化工原理課程設(shè)計(jì)---苯—氯苯分離過程板式精餾塔設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　化工原理課程設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　苯-氯苯分離過程板式精餾塔設(shè)計(jì)………………………..1</p><p>　　設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 …………………………………………..2</p><p>　　引 言 …………………………

2、……………………………3</p><p>　　一、設(shè)計(jì)方案的確定………………………………………4</p><p>　　二 、精餾塔的物料衡算 …………………………………7</p><p>　　三、塔板數(shù)的確定 ………………………………………..7</p><p>　　四、精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算…………9 </p>

3、<p>　　五、精餾塔的工藝尺寸計(jì)算 …………………………….13</p><p>　　六、精餾塔的工藝尺寸計(jì)算……………………………....14</p><p>　　七、塔板主要工藝尺寸的計(jì)算……………………………16</p><p>　　八、篩板的流體力學(xué)驗(yàn)算 ………………………………..19</p><p>　　九、塔板負(fù)荷性

4、能圖 ……………………………………...21</p><p>　　十、各接管尺寸的確定 …………………………………....25</p><p>　　十一、塔體設(shè)計(jì)總表 ……………………………………….27</p><p>　　十二、苯－氯苯精餾生產(chǎn)工藝流程圖……………………...29</p><p>　　十三、對設(shè)計(jì)過程的評述和有關(guān)問題的討論

5、……………....30</p><p>　　結(jié) 論 …………………………………………………….......31</p><p>　　苯-氯苯分離過程板式精餾塔設(shè)計(jì)</p><p>　　摘要：本設(shè)計(jì)對苯—氯苯分離過程篩板精餾塔裝置進(jìn)行了設(shè)計(jì)，主要進(jìn)行了以下工作：1、對主要生產(chǎn)工藝流程和方案進(jìn)行了選擇和確定。2、對生產(chǎn)的主要設(shè)備—篩板塔進(jìn)行了工藝計(jì)算設(shè)計(jì),其中包括：①

6、精餾塔的物料衡算；②塔板數(shù)的確定；③精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算；④精餾塔的塔體工藝尺寸計(jì)算；⑤精餾塔塔板的主要工藝尺寸的計(jì)算。3、繪制了生產(chǎn)工藝流程圖和精餾塔設(shè)計(jì)條件圖。4、對設(shè)計(jì)過程中的有關(guān)問題進(jìn)行了討論和評述。本設(shè)計(jì)簡明、合理，能滿足初步生產(chǎn)工藝的需要，有一定的實(shí)踐指導(dǎo)作用。</p><p>　　關(guān)鍵詞：苯—氯苯；分離過程；精餾塔 </p><p>　　The Design

7、of sieve plate-distillation Tower about theSeparating Process of Benzene-chlorobenzene</p><p>　　Abstract: A suit of equipment of sieve distillation column devices which make Benzene separate from chlorobenze

8、ne has been designed. The main work comprising: 1. The main processes and programmes of the production have been selected and determined.2.The main container filler tower has been designed,including ①the balance reckon o

9、f the sieve plate tower ②the number of the tower plank has been determinated ③the calculation of properties of matter date ④the size of the Distillation tower has been c</p><p><b>　　設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求</b>&l

10、t;/p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)任務(wù)：</b></p><p>　　設(shè)計(jì)一座苯-氯苯連續(xù)精餾塔，要求年產(chǎn)純度為99.8%的氯苯9.36萬噸，塔頂溜出液中含氯苯不得高于2%，原料液中含氯苯38%（以上均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。</p><p>　　每年300天，每天24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行。</p><p><b>　　二、操作

11、條件：</b></p><p>　?。?）塔頂壓強(qiáng) 4kPa（表壓）；</p><p>　?。?）進(jìn)料熱狀況：自選</p><p>　?。?）回流比：自選 </p><p>　?。?）塔底加熱蒸汽壓力 0.5MPa（表壓）；</p><p>　　（5）單板壓降 ≤0.7kPa。</

12、p><p><b>　　三、設(shè)計(jì)內(nèi)容</b></p><p>　?。?）精餾塔的物料衡算；</p><p>　?。?）塔板數(shù)的確定；</p><p>　?。?）精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算；</p><p>　?。?）精餾塔的塔體工藝尺寸計(jì)算；</p><p>　?。?

13、）塔板主要工藝尺寸的計(jì)算；</p><p>　?。?）塔板的流體力學(xué)驗(yàn)算；</p><p>　?。?）塔板負(fù)荷性能圖；</p><p>　?。?）精餾塔接管尺寸的計(jì)算；</p><p>　?。?）電腦繪制生產(chǎn)工藝流程圖；</p><p>　?。?0）手工繪制精餾塔設(shè)計(jì)條件圖；</p><p>　

14、?。?1）對設(shè)計(jì)過程的評述和有關(guān)問題的討論。 </p><p><b>　　四、設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　?。?）設(shè)計(jì)計(jì)算說明書撰寫規(guī)范、嚴(yán)謹(jǐn)，條理清晰；</p><p>　?。?）數(shù)據(jù)可靠，論證合理，有設(shè)計(jì)價(jià)值；</p><p>　?。?）圖紙繪制應(yīng)符合化工制圖的標(biāo)準(zhǔn)。</p><p&g

15、t;<b>　　引 言</b></p><p><b>　　1、塔設(shè)備設(shè)計(jì)概述</b></p><p>　　塔設(shè)備是化工、石油化工和煉油等生產(chǎn)中最重要的設(shè)備之一,他可以使氣(或汽)或液液兩相緊密接觸，達(dá)到相際傳質(zhì)及傳熱的目的。在化工廠、石油化工廠、煉油廠等中，塔設(shè)備的性能對于整個(gè)裝置的產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量、生產(chǎn)能力和消耗定額，以及三廢處理和環(huán)境保護(hù)等各

16、方面都有重大影響。</p><p>　　塔設(shè)備中常見的單元操作有：精餾、吸收、解吸和萃取等。此外，工業(yè)氣體的冷卻和回收、氣體的濕法凈制和干燥，以及兼有氣液兩相傳質(zhì)和傳熱的增濕和減濕等。</p><p>　　最常見的塔設(shè)備為板式塔和填料塔兩大類。作為主要用于傳質(zhì)過程的塔設(shè)備，首先必須使氣（汽）液兩相能充分接觸，以獲得高的傳質(zhì)效率。此外，為滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要，塔設(shè)備還必須滿足以下要求：1、生產(chǎn)

17、能力大；2、操作穩(wěn)定，彈性大；3、流體流動(dòng)阻力小；4、結(jié)構(gòu)簡單、材料耗用量少，制造和安裝容易；5、耐腐蝕和不易阻塞，操作方便，調(diào)節(jié)和檢修容易。</p><p>　　2、板式精餾塔設(shè)備選型及設(shè)計(jì)</p><p>　　因?yàn)榘迨剿幚砹看?、效率高、清洗檢修方便且造價(jià)低，故工業(yè)上多采用板式塔。因而本課程設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)板式塔。</p><p>　　(1)、工業(yè)上常見的幾種的板式

18、塔及其優(yōu)缺點(diǎn)</p><p>　　Ⅰ、浮閥塔。在塔板開孔上方，安裝可浮動(dòng)的閥片，浮閥可隨氣體流量的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)開度，可避免漏液，操作彈性大，造價(jià)低，且安裝檢修方便，但對材料的抗腐蝕性能要求高。</p><p>　?、颉⒑Y孔塔。結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低廉、篩板塔壓降小、液面落差也較小、生產(chǎn)能力及塔板效率都較泡罩塔高，故應(yīng)用廣泛。</p><p>　?、?、泡罩塔。其氣體通道是升

19、氣管和泡罩，由于升氣管高出塔板，即使在氣體負(fù)荷很低時(shí)也不會(huì)發(fā)生嚴(yán)重漏液，操作彈性大，升氣管為氣液兩相提供了大量的傳質(zhì)界面。但泡罩塔板結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，安裝檢修不便，生產(chǎn)能力小。綜合考慮最終選擇篩孔式精餾塔。</p><p>　　(2)、設(shè)計(jì)板式塔的要求及簡易流程</p><p>　　首先應(yīng)根據(jù)已給定的操作條件，由圖解法或解析法求得理論塔板數(shù)、選定或估算塔板效率，從而測得實(shí)際塔板數(shù)，然后對以

20、下內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)或計(jì)算： </p><p>　　Ⅰ、塔高的計(jì)算。包括塔的主體高度、頂部與底部空間的高度，以及裙座的高度。</p><p><b>　?、?、塔徑的計(jì)算。</b></p><p>　?、?、塔內(nèi)件的設(shè)計(jì)。主要是塔盤的工藝和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，此多此還包括，塔的進(jìn)出口、防沖檔板、防渦器、除沫器等的設(shè)計(jì)計(jì)算。</p><p>

21、　　設(shè)計(jì)流程簡略圖流程：裝置的有關(guān)操作條件→給定的塔板設(shè)計(jì)條件→確定塔徑→溢流區(qū)的設(shè)計(jì)→氣液接觸區(qū)的設(shè)計(jì)→各項(xiàng)核對計(jì)算。</p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)方案的確定</b></p><p><b>　　1、操作壓力</b></p><p>　　蒸餾操作可在常壓，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

22、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)為一般物料因此，采用常壓操作。</p><p><b>　　2、進(jìn)料狀況</b></p><p>　　進(jìn)料狀態(tài)有五種：過冷液，飽和液，氣液混合物，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

23、也叫方便。本次設(shè)計(jì)采用泡點(diǎn)進(jìn)料即q=1。</p><p><b>　　3、加熱方式</b></p><p>　　蒸餾釜的加熱方式一般采用間接加熱方式，若塔底產(chǎn)物基本上就是水，而且在濃度極稀時(shí)溶液的相對揮發(fā)度較大。便可以直接采用直接加熱。直接蒸汽加熱的優(yōu)點(diǎn)是：可以利用壓力較低的蒸汽加熱，在釜內(nèi)只需安裝鼓泡管，不需安裝龐大的傳熱面，這樣，操作費(fèi)用和設(shè)備費(fèi)用均可節(jié)省一些，然

24、而，直接蒸汽加熱，由于蒸汽的不斷涌入，對塔底溶液起了稀釋作用，在塔底易揮發(fā)物損失量相同的情況下。塔釜中易于揮發(fā)組分的濃度應(yīng)較低，因而塔板數(shù)稍微有增加。但對有些物系。當(dāng)殘液中易揮發(fā)組分濃度低時(shí)，溶液的相對揮發(fā)度大，容易分離故所增加的塔板數(shù)并不多，此時(shí)采用直接蒸汽加熱是合適的。</p><p><b>　　4、冷卻方式</b></p><p>　　塔頂?shù)睦鋮s方式通常水冷卻

25、，應(yīng)盡量使用循環(huán)水。如果要求的冷卻溫度較低?？煽紤]使用冷卻鹽水來冷卻。</p><p><b>　　5、熱能利用</b></p><p>　　蒸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)上敘設(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，間接蒸汽加熱以及水冷的冷卻方式，適當(dāng)考慮熱能利用。</p&

26、gt;<p>　　本設(shè)計(jì)任務(wù)為分離苯—氯苯混合物。對于二元混合物的分離，應(yīng)采用連續(xù)精餾方法，設(shè)計(jì)中采用泡點(diǎn)進(jìn)料，將混合料液經(jīng)預(yù)熱器加熱至泡點(diǎn)后送入精餾塔內(nèi)。塔頂上升器采用全凝器冷凝后，部分回流。其余部分作為塔頂產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送入儲(chǔ)罐。該物系屬于易分離物系，最小回流比較小，故操作回流比取最小回流比的2倍。塔釜部分采用間接蒸汽加熱，塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送入儲(chǔ)罐。工藝流程圖見附圖。查閱得知苯和氯苯的一些性質(zhì)如下：</p>

27、<p>　?。╤ttp://wenku.baidu.com/view/7aae7929915f804d2b16c16b.html?from=related&hasrec=1）</p><p>　　1.苯和氯苯的物理性質(zhì)</p><p>　　表1.1苯和氯苯的物理性質(zhì)</p><p>　　2.苯－氯苯的氣液相平衡數(shù)據(jù)</p><

28、p>　　表1.2苯－氯苯的氣液相平衡數(shù)據(jù)</p><p><b>　　3.組成飽和蒸氣壓</b></p><p>　　表1.3苯－氯苯的組成飽和蒸氣壓</p><p><b>　　4.液相密度</b></p><p>　　表1.4苯－氯苯的液相密度</p><p>&l

29、t;b>　　5.液相粘度µ</b></p><p>　　表1.5苯－氯苯液體粘度µ</p><p>　　二 、精餾塔的物料衡算</p><p>　　1、 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率</p><p>　　苯的摩爾質(zhì)量 </p><p>　　氯苯的摩爾質(zhì)量

30、 M氯苯=112.61kg/ kmol</p><p>　　2、 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量</p><p><b>　　3、 物料衡算</b></p><p>　　原料處理量 </p><p>　　總物料衡算 F=D+W

31、 （1）</p><p>　　易揮發(fā)組分物料衡算 0.701F=0.986D+0.003W （2）</p><p>　　聯(lián)立上式（1）、（2）得： D=283.069kmol/h F=398.617kmol/h</p><p><b>　　三、塔板數(shù)的確定</b></p><

32、;p>　　1、理論板層數(shù)的求取</p><p>　　苯－氯苯屬理想物系，可采用圖解法求理論板層數(shù)根據(jù)苯－氯苯物系的氣液平衡數(shù)據(jù)，繪出x-y，t-x-y圖　</p><p>　　圖3.1苯－氯苯的氣液平衡x-y圖</p><p>　　圖3.２苯－氯苯的氣液平衡t -x-y圖</p><p>　?。?）、根據(jù)苯－氯苯的氣液平衡數(shù)據(jù)作x-y圖

33、及t -x-y圖</p><p>　　通過氣液平衡關(guān)系在t -x-y圖直角坐標(biāo)系中做出平衡曲線，并在苯－氯苯的氣液平衡x-y圖標(biāo)出c點(diǎn)（、）、e點(diǎn)（、）、a點(diǎn)（、）三點(diǎn)；</p><p>　?。?）、求最小回流比及操作回流比</p><p>　　因飽和液體進(jìn)料，在圖中對角線上自點(diǎn)e（0.701,0.701）作垂線（q線）該線與平衡線的交點(diǎn)坐標(biāo)為（yq=0.918,x

34、q=0.701），此即最小回流比時(shí)操作線與平衡線的交點(diǎn)坐標(biāo)。Rmin=(xD-yd)/(yq-xq)=(0.986-0.918)/(0.918-0.701)=0.303取操作回流比: R=2Rmin=1.2×0.313=0.626</p><p>　?。?）、求操作線方程</p><p>　　L=RD=0.626×283.069=177.201 kmol/h<

35、/p><p>　　V=L+D=177.201+283.069=460.270 kmol/h</p><p>　　L’=L+F=177.201+398.617=575.818 kmol/h</p><p>　　V’=V=460.270 kmol/h</p><p><b>　　精餾段操作線方程</b></p>

36、<p><b>　　提餾段操作線方程</b></p><p>　?。?）、圖解法求理論板層數(shù)</p><p>　　采用圖解法求理論板層數(shù)，如圖3.1所示。求解結(jié)果為</p><p>　　總理論板層數(shù) （包括再沸器）</p><p><b>　　進(jìn)料板位置 </b></p>

37、<p>　　2、實(shí)際板層數(shù)的求取</p><p><b>　　取全塔效率為45%</b></p><p>　　精餾段 塊</p><p>　　提餾段 塊</p><p>　　四、精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算</p><p><b>　　1、操作

38、壓力計(jì)算</b></p><p>　　塔頂操作壓力 PD＝4＋101.3＝105.3 kpa</p><p>　　每層塔板壓降 ΔP=0.7kpa</p><p>　　進(jìn)料板壓力 PF=105.3＋0.7×7=110.2kpa</p><p>　　精餾段平均壓力 P

39、m＝（105.3＋110.2）/2=107.75kpa</p><p><b>　　2、操作溫度計(jì)算</b></p><p>　　根據(jù)圖可得：，=0.986, =0.0072, =0.684查圖可得：</p><p>　　塔頂溫度tD=80.10C</p><p>　　進(jìn)料板溫度：tF=89.250C</p>

40、<p>　　3、平均摩爾質(zhì)量計(jì)算</p><p>　　塔頂平均摩爾質(zhì)量計(jì)算</p><p>　　由xD= y1=0.986查平衡曲線圖3.1可得 x1=0.86</p><p>　　MVDm=0.986×78.11＋0.004×112.55=78.59 kg/kmol</p><p>　　MLDm=0.86&

41、#215;78.11＋0.14×112.55=82.93kg/kmol</p><p>　　進(jìn)料板平均摩爾質(zhì)量計(jì)算</p><p>　　由圖解理論板yF＝0.88查平衡曲線圖3.1可得xF=0.60</p><p>　　MVF=0.88×78.11＋0.12×112.55=82.24 kg/kmol</p><p&g

42、t;　　MLF=0.60×78.11＋0.40×112.55=91.89kg/kmol</p><p>　　塔底平均摩爾質(zhì)量計(jì)算</p><p><b>　　精餾段平均摩爾質(zhì)量</b></p><p>　　MV精＝（78.59+82.24）/2=80.42kg/kmol</p><p>　　ML精＝(

43、82.93+91.89)/2=87.41kg/kmol</p><p><b>　　4 平均密度計(jì)算</b></p><p>　?。?）、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>　　精餾段氣體密度: </p><p>　　（2）、液相平均密度計(jì)算<

44、;/p><p>　　液相平均密度依下式計(jì)算，即</p><p>　　查化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊_有機(jī)卷P307-P308可以得表4.1</p><p>　　由苯-氯苯溫度密度關(guān)系表（如下），可做出其液相密度圖。 表4.1苯-氯苯溫度密度關(guān)系表</p><p>　　做出其液相密度圖如下:</p><p>

45、　　圖4.1苯-氯苯溫度密度關(guān)系圖</p><p><b>　　由上圖可查得；</b></p><p><b>　　時(shí)</b></p><p><b>　　塔頂 </b></p><p>　　進(jìn)料板液相平均密度的計(jì)算：</p><p>　　所以精餾段液

46、相的平均密度:</p><p>　　5、液體平均比表面張力計(jì)算</p><p>　　查化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊_有機(jī)卷P313-P314可以得下表：</p><p>　　表4.2苯-氯苯溫度表面張力關(guān)系表</p><p>　　已知tD=80.10C，tf=900C得：</p><p><b>　　,，，。<

47、/b></p><p>　　精餾段平均表面張力： </p><p><b>　　6、液體粘度</b></p><p>　　查化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊_有機(jī)卷P310-P311</p><p>　　表4.3苯-氯苯溫度粘度關(guān)系表</p><p>　　已知tD=80.10C，tf=900C，得：mP

48、a·s, mPa·s，mPa·s, mPa·s， </p><p><b>　　精餾段平均液相粘度</b></p><p>　　五、提餾段的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)計(jì)算</p><p><b>　　操作壓力計(jì)算：</b>

49、;</p><p><b>　　進(jìn)料壓力：</b></p><p><b>　　每層塔板壓降：</b></p><p><b>　　塔底操作壓力：</b></p><p><b>　　提餾段平均壓力：</b></p><p><

50、;b>　　操作溫度計(jì)算：</b></p><p>　　依據(jù)操作壓力，由苯-氯苯物系的溫度圖得：</p><p><b>　　進(jìn)料板溫度：</b></p><p><b>　　塔底溫度：</b></p><p><b>　　提餾段平均溫度：</b></p&

51、gt;<p><b>　　平均摩爾質(zhì)量計(jì)算：</b></p><p>　　塔底平均摩爾質(zhì)量計(jì)算：</p><p>　　提餾段平均摩爾質(zhì)量：</p><p><b>　　平均密度計(jì)算：</b></p><p><b>　　氣相平均密度計(jì)算</b></p>

52、<p>　　由理想氣體狀態(tài)方程計(jì)算，即</p><p><b>　　液相平均密度計(jì)算：</b></p><p>　　液相平均密度按下式計(jì)算</p><p>　　由苯-氯苯溫度密度關(guān)系圖，可查得：</p><p><b>　　塔頂</b></p><p>　　提餾

53、段液相的平均密度：</p><p>　　六、精餾塔的工藝尺寸計(jì)算</p><p><b>　　1、塔徑的計(jì)算</b></p><p>　　精餾塔的氣、液相體積流率為</p><p>　　因?yàn)樗胶桶彘g距的關(guān)系如下表:</p><p>　　表5.1塔徑和板間距關(guān)系表</p><p

54、>　　圖5.1史密斯關(guān)聯(lián)圖</p><p>　　若取: HT =0.5m,hL=0.06m(一般hL0=0.050.08)</p><p>　　HT－h(huán)L=0.5-0.06=0.44m</p><p>　　查上圖得:C20=0.074</p><p>　　C=C20*(/20)0.2=0.075×(22.49/20)0.2=0

55、.0758</p><p><b>　　=</b></p><p>　　取安全系數(shù)為0.7(一般0.60.8),則空塔氣速為:</p><p>　　u=0.7×1.33=0.914m/s</p><p>　　，在0.8m1.6m范圍,符合</p><p>　　經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)圓整后D=2.2m&l

56、t;/p><p><b>　　實(shí)際空塔氣速為</b></p><p>　　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>　　在塔頂和塔底各開一人孔，其高度

57、為0.8m</p><p>　　故精餾塔的有效高度為</p><p>　　七、塔板主要工藝尺寸的計(jì)算</p><p><b>　　1、溢流裝置的計(jì)算</b></p><p>　　因塔徑D=2.2m ，可選用單溢流弓形降液管，采用凹形受液盤。各項(xiàng)計(jì)算如下：</p><p><b>　?。?

58、）、堰長 </b></p><p><b>　　取</b></p><p><b>　?。?）、溢流堰高度</b></p><p><b>　　由</b></p><p>　　選用平直堰，堰上液層高度,近似取 E=1 ，則</p><p>

59、　　取板上清液層高度 </p><p><b>　　故</b></p><p>　?。?）、弓形降液管寬度和截面積</p><p><b>　　由 </b></p><p><b>　　查下圖 得 </b></p><p>　　圖6.1弓形降液管

60、的寬度與面積</p><p><b>　　故</b></p><p>　　驗(yàn)算液體在降液管中停留時(shí)間</p><p><b>　　故降液管設(shè)計(jì)合理</b></p><p>　?。?）、降液管底隙高度 </p><p><b>　　取</b></p&

61、gt;<p><b>　　則</b></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=0.07m</p><p><b>　　2、塔板布置</b></p><p><b>　?。?）、塔板的分塊</b></p>

62、<p>　　因D=2.2m，故塔板采用分塊式。查下表得，塔板分為6塊。</p><p>　　（2）、邊緣區(qū)寬度確定</p><p><b>　　取 </b></p><p>　?。?）、開孔區(qū)面積的計(jì)算</p><p><b>　　開孔區(qū)面積，即</b></p>&

63、lt;p><b>　　其中</b></p><p><b>　　故</b></p><p>　?。?）、篩孔計(jì)算及其排列</p><p>　　由于所處理的物系，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t為</p><p><b>　　篩孔數(shù)目n為</b&g

64、t;</p><p><b>　　開孔率為</b></p><p>　　氣體通過閥孔的氣速為</p><p>　　八、篩板的流體力學(xué)驗(yàn)算</p><p><b>　　1、塔板壓降</b></p><p>　?。?）、干板阻力計(jì)算</p><p><

65、;b>　　干板阻力由式</b></p><p><b>　　,由 查圖得</b></p><p><b>　　故</b></p><p>　?。?）、氣體通過液層的阻力計(jì)算</p><p>　　氣體通過液層的阻力由式計(jì)算</p><p><b>　

66、　查圖得</b></p><p><b>　　故</b></p><p>　?。?）、液體表面張力的阻力計(jì)算</p><p>　　液體表面張力產(chǎn)生的阻力由下式計(jì)算得</p><p>　　氣體通過每層塔板的液柱高度可按下式計(jì)算</p><p><b>　　液柱</b>

67、;</p><p>　　氣體通過每層塔板的壓降為:</p><p>　　△Pp=hpρL g =0.102×866.06×981 =867Pa ＜ 1.1 kPa（設(shè)計(jì)允許值）</p><p><b>　　2、液面落差</b></p><p>　　對于篩板塔，液面落差很小，且本設(shè)計(jì)的塔徑和流量均不大，

68、故可忽略頁面落差影響。</p><p><b>　　3、液沫夾帶</b></p><p>　　液沫夾帶量由下式計(jì)算</p><p><b>　　而且</b></p><p><b>　　故</b></p><p>　　故在本設(shè)計(jì)中液沫夾帶量在允許范圍內(nèi)。

69、</p><p><b>　　4、漏液</b></p><p>　　對篩板塔，漏液點(diǎn)氣速可由下式計(jì)算</p><p><b>　　實(shí)際孔速 </b></p><p><b>　　穩(wěn)定系數(shù)為</b></p><p>　　故在本設(shè)計(jì)中無明顯漏液。</

70、p><p><b>　　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)服從下式關(guān)系：</p><p>　　苯－氯苯物系屬一般物系，取，則</p><p><b>　　而 </b></p><p>　　板上不設(shè)進(jìn)口堰，可由下式計(jì)算</p>

71、<p><b>　　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><b>　　九、塔板負(fù)荷性能圖</b></p><p><b>　　1、漏液線</b></p&

72、gt;<p><b>　　由</b></p><p><b>　　得：</b></p><p>　　在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)值，依上式計(jì)算出，計(jì)算結(jié)果列于表 </p><p><b>　　表8.1</b></p><p>　　由上表數(shù)據(jù)即可作漏液線1</p&g

73、t;<p><b>　　2、液沫夾帶線</b></p><p>　　以為限，求關(guān)系如下：</p><p><b>　　故 </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

74、</p><p><b>　　表8.2</b></p><p>　　由上表數(shù)據(jù)即可作出液沫夾帶線2</p><p><b>　　3、液相負(fù)荷下限線</b></p><p>　　對于平直堰，取堰上液層高度作為最小液體負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)。由</p><p><b>　　取E＝1，

75、則 </b></p><p>　　據(jù)此可作出與氣體流量無關(guān)的垂直液相負(fù)荷下限線3</p><p><b>　　4、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，由式</p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)得</b></p><p&g

76、t;　　據(jù)此可作出與氣體流量無關(guān)的垂直液相負(fù)荷上限線4</p><p><b>　　5、液泛線</b></p><p><b>　　令</b></p><p><b>　　由 </b></p><p><b>　　聯(lián)立得</b></p&

77、gt;<p>　　忽略，將與，與，與的關(guān)系代入上式，并整理得</p><p><b>　　式中</b></p><p><b>　　將有關(guān)數(shù)據(jù)代入，得</b></p><p><b>　　故</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)

78、算結(jié)果列于下表 </p><p><b>　　表8.3</b></p><p>　　由上表數(shù)據(jù)即可作出液泛線5</p><p>　　根據(jù)以上各線方程，可作出篩板的負(fù)荷性能圖，如下圖：</p><p>　　圖8.1篩板的負(fù)荷性能圖</p><p>　　Y1=1.84277+0.0078*X</

79、p><p>　　Y2=6.71103-0.06017*X</p><p>　　Y3=6.67021-0.03221*X</p><p>　　在負(fù)荷性能圖上，作出操作點(diǎn)A，連接OA，即即作出操作線。由上圖可看出，該篩板的操作上線為液泛控制，下限為漏液控制。由上圖查得</p><p><b>　　故操作彈性為</b></p

80、><p>　　十、各接管尺寸的確定</p><p><b>　　1、進(jìn)料管</b></p><p><b>　　進(jìn)料體積流量</b></p><p>　　取適宜的輸送速度，故</p><p>　　經(jīng)圓整選取熱軋無縫鋼管(GB8163-87)，（化工原理上冊P357)規(guī)格</

81、p><p><b>　　實(shí)際管內(nèi)流速：</b></p><p><b>　　2、釜?dú)堃撼隽瞎?lt;/b></p><p><b>　　釜?dú)堃旱捏w積流量：</b></p><p>　　取適宜的輸送速度，則</p><p>　　經(jīng)圓整選取熱軋無縫鋼管(GB8163-

82、87)，規(guī)格： </p><p><b>　　實(shí)際管內(nèi)流速：</b></p><p><b>　　3、回流液管</b></p><p><b>　　回流液體積流量</b></p><p>　　利用液體的重力進(jìn)行回流，取適宜的回流速度，那么</p><p>

83、;　　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>　　4、塔頂上升蒸汽管</b></p><p>　　塔頂上升蒸汽的體積流量：</p><p><b>　　取適宜速度，那么</b></p

84、><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>　　5、塔底上升蒸汽管</b></p><p>　　塔頂上升蒸汽的體積流量：</p><p><b>　　取適宜速度，那么&l

85、t;/b></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>　　十一、塔體設(shè)計(jì)總表</b></p><p>　　表10.1苯-氯苯分離過程板式精餾塔設(shè)計(jì)塔體設(shè)計(jì)總表</p>&

86、lt;p><b>　　續(xù)表10.1</b></p><p>　　十二、苯－氯苯精餾生產(chǎn)工藝流程圖</p><p>　　十三、對設(shè)計(jì)過程的評述和有關(guān)問題的討論</p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)為《化工原理》課程設(shè)計(jì)，要求通過給定的生產(chǎn)操作條件自行設(shè)計(jì)一套苯－氯苯物系的精餾分離的板式塔設(shè)備，并對所設(shè)計(jì)的塔設(shè)備進(jìn)行合理的優(yōu)化和改進(jìn)。</p

87、><p>　　通過兩周的努力，反復(fù)計(jì)算和優(yōu)化，小組成員終于設(shè)計(jì)出一套比較完善的篩孔式板式塔設(shè)備。其各項(xiàng)操作性能指標(biāo)均能符合工藝生產(chǎn)技術(shù)要求，且操作彈性大，生產(chǎn)能力強(qiáng)，達(dá)到了預(yù)期的目的。因此，本次課程設(shè)計(jì)非常成功。</p><p>　　課程設(shè)計(jì)使我們對《化工原理》課程所學(xué)知識有了更深的理解，讓我們認(rèn)識到了理論知識對工作實(shí)踐的重要的知道意義，學(xué)會(huì)理論聯(lián)系實(shí)際。課程設(shè)計(jì)要求我們完全依靠自己的能力去學(xué)

88、習(xí)和設(shè)計(jì)，而不是像以往課程那樣一切又教材和教師安排。因此，課程設(shè)計(jì)給了我們更大的發(fā)揮空間。讓我們發(fā)揮主觀能動(dòng)性獨(dú)立的查資料，找數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并將理論知識應(yīng)用到實(shí)踐中去。同時(shí)，這次課程設(shè)計(jì)也讓我們認(rèn)識到了工業(yè)上計(jì)算機(jī)的廣泛用途。通過這次課程設(shè)計(jì)提高了我們的認(rèn)識問題、分析問題、解決問題的能力。更重要的是，該課程設(shè)計(jì)需要我們充分發(fā)揮團(tuán)隊(duì)合作精神，組員之間必須緊密合作，相互配合，才可能在有限的時(shí)間內(nèi)設(shè)計(jì)出最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。總之，這次課程設(shè)計(jì)

89、既是對我們課程知識的考核，又是對我們思考問題、解決問題能力的考核，更是對我們?nèi)烁衿返碌目简?yàn)，課程設(shè)計(jì)讓我們受益匪淺；次設(shè)計(jì)中我學(xué)到了很多知識，同時(shí)使我認(rèn)識到理論于實(shí)踐的結(jié)合有多重要，也使我在潛意識中慢慢形成了一種模式：純理論主義與純經(jīng)驗(yàn)主義都是不可取的，只有聯(lián)系實(shí)際、活學(xué)活用才是對自己、對社會(huì)有用的。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)人：</b></p><p>&l

90、t;b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　1、本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)了一套年產(chǎn)產(chǎn)純度為99.8%的氯苯9.36萬噸的的苯—氯苯混合料液分離過程板式精餾塔工藝。為了滿足生產(chǎn)工藝的要求，對精餾塔進(jìn)行物料衡算、對塔的工藝條件及物性數(shù)據(jù)和塔體、塔板工藝尺寸進(jìn)行了計(jì)算，還繪制了工藝流程圖, 并對塔的主要接管的尺寸進(jìn)行了計(jì)算。</p><p>　　2、本次設(shè)計(jì)總體比較合理，各項(xiàng)設(shè)計(jì)結(jié)果均

91、符合設(shè)計(jì)要求，詳見設(shè)計(jì)結(jié)果總匯表及精餾塔裝配圖。</p><p>　　3、由于該塔操作溫度下苯—氯苯的一些物性參數(shù)均非化工手冊中未能查到的確切數(shù)據(jù)，給計(jì)算到來了一定的誤差。本設(shè)計(jì)過程中理論板梯級圖以及精餾塔篩板負(fù)荷性能圖均為電腦繪圖，誤差較小，計(jì)算較為精確。</p><p>　　4、通過這次課程設(shè)計(jì)，本人從中獲益頗多，不僅學(xué)會(huì)了對精餾塔的物料衡算，工藝流程圖的繪制及對參考文獻(xiàn)的查閱，而且鞏