苯一氯苯分离过程板式精馏塔设计

课程设计题目课程设计题目 苯苯 氯苯分离过程筛板精馏塔设计氯苯分离过程筛板精馏塔设计 2 3 万吨万吨 一 设计题目一 设计题目 试设计一座苯 氯苯连续精馏塔 已知原料液的处理量为 2 3 万吨 设塔顶馏出液中含氯苯不高于 2 塔底馏出液中含苯不高于 0 2 原料液 中含氯苯为 38 以上均为质量 二 操作条件二 操作条件 1 塔顶压强 4kPa 表压 2 进料热状况 泡点进料 3 回流比 2Rmin 4 塔釜加热蒸汽压力 0 5MPa 表压 5 单板压降不大于 0 7kPa 6 冷却水温度 35 7 年工作日 300 天 每天 24 小时连续运行 三 设计内容三 设计内容 1 精馏塔的物料衡算 2 塔板数的确定 3 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 4 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 5 塔板主要工艺尺寸的计算 6 塔板流体力学性能的计算 苯 氯苯板式精馏塔的工艺设计 2001 级学生用化工原理课程设计示范1 7 塔板负荷性能图的绘制 8 塔的工艺计算结果汇总一览表 9 生产工艺流程图及精馏塔工艺条件图的绘制 10 对本设计的评述或对有关问题的分析与讨论 四 基础数据四 基础数据 1 组分的饱和蒸汽压 mmHg i p 温度 8090100110120130131 8 苯760102513501760225028402900 i p 氯苯148205293400543719760 2 组分的液相密度 kg m3 温度 8090100110120130 苯817805793782770757 氯苯1039102810181008997985 纯组分在任何温度下的密度可由下式计算 苯 推荐 t A 187 1 912 t A 1886 1 13 912 氯苯 推荐 t B 111 1 1127 t B 0657 1 4 1124 式中的 t 为温度 3 组分的表面张力 mN m 温度 8085110115120131 苯21 220 617 316 816 315 3 氯苯26 125 722 722 221 620 4 双组分混合液体的表面张力可按下式计算 m 苯 氯苯板式精馏塔的工艺设计 2001 级学生用化工原理课程设计示范2 为 A B 组分的摩尔分率 ABBA BA m xx BA xx 4 液体的粘度 L 温度 t 6080100120140 苯 mPas 0 3810 3080 2550 2150 184 氯苯 mPas 0 5150 4280 3630 3130 274 5 氯苯的汽化潜热 常压沸点下的汽化潜热为 35 3 103kJ kmol 纯组分的汽化潜热与温度 的关系可用下式表示 氯苯的临界温度 38 0 1 2 38 0 1 2 tt tt r r c c C 2 359 c t 6 其他物性数据可查化工原理附录 苯 氯苯板式精馏塔的工艺设计 2001 级学生用化工原理课程设计示范3 目录 一 前言 5 二二 产品简介 产品简介 8 三三 设计方案的确定及工艺流程的说明 9 四 全塔的物料衡算 11 1 料液及塔顶底产品含苯的摩尔分率 11 2 平均摩尔质量 11 3 料液及塔顶底产品的摩尔流率 11 五 塔板数的确定 12 1 理论塔板数的求取 12 2 实际塔板数 13 2 1 全塔效率 13 六 塔的精馏段操作工艺条件及相关物性数据的计算 14 1 平均压强 15 2 平均温度 15 3 平均分子量 15 4 平均密度 16 4 1 液相平均密度 16 5 液体的平均表面张力 16 6 液体的平均粘度 16 七 精馏段的汽液负荷计算 18 八 塔和塔板主要工艺结构尺寸的计算 22 1 塔径 22 2 塔板工艺结构尺寸的设计与计算 22 1 1 溢流装置 22 1 2 溢流堰长 出口堰长 22 1 3 出口堰高 22 1 4 降液管的底隙高度 23 3 塔板布置 23 4 开孔数和开孔率 23 5 塔高的计算 23 九 塔板上的流体力学验算 24 1 气体通过筛板压降和的验算 24 2 气体通过板上液层的压降 25 3 雾沫夹带量的验算 25 苯 氯苯板式精馏塔的工艺设计 2001 级学生用化工原理课程设计示范4 4 漏液的验算 26 5 液泛的验算 26 十 塔板负荷性能图 27 1 雾沫夹带线 27 2 液泛线 2 27 3 液相负荷上限线 3 27 4 漏液线 气相负荷下限线 4 27 5 液相负荷下限线 5 27 十一 精馏塔的设计计算结果汇总一览表 28 十二 结束语 28 十三 参考文献 29 十四 思考题 29 苯苯 氯苯分离过程板式精馏塔设计计算书氯苯分离过程板式精馏塔设计计算书 一 前言一 前言 课程设计是本课程教学中综合性和实践性较强的教学环节 是理论联 系实际的桥梁 是使学生体察工程实际问题复杂性 学习化工设计基本知 识的初次尝试 通过课程设计 要求学生能综合利用本课程和前修课程的 基本知识 进行融会贯通的独立思考 在规定的时间内完成指定的化工设 计任务 从而得到化工工程设计的初步训练 通过课程设计 要求学生了 解工程设计的基本内容 掌握化工设计的程序和方法 培养学生分析和解 决工程实际问题的能力 同时 通过课程设计 还可以使学生树立正确的 设计思想 培养实事求是 严肃认真 高度责任感的工作作风 课程设计 是增强工程观念 培养提高学生独立工作能力的有益实践 本设计采用连续精馏分离苯 氯苯二元混合物的方法 连续精馏塔在常 压下操作 被分离的苯 氯苯二元混合物由连续精馏塔中部进入塔内 以一 定得回流比由连续精馏塔的塔顶采出含量合格的苯 由塔底采出氯苯 氯 苯纯度不低于 99 8 塔顶产品苯纯度不低于 98 质量分数 苯 氯苯板式精馏塔的工艺设计 2001 级学生用化工原理课程设计示范5 高径比很大的设备称为塔器 塔设备是化工 炼油生产中最重要的设 备之一 它可使气 或汽 液或液液两相之间进行紧密接触 达到相际传 质及传热的目的 常见的 可在塔设备中完成的单元操作有 精馏 吸收 解吸和萃取等 此外 工业气体的冷却与回收 气体的湿法净制和干燥 以及兼有气液两相传质和传热的增湿 减湿等 在化工或炼油厂中 塔设备的性能对于整个装置的产品产量质量生产 能力和消耗定额 以及三废处理和环境保护等各个方面都有重大的影响 据有关资料报道 塔设备的投资费用占整个工艺设备投资费用的较大比例 因此 塔设备的设计和研究 受到化工炼油等行业的极大重视 作为主要用于传质过程的塔设备 首先必须使气 汽 液两相充分接 触 以获得较高的传质效率 此外 为了满足工业生产的需要 塔设备还 得考虑下列各项传质效率 此外 为了满足工业生产的需要 塔设备还得 考虑下列各项要求 1 生产能力大 在较大的气 汽 液流速下 仍不致发生大量的雾 沫夹带 拦液或液泛等破坏正常操作的现象 2 操作稳定 弹性大 当塔设备的气 汽 液负荷量有较大的波动 时 仍能在较高的传质效率下进行稳定的操作 并且塔设备应保证能长期 连续操作 3 流体流动的阻力小 即流体通过塔设备的压力降小 这将大大节 省生产中的动力消耗 以及降低经常操作费用 对于减压蒸馏操作 较大 的压力降还使系统无法维持必要的真空度 4 结构简单 材料耗用量小 制造和安装容易 这可以减少基建过 程中的投资费用 5 耐腐蚀和不易堵塞 方便操作 调节和检修 事实上 对于现有的任何一种塔型 都不可能完全满足上述所有要求 仅是在某些方面具有独到之处 根据设计任务书 此设计的塔型为筛板塔 筛板塔是很早出现的一种 板式塔 五十年代起对筛板塔进行了大量工业规模的研究 逐步掌握了筛 板塔的性能 并形成了较完善的设计方法 与泡罩塔相比 筛板塔具有下 列优点 生产能力大 20 40 塔板效率高 10 15 压力降低 30 50 苯 氯苯板式精馏塔的工艺设计 2001 级学生用化工原理课程设计示范6 而且结构简单 塔盘造价减少 40 左右 安装 维修都较容易 从而一反长 期的冷落状况 获得了广泛应用 近年来对筛板塔盘的研究还在发展 出 现了大孔径筛板 孔径可达 20 25mm 导向筛板等多种形式 筛板塔盘上分为筛孔区 无孔区 溢流堰及降液管等几部分 工业塔 常用的筛孔孔径为 3 8mm 按正三角形排列 空间距与孔径的比为 2 5 5 近年来有大孔径 10 25mm 筛板的 它具有制造容易 不易堵 塞等优点 只是漏夜点低 操作弹性小 筛板塔的特点如下 1 结构简单 制造维修方便 2 生产能力大 比浮阀塔还高 3 塔板压力降较低 适宜于真空蒸馏 4 塔板效率较高 但比浮阀塔稍低 5 合理设计的筛板塔可是具有较高的操作弹性 仅稍低与泡罩塔 6 小孔径筛板易堵塞 故不宜处理脏的 粘性大的和带有固体粒子的料 液 二 产品简介二 产品简介 产品性质 有杏仁味的无色透明 易挥发液体 密度 1 105g cm3 沸 点 131 6 凝固点 45 折射率 1 5216 25 闪点 29 4 燃点 637 8 折射率 1 5246 粘度 20 0 799mPa s 表面张力 33 28 10 3N m 溶解度参数 9 5 溶于乙醇 乙醚 氯仿 苯等 大多数有机溶剂 不溶于水 易燃 蒸气与空气形成爆炸性混合物 爆炸 极限 1 3 7 1 vol 溶于大多数有机溶剂 不溶于水 常温下不受 空气 潮气及光的影响 长时间沸腾则脱氯 蒸气经过红热管子脱去氢和 氯化氢 生成二苯基化合物 有毒 在体内有积累性 逐渐损害肝 肾和 其他器官 对皮肤和粘膜有刺激性 对神经系统有麻醉性 LD502910mg kg 空气中最高容许浓度 50mg m3 遇高温 明火 氧化剂有 燃烧爆炸的危险 苯 氯苯板式精馏塔的工艺设计 2001 级学生用化工原理课程设计示范7 质量指标 氯苯纯度不低于 99 8 塔顶产品苯纯度不低于 98 原料 液中苯 38 以上均为质量分数 三 设计方案的确定及工艺流程的说明三 设计方案的确定及工艺流程的说明 一 设计方案简介 一 设计方案简介 1 精馏方式 本设计采用连续精馏方式 原料液连续加入精馏塔中 并连续收集产物和排出残液 其优点是集成度高 可控性好 产品质量稳 定 由于所涉浓度范围内乙醇和水的挥发度相差较大 因而无须采用特殊 精馏 2 操作压力 本设计选择常压 常压操作对设备要求低 操作费用低 适用于苯和氯苯这类非热敏沸点在常温 工业低温段 物系分离 3 塔板形式 根据生产要求 选择结构简单 易于加工 造价低廉的 筛板塔 筛板塔处理能力大 塔板效率高 压降教低 在苯和氯苯这种黏 度不大的分离工艺中有很好表现 4 加料方式和加料热状态 设计采用泡点进料 将原料通过预热器加 热至泡点后送入精馏塔内 5 由于蒸汽质量不易保证 采用间接蒸汽加热 6 再沸器 冷凝器等附属设备的安排 塔底设置再沸器 塔顶蒸汽完 全冷凝后再冷却至泡点下一部分回流入塔 其余部分经产品冷却器冷却后 送至储灌 塔釜采用间接蒸汽加热 塔底产品经冷却后送至储罐 二 工艺流程及说明 二 工艺流程及说明 苯 氯苯板式精馏塔的工艺设计 2001 级学生用化工原理课程设计示范8 首先 苯和氯苯的原料混合物进入原料罐 在里面停留一定的时间之 后 通过泵进入原料预热器 在原料预热器中加热到泡点温度 然后 原 料从进料口进入到精馏塔中 因为被加热到泡点 混合物中既有气相混合 物 又有液相混合物 这时候原料混合物就分开了 气相混合物在精馏塔 中上升 而液相混合物在精馏塔中下降 气相混合物上升到塔顶上方的冷 凝器中 这些气相混合物被降温到泡点 其中的液态部分进入到塔顶产品 冷却器中 停留一定的时间然后进入苯的储罐 而其中的气态部分重新回 到精馏塔中 这个过程就叫做回流 液相混合物就从塔底一部分进入到塔 底产品冷却器中 一部分进入再沸器 在再沸器中被加热到泡点温度重新 回到精馏塔 塔里的混合物不断重复前面所说的过程 而进料口不断有新 鲜原料的加入 最终 完成苯与氯苯的分离 38 氯苯 原料储存 原料预热 精馏 再沸 99 8 氯苯 储存 分配 冷凝 冷却 98 苯储存 冷却 苯 氯苯板式精馏塔的工艺设计 2001 级学生用化工原理课程设计示范9 四 全塔的物料衡算四 全塔的物料衡算 1 料液及塔顶底产品含苯的摩尔分率料液及塔顶底产品含苯的摩尔分率 苯和氯苯的相对摩尔质量分别为 78 11 和 112 56kg kmol 0 62 78 11 0 702 0 62 78 110 38 112 56 F x 0 98 78 11 0 986 0 98 78 11 0 02 112 56 D x 0 002 78 11 0 00288 0 002 78 11 0 998 112 56 W x 2 平均摩尔质量平均摩尔质量 78 11 0 7021 0 702112 5688 376kg kmol F M 78 11 0 9861 0 986112 5678 592kg kmol D M 78 11 0 002881 0 00288112 56112 46kg kmol W M 3 料液及塔顶底产品的摩尔流率料液及塔顶底产品的摩尔流率 依题给条件 一年以 300 天 一天以 24 小时计 有 全塔物料衡算 7 2 3 10 300 24 88 376 36 15kmol hF 0 702 36 150 9860 00288 FDW DW 36 15kmol h 25 71kmol h 10 44kmol h F D W 苯 氯苯板式精馏塔的工艺设计 2001 级学生用化工原理课程设计示范10 五 塔板数的确定五 塔板数的确定 1 理论塔板数理论塔板数的求取的求取 T N 苯 氯苯物系属于理想物系 可采用梯级图解法 M T 法 求取 T N 步骤如下 1 根据苯 氯苯的相平衡数据 利用泡点方程和露点方程求取yx 依据 将所得计算结果列表如下 BABt ppppx tA pxpy 温度 8090100110120130131 8 苯760102513501760225028402900 i p 氯苯148205293400543719760 x10 6770 4420 2650 1270 0190两相 摩尔 分率 y10 9130 7850 6140 3760 0710 本题中 塔内压力接近常压 实际上略高于常压 而表中所给为常压 下的相平衡数据 因为操作压力偏离常压很小 所以其对平衡关系的yx 影响完全可以忽略 2 确定操作的回流比 R 将 1 表中数据作图得曲线及曲线 在图上 因yx yxt yx 查得 而 故有 1 q0 922 e y 0 702 eF xx 986 0 D x 0 9860 922 0 2909 0 9220 702 De m ee xy R yx 考虑到精馏段操作线离平衡线较近 故取实际操作的回流比为最小回流 苯 氯苯板式精馏塔的工艺设计 2001 级学生用化工原理课程设计示范11 比的 2 倍 即 22 0 29090 582 m RR 3 求理论塔板数 精馏段操作线 1 0 3680 623 11 D nnn xR yxx RR 提馏段操作线为过和两点的直线 00288 0 00288 0 0 702 0 882 70 80 90 100 110 120 130 140 0 00 10 20 30 40 50 60 70 80 91 0 苯 氯苯物系的温度组成图 图解得块 不含釜 其中 精馏段块 提馏段11 110 T N 1 3 T N 块 第 4 块为加料板位置 2 7 T N 苯 氯苯板式精馏塔的工艺设计 2001 级学生用化工原理课程设计示范12 2 实际塔板数实际塔板数 p N 2 1 全塔效率全塔效率 T E 选用公式计算 该式适用于液相粘度为 mT E log616 0 17 0 0 07 1 4mPa s 的烃类物系 式中的为全塔平均温度下以进料组成表示 m 的平均粘度 塔的平均温度为 0 5 80 131 8 106 取塔顶底的算术平均值 在此 平均温度下查化工原理附录 11 得 smPa 24 0 A smPa 34 0 B 10 24 0 7020 341 0 7020 270 mAFBF xx 0 170 616log0 170 616log0 2700 52 Tm E 2 实际塔板数 近似取两段效率相同 p N 精馏段 块 取块 1 3 0 525 7 p N 1 6 p N 提馏段 块 取块 2 7 0 5213 46 p N 2 14 p N 总塔板数块 12 20 ppp NNN 六 塔的精馏段操作工艺条件及相关物六 塔的精馏段操作工艺条件及相关物 性数据的计算性数据的计算 1 平均压强平均压强 m p 取每层塔板压降为 0 7kPa 计算 苯 氯苯板式精馏塔的工艺设计 2001 级学生用化工原理课程设计示范13 塔顶 kPa 3 1054 3 101 D p 加料板 105 30 7 6109 5kPa F p 平均压强 105 3 109 5 2107 4kPa m p 2 平均温度平均温度 m t 查温度组成图得 塔顶为 80 加料板为 88 842 8880 m t 3 平均分子量平均分子量 m M 塔顶 查相平衡图 986 0 1 D xy940 0 1 x 0 986 78 111 0 986112 5678 59kg kmol VD m M 0 940 78 111 0 940112 5680 18kg kmol LD m M 加料板 查相平衡图 935 0 F y0 702 F x 0 935 78 111 0 935112 5680 35kg kmol VF m M 0 702 78 111 0 702112 5688 38kg kmol LD m M 精馏段 kg kmol47 7935 8059 78 mV M 80 1888 38 284 28kg kmol L m M 苯 氯苯板式精馏塔的工艺设计 2001 级学生用化工原理课程设计示范14 4 平均密度平均密度 m 4 1 液相平均密度液相平均密度 mL 塔顶 80 查表得 3 815 0kg m LD A 3 1042kg m LD B 3 10 980 02 818 6kg m 815 01042 AB LD m LD mLD ALD B aa 进料板 88 用内插法求得 815 792 5815 806 100808880 LF A LF A 3 kg m 3 1042 1019 1042 1032 8 100808880 LF B LF B kg m 3 10 620 38 879 4kg m 8061032 8 AB LF m LF mLF ALF B aa 精馏段 3 818 6879 4 2849kg m L m 2 汽相平均密度 mV 3 107 4 79 47 2 874kg m 8 314273 1584 mV m V m m p M RT 5 液体的平均表面张力液体的平均表面张力 m 塔顶 80 80 21 27mN m D A 23 75mN m D B 苯 氯苯板式精馏塔的工艺设计 2001 级学生用化工原理课程设计示范15 0 986 21 27 1 0 986 23 7521 30mN m D m 进料板 88 用内插法求得 20 30mN m LF A 22 88mN m LF B 0 702 20 30 1 0 702 22 8821 07mN m LF m 精馏段 21 3021 07 221 19mN m Lm 6 液体的平均粘度液体的平均粘度 mL 塔顶 查化工原理附录 11 在 80 下有 0 308 0 9860 428 0 0140 310mPa s LD mAABB DD xx 加料板 88 用内插法求得 0 287 0 402 A mPa s B mPa s 0 287 0 7020 402 0 2980 321mPa s LF m 精馏段 0 3100 321 20 316mPa s L m 七 精馏段的汽液负荷计算七 精馏段的汽液负荷计算 汽相摩尔流率 1 0 582 1 25 7140 67kmol hVRD 汽相体积流量 3 40 67 79 47 0 312m s 36003600 2 874 V m s V m VM V 汽相体积流量 33 0 312m s 36001123 2m h h V 液相回流摩尔流率0 582 25 7114 96kmol hLRD 苯 氯苯板式精馏塔的工艺设计 2001 级学生用化工原理课程设计示范16 液相体积流量 3 14 96 84 28 0 00042m s 36003600 849 L m s L m LM L 液相体积流量 33 0 00042m s 36001 485m h h L 冷凝器的热负荷 40 76 78 592310 3600275 2kWQVr 八 塔和塔板主要工艺结构尺寸的计算八 塔和塔板主要工艺结构尺寸的计算 1 塔径塔径 1 初选塔板间距及板上液层高度 则 350mm T H 80mm L h 0 350 080 27m TL Hh 2 按 Smith 法求取允许的空塔气速 即泛点气速 max u F u 0 5 0 5 0 00042849 0 0227 0 3122 874 sL sV L V 查 Smith 通用关联图得 20 0 056C 负荷因子 0 20 2 20 21 19 0 0560 057 2020 CC 泛点气速 m s max 0 0578492 874 2 8740 978 LVV uC 3 操作气速 取 max 0 70 68m suu 4 精馏段的塔径 4 4 0 312 3 14 0 680 76m s DVu 苯 氯苯板式精馏塔的工艺设计 2001 级学生用化工原理课程设计示范17 圆整取 800mmD 塔截面积为 22 0 502 4 T ADm 实际空塔气速 0 312 0 62m s 0 502 S T V u A 2 塔板工艺结构尺寸的设计与计算塔板工艺结构尺寸的设计与计算 1 1 溢流装置溢流装置 采用单溢流型的平顶弓形溢流堰 弓形降液管 凹形受液盘 且不设进 口内堰 1 2 溢流堰长 出口堰长 溢流堰长 出口堰长 w l 取0 60 6 0 80 48m w lD 堰上溢流强度 满足筛板塔 33 1 485 0 483 094m m h100 130m m h hw Ll 的堰上溢流强度要求 1 3 出口堰高出口堰高 w h owLw hhh 对平直堰 3 2 00284 0 whow lLEh 由及 查化工原理图 11 11 得 0 6 w lD 2 52 5 1 485 0 489 303 hw Ll 于是 02 1 E 苯 氯苯板式精馏塔的工艺设计 2001 级学生用化工原理课程设计示范18 满足要求 2 3 0 00284 1 02 1 485 0 480 0062m0 006m ow h 0 060 00620 0538m wLow hhh 3 降液管的宽度和降液管的面积 d W f A 由 查化原下 P147图 11 16 得 0 6 w lD 0 12 0 055 dfT WDAA 即 0 096m d W 2 0 502m T A 2 0 055 0 5020 03m f A 液体在降液管内的停留时间 满足要求 25 46s 3 5s fTs A HL 1 4 降液管的底隙高度降液管的底隙高度 o h 不宜小于 0 02 0 025m 本结果满足 0 006 0 0478 47 8mm ow hh o h 要求 3 塔板布置塔板布置 1 边缘区宽度与安定区宽度 c W s W 边缘区宽度 一般为 50 75mm D 2m 时 可达 100mm c W c W 安定区宽度 规定m 时mm m 时 s W5 1 D75 s W5 1 D mm 100 s W 本设计取mm mm 50 c W 70 s W 2 开孔区面积 a A 苯 氯苯板式精馏塔的工艺设计 2001 级学生用化工原理课程设计示范19 2221 2221 2 2sin 180 0 234 2 0 234 0 350 2340 35 sin 1800 35 0 301m a x Ax RxR R 式中 20 8 20 0960 070 234m ds xDWW 20 40 050 35m c RDW 4 开孔数开孔数 和开孔率和开孔率n 取筛孔的孔径 正三角形排列 筛板采用碳钢 其厚度mm5 o d 且取 故孔心距 mm3 0 3 o dtmm1553 t 每层塔板的开孔数 孔 22 1 1551 155 0 3011545 0 015 a nA t 每层塔板的开孔率 应在 5 15 故满足 101 0 3 907 0 907 0 22 o dt 要求 每层塔板的开孔面积 2 0 101 0 3010 0304m oa AA 气体通过筛孔的孔速 0 312 0 030410 26m s oso uVA 5 塔高的计算塔高的计算 在进料板上方开一人孔 其高度为 0 8m 0 8 1 75 4 55 0 8 0 4 2 0 8 1 8 1 5 12m HHHHHHH 顶裙提封底精 苯 氯苯板式精馏塔的工艺设计 2001 级学生用化工原理课程设计示范20 九 塔板上的流体力学验算九 塔板上的流体力学验算 1 气体通过筛板压降气体通过筛板压降和和的验算的验算 p h p p lcp hhhh 1 气体通过干板的压降 c h 2 2 10 262 874 0 0510 0510 0284m 0 8849 oV c oL u h C 式中孔流系数由查图 11 10 得出 o C67 1 3 5 do8 0 o C 2 气体通过板上液层的压降气体通过板上液层的压降 l h 0 62 0 060 0372m lwowL hhhh 式中充气系数的求取如下 气体通过有效流通截面积的气速 对单流型塔板有 a u 0 312 0 66m s 0 5020 03 s a Tf V u AA 动能因子0 66 2 8741 12 aaV Fu 查化原图 11 12 得0 62 3 气体克服液体表面张力产生的压降 h 3 44 21 19 10 0 002035m 849 9 81 0 005 Lo h gd 4 气体通过筛板的压降 单板压降 和 p h p p 苯 氯苯板式精馏塔的工艺设计 2001 级学生用化工原理课程设计示范21 0 02840 03720 0020350 068m pcl hhhh 满足工艺要求 849 9 81 0 068566 35Pa 0 7kPa pLp pgh 3 雾沫夹带量雾沫夹带量的验算的验算 v e 3 2 3 2 66 3 5 7 105 7 100 66 21 19 100 352 5 0 06 0 012kg kg0 1kg kg a V Tf u e Hh 液气液气 满足要求 式中 验算结果表明不会产生过量的雾沫夹带 Lf hh5 2 4 漏液的验算漏液的验算 漏液点的气速 om u 4 40 00560 13 4 4 0 80 00560 13 0 060 002035 849 2 874 6 450m s omoLLV uChh 筛板的稳定性系数 不会产生过量液漏 10 26 1 591 5 6 450 o om u K u 5 液泛的验算液泛的验算 为防止降液管发生液泛 应使降液管中的清液层高度 wTd hH H dLpd hhhH 2 2 0 00042 0 1530 1530 0028m 0 48 0 0478 s d wo L h l h 0 0680 03720 00280 108m d H 苯 氯苯板式精馏塔的工艺设计 2001 级学生用化工原理课程设计示范22 0 5 0 350 05380 2019m Tw Hh 成立 故不会产生液泛 wTd hH H 通过流体力学验算 可认为精馏段塔径及塔板各工艺结构尺寸合适 若 要做出最合理的设计 还需重选及 进行优化设计 T H L h 十 塔板负荷性能图十 塔板负荷性能图 1 雾沫夹带线雾沫夹带线 1 2 3 6 5 2 107 5 LT a v hH u e 式中 2 119 0 5020 03 ss as Tf VV uV AA 2 3 2 3 2 3 2 52 5 3600 2 5 0 05380 00284 3600 2 5 0 05380 00284 1 02 0 48 0 135 1 088 fLwow s w s S hhhh L E l L L 将已知数据代入式 1 3 2 6 32 3 2 1195 7 10 0 1 21 19 100 350 135 1 008 s s V L 1 1 2 3 0 6453 025 ss VL 在操作范围内 任取几个值 依式 1 1 算出对应的值列于下表 s L s V 苯 氯苯板式精馏塔的工艺设计 2001 级学生用化工原理课程设计示范23 sm3 s L0 00060 00150 00300 0045 sm3 s V0 6230 6050 5820 563 依据表中数据作出雾沫夹带线 1 2 液相负荷上限线 液相负荷上限线 2 取液体在降液管中停留时间的下限为 4s 3 max 0 35 0 03 0 00263m s 4 Tf s H A L 3 液相负荷下限线 液相负荷下限线 3 取平堰堰上液层高度m 006 0 ow h1 02E 2 3 2 3 min 36003600 0 002840 00284 1 020 006 0 48 s s ow w LL hE l 3 min 0 000410m s s L 4 漏液线 气相负荷下限线 漏液线 气相负荷下限线 4 2 3 0 0538 1 088 Lwows hhhL 漏液点气速 2 3 4 4 0 80 00560 13 0 0538 1 0880 002035 849 2 874 oms uL 整理得 omos uAV min 22 3 min 0 4770 037 ss VL 苯 氯苯板式精馏塔的工艺设计 2001 级学生用化工原理课程设计示范24 在操作范围内 任取几个值 依式 4 4 算出对应的值列于下表 s L s V sm 3 s L0 00060 00150 00300 0045 sm 3 s V0 2010 2080 2170 224 依据表中数据作出漏液线 4 5 液泛线 液泛线 5 令 2 dTwpwowdclLd HHhhhhhhhhhh 2 3 1 088 ows hL 22 2 2 0 0510 051 2 874 0 051 0 8 0 0304849 0 292 oVsV c oLooL s s uV h CC A V V 2 3 2 3 0 6 0 0538 1 088 0 0330 675 lwows s hhhL L 0 002035h 0318 0 3711 0 01389 0 3 22 ss lcp LVhhhh 2 2 2 0 1530 153290 64 0 48 0 0478 ss ds wo LL hL l h 22 3 2 32 0 5 0 350 05380 2920 6750 0020350 0538 1 088290 64 ss ss VL LL 2 2 22 32 0 4006 01994 82 sss VLL 苯 氯苯板式精馏塔的工艺设计 2001 级学生用化工原理课程设计示范25 在操作范围内 任取几个值 依式 2 2 算出对应的值列于下表 s L s V sm3 s L0 00060 00150 00300 0045 sm3 s V0 5970 5650 5160 465 依据表中数据作出液泛线 5 十一 精馏塔的设计计算结果汇总一览十一 精馏塔的设计计算结果汇总一览 表表 精馏塔的设计计算结果汇总一览表精馏塔的设计计算结果汇总一览表 计 算 结 果 项 目符 号单 位 精馏段提馏段 平均压强kPa107 4 平均温度 84 气相m3 s0 312 平均流量 液相m3 s0 00042 实际塔板数块20 板间距m0 35 塔段的有效高度m7 1 塔径m0 8 空塔气速m s0 62 塔板液流型式单流型 溢流管型 式 弓形 堰长m0 48 堰高m0 0538 溢 流 装 置 溢流堰宽m0 096 苯 氯苯板式精馏塔的工艺设计 2001 级学生用化工原理课程设计示范26 度 底隙高度m0 0478 板上清液层高度m0 060 孔径mm5 孔间距mm15 孔数个1545 开孔面积m20 0304 筛孔气速m s10 26 塔板压降kPa0 566 液体在降液管中的停留 时间 s25 46 降液管内清液层高度m0 108 雾沫夹带 kg 液 kg 气 0 012 负荷上限 雾沫夹带 控制 负荷下限漏液控制 气相最大负荷m3 s0 615 气相最小负荷m3 s0 18 操作弹性3 42 十二 结束语十二 结束语 通过本次课程设计 更好的认识和理解了精馏塔的设计以及工作原理 本次设计存在很多缺点与不足 望老师加以指正 十三 参考文献十三 参考文献 1 塔设备 路秀林 王者相 等编 化学工业出版社 2004年1月第1版 2 化工原理 陈敏恒 丛德滋 等编 化学工业出版社 2006年5月 苯 氯苯板式精馏塔的工艺设计 2001 级学生用化工原理课程设计示范27 第三版 3 化工过程及设备课程设计参考资料 大连工学院化工机械系化 工过程及设备教研室编 人民教育出版社 2010 年 2 月 十四 思考题十四 思考题 1 进料状态对过程有何影响 选择不同进料状态时 进料口位置有何不同 答 1 低于泡点