 2015年 6月 2日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　

4、　本設(shè)計(jì)任務(wù)為精餾塔分離苯-甲苯混合物。對(duì)于二元混合物的分離，采用連續(xù)精餾過(guò)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)后送人精餾塔內(nèi)。塔頂上升蒸氣采用全器冷凝，冷凝液在泡點(diǎn)溫度下一部分回流至塔內(nèi)，其余部分經(jīng)產(chǎn)品冷卻器冷卻后送至儲(chǔ)罐。該物系屬易分離物系，最小回流比較小，所以在設(shè)計(jì)中把操作回流比取最小回流比的1.5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><b>　　目

5、錄</b></p><p><b>　　1 綜述1</b></p><p>　　1.1苯-甲苯物性1</p><p>　　1.2 塔設(shè)備概述1</p><p>　　1.3設(shè)計(jì)方案的原則2</p><p>　　1.4精餾塔設(shè)計(jì)任務(wù)3</p><p>　　

6、1.5精餾塔設(shè)計(jì)方案的選定3</p><p>　　2 精餾塔設(shè)計(jì)計(jì)算4</p><p>　　2.1 精餾塔的物料衡算4</p><p>　　2.2 塔板數(shù)的確定4</p><p>　　2.3 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算7</p><p>　　2.4 精餾塔的塔體工藝尺寸計(jì)算11</p>

7、;<p>　　2.5 塔板主要工藝尺寸的計(jì)算14</p><p>　　3 塔的流體力學(xué)校驗(yàn)16</p><p><b>　　3.1 校核16</b></p><p>　　3.2 負(fù)荷性能圖計(jì)算20</p><p>　　4精餾塔工藝設(shè)計(jì)結(jié)果30</p><p>　　4.1 篩

8、板塔板工藝設(shè)計(jì)結(jié)果30</p><p>　　表4-1 設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果匯總表30</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)32</b></p><p><b>　　1 綜述</b></p><p><b>　　1.1苯-甲苯物性</b></p><p>　

9、　苯的沸點(diǎn)為80.1℃，熔點(diǎn)為5.5℃，在常溫下是一種無(wú)色、味甜、有芳香氣味的透明液體，易揮發(fā)。苯比水密度低，密度為0.88g/ml。苯難溶于水；但苯是一種良好的有機(jī)溶劑，溶解有機(jī)分子和一些非極性的無(wú)機(jī)分子的能力很強(qiáng)。</p><p>　　甲苯是最簡(jiǎn)單，最重要的芳烴化合物之一。在空氣中，甲苯只能不完全燃燒，火焰呈黃色。甲苯的熔點(diǎn)為-95 ℃，沸點(diǎn)為111 ℃。甲苯帶有一種特殊的芳香味，在常溫常壓下是一種無(wú)色透明，

10、清澈如水的液體，密度為0.866克/厘米3，對(duì)光有很強(qiáng)的折射作用。</p><p>　　分離苯和甲苯，可以利用二者沸點(diǎn)的不同，采用塔式設(shè)備改變其溫度，使其分離并分別進(jìn)行回收和儲(chǔ)存。板式精餾塔、浮法塔都是常用的塔類型，可以根據(jù)不同塔各自特點(diǎn)選擇所需要的塔。</p><p>　　1.2 塔設(shè)備概述</p><p>　　塔設(shè)備是煉油、化工、石油化工等生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的氣液

11、傳質(zhì)設(shè)備。根據(jù)塔內(nèi)氣液接觸部件的結(jié)構(gòu)型式，可分為板式塔和填料塔。</p><p>　　工業(yè)上對(duì)塔設(shè)備的主要要求是：（1）生產(chǎn)能力大；（2）傳熱、傳質(zhì)效率高；（3）氣流的摩擦阻力??；（4）操作穩(wěn)定，適應(yīng)性強(qiáng)，操作彈性大；（5）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，材料耗用量少；（6）制造安裝容易，操作維修方便。此外，還要求不易堵塞、耐腐蝕等。</p><p>　　板式塔大致可分為兩類：（1）有降液管的塔板，如泡罩、浮閥

12、、篩板、蛇形、S型、多降液管塔板；（2）無(wú)降液管的塔板，如穿流式篩板、穿流式波紋板等。工業(yè)應(yīng)用較多的是有降液管的塔板，如浮閥、篩板、泡罩塔板等。</p><p>　　精餾是分離液體混合物最常用的一種單元操作，在化工，煉油，石油化工等工業(yè)得到廣泛應(yīng)用。精餾原理是將液體混合物部分氣化,利用其中各組份揮發(fā)度不同的特性，實(shí)現(xiàn)分離目的的單元操作。本次設(shè)計(jì)任務(wù)為設(shè)計(jì)一定處理量的分離苯和甲苯混合物精餾塔。</p>

13、<p>　　精餾所進(jìn)行的是氣、液兩相之間的傳質(zhì)，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>　　(1) 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的現(xiàn)象。</p><p>　　(2) 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

14、必須具有的可靠性。</p><p>　　(3) 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。</p><p>　　(4) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，材料耗用量小，制造和安裝容易。</p><p>　　(5) 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>

15、<p>　　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)行選型。</p><p>　　化工原理課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生化工設(shè)計(jì)能力和計(jì)算機(jī)操作能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，通過(guò)課程設(shè)計(jì)使我們初步掌握化工設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)、設(shè)計(jì)原則及方法，計(jì)算機(jī)繪圖技術(shù)；學(xué)會(huì)通過(guò)手冊(cè)查閱物質(zhì)的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)；掌握各種結(jié)果的校核，能畫(huà)出工藝流程、塔板結(jié)構(gòu)等圖形。在設(shè)計(jì)過(guò)程中不僅要考慮理論上的可行性，還要

16、考慮生產(chǎn)上的安全性、經(jīng)濟(jì)合理性。</p><p>　　1.3設(shè)計(jì)方案的原則</p><p>　　確定設(shè)計(jì)方案總的原則是在可能的條件下，盡量采用科學(xué)技術(shù)上的最新成就，使生產(chǎn)達(dá)到技術(shù)上最先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)上最合理的要求，符合優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、安全、低消耗的原則。為此，必須具體考慮如下幾點(diǎn)：</p><p>　　(1) 滿足工藝和操作的要求</p><p>　　

17、所設(shè)計(jì)出來(lái)的流程和設(shè)備，首先必須保證產(chǎn)品達(dá)到任務(wù)規(guī)定的要求，其次所定的設(shè)計(jì)方案需要有一定的操作彈性，各處流量應(yīng)能在一定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，必要時(shí)傳熱量也可進(jìn)行調(diào)整，再其次，要考慮必需裝置的儀表(如溫度計(jì)、壓強(qiáng)計(jì)，流量計(jì)等)及其裝置的位置，以便能通過(guò)這些儀表來(lái)觀測(cè)生產(chǎn)過(guò)程是否正常，從而幫助找出不正常的原因，以便采取相應(yīng)措施。</p><p>　　(2) 滿足經(jīng)濟(jì)上的要求</p><p>　　要節(jié)

18、省熱能和電能的消耗，減少設(shè)備及基建費(fèi)用。適當(dāng)?shù)乩盟?、塔底的廢熱，就能節(jié)約很多生蒸汽和冷卻水，也能減少電能消耗。同樣，回流比的大小對(duì)操作費(fèi)和設(shè)備費(fèi)也有很大影響。</p><p>　　(3) 保證安全生產(chǎn)</p><p>　　塔是指定在常壓下操作的，塔內(nèi)壓力過(guò)大或塔驟冷而產(chǎn)生真空，都會(huì)使塔受到破壞，因而需要安全裝置。</p><p>　　本課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是設(shè)計(jì)過(guò)

19、程的物料衡算，塔工藝計(jì)算，塔板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及校核。</p><p>　　1.4精餾塔設(shè)計(jì)任務(wù)</p><p>　　在一常壓操作的連續(xù)精餾塔內(nèi)分離苯-甲苯混合液。已知原料液的處理量為4500kg/h，原料組成為0.38(苯的質(zhì)量分率,以下同)，要求塔頂餾出液的組成為0.95，塔底釜液的組成為0.01。 </p><p><b>　　設(shè)計(jì)條件如下： </b

20、></p><p>　　試根據(jù)上述工藝條件作出篩板塔的設(shè)計(jì)</p><p>　　1.5精餾塔設(shè)計(jì)方案的選定</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，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)后送人精餾塔內(nèi)。塔頂上升蒸氣采用全凝器冷凝，冷凝液在泡點(diǎn)溫度下一部分回流至塔內(nèi)，其余部分產(chǎn)品經(jīng)冷卻器冷卻后送至儲(chǔ)罐

21、。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1.5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 精餾塔設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　2.1 精餾塔的物料衡算</p><p>　　2.1.1 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分?jǐn)?shù) </p><p><b>　　苯的摩爾質(zhì)量 </b

22、></p><p><b>　　甲苯的摩爾質(zhì)量 </b></p><p>　　2.1.2 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量 </p><p>　　2.1.3 物料衡算 </p><p><b>　　原料處理量</b></p><p><b>　　總物料衡算

23、</b></p><p><b>　　苯物料衡算</b></p><p><b>　　聯(lián)立解得</b></p><p>　　2.2 塔板數(shù)的確定</p><p>　　2.2.1 理論板層數(shù)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)。

24、 </p><p>　?、儆杀?甲苯物系的氣液平衡數(shù)據(jù)，繪出苯-甲苯混氣液平衡相圖，如圖2.1所示：</p><p>　　圖2.1 苯-甲苯混氣液平衡相圖</p><p>　?、谇笞钚』亓鞅燃安僮骰亓鞅?。 </p><p>　　采用作圖法求最小回流比。在氣液平衡相圖2.1中對(duì)角線上，自點(diǎn)</p><p>　　作垂線即為

25、進(jìn)料線(線)，該線與平衡線的交點(diǎn)坐標(biāo)為 ：</p><p><b>　　故最小回流比為：</b></p><p><b>　　取操作回流比為：</b></p><p>　?、矍缶s塔的氣、液相負(fù)荷 </p><p>　?、芮蟛僮骶€方程 </p><p>　　精餾段操作線方

26、程為：</p><p>　　提餾段操作線方程為：</p><p><b>　　相平衡方程為：</b></p><p>　　求解結(jié)果為：總理論板層數(shù) 13，其中（包括再沸器），進(jìn)料板位置 。</p><p>　　2.2.2 全塔效率的計(jì)算</p><p>　　查《化學(xué)工程手冊(cè)》常用物質(zhì)的物性和熱力學(xué)

27、數(shù)據(jù)得</p><p>　　苯的沸點(diǎn)：，甲苯沸點(diǎn)：</p><p><b>　　塔的平均溫度</b></p><p><b>　　苯的粘度系數(shù)： </b></p><p><b>　　甲苯的粘度系數(shù)： </b></p><p><b>　　粘度

28、計(jì)算公式： </b></p><p><b>　　平均粘度為：</b></p><p><b>　　總板效率：</b></p><p>　　2.2.3 實(shí)際板層數(shù)的求取 </p><p><b>　　精餾段實(shí)際板層數(shù)：</b></p><p&g

29、t;<b>　　提餾段實(shí)際板層數(shù)：</b></p><p>　　2.3 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算 </p><p>　　2.3.1 操作壓力計(jì)算 </p><p><b>　　塔頂操作壓力 </b></p><p><b>　　每層塔板壓降 </b></p&g

30、t;<p><b>　　進(jìn)料板壓力 </b></p><p><b>　　精餾段平均壓力 </b></p><p><b>　　塔釜壓力 </b></p><p><b>　　提餾段平均壓力 </b></p><p>　　2.3.2 操作溫度

31、計(jì)算 </p><p>　　因該精餾塔操在常壓下操作，并且兩組分的物理化學(xué)性質(zhì)，特別是兩組分的化學(xué)結(jié)構(gòu)比較接近，所以該混合物為完全理想體系。[4]</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，利用安托尼方程計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如下： </p><p><b>　　塔頂溫度 </b></p><p>&

32、lt;b>　　進(jìn)料板溫度 </b></p><p><b>　　塔釜溫度 </b></p><p><b>　　精餾段平均溫度 </b></p><p><b>　　提餾段平均溫度 </b></p><p>　　2.3.3 平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 </p&g

33、t;<p>　　塔頂氣、液混合物平均摩爾質(zhì)量： 由， 查汽液平衡曲線圖2.1，得 </p><p>　　塔底氣、液混合物平均摩爾質(zhì)量：</p><p>　　由 查平衡曲線,得</p><p>　　進(jìn)料板氣、液混合物平均摩爾質(zhì)量： 由圖解法求理論板圖2.2， </p><p><b>　　得</b>

34、;</p><p>　　查氣液平衡曲線圖2.1，得。</p><p>　　精餾段氣、液混合物平均摩爾質(zhì)量： </p><p>　　提餾段氣、液混合物平均摩爾質(zhì)量:</p><p>　　2.3.4 平均密度計(jì)算 </p><p>　?、贇庀嗥骄芏?由理想氣體狀態(tài)方程計(jì)算，即 </p><p&g

35、t;　?、谝合嗥骄芏?液相平均密度依下式計(jì)算，即 </p><p>　　塔頂液相平均密度：，查有機(jī)液體相對(duì)密度共線圖得</p><p>　　進(jìn)料板液相平均密度：，查有機(jī)液體相對(duì)密度共線圖得</p><p>　　進(jìn)料板液相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 </p><p>　　精餾段液相平均密度為</p><p>　　塔釜液相平均密度

36、： 查有機(jī)液體相對(duì)密度共線圖得</p><p>　　提留段的平均密度為：</p><p>　　2.3.5 液體平均表面張力</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：，查有機(jī)液體表面張力共線圖得：</p><p>　　進(jìn)料板液相平均表面張力：，查有機(jī)液體表面張力共

37、線圖得：</p><p>　　精餾段液相平均表面張力為 </p><p>　　塔釜液相平均表面張力</p><p><b>　　由，查手冊(cè)得</b></p><p>　　提餾段液相平均表面張力</p><p>　　2.3.6 液相平均粘度 </p><p>　　液相平均粘度

38、依下式計(jì)算，即 </p><p>　　塔頂液相平均粘度：，查液體粘度共線圖得：</p><p><b>　　計(jì)算得：</b></p><p>　　進(jìn)料板液相平均粘度：，查液體粘度共線圖得：</p><p><b>　　計(jì)算得：</b></p><p>　　精餾段液相平均粘度為

39、：</p><p><b>　　塔釜液相平均粘度</b></p><p><b>　　由，查手冊(cè)得</b></p><p>　　提餾段液相平均粘度為</p><p>　　2.4 精餾塔的塔體工藝尺寸計(jì)算 </p><p>　　2.4.1 塔徑的計(jì)算 </p>&

40、lt;p>　?、?最大空塔氣速和空塔氣速 </p><p>　　最大空塔氣速計(jì)算公式： </p><p>　　精餾段的氣、液相體積流率為： </p><p>　　提餾段的氣，液相體積流率為</p><p><b>　　精餾段塔徑</b></p><p>　　式中由式計(jì)算，其中的由史密斯關(guān)聯(lián)

41、圖查取，圖的橫坐標(biāo)為 ：</p><p>　　取板間距，板上液層高度，則 </p><p><b>　　由史密斯關(guān)聯(lián)圖查得</b></p><p>　　取安全系數(shù)為，則空塔氣速為 ： </p><p><b>　?、谒?</b></p><p>　　按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后為 &

42、lt;/p><p><b>　　塔截面積為 </b></p><p><b>　　氣體的實(shí)際氣速：</b></p><p><b>　　提餾段塔徑</b></p><p><b>　　取板間距</b></p><p><b>

43、　　則，查圖得。又</b></p><p>　　取安全系數(shù)為0.75，則空塔氣速為</p><p><b>　　塔徑</b></p><p><b>　　按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后為</b></p><p><b>　　塔截面積為 </b></p><p&

44、gt;<b>　　氣體的實(shí)際氣速： </b></p><p>　　2.4.2 精餾塔有效高度的計(jì)算 </p><p><b>　　精餾段有效高度為 </b></p><p><b>　　提餾段有效高度為 </b></p><p>　　在精餾段、提餾段各設(shè)一人孔，其高度均為 &l

45、t;/p><p>　　故精餾塔的有效高度為 </p><p>　　板式塔總塔高度按下式計(jì)算:</p><p>　　式中 H —— 塔高，m;</p><p>　　n —— 實(shí)際塔板數(shù)；</p><p>　　nF——— 進(jìn)料板數(shù)；</p><p>　　HF——進(jìn)料板處板間距，m；</p&g

46、t;<p><b>　　——人孔數(shù)；</b></p><p>　　——塔底空間高度，m；</p><p>　　——設(shè)人孔出的板間距，m；</p><p>　　——塔頂空間高度，m；</p><p><b>　　——封頭高度，m；</b></p><p><

47、b>　　——裙座高度，m</b></p><p>　　2.5 塔板主要工藝尺寸的計(jì)算 </p><p>　　2.5.1 溢流裝置計(jì)算</p><p><b>　　1.精餾段： </b></p><p>　　因塔徑，可選用單溢流弓形降液管，采用凹形受液盤(pán)。各項(xiàng)計(jì)算如下： </p><p

48、><b>　?、傺唛L(zhǎng) 取</b></p><p><b>　　②溢流堰高度</b></p><p>　　由，堰上液層高度由下式計(jì)算，即 </p><p><b>　　近似取，</b></p><p><b>　　則</b></p>

49、<p>　　取板上清液層高度 </p><p><b>　　故</b></p><p>　　③弓形降液管寬度和截面積 </p><p>　　由，查弓形降液管的寬度與面積圖，得 </p><p>　　依下式驗(yàn)算液體在降液管中停留時(shí)間，即 </p><p>　　故降液管設(shè)計(jì)合理。 <

50、;/p><p><b>　　④降液管底隙高度</b></p><p>　　取降液管底隙的流速，則 </p><p>　　故降液管底隙高度設(shè)計(jì)合理。 </p><p><b>　　2.提餾段：</b></p><p><b>　　（1）堰長(zhǎng)</b></p

51、><p><b>　　取</b></p><p><b>　?。?）溢流堰高度</b></p><p>　　選用平直堰，堰上液層高度</p><p><b>　　近似取，則</b></p><p>　　取板上清液層高度，故</p><p&

52、gt;　　（3）弓形降液寬度和截面積</p><p>　　由，查弓形降液管的寬度與面積圖，得</p><p><b>　　故</b></p><p>　　依下式驗(yàn)算液體在降液管中停留時(shí)間，即 </p><p><b>　　故降液管設(shè)計(jì)合理</b></p><p>　?。?）降

53、液管底隙高度，取</p><p><b>　　則</b></p><p>　　故降液管底隙高度設(shè)計(jì)合理。</p><p>　　2.5.2 塔板布置 </p><p><b>　　取邊緣區(qū)寬度</b></p><p>　　開(kāi)孔區(qū)面積按下式計(jì)算，即 </p>&l

54、t;p><b>　　其中， </b></p><p><b>　　故 </b></p><p>　　本例所處理的物系無(wú)腐蝕，可選用碳鋼板，去篩孔直徑，篩孔按正三角形排列，取孔中心距，篩孔數(shù)目n為</p><p><b>　　開(kāi)孔率為</b></p><p>　　氣孔通過(guò)閥

55、孔的氣速為</p><p>　　3 塔的流體力學(xué)校驗(yàn)</p><p><b>　　3.1 校核</b></p><p>　　3.1.1精餾段 塔板壓降 </p><p><b>　?、俑砂遄枇τ?jì)算 </b></p><p><b>　　干板阻力由計(jì)算</b&g

56、t;</p><p>　　，由干板孔系數(shù)圖查得，</p><p><b>　　故</b></p><p>　　②氣體通過(guò)液層的阻力計(jì)算 </p><p>　　氣體通過(guò)液層的阻力由式計(jì)算 </p><p>　　由充氣系數(shù)和動(dòng)能因子間的關(guān)系圖，得 </p><p><b&

57、gt;　　故液柱</b></p><p>　　③液體表面張力的阻力計(jì)算 </p><p>　　液體表面張力所產(chǎn)生的阻力由式計(jì)算，即 </p><p><b>　　液柱</b></p><p>　　氣體通過(guò)每層塔板的液柱高度可按下式計(jì)算，即 </p><p><b>　　液柱&

58、lt;/b></p><p>　　氣體通過(guò)每層塔板的壓降為 </p><p><b>　　(設(shè)計(jì)允許值)</b></p><p>　　3.1.2 液面落差 </p><p>　　對(duì)于篩板塔，液面落差很小，且本設(shè)計(jì)的塔徑和液流量均不大，故可忽略液面落差的影響。 </p><p>　　3.1.3

59、 液沫夾帶 </p><p>　　液沫夾帶量由式計(jì)算，其中即 </p><p>　　故在本設(shè)計(jì)中液沫夾帶量在允許范圍內(nèi)。 </p><p><b>　　3.1.4 漏液 </b></p><p>　　對(duì)篩板塔，漏液點(diǎn)氣速可由下式計(jì)算， </p><p><b>　　實(shí)際孔速 </b

60、></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><b>　　3.1.5 液泛 </b></p><p>　　為防止塔內(nèi)發(fā)生液泛，降液管內(nèi)液層高應(yīng)服從下式的關(guān)系，即 </p><p>　　苯-甲苯物系屬一

61、般物系，取，則 </p><p><b>　　而 </b></p><p>　　板上不設(shè)進(jìn)口堰，可由式計(jì)算，即 </p><p><b>　　液柱 </b></p><p><b>　　液柱</b></p><p>　　,故在本設(shè)計(jì)中不會(huì)發(fā)生液泛現(xiàn)象。&

62、lt;/p><p><b>　　提餾段塔板壓降</b></p><p><b>　?、俑砂遄枇τ?jì)算 </b></p><p><b>　　干板阻力由計(jì)算</b></p><p>　　，由干板孔系數(shù)圖查得，</p><p><b>　　故</b

63、></p><p>　?、跉怏w通過(guò)液層的阻力計(jì)算 </p><p>　　氣體通過(guò)液層的阻力由式計(jì)算 </p><p>　　由充氣系數(shù)和動(dòng)能因子間的關(guān)系圖，得 </p><p><b>　　故液柱</b></p><p>　?、垡后w表面張力的阻力計(jì)算 </p><p>

64、　　液體表面張力所產(chǎn)生的阻力由式計(jì)算，即 </p><p><b>　　液柱</b></p><p>　　氣體通過(guò)每層塔板的液柱高度可按下式計(jì)算，即 </p><p><b>　　液柱</b></p><p>　　氣體通過(guò)每層塔板的壓降為 </p><p><b>

65、　　(設(shè)計(jì)允許值)</b></p><p><b>　　液面落差 </b></p><p>　　對(duì)于篩板塔，液面落差很小，且本設(shè)計(jì)的塔徑和液流量均不大，故可忽略液面落差的影響。</p><p><b>　　液沫夾帶 </b></p><p>　　液沫夾帶量由式計(jì)算，其中</p>

66、;<p><b>　　即 </b></p><p>　　故在本設(shè)計(jì)中液沫夾帶量在允許范圍內(nèi)。</p><p><b>　　漏液 </b></p><p>　　對(duì)篩板塔，漏液點(diǎn)氣速可由下式計(jì)算， </p><p><b>　　實(shí)際孔速 </b></p>

67、<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><b>　　液泛 </b></p><p>　　為防止塔內(nèi)發(fā)生液泛，降液管內(nèi)液層高應(yīng)服從下式的關(guān)系，即 </p><p>　　苯-甲苯物系屬一般物系，取，則 </p>&l

68、t;p><b>　　而 </b></p><p>　　板上不設(shè)進(jìn)口堰，可由式計(jì)算，即 </p><p><b>　　液柱 </b></p><p><b>　　液柱</b></p><p>　　,故在本設(shè)計(jì)中不會(huì)發(fā)生液泛現(xiàn)象</p><p>　　3

69、.2 負(fù)荷性能圖計(jì)算</p><p><b>　　精餾段</b></p><p>　　3.2.1 漏液線 </p><p><b>　　由，，</b></p><p><b>　　，得：</b></p><p><b>　　整理得</b&

70、gt;</p><p>　　在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)值，依上式計(jì)算出值，計(jì)算結(jié)果列于下表3-1。 </p><p><b>　　表3-1 ~值</b></p><p>　　由上表數(shù)據(jù)即可作出漏液線。</p><p>　　3.2.2 液沫夾帶線 </p><p>　　以為限，求-關(guān)系如下： </

71、p><p><b>　　由</b></p><p>　　在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)值，依上式計(jì)算出值，計(jì)算結(jié)果列于下表3-2。 </p><p><b>　　表3-2 ~值</b></p><p>　　由上表數(shù)據(jù)即可作出液沫夾帶線。 </p><p>　　3.2.3 液相負(fù)荷下限線

72、</p><p>　　對(duì)于平直堰，取堰上液層高度作為最小液體負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)。由下式得 ：</p><p><b>　　取，則</b></p><p>　　據(jù)此可作出與氣體流量無(wú)關(guān)的垂直液相負(fù)荷下限線。 </p><p>　　3.2.4 液相負(fù)荷上限線 </p><p>　　以作為液體在降液管中停留時(shí)間的

73、下限 </p><p>　　據(jù)此可作出與氣體流量元關(guān)的垂直液相負(fù)荷上限線。</p><p>　　3.2.5 液泛線 </p><p><b>　　令 ，，</b></p><p><b>　　，得</b></p><p><b>　　聯(lián)立得 </b>

74、</p><p>　　忽略，將與，與，與的關(guān)系式代人上式，并整理得 </p><p><b>　　其中：，，</b></p><p><b>　　整理，得</b></p><p>　　在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)值，依上式計(jì)算出值，計(jì)算結(jié)果列于下表3-3。 </p><p><

75、;b>　　表3-3 ~值</b></p><p>　　由上表數(shù)據(jù)即可作出液泛線。 </p><p>　　根據(jù)以上各線方程，可作出篩板塔的負(fù)荷性能圖，如圖3.1所示。</p><p>　　圖3.1 塔板負(fù)荷性能圖</p><p><b>　　提餾段</b></p><p><

76、b>　　3.2.6 操作線</b></p><p>　　在圖3.1上，作出操作點(diǎn)，連接，即作出操作線。</p><p><b>　　由圖3.1可知：</b></p><p>　　在任務(wù)規(guī)定的氣液負(fù)荷下的操作點(diǎn) ，處在適宜的操作區(qū)域內(nèi)。</p><p>　　設(shè)計(jì)供板上限由液泛線控制，下限由漏夜線控制。&l

77、t;/p><p>　　按照固定的氣液比，由圖可查得塔板的氣液負(fù)荷上限。 </p><p><b>　　，氣液負(fù)荷下限</b></p><p><b>　　操作彈性：</b></p><p><b>　　提餾段漏液線</b></p><p><

78、b>　　由，，</b></p><p><b>　　，得</b></p><p><b>　　整理得</b></p><p>　　在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)值，依上式計(jì)算出值，計(jì)算結(jié)果列于下表3-1。 </p><p><b>　　表3-1 ~值</b></

79、p><p>　　由上表數(shù)據(jù)即可作出漏液線。</p><p><b>　　液沫夾帶線 </b></p><p>　　以為限，求-關(guān)系如下： </p><p><b>　　由</b></p><p>　　在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)值，依上式計(jì)算出值，計(jì)算結(jié)果列于下表3-2。 </p

80、><p><b>　　表3-2 ~值</b></p><p>　　由上表數(shù)據(jù)即可作出液沫夾帶線。 </p><p><b>　　液相負(fù)荷下限線 </b></p><p>　　對(duì)于平直堰，取堰上液層高度作為最小液體負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)。由下式得 ：</p><p><b>　　取，則

81、</b></p><p>　　據(jù)此可作出與氣體流量無(wú)關(guān)的垂直液相負(fù)荷下限線。</p><p><b>　　液相負(fù)荷上限線 </b></p><p>　　以作為液體在降液管中停留時(shí)間的下限 </p><p>　　據(jù)此可作出與氣體流量元關(guān)的垂直液相負(fù)荷上限線。</p><p><b&

82、gt;　　液泛線 </b></p><p><b>　　令 ，，</b></p><p><b>　　，得</b></p><p><b>　　聯(lián)立得 </b></p><p>　　忽略，將與，與，與的關(guān)系式代人上式，并整理得 </p><p

83、><b>　　其中：，，</b></p><p>　　將有關(guān)的數(shù)據(jù)代入，得：</p><p><b>　　整理，得</b></p><p>　　在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)值，依上式計(jì)算出值，計(jì)算結(jié)果列于下表3-3。 </p><p><b>　　表3-3 ~值</b><

84、/p><p>　　由上表數(shù)據(jù)即可作出液泛線。 </p><p>　　根據(jù)以上各線方程，可作出篩板塔的負(fù)荷性能圖，如圖3.2所示。</p><p>　　圖3.2塔板負(fù)荷性能圖</p><p><b>　　操作線</b></p><p>　　在圖3.2上，作出操作點(diǎn)，連接，即作出操作線。</p>

85、;<p><b>　　由圖3.2可知：</b></p><p>　　在任務(wù)規(guī)定的氣液負(fù)荷下的操作點(diǎn) ，處在適宜的操作區(qū)域內(nèi)。</p><p>　　設(shè)計(jì)供板上限由液泛線控制，下限由漏夜線控制。</p><p>　　按照固定的氣液比，由圖可查得塔板的氣液負(fù)荷上限。 </p><p><b>

86、　　，氣液負(fù)荷下限</b></p><p><b>　　操作彈性：</b></p><p>　　4精餾塔工藝設(shè)計(jì)結(jié)果</p><p>　　4.1 篩板塔板工藝設(shè)計(jì)結(jié)果</p><p>　　表4-1 設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果匯總表</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b>&

87、lt;/p><p>　　[1] 陳敏恒，叢德濨，方圖南，齊鳴齋編.化工原理（上、下冊(cè)）[M].第三版.化學(xué)工業(yè)出版社，2006.</p><p>　　[2] 賈紹義，柴誠(chéng)敬主編.化工原理課程設(shè)計(jì)[M].天津：天津大學(xué)出版，2002.</p><p>　　[3] 李功祥，陳蘭英，崔英德主編.常用化工單元設(shè)備設(shè)計(jì)[M].廣州：華南理工大學(xué)出版，2003.</p>