化工原理課程設(shè)計(jì)--苯—甲苯二元物系篩板式精餾塔的工藝設(shè)計(jì)(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ： FDxx????解得：D= 的 摩 爾 質(zhì) 量甲 苯 的 摩 爾 質(zhì) 量吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)32 板數(shù)的確定 相對(duì)揮發(fā)度的計(jì)算 苯－甲苯的飽和蒸汽壓可用 Antoine 方程求算，即：式中 t――物系溫度，℃；――飽和蒸汽壓，kPa。*PA,B,C――Antoine 常數(shù)，式中 A、B、C 為常系數(shù)，對(duì)于乙醇－水物系，其值見表 11苯甲苯物系安托因方程系數(shù)表 11組分 A B C苯 1211 甲苯 1345 注：表中苯以 A 表示；甲苯以 B 表示。求得數(shù)據(jù)列于表 12表 12T(℃) 85 90 95 100 105 *()AaPkp ? 參見文獻(xiàn)（4）中 53 頁(yè)相對(duì)揮發(fā)度的計(jì)算方法，結(jié)合表 21 數(shù)據(jù)，在全塔溫度操作范圍內(nèi)，求出塔頂和塔底的平均相對(duì)揮發(fā)度 ，則平均相對(duì)揮127..??????發(fā)度為：． 最小回流比的確定氣液相平衡方程為 ()1()nnnxxy????? …………………………………………（3） 得 ,0。 eqx???因 為 由 相 平 衡 方 程 ? 取 操 作 回 流 比 為 ???*logBPAtC???吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)4 求精餾塔氣液相負(fù)荷精餾段： ??? (1)(1)??提餾段： .034qF ()972(.)????? 操作線方程的確定精餾段操作線方程： 11??RxyDnn得： .(5)??提餾段操作線方程： 1nnWLyxV???得： ..(6)??解（5） （6）得： 03,53qqxy 精餾塔理論塔板數(shù)及理論加料位置采用相平衡方程與操作線方程式逐板計(jì)算法編程（程序見附錄一）求得各理論板氣液相組成（見表 13）：表 13塔板 1 2 3 4 5 6氣相組成 液相組成 塔板 7 8 9 10 11 12氣相組成 液相組成 塔板 13 14 15 16 17 18氣相組成 液相組成 由逐板計(jì)算發(fā)求得總理論板數(shù)為 18 塊板（包括塔釜） ，精餾段板數(shù)為 10 塊，提餾段需要 8 塊板，第10 塊板加料。 操作溫度的計(jì)算苯－甲苯的飽和蒸汽壓可用 Antoine 方程求算，即： *logBPAtC???吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)5式中 t――物系溫度，℃；――飽和蒸汽壓，kPa。*PA,B,C――Antoine 常數(shù)，式中 A、B、C 為常系數(shù)，對(duì)于乙醇－水物系，其值見表 23苯甲苯物系安托因方程系數(shù)表 23組分 A B C苯 1211 甲苯 1345 注：表中苯以 A 表示；甲苯以 B 表示。由試差法的： 塔頂溫度 ?? 進(jìn)料板溫度 176。 塔釜溫度176。W精餾段平均溫度 176。1()???提餾段平均溫度 176。2(..)定性溫度 176。==.4CDWt??查得 。.2ABmPasPas????? (1)().????????? .=9(7TLE??（ ） 39。? 實(shí)際板數(shù)的計(jì)算精餾段實(shí)際板數(shù) ??提餾段實(shí)際板數(shù) 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)6 （包括塔釜）?? 操作壓強(qiáng) 取每層塔板壓降為 則 P=,?塔頂壓強(qiáng) 1325D?進(jìn)料板壓強(qiáng) .???塔底壓強(qiáng) 007WP精餾段平均操作壓強(qiáng): 1(.)???提餾段平均操作壓強(qiáng): 2(..).8P 平均摩爾質(zhì)量計(jì)算（1）塔頂 11 ,.758(09).. 4DVLyxM????????（2）進(jìn)料板 66 ,.345781().. 72mVFLyxM???????（3）塔底 1414 ,.08(.173)92..8kgol.. 03mVFLyx???????（4）精餾段平均分子量：吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)7氣相： 1,????液相： 1,1...65lL ?（5）提餾段平均分子量：氣相： 1,????液相： 1,27..? 平均密度（1）氣相密度 Vm?精餾段平均液相密度： 31, (7)vmpRT?????? ?提餾段平均液相密度： 32, ..(2519)mvmM? ???（2）液相密度 L由式 可求相應(yīng)的液相密度。1ABimL??????①對(duì)于塔頂： ,??? ????由 文 獻(xiàn) 查 得其中 α 的質(zhì)量分率為， .97..???? 則 ???②對(duì)于進(jìn)料板： ,????????由 文 獻(xiàn) 查 得其中 α 的質(zhì)量分率為：吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)8 ????? 則 ???③對(duì)于塔底： 33.,80.,????????由 文 獻(xiàn) 查 得其中 α 的質(zhì)量分率為： ?? 則 ..78035lmD?????（3）精餾段平均液相密度： , 3,??????提餾段平均液相密度： , 3,2..??? 液體表面張力 ???niimx1?（1）對(duì)于塔頂： ,??? ????由 文 獻(xiàn) 查 得 (09).mLm?????（2）對(duì)于進(jìn)料板： 115., .4,??? ?由 文 獻(xiàn) 查 得 0347.(357).76Lm??（3）對(duì)于塔底： , .N,??? ?? ?由 文 獻(xiàn) 查 得 (0).9mLm?????（4）精餾段平均表面張力： ??吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)9提餾段平均表面張力： ..9mNm????? 液體粘度 ???niiLmx1?（1）對(duì)于塔頂： ,??? ????由 文 獻(xiàn) 查 得L Dlg9lg31(.9)lg1m m????（2）對(duì)于進(jìn)料板： 5.,.264as,.284asFLALBt????由 文 獻(xiàn) 查 得Ll047l26()l807Pm Fm? ??（3）對(duì)于塔底： ,.9Pas,.5asWLALBtC?? ???由 文 獻(xiàn) 查 得Llglg(1.)lg22m Wm????（4）精餾段平均液相粘度： ,???提餾段平均液相粘度： ,2..???5．精餾段塔和塔板主要工藝尺寸計(jì)算 氣液負(fù)荷和塔徑的計(jì)算（1）精餾段氣液負(fù)荷計(jì)算 V=,L= Kmol/h . ?????319780496360VMSmmsρ ...??311 51/360Lρ（2）提餾段氣液負(fù)荷計(jì)算 = , =.47 ..6..???????332298260151037VmSLKolhKolhMms（3）初選所設(shè)計(jì)的精餾塔為中型塔，采用單流型塔板.板間距 HT=450mm吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)10則: H THL= / /, .=()()(= ????312 21 08649查 C20= 依式 147 校正物系表面張力 ./LmN?? . .L()()??020226校 正 表 面 張 力 8585 max .1. ./LVuCs?????493最 大 空 塔 氣 速 4取安全系數(shù)為 ,則空塔速度塔徑 .???06塔 徑 081531按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整為 .截面積為 ??? 實(shí)際空塔氣速為 ,? 精餾塔有效高度的計(jì)算精 餾 段 有 效 高 度 為 (19)????T精 精 （ N） H提 餾 段 有 效 高 度 為 (). 提 （ ） 08在 進(jìn) 料 板 上 方 開 一 個(gè) 小 孔 ， 其 高 度 為 .?????精 提故 精 餾 塔 的 有 效 高 度 為對(duì)塔的實(shí)際高度，根據(jù)文獻(xiàn)提供的經(jīng)驗(yàn)值，假設(shè)塔底座為 1500mm,人孔直徑為 500mm,前一節(jié)已經(jīng)設(shè)出塔板板間距為 450mm,那么它的實(shí)際高度值為。408519405mH??? 溢流裝置因塔徑 ,可選用采用單溢流，弓形降液管，平行受液盤及平行溢流堰，吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)11（1）溢流堰長(zhǎng) ???(2)出口堰高 hWLOh?溢流收縮系數(shù) E=1取板上清液層高度 ?選平直堰，堰上液高度 為OWh 32 ().841().1hOWhEl ????????故 ??(3)弓形降液管的寬度 與降液管的面積dfA由 查文獻(xiàn)（1）中圖 57 得 W d/D=，A f/AT=故 .???29480739fTA計(jì)算液體在降液管中停留時(shí)間， 故降液管設(shè)計(jì)合理。1 311360..???????（4）降液管底隙高度 h0取液體通過降液管底隙的流速 ，??依下式計(jì)算降液管底隙高度 h0 ..??????????? 塔板布置（1）塔般的分塊因 ，故塔板采用分塊式。由文獻(xiàn)（1）查表 53 得，塔板分為 3 塊。80mD?（2）邊緣區(qū)寬度確定取 。.65, cW???（3）開孔區(qū)面積計(jì)算吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)12]sin180[2122RxxRAa ???????其中： ??221[si()].?????????故 [()].91m46aA ???????（4）篩孔數(shù) n 與開孔率 φ本設(shè)計(jì)所處理的物系無(wú)腐蝕性，可選用 碳鋼板，取篩孔直徑 。3m??d?篩孔按正三角形排列，取 孔中心距 51td??取篩孔的孔徑 d 0=5mm塔板上篩孔數(shù)目為 ??..915467Ant????孔塔板開孔區(qū)的開孔率 φ %.1()15td?開孔率在 515%范圍內(nèi)，符合要求。氣體通過篩孔的氣速 110, .???? 篩板的流體力學(xué)驗(yàn)算 塔板壓降（1）干板阻力 計(jì)算ch干板阻力 ，由 查文獻(xiàn)（1）中圖 510 得 C 0=??0,2 2,1 .().05()().24m76VcLuhC???液 柱（2）氣流穿過板上液層壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨?hl吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)13????..8aVF??查文獻(xiàn)（1）中 511，得 。07?故 11().???液 柱（3）液體表面張力的阻力 計(jì)算?液體表面張力所產(chǎn)生的阻力 ， 31,???????液 柱氣體通過每層塔板的液柱高度 ???液 柱氣體通過每層塔板的壓降為（設(shè)計(jì)允許值）???????因?yàn)?D60?得 篩 板 ， 液 面 落 差 可 忽 略 不 計(jì) 液沫夾帶量的驗(yàn)算塔板上鼓泡層的高度 ???6 ,1 ()()?? ????液 液 氣 氣∴精餾段在設(shè)計(jì)負(fù)荷下不會(huì)發(fā)生過量霧沫夾帶。 漏液的驗(yàn)算對(duì)篩板塔，漏夜點(diǎn)氣速為 ,min4.()Lo VuCh??????..)293??? 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)14??實(shí) 際 孔 速篩板的穩(wěn)定性系數(shù) ,??該值大于 ，符合設(shè)計(jì)要求。故本設(shè)計(jì)中精餾段在設(shè)計(jì)負(fù)荷下無(wú)明顯漏液。 液泛驗(yàn)算為防止降液管液泛的發(fā)生，應(yīng)使降液管中清液層高度 )(WTdhH???苯—甲苯物系屬一般物系，取 ，??1().(467).2485mTWHh??????液 柱11...279()PLddTWh??? 液 柱故在設(shè)計(jì)負(fù)荷下不會(huì)發(fā)生液泛。根據(jù)以上塔板的各項(xiàng)流體力學(xué)驗(yàn)算，可以認(rèn)為精餾段塔徑和各項(xiàng)工藝尺寸是合適的。 塔板負(fù)荷性能圖 漏液線 0,min04.(.)LVu