苯-甲苯 浮閥式連續(xù)精餾塔及其主要附屬設(shè)備設(shè)計(jì)

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1、 2007級化學(xué)工程與工藝專業(yè) 《化工原理》課程設(shè)計(jì)說明書 題 目： 浮閥式連續(xù)精餾塔及其主要附屬設(shè)備設(shè)計(jì) 姓 名： 何滔滔 班級學(xué)號： 0708102-08 指導(dǎo)老師： 王鋒 同組學(xué)生姓名： 孫威、李湘、牟立梁 完成時(shí)間： 2010年5月7日 《化工原理》課程設(shè)計(jì)評分細(xì)則 評審 單元 評審要素 評審內(nèi)涵 評審等級 檢查 方法 指導(dǎo) 老師 評分 檢閱 老師 評分 設(shè)計(jì) 說明書 35% 格式規(guī)范 是否符合規(guī)定的格式要求 5-4 4-3 3-2 2-

2、1 格式 標(biāo)準(zhǔn) 內(nèi)容完整 設(shè)計(jì)任務(wù)書、評分標(biāo)準(zhǔn)、 主要設(shè)備計(jì)算、作圖、后記、參考文獻(xiàn)、小組成員及 承擔(dān)任務(wù) 10-8 8-6 6-4 4-1 設(shè)計(jì) 任務(wù)書 設(shè)計(jì)方案 方案是否合理及 是否有創(chuàng)新 10-8 8-6 6-4 4-1 計(jì)算 記錄 工藝計(jì)算 過 程 計(jì)算過程是否正確、 完整和規(guī)范 10-8 8-6 6-4 4-1 計(jì)算 記錄 設(shè)計(jì) 圖紙 30% 圖面布置 圖紙幅面、比例、標(biāo)題欄、明細(xì)欄是否規(guī)范 10-8 8-6 6-4 4-1 圖面布 置標(biāo)準(zhǔn) 標(biāo)注

3、文字、符號、代號標(biāo)注 是否清晰、正確 10-8 8-6 6-4 4-1 標(biāo)注 標(biāo)準(zhǔn) 與設(shè)計(jì) 吻合 圖紙?jiān)O(shè)備規(guī)格 與計(jì)算結(jié)果是否吻合 10-8 8-6 6-4 4-1 比較圖紙與說明書 平時(shí) 成績 20% 出勤 計(jì)算、上機(jī)、手工制圖 10-8 8-6 6-4 4-1 現(xiàn)場 考察 衛(wèi)生 與紀(jì)律 設(shè)計(jì)室是否整潔、 衛(wèi)生、文明 10-8 8-6 6-4 4-1 答辯 成績 15% 內(nèi)容表述 答辯表述是否清楚 5-4 4-3 3-2 2-1 現(xiàn)場 考察 內(nèi)容是否全面 5

4、-4 4-3 3-2 2-1 回答問題 回答問題是否正確 5-4 4-3 3-2 2-1 總 分 綜合成績 成績等級 指導(dǎo)老師 評閱老師 （簽名） （簽名） 年 月 日 年 月 日 說明：評定成

5、績分為優(yōu)秀(90-100),良好(80-89)，中等(70-79)，及格(60-69)和不及格(<60) 目錄 一、 設(shè)計(jì)任務(wù)書----------------------------------------------------------(3) 二、 主要設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算和說明----------------------------------------(5) 1. 課程設(shè)計(jì)的目的--------------------------------------------------------(5) 2. 課程設(shè)計(jì)題目描述和要求------------------------

6、--------------------(5) 3. 課程設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容-----------------------------------------------------(5) 3.1流程示意圖------------------------------------------------------------(5) 3.2流程和方案的說明及論證------------------------------------------(6) 3.2.1流程的說明----------------------------------------------------------(6)

7、 3.2.2方案的說明和論證-------------------------------------------------(6) 3.2.3設(shè)計(jì)方案的確定----------------------------------------------------(7) 4. 精餾塔的工藝計(jì)算------------------------------------------------------(8) 4.1精餾塔的物料衡算----------------------------------------------------(8) 4.2分段物料衡算 ---------------

8、-----------------------------------------(8) 4.3理論塔板數(shù)NT的計(jì)算-----------------------------------------------(9) 4.4實(shí)際塔板數(shù)的計(jì)算 ------------------------------------------------(10) 4.5工藝條件及物性數(shù)據(jù)計(jì)算----------------------------------------(10) 4.5.1操作壓強(qiáng)Pm----------------------------------------------------

9、---(10) 4.5.2 操作溫度tm------------------------------------------------------(11) 4.5.3平均摩爾質(zhì)量Mm-------------------------------------------------(11) 4.5.4平均密度ρm------------------------------------------------------(11) 4.5.4.1 液相密度ρlm-------------------------------------------------(11) 4.5.4.2 氣相

10、密度ρm-------------------------------------------------(12) 4.6 液體表面張力σm-------------------------------------------------(12) 4.7精餾段氣液負(fù)荷計(jì)算---------------------------------------------(12) 4.8 塔和塔板主要工藝尺寸計(jì)算-----------------------------------(12) 4.8.1塔徑-----------------------------------------------

11、---------------- (12) 4.8.2溢流裝置（設(shè)有進(jìn)口堰）-------------------------------------(14) 4.8.3 降液管的寬度Wd與降液管的面積Af----------------------(14) 4.8.4降液管底隙高度h0---------------------------------------------(15) 4.8.5塔板布置及浮閥數(shù)目與排列---------------------------------(16) 4.9 塔板流體力學(xué)計(jì)算----------------------------------

12、-------------(17) 4.9.1氣體通過塔板的壓強(qiáng)降相當(dāng)?shù)囊褐叨?-----------------(17) 4.9.2 淹塔--------------------------------------------------------------(17) 4.9.3霧沫夾帶---------------------------------------------------------(18) 4.10塔板負(fù)荷性能圖--------------------------------------------------(18) 4.11 輔助設(shè)備--冷凝器的選取---

13、-----------------------------------(21) 三、 工藝設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果匯總表--------------------------------------(21) 四、 參考文獻(xiàn)-----------------------------------------------------------(24) 五、 后記-----------------------------------------------------------------(25) 一、設(shè)計(jì)任務(wù)書 1 設(shè)計(jì)題目 浮閥式連續(xù)精餾塔及其主要附屬設(shè)備設(shè)計(jì) 2 工藝條件

14、 生產(chǎn)能力:90000噸/年（料液） 年工作日：300天 原料組成：40%苯，60%甲苯（質(zhì)量分率，下同） 產(chǎn)品組成：餾出液 97%苯，釜液 2%苯 操作壓強(qiáng)：塔頂壓強(qiáng)為常壓 進(jìn)料溫度：泡點(diǎn) 進(jìn)料狀況：泡點(diǎn) 加熱方式：間接蒸汽加熱 回流比：自選 3 設(shè)計(jì)內(nèi)容 (1)確定精餾裝置流程，繪出流程示意圖。 (2)工藝參數(shù)的確定 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的查找及估算，工藝過程的物料衡算及熱量衡算，理論塔板數(shù)，塔板效率，實(shí)際塔板數(shù)等。 (3)主要設(shè)備的工藝尺寸計(jì)算 板間距，塔徑，塔高，溢流裝置，塔盤布置等。 (4) 流體力學(xué)計(jì)算

15、 流體力學(xué)驗(yàn)算，操作符合性能圖及操作彈性等。 (5) 主要附屬設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算及選型 塔頂全凝器設(shè)計(jì)計(jì)算：熱負(fù)荷，載熱體用量，選型及流體力學(xué)計(jì)算。 料液泵設(shè)計(jì)計(jì)算;流程計(jì)算及選型。 4 設(shè)計(jì)結(jié)果總匯 5 主要符號說明 6 參考文獻(xiàn) 二、主要設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算和說明 1.課程設(shè)計(jì)的目的 化工原理課程設(shè)計(jì)是以個(gè)綜合性和實(shí)踐性較強(qiáng)的教學(xué)環(huán)節(jié),也是培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作的有益實(shí)踐,更是理論聯(lián)系實(shí)際的有效手段.通過課程設(shè)計(jì)達(dá)到如下目的: ⑴ 鞏固化工原理課程學(xué)習(xí)的有關(guān)內(nèi)容，并使它擴(kuò)大化和系統(tǒng)化; ⑵

16、 培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算技能及應(yīng)用所學(xué)理論知識部分分析問題和解決問題的能力； ⑶ 熟悉化工工藝設(shè)計(jì)的基本步驟和方法； ⑷ 學(xué)習(xí)繪制簡單的工藝流程圖和主體設(shè)備工藝尺寸圖； ⑸ 訓(xùn)練查閱參考資料及使用圖表、手冊的能力； ⑹ 通過對“適宜條件”的選擇及對自己設(shè)計(jì)成果的評價(jià)，初步建立正確的設(shè)計(jì)思想，培養(yǎng)從工程技術(shù)觀點(diǎn)出發(fā)考慮和處理工程實(shí)際問題的能力； ⑺ 學(xué)會編寫設(shè)計(jì)說明書。 2. 課程設(shè)計(jì)題目描述和要求 本設(shè)計(jì)采用連續(xù)操作方式。設(shè)計(jì)一板式塔，板空上安裝浮閥，具體工藝參數(shù)如下： 生產(chǎn)能力:90000噸/年（料液） 年工作日：300天 原料組成：40%苯，60%甲苯（質(zhì)量分率

17、，下同） 產(chǎn)品組成：餾出液 97%苯，釜液 2%苯 操作壓強(qiáng)：塔頂壓強(qiáng)為常壓 進(jìn)料溫度：泡點(diǎn) 進(jìn)料狀況：泡點(diǎn) 加熱方式：間接蒸汽加熱 回流比：R=2 3.課程設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容 3.1流程示意圖 冷凝塔→塔頂產(chǎn)品冷卻器→苯的儲罐→苯 ↓↑回流 原料→原料罐→原料預(yù)熱器→精餾塔 ↓ 塔釜 3.2 流程和方案的說明及論證 3.2.1流程的說明 首先，苯和甲苯的原料混合進(jìn)入原料罐，在里面停留一定的時(shí)間之后，通過進(jìn)入原料預(yù)熱器，在原料預(yù)熱器中加熱到泡點(diǎn)溫度，然后原料從進(jìn)料口進(jìn)入到精餾塔中。因?yàn)楸患?/p>

18、熱到了泡點(diǎn)，混合物中既有氣相混合物，又有液相混合物，這時(shí)候原料混合物就分開了，氣相混合物在精餾塔中上升，而液相混合物在精餾塔中下降。氣相混合物上升到塔頂上方的冷凝器中，這些氣相混合物被降溫到泡點(diǎn)，部分進(jìn)入到塔頂產(chǎn)品冷凝器中，停留一定的時(shí)間然后進(jìn)入苯的儲罐，而其中的氣態(tài)部分重新回到精餾塔中，這個(gè)過程就叫做回流。塔里的混合物不斷重復(fù)前面所說的過程，而進(jìn)料口不斷有新鮮原料的加入。最終，完成苯和甲苯的分離。 3.2.2方案的說明和論證 浮閥塔之所以廣泛應(yīng)用,是由于它具有下列特點(diǎn): ⑴ 生產(chǎn)能力大,由于塔板上浮閥安排比較緊湊，其開孔面積大于泡罩塔板，生產(chǎn)能力比泡罩塔板大20％—40％

19、，與篩板塔接近。 ⑵ 操作彈性大，由于閥片可以自由升降以適應(yīng)氣量的變化，因此位置正常的操作而允許符合波動范圍比篩板塔、泡罩塔都大。 ⑶ 塔板效率高，由于上升氣體從水平方向吹入液層，故汽液接觸時(shí)間較長，而霧沫夾帶量小，塔板效率高。 ⑷ 氣體壓降及液面落差小，因汽液流過浮閥塔板時(shí)阻力較小，是氣體壓降及液面落差比泡罩塔小。 ⑸ 塔的造價(jià)低，浮閥塔的造價(jià)是同等生產(chǎn)能力的泡罩塔的50％—80％，但是比篩板塔高20％—30％。 浮閥塔盤的操作原理和發(fā)展 浮閥塔的塔板上，按一定中心距開閥孔，閥孔里裝有可以升降的閥片，閥孔的排列方式，應(yīng)使絕大部分液體內(nèi)有氣泡透過，并使

20、相鄰兩閥容易吹開，鼓泡均勻。為此常采用對液流方向成錯(cuò)排的三角形的排列方式。蒸汽自閥孔上升，頂開閥片，穿過環(huán)形縫隙，以水平方向吹入液層，形成泡沫，浮閥能隨著氣速的增減在相當(dāng)寬的氣速范圍內(nèi)自由升降，以保持穩(wěn)定的操作。但是，浮閥塔的抗腐蝕性較高（防止浮閥銹死在塔板上），所以一般采用不銹鋼作成，致使浮閥造價(jià)昂貴。推廣受到一定限制。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展。各種新型填料，高效率塔板不斷被研制出來，浮閥塔的推廣并不是越來越廣。近幾十年來，人們對浮閥塔的研究越來越深入，生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)越來越豐富，積累的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)比較完整，因此設(shè)計(jì)浮閥塔比較合適。 3.2.3設(shè)計(jì)方案的確定 ⑴ 操作壓力： 精餾操作可在常壓

21、，加壓，減壓下進(jìn)行。應(yīng)該根據(jù)處理物料的性能和設(shè)計(jì)總原則來確定操作壓力。例如對于熱敏感物料，可采用減壓操作。本次設(shè)計(jì)苯和甲苯為一般物料，因此，采用常壓操作。 ⑵ 進(jìn)料狀況 進(jìn)料狀況有五種：過冷液，飽和液，汽液混合物，飽和氣，過熱氣。但在實(shí)際操作中一般將物料預(yù)熱到泡點(diǎn)或近泡點(diǎn)，才送入塔內(nèi)。這樣塔的操作比較容易控制。不受季節(jié)氣溫的影響，此外泡點(diǎn)進(jìn)料精餾段與提餾段的塔徑相同，在設(shè)計(jì)和制造上也較方便。本次設(shè)計(jì)采用泡點(diǎn)進(jìn)料，即q=1。 ⑶ 加熱方式 精餾釜的加熱方式一般采用間接加熱方式。 ⑷ 冷卻方式 塔頂?shù)睦鋮s方式通常用水冷卻，應(yīng)盡量使用循環(huán)水。如果要求的冷卻溫度較低，可考

22、慮用冷卻鹽水來冷卻。 ⑸ 熱能利用 精餾過程的特性是重復(fù)進(jìn)行氣化和冷凝。因此，熱效率很低，可采用一些改進(jìn)措施來提高熱效率。因此，根據(jù)上述設(shè)計(jì)方案的討論及設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，本設(shè)計(jì)采用常壓操作，泡點(diǎn)進(jìn)料，直接蒸汽加熱以及水冷的冷卻方式，適當(dāng)考慮熱能利用。 4. 精餾塔的工藝計(jì)算 4.1 精餾塔的物料衡算 　　根據(jù)工藝的操作條件可知： 　　料液流量 F=152.6Kmol/h 料液含苯摩爾分?jǐn)?shù)Xf =　 塔頂產(chǎn)品含苯摩爾分?jǐn)?shù)為 xD=0.9744 　　塔底產(chǎn)品含苯摩爾分?jǐn)?shù)為XW =0.0235 　　由公式： 　　F=D+W 　 　　代入數(shù)值解方程組得： 　

23、　塔頂產(chǎn)品(餾出液)流量 D=60.86 Kmol/h； 塔底產(chǎn)品(釜液)流量 W=81.7Kmol/h　　 4.2分段物料衡算 　　lgPa*= 安托尼方程 安托尼方程 　　泡點(diǎn)方程 　　根據(jù)xa從《化工原理》書中查出相應(yīng)的溫度 　　根據(jù)以上三個(gè)方程，運(yùn)用試差法可求出 Pa*,Pb* 　　當(dāng) xa=0.395 時(shí)，假設(shè)t=92℃ Pa*=144.544P，Pb*=57.809P, 　　當(dāng) xa=0.98 時(shí)，假設(shè)t=80.1℃ Pa*=100.432P，Pb*=38.904P, 　　當(dāng) xa=0.02 時(shí)，假設(shè)t=108℃ Pa*=222.331P

24、，Pb*=93.973P, 　　t=99.0℃是進(jìn)料口的溫度， 　　t=81.9℃是塔頂蒸汽需被冷凝到的溫度， 　　t=108℃是釜液需被加熱的溫度。 　　根據(jù)衡摩爾流假設(shè)，全塔的流率一致，相對揮發(fā)度也一致。 　?。╰=80.1℃） 　　所以平衡方程為 　　 最小回流比 Rmin 為 　　 所以 R=1.45Rmin＝2.00　　 所以精餾段液相摩爾流量 L(Kmol/h)＝RD＝260.86=121.7kmol/h 　　精餾段氣相摩爾流量 V(Kmol/h)＝(R+1)D＝360.86=202.4 kmol/h 所以，精餾段操作線方程 =0.

25、667xn+0.325 　　因?yàn)榕蔹c(diǎn)進(jìn)料，所以進(jìn)料熱狀態(tài) q=1 　　所以，提餾段液相摩爾流量 L'(kmol/h)＝L+qF 　　提餾段氣相摩爾流量 V'(kmol/h)＝V-(1-q)F 　　所以，提餾段操作線方程 　　 4.3 理論塔板數(shù)NT的計(jì)算 （1） 由精餾段和提餾段操作線方程按常規(guī)作圖1（見下頁）　 　 　　 圖 1 理論塔板數(shù) 圖解得NT=（15.5-1）層 ，其中精餾段理論板數(shù)為7層，提留段理論板數(shù)為7.5層 第8層為加料板。 4.4實(shí)際塔板數(shù)的計(jì)算 　　可查得：苯在

26、泡點(diǎn)時(shí)的黏度μa(mPa.s)＝0.267， 　　甲苯在泡點(diǎn)是的黏度μb(mPa.s)＝0.275， 　　所以：平均黏度μav(mPa.s)＝μa×xf+μb×(1-xf)＝0.45×0.267+(1-0.45)×0.275=0.271 所以：總板效率 ET=0.17-0.616lg0.271＝0.52 實(shí)際精餾段塔板數(shù)為 Ne1=7/0.52=13.4 (14塊) 實(shí)際提餾段塔板數(shù)為 Ne2=7.5/0.52=14.9 (15塊) 實(shí)際板數(shù) Ne=14+15=29 4.5工藝條件及物性數(shù)據(jù)計(jì)算 4.5.1操作壓強(qiáng)Pm 塔頂壓強(qiáng)PD=4+101.3

27、=105.3kpa,取每層塔板的壓強(qiáng)降為△p=0.5kpa,則進(jìn)料壓強(qiáng)PF=105.3+14×0.5=112.3KPa 平均操作壓強(qiáng)Pm=108.8kpa 4.5.2 操作溫度tm 根據(jù)操作壓強(qiáng)，依下式試差計(jì)算操作溫度： P=P0AxA+P0BxB 試差計(jì)算結(jié)果tD=81.90C,進(jìn)料板tF=99.00C,則精餾段平均溫度 4.5.3平均摩爾質(zhì)量Mm 塔頂 xD=y1=0.974 x1=0.939 MVDm=0.974*78.11+(1-0.974)*92.13=78.47kg/kmol MLDm=0.936P78.

28、11+(1-0.939)*92.13=78. 97kg/kmol 進(jìn)料板 yF=0.638 xF=0.419 MVFm=o.638*78.11+(1-0.638)*92.13=83.19kg/kmol MLFm=0.419*78.11+(1-0.419)*92.13=86.26kg/mol 則精餾段平均摩爾質(zhì)量: 4.5.4平均密度ρm 4.5.4.1液相密度ρlm 依下式 1/ρlm=aA/ρLA+aB/ρLB (a為質(zhì)量分?jǐn)?shù)） 塔頂 ρ

29、LmD=813.01kg/m3 進(jìn)料板，由加料板液相組成，xA=0.419 ρLmF=792.17 精餾段平均液相密度 4.5.4.2 氣相密度ρmV 4.6 液體表面張力σm 精餾段平均表面張力為： 4.7精餾段氣液負(fù)荷計(jì)算 V=（R+1)D= （2+1）*60.86=202.4kmol/h L=RD=2*60.86=121.72kmol/h Lh=12.528m3/h 4.8 塔和塔板主要工藝尺寸計(jì)算 4.8.1 塔徑D 塔徑HT/m 0.3～0.5 0.5～0.8 0.8

30、～1.6 1.6～2.4 2.4～4.0 板間距HT/mm 200～300 250～350 300～450 350～600 400～600 表 1 塔徑與塔板距關(guān)系表 據(jù)上表可知：初選板間距HT=0.50m，取板上液層高度hL=0.08m 故 HT－h(huán)L=0.50－0.08=0.42m 查下圖 2 得C20=0.072 圖 2 史密斯關(guān)聯(lián)圖 取安全系數(shù)為0.7，則 所

31、以塔徑取1.4m，空塔氣速為1.014m/s 4.8.2 溢流裝置lW 取堰長lW為0.7D，即 lW =0.7*1.4=0.98m 4.8.3 出口堰高h(yuǎn)W hw=hL-hOW 由lw/D=0.7/1.4=0.5,Lh/lW2.5=12.528/0.72.5=30.56m,查下圖 3得，E=1.076 圖 3 液流收縮系數(shù)計(jì)算圖 則 4.8.3 降液管的寬度Wd與降液管的面積Af 由lw/D=0.7/1.4=0.5，查下圖 3 得，Wd/D=0.067,Af/AT=0.033,

32、 圖 3 弓形降液管的寬度與面積 則 計(jì)算液體在降液管中停留時(shí)間以檢驗(yàn)液管面積，即 （大與5s符合要求） 4.8.4降液管底隙高度h0 取液體通過降液管底隙的流速u0=0.08m/s,計(jì)算降液管底隙高度h0 即 4.8.5塔板布置及浮閥數(shù)目與排列 本設(shè)計(jì)塔徑，采用分塊式塔板，以便通過人孔裝拆塔板。 以精餾段為例（提留段略） 取閥孔動能因子，則孔速為： 每層塔板上浮閥數(shù)目為： 塊（采用型浮閥） 取邊緣區(qū)寬度，破沫區(qū)寬度 計(jì)算塔板上的鼓泡區(qū)面積，即： (2-63) 其中

33、 (2-64) 取孔心距t=75mm,t==0.77mm 取排心距及t、=75mm采用等腰三角形叉排，繪制排列圖的浮閥數(shù)N=177功能因數(shù)： ， 在適宜范圍內(nèi) 塔板開孔率 4.9 塔板流體力學(xué)計(jì)算（以精餾段為例，提留段略） 4.9.1氣體通過塔板的壓強(qiáng)降相當(dāng)?shù)囊褐叨? 可根據(jù)計(jì)算 （1）干板阻力 因?yàn)椋? (2)板上充氣液層阻力 取， (3)液體表面張力所造成的阻力 此阻力很小，可忽略不計(jì)，因此與氣體流經(jīng)塔板的壓降相當(dāng)?shù)母叨葹椋? 4.9.2 淹塔 為了防止發(fā)生淹塔現(xiàn)象，

34、要求控制降液管中清液高度，即 (1)單層氣體通過塔板壓降所相當(dāng)?shù)囊褐叨龋? (2)液體通過降液管的壓頭損失： (3)板上液層高度：，則 取，已選定， 則?？梢?，所以符合防止淹塔的要求。 4.9.3霧沫夾帶 泛點(diǎn)率 泛點(diǎn)率 板上液體流經(jīng)長度： 板上液流面積： 查物性系數(shù)，泛點(diǎn)負(fù)荷系數(shù)圖 泛點(diǎn)率 泛點(diǎn)率 對于大塔，為了避免過量霧沫夾帶，應(yīng)控制泛點(diǎn)率不超過，由以上計(jì)算可知，霧沫夾帶能夠滿足的要求。 4.10 塔板負(fù)荷性能圖 （1）霧沫夾帶線

35、 泛點(diǎn)率 據(jù)此可作出負(fù)荷性能圖中的物沫夾帶線，按泛點(diǎn)率計(jì)算： 整理得：，即 由上式知霧沫夾帶線為直線，則在操作范圍內(nèi)任取兩個(gè)值，算出（見表2）。 精餾段 0.002 0.01 2.685 2.481 表 2 霧沫夾帶數(shù)值 （2）液泛線 由此確定液泛線，忽略式中 而 整理得： 在操作范圍內(nèi)，任取若干個(gè)值，算出相應(yīng)的值（見表 3）： 精餾段 0.001 8.170 0.003 7.14 0.004 6.16 0.007 5.09 表 3 液泛線數(shù)據(jù) （3）液相

36、負(fù)荷上限 液體的最大流量應(yīng)保證降液管中停留時(shí)間不低于，液體降液管內(nèi)停留時(shí)間，以作為液體在降液管內(nèi)停留時(shí)間的下限，則： （4）漏液線 對于型重閥，依作為規(guī)定氣體最小負(fù)荷的標(biāo)準(zhǔn)。 （5）液相負(fù)荷下限線 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，該線為與氣相流量無關(guān)的豎直線。 取，則 由以上作出塔板負(fù)荷性能圖，由圖 4 看出： 圖 4 塔板負(fù)荷性能圖 (1)在任務(wù)規(guī)定的氣液負(fù)荷下的操作點(diǎn)處在適宜操作區(qū)內(nèi)的適中位置； (2)塔板的氣

37、相負(fù)荷上限完全由物沫夾帶控制，操作下限由漏液控制； (3)按固定的液氣比，由圖可查出： 塔板的氣相負(fù)荷上限 氣相負(fù)荷下限 所以：操作彈性 4.11 輔助設(shè)備--冷凝器的選取 (1) 基本物性數(shù)據(jù)的查取 苯的定性溫度=0C 查得苯在定性溫度下的物性數(shù)據(jù)：ρh=828.6 kg/, , , 根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，選擇冷卻水的溫度升為8，則水的出口溫度為 水的定性溫度= 查得水在定性溫度下的物理特性數(shù)據(jù) ρc=992.3kg/m3,cpc=4.174kJ/(kg· 0c)，λc=0.633w/(m·0c), μc=0.67×10-3Pa·s (2)

38、熱負(fù)荷計(jì)算 冷卻水耗量 (3) 確定流體的流經(jīng) 該設(shè)計(jì)任務(wù)的熱流體為苯，冷流體為水，為使苯通過殼壁面向空氣中散熱，提高冷卻效果，令苯走殼程，水走管程。 (4) 計(jì)算平均溫度 按單殼程，雙管程考慮，先求逆流時(shí)平均溫度差 苯 81.9→55 冷卻水 43←35 △t 38.9 20 計(jì)算R和P 選K值。估算傳熱面積 參照附錄，取K=450W/(m2·c) (5) 選熱換器型號 由于流體溫度<500C,可選用固定管板式熱換器。由固定管板式熱換器的系類標(biāo)準(zhǔn)，選

39、熱換器型號為:FLb 500--65--25--4 主要參數(shù)如下： 外殼直徑：400mm 公稱壓力：1.6Mpa 公稱面積：5.6m2 管子尺寸：§25mm×2.5mm 管子數(shù)：30 管長：3000mm 管中心距：32mm 管程數(shù)Np：2 管子排列方式：正三角形 管程流通面積：0.016m2 實(shí)際換熱面積 采用此換熱面積的換熱器，要求過程的總傳熱系數(shù)為： 三、工藝設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果匯總表 浮閥塔工藝設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果匯總表 項(xiàng)目 符號 單位 精餾段數(shù)據(jù)及備注 提餾段數(shù)據(jù)及備注 塔徑 D m 1.4 （略） 板間距

40、 m 0.5 塔板類型 單溢流弓形降液管分塊式 空塔氣速 u m/s 1.06 堰長 m 0.98 堰高 m 0.06 板上液層高度 m 0.08 降液管底隙高 m 0.0353 浮閥數(shù) N 177 （略） 閥孔氣速 m/s 7.035 浮閥動能因子 12 孔心距 t m 0.075 排間距 m 0.080 單板壓降 Pa 592.9 降液管內(nèi)清液高度 m 0.1569 泛點(diǎn)率 % 58.49 氣相負(fù)荷上限 2.59 氣相負(fù)荷下限

41、 0.620 操作彈性 3.04（霧沫夾帶、漏液控制） 四、 參考文獻(xiàn) [1] 《化工原理》上、下修訂版，夏清、陳常貴，天津大學(xué)出版社，2005 [2] 《化工原理課程設(shè)計(jì)》 柴誠敬、王軍、張纓，天津大學(xué)化工學(xué)院，2006 [3] 《化工工藝制圖》 周大軍、揭嘉 化工工業(yè)出版社，2006 [4] 《化工工藝設(shè)計(jì)手冊》 中國石化集團(tuán)上海工程有限公司，化學(xué)工業(yè)出版社2003. 8 [5] 《化學(xué)工程師手冊》 機(jī)械工業(yè)出版社，2001.1 五后記 歷時(shí)兩個(gè)星期，我們組的課程設(shè)計(jì)任務(wù)：苯-甲苯浮閥式連續(xù)

42、精餾塔設(shè)計(jì)終于完成了。這次通過對苯-甲苯浮閥式精餾塔的設(shè)計(jì)，我們了解任務(wù)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容，掌握了它的主要程序和方法，培養(yǎng)了分析和解決工程實(shí)際問題的能力，更重要的是樹立正確的設(shè)計(jì)思想，加強(qiáng)了個(gè)人的團(tuán)隊(duì)精神。 剛開始時(shí)，可謂是困難重重。畢竟對工藝流程只是模糊的認(rèn)識，沒有把數(shù)學(xué)概念加進(jìn)去，剛開始還真不知道怎么下手，于是只是照著書把整個(gè)設(shè)計(jì)的框架弄清楚。后來在不斷的計(jì)算中，出現(xiàn)了大量的問題，不過大家一起查詢相關(guān)的資料，請教老師，不斷更改方案的可行性。這不僅培養(yǎng)了獨(dú)立思考、動手操作的能力，而且在其他方面也有顯著的提高。同時(shí)在設(shè)計(jì)的過程中我們發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學(xué)的知識了解的不過深，掌握

43、的不夠牢固，課外知識的缺乏。 通過這次課程設(shè)計(jì)之后，我懂得了：扎實(shí)的基礎(chǔ)是工程技術(shù)人員進(jìn)行工程設(shè)計(jì)的前提，作為化工學(xué)科專業(yè)的學(xué)生，在學(xué)校必須把理論知識學(xué)全、學(xué)好、學(xué)透，以便日后的工作需要。 由于時(shí)間問題，這次的設(shè)計(jì)未能十分完善，但是我們了解了基本的設(shè)計(jì)過程，學(xué)會了怎樣動手去解決實(shí)際問題的能力。相信我們以后會更加積極的去學(xué)習(xí)，對待每一次難得的動手機(jī)會，努力地去彌補(bǔ)自己的缺點(diǎn)，去充實(shí)自己，使自己成為一個(gè)真正有能力的人。與組員的合作更是一件快樂的事情，它讓我體會到了團(tuán)隊(duì)精神的重要性，相互信任、相互了解，相互合作、相互鼓勵(lì)，在困難面前我們有足夠的信心。 本次課程設(shè)計(jì)順利完成當(dāng)然也少不了老師的幫助，在王鋒、尹志芳等老師的帶領(lǐng)和指導(dǎo)下，許多難題都迎刃而解了，對此我們十分感謝！