制药工程原理课程设计任务书苯甲苯混合液筛板浮阀精馏塔设计

1、制药工程原理课 程 设 计 任 务 书苯-甲苯混合液筛板（浮阀）精馏塔设计1、 目的任务（1） 设计任务 完成精馏塔的工艺方案设计，并完成工艺设计计算，绘制塔板负荷性能图和主体设备工艺条件图，编制工艺设计说明书，（2） 设计参数1. 年处理量：30000t2. 料液初温：253. 料液浓度：50%（苯的质量分率）4. 塔顶产品浓度： 5. 塔底釜液含甲苯量不低于98%（以质量计）6. 每年实际生产天数：330天（一年中有一个月检修）7. 精馏塔塔顶压强：4KPa（表压）8. 冷却水温度：259. 饱和水蒸汽压力：2.5kgf/cm2（表压）(1kgf/cm2=98.066KPa)10. 设备形

2、式：筛板（浮阀）塔11. 进料热状况 自选12. 回流比 自选13. 单板压降 0.7kPa14. 厂址：贵州地区二、设计内容 1. 设计方案简介：对给定或选定的工艺流程、主要设备的型式进行简要的论述。2. 设计计算过程： 工艺计算及主体设备的设计计算。包括工艺参数的选定、物料衡算、热量衡算、主体设备结构和工艺尺寸的设计计算、塔板流体力学验算等。 辅助设备的选型计算。通过计算选定典型辅助设备的规格型号（选做）。3. 图纸： 工艺流程图草图。 主体设备工艺条件图。 4. 设计结果汇总。 5. 设计结果评述。 6. 参考文献。3、 时间安排 1. 查阅文献，拟定设计路线。 半天 2. 作主体设备工

3、艺计算，包括物料、热量恒算，确定主要尺寸 1天 3. 作主体设备结构设计 1天 4. 作辅助设备选型 半天 5. 编写说明书，并装订成册 2天 6.绘制主体设备工艺条件图(2号) 2天4、 设计工作要求 1、正确的设计思想和认真负责的设计态度。设计应结合实际进行，力求经济、实用、可靠和先进。设计应对生产负责。设计中的每一数据，每一笔一划都要准确可靠，负责到底。2、独立的工作能力及灵活运用所学知识分析问题和解决问题的能力。设计由学生独立完成，教师只起指导作用，学生在设计中碰到的问题和教师进行讨论。教师只做提示和启发，由学生自己去解决问题，指导教师原则上不负责检查计算结果的准确性，学生应自己负责计

4、算结果的准确性，可靠性。学生在设计中可以相互讨论，但不能照抄。3、掌握装置设计的一般办法和步骤。4、正确运用各种参考资料，合理选用各种经验公式和数据。由于所用资料不同，各种经验公式和数据可能会有一些差别。设计者应尽可能了解这些公式、数据的来历、实用范围，并能正确地运用。设计前，学生应该详细阅读设计指导书、任务书，明确设计目的、任务及内容。设计中安排好自己的工作，提高工作效率。5、 成绩评定 按照课程设计指导书成绩考核办法，进行考核并上报成绩。6、 参考文献 查阅相关文献资料，并按要求规范书写。目 录设计方案简介91.已知条件152.物料恒算163.1作图法求Rmin163.2操作线方程173.

5、2.1 精馏段操作线方程173.2.2 提馏段操作线方程173.3理论塔板数求取173.4实际塔板数求取174.精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算184.1操作压力计算184.2操作温度计算184.2.1塔顶温度tD184.2.2进料温度tF194.2.3釜底温度tw 194.3平均摩尔质量计算194.3.1 塔顶平均摩尔质量计算194.3.2 进料液平均摩尔质量计算204.3.3 塔釜平均摩尔质量计算204.4平均密度计算204.4.1气相密度计算204.4.2液相密度计算204.4.3液体平均表面张力的计算214.4.4液体平均粘度的计算215.精馏塔的塔体工艺尺寸计算225.1塔径计算

6、225.1.1精馏段塔径的计算225.1.2提馏段塔径的计算235.2有效高度的计算246塔板主要工艺尺寸的计算(精馏段)256.1 溢流装置计算25 6.1.1 堰长lw256.1.2 溢流堰高度hw256.1.3 弓形降液管宽度wd和截面积Af256.1.4 降液管底隙高度hv256.2塔板的布置256.2.1塔板的分块256.2.2边缘区宽度确定266.3.3 开孔区面积计算267 塔板主要工艺尺寸的计算(提馏段)267.1 溢流装置计算272727277.2 塔板布置287.2.1 塔板的分块287.2.2 边缘区宽度的确定287.2.3 开孔区面积287.2.4 筛孔计算及其排列28

7、8筛板的流体力学验算(精馏段)298.1 塔板压降298.2 液面落差298.3 液沫夹带298.4 漏液308.5 液泛309 筛板的流体力学验算(提馏段)319.1 塔板压降319.1.1 干板阻hv计算319.1.2 气体通过液层的阻力h1计算319.2 液面落差329.3 液沫夹带329.4 漏液329.5 液泛3210 塔板负荷性能图(精馏段)3310.1 漏液线3310.2 液沫夹带线3410.3 液相负荷下限线3410.4 液相负荷上限线3510.5 液泛线3511 塔板负荷性能图(提馏段)3611.1 漏液线3611.2 液沫夹带线3711.3 液相负荷下限线3811.4 液相

8、负荷上限线3811.5 液泛线3812 塔板附件设计3912.1 精馏塔的辅助设备3912.1.1 塔顶冷凝器3912.1.2 再沸器4012.1.3 接管4112.1.4 进料管4112.1.5 回流管4112.1.6 塔釜出料管4112.1.7 塔顶蒸汽出料管4212.1.8 塔釜蒸汽进口管4212.1.9 法兰4212.2 筒体与封头4212.2.1 筒体壁厚4212.2.2 封头(椭圆形封头)4312.3 除沫器4412.4 裙 座4412.5 人孔4412.6 塔总体高度的设计444513 小 结4514谢辞45参考文献45 1. 设计方案简介：对给定或选定的工艺流程、主要设备的型式

9、进行简要的论述。2. 设计计算过程： 工艺计算及主体设备的设计计算。包括工艺参数的选定、物料衡算、热量衡算、主体设备结构和工艺尺寸的设计计算、塔板流体力学验算等。 辅助设备的选型计算。通过计算选定典型辅助设备的规格型号（选做）。3. 图纸： 工艺流程图草图。 主体设备工艺条件图。 4. 设计结果汇总。 5. 设计结果评述。 6. 参考文献。6、 时间安排 1. 查阅文献，拟定设计路线。 半天 2. 作主体设备工艺计算，包括物料、热量恒算，确定主要尺寸 1天 3. 作主体设备结构设计 1天 4. 作辅助设备选型 半天 5. 编写说明书，并装订成册 2天 6.绘制主体设备工艺条件图(2号) 2天7

10、、 设计工作要求 1、正确的设计思想和认真负责的设计态度。设计应结合实际进行，力求经济、实用、可靠和先进。设计应对生产负责。设计中的每一数据，每一笔一划都要准确可靠，负责到底。2、独立的工作能力及灵活运用所学知识分析问题和解决问题的能力。设计由学生独立完成，教师只起指导作用，学生在设计中碰到的问题和教师进行讨论。教师只做提示和启发，由学生自己去解决问题，指导教师原则上不负责检查计算结果的准确性，学生应自己负责计算结果的准确性，可靠性。学生在设计中可以相互讨论，但不能照抄。3、掌握装置设计的一般办法和步骤。4、正确运用各种参考资料，合理选用各种经验公式和数据。由于所用资料不同，各种经验公式和数据

11、可能会有一些差别。设计者应尽可能了解这些公式、数据的来历、实用范围，并能正确地运用。设计前，学生应该详细阅读设计指导书、任务书，明确设计目的、任务及内容。设计中安排好自己的工作，提高工作效率。8、 成绩评定 按照课程设计指导书成绩考核办法，进行考核并上报成绩。7、 参考文献 查阅相关文献资料，并按要求规范书写。目 录设计方案简介91.已知条件152.物料恒算163.1作图法求Rmin163.2操作线方程173.2.1 精馏段操作线方程173.2.2 提馏段操作线方程173.3理论塔板数求取173.4实际塔板数求取174.精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算184.1操作压力计算184.2操作温

12、度计算184.2.1塔顶温度tD184.2.2进料温度tF194.2.3釜底温度tw 194.3平均摩尔质量计算194.3.1 塔顶平均摩尔质量计算194.3.2 进料液平均摩尔质量计算204.3.3 塔釜平均摩尔质量计算204.4平均密度计算204.4.1气相密度计算204.4.2液相密度计算204.4.3液体平均表面张力的计算214.4.4液体平均粘度的计算215.精馏塔的塔体工艺尺寸计算225.1塔径计算225.1.1精馏段塔径的计算225.1.2提馏段塔径的计算235.2有效高度的计算246塔板主要工艺尺寸的计算(精馏段)256.1 溢流装置计算25 6.1.1 堰长lw256.1.2

13、 溢流堰高度hw256.1.3 弓形降液管宽度wd和截面积Af256.1.4 降液管底隙高度hv256.2塔板的布置256.2.1塔板的分块256.2.2边缘区宽度确定266.3.3 开孔区面积计算267 塔板主要工艺尺寸的计算(提馏段)267.1 溢流装置计算272727277.2 塔板布置287.2.1 塔板的分块287.2.2 边缘区宽度的确定287.2.3 开孔区面积287.2.4 筛孔计算及其排列288筛板的流体力学验算(精馏段)298.1 塔板压降298.2 液面落差298.3 液沫夹带298.4 漏液308.5 液泛309 筛板的流体力学验算(提馏段)319.1 塔板压降319.

14、1.1 干板阻hv计算319.1.2 气体通过液层的阻力h1计算319.2 液面落差329.3 液沫夹带329.4 漏液329.5 液泛3210 塔板负荷性能图(精馏段)3310.1 漏液线3310.2 液沫夹带线3410.3 液相负荷下限线3410.4 液相负荷上限线3510.5 液泛线3511 塔板负荷性能图(提馏段)3611.1 漏液线3611.2 液沫夹带线3711.3 液相负荷下限线3811.4 液相负荷上限线3811.5 液泛线3812 塔板附件设计3912.1 精馏塔的辅助设备3912.1.1 塔顶冷凝器3912.1.2 再沸器4012.1.3 接管4112.1.4 进料管411

15、2.1.5 回流管4112.1.6 塔釜出料管4112.1.7 塔顶蒸汽出料管4212.1.8 塔釜蒸汽进口管4212.1.9 法兰4212.2 筒体与封头4212.2.1 筒体壁厚4212.2.2 封头(椭圆形封头)4312.3 除沫器4412.4 裙 座4412.5 人孔4412.6 塔总体高度的设计444513 小 结4514谢辞45参考文献45前 言塔设备是化工、炼油生产中最重要的设备之一。它可使气(或汽)液或液液两相之间紧密接粗，达到传至与传热的目的，常见的可在塔设备中完成的单元操作有：精馏、吸收、解析、和萃取等等。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

16、至和传热的增减湿等。在化工厂或炼油厂中，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保护等各方面都有重大影响。板式塔内沿塔高度装有若干层塔板(或称塔盘)，液体靠重力作用有顶部逐板流向塔底，并在各块板面上形成流动的液层，气(汽)体则靠压强差推动，由塔底向上依次穿过各塔板上的液层而流向塔顶，气(汽)液两相在塔内运行逐级接触，两相的组成沿塔高呈阶梯式变化。精馏操作是重要的化工单元操作，此操作过程主要是在塔设备内进行通过多层塔板，使液-液化合物系经过多次部分汽化和多次部分冷凝，以达到混合物系分离成较高纯度组分的目的，如乙醇-水的提取、苯-甲苯的分离等。评价塔设备的基本性能指

17、标主要包括以下几项： 生产能力：即单位塔截面上单位时间的物料处理； 分离效率：每层塔板所达到的分离程度； 适应能力及操作弹性：对各种物料性质的适应性以及在负荷波动时，维持操作稳定而保持较高组分分离效率的能力； 流体阻力：汽相通过每层塔板的压降要减小； 耐腐蚀和不易堵塞，方便操作、调节和检修； 塔内滞留量小；此外，塔的造价高低、安装和维修的难易和长期运转的可靠性等都是必须考虑的元素。精馏装置比较定型，一般包括：精馏塔、塔顶蒸汽冷凝塔、塔底再沸器(蒸馏釜)、原料加热器以及输送设备等。精馏过程是一个传热传质过程，塔内温度由下向上递减，塔底再沸器需要供给热使液体沸腾，而塔顶冷凝器又需要移除能量使蒸汽冷

18、凝，因此，在精馏装置中，可以利用的热能是塔顶产品和塔釜产品的带出热。在设计过程中，如何利用这些废热来预热原料液，以减少加热蒸汽和冷凝水的用量，这是一个很值得重视的问题。因为热能利用的程度，直接影响精馏操作的费用。在考虑合理利用热能的同时，还应考虑塔内操作的稳定性和操作方便，影响塔内操作稳定的重要因素有：塔釜加热蒸汽动力。塔顶回流量、温度、进料热状态及浓度等，而操作稳定性的好坏有直接影响产品质量。从精馏原理可知：要使分离过程顺利进行的两个必要条件是：汽液两相密切接触；汽液两相接触面积较大；所以选择塔设备一般根据以下原则：能提供良好的汽液接触条件和足够大的接触面积；生产能力大；操作弹性大；汽相通过

19、通过塔板的压力降较小，塔板效率高，结构简单，造价低廉等。根据塔板的结构不同，将塔设备分为许多种，常见的塔板有： 泡罩塔板：是最早在工业上大规模使用的塔板形式，操作弹性范围内气(汽)液接触充分；但泡罩加工复杂，钢材耗量大，并且塔板压降大，今年来已逐渐少用或不用； 筛孔塔板：结构简单，造价低廉，效率高，处理能力大，压强较大。设计合理时，可具有一定的操作弹性，但气(汽)速下限受漏液点限制，而且小孔筛板容易堵塞； 浮阀塔板：是目前最乐于采用的一种塔板型，其处理能力较大，效率高，压强小，液面梯度小，使用周期长，结构简单，造价比筛板略高。1.已知条件 原料液处理量：3000kg/h； 原料液组成：0. 5

20、0苯质量分数)； 塔板形式：筛孔塔板； 操作压力：4kPa(塔顶产品出料管表压)；4kPa（塔底再沸器釜液出料管表压）；4kPa（进料管表压） 进料热状况：泡点进料，q=1； 单板压降：0.7kPa： 建厂地址：沿海地区，如天津，大气压P=101.325 kPa； 加热方式：间接蒸汽加热，加热蒸汽的绝对压力P=264.6 kPa； 回流状态：泡点回流，即y1=xD； 塔顶馏出液组成(质量分数)：0.98； 塔底釜液组成(质量分数)：0.02； 苯的相对分子量：MA=78.11kg/kmol，甲苯的相对分子量：MB=92.13kg/kmol；精馏流程：苯-甲苯混合料液经原料预热器加热至泡点后，送

21、入精馏塔，塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝后，一部分作为回流，其余为塔顶产品经冷却器冷却后，送至贮槽，塔釜采用间接蒸汽再沸器供热，塔底产品经冷却后送入贮槽。2.物料恒算已知 xF(m) =0.38，xD(m)=0.98，xw(m)0.02,Fm=3500kg/h原料中 塔顶产品 塔釜产品 D=24.03 kmol/h，w=20.53 kmol/h3.塔板数计算3.1作图法求Rminq线方程为：q=1即x=xF作图得出p点坐标为xP=0.541，yP=0.75由于苯-甲苯物系属易分离物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的2倍。操作回流比R=2Rmin=21.11=2.22苯-甲苯溶液的y-x

22、图3.2操作线方程3.2.1 精馏段操作线方程即 3.2.2 提馏段操作线方程其中，即在苯-甲苯溶液的y-x图上作出操作线。3.3理论塔板数求取从D点开始在平衡曲线与精馏短操作线之间绘直角梯级，第七个梯级的水平线跨过f点，此后，在提馏段操作线与平衡曲线之间作梯级，直到第十四级水平线与平衡曲线交点的x值小于xw为止，共有14个梯级，即总理论塔板数为14，精馏段理论数为6，第七块理论板为进料板，从进料板开始为提馏段，其理论塔板数为8(包括再沸器)。3.4实际塔板数求取xF=0.54，查苯-甲苯气液平衡组成与温度关系图 得tF=92.5由tF=92.5,查液体粘度共线图得A=0.255mPa.S,

23、B进料液体平均粘度为L=0.2550.54+0.264(10.54) =0.258 mPa.S由L =0.258 mPa.S，查精馏塔全塔效率关联图得ET=52% 已知ET=NT/N实精馏短实际板层数 N精=7/52%=11.514 提馏段实际板层数N提=7/52%=15.3814 总实际板层数N精+N提=284.精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算4.1操作压力计算塔顶操作压力 PD=101.3+4=105.3kPa取单板压降 P=0.7 kPa进料板压力PF=105.3+0.714=115.1 kPa可得精馏段平均压力Pm=( PD+ PF)/2=( 105.3+ 115.1)/2=110

24、.2 kPa塔釜压力Pw=115.1+0.714=126.3kPa可得提馏段平均压力Pm=( Pw+ PF)/2=( 126.3+ 115.1)/2=120.7kPa4.2操作温度计算塔顶温度tD已知xD=0.983，查表得tD=81进料温度tF已知xF=0.54，查表得TF=90釜底温度tw已知xw=0.0235，查表得Tw=109.24.3平均摩尔质量计算4.3.1 塔顶平均摩尔质量计算塔顶产品为泡点回流y1=xD=0.983，查平衡曲线，得x1=0.95MVDR=0.98378.11+(10.984) 92.13=78.33kg/kmol MLDR=0.95378.11+(10.953)

25、 92.13=78.77kg/kmol4.3.2 进料液平均摩尔质量计算由图解理论板，得yF=0.682，xF=0.468MVFm=0.68278.11+(10.682) 92.13=82.57kg/kmol MLFm=0.46878.11+(10.468) 92.13=85.57kg/kmol故精馏段平均摩尔质量为MVm=(78.33+82.57)/2=80.45 kg/kmolMLm=(78.77+85.57)/2=82.17 kg/kmol4.3.3 塔釜平均摩尔质量计算由图解理论板，得yw=0.05，xF=0.020MVwm=0.0578.11+(10.05) 92.13=91.41k

26、g/kmol MLwm=0.02078.11+(10.020) 92.13=91.85kg/kmol故提馏段平均摩尔质量为MVm=(91.4+82.57)/2=86.99 kg/kmolMLm=(91.85+85.57)/2=88.71kg/kmol4.4平均密度计算气相密度计算由理想气体状态方程计算=PM/RT1 精馏段气相密度：Vm=PmMVm/RTm= 110.280.45/8.314(85.5+273.15)=2.973kg/m3 提馏段气相密度：Vm=PmMVm/RTm= 120.786.99/8.314(99.6+273.15)=3.388kg/m3液相密度计算液相平均密度计算为塔

27、顶液相平均密度计算由tD=81，查有机液体的相对密度得A=813.89 kg/m3，B=800.02 kg/m3LDm=813.607 kg/m32 料板液相平均密度计算由tF=90，查表得A=803.9 kg/m3，B=800.2 kg/m3LFm=803.827 kg/m3精馏段液相平均密度为Lm=(813.607+803.827)/2=808.717kg/m33 底液相平均密度计算由tw=109.2，查表得A=781.271kg/m3，B=781.1kg/m3LFm=781.27kg/m3提馏段液相平均密度为Lm=(781.27+803.827)/2=792.549kg/m3液体平均表面

28、张力的计算液相平均表面张力依下式计算，即Lm=xii塔顶液相平均表面张力的计算由tD=81，查液体表面张力共线图11得A-1，B-1LDm=0.98321.149+0.01621.58=21.15 mN.m-1进料管液相平均表面张力的计算由tF=90，查图得A-1，B-1LFm=0.5420.06+0.4620.59=20.30 mN.m-1精馏段液面平均表面张力Lm=（21.15+20.30）/2=20.72 mN.m-14 馏段液相平均表面张力的计算由tw=109.2，查图得A-1，B-1Lwm=0.023517.75+(1-0.0235)18.53=18.5 mN.m-1提馏段液面平均表

29、面张力Lm=（20.30+18.50）/2=19.4 mN.m-1液体平均粘度的计算液相平均粘度依下式计算，即塔顶液相平均粘度计算由tD=81，查液体表面张力共线图得A=0.305mPa.S, B=0.308mPa.S,进料管液相平均粘度计算由tF=90，查图得A=0.279mPa.S, B=0.286mPa.S,精馏段液相平均粘度Lm塔釜液相平均粘度计算由tw=109.2，查图得A=0.234mPa.S, B=0.254mPa.S,提馏段液相平均粘度Lm5.精馏塔的塔体工艺尺寸计算5.1塔径计算精馏段塔径的计算精馏段的气相体积：V=(R+1)D=(2.22+1)24.03=77.38Kmol

30、/h提馏段的气相体积：L=RD=2.2224.03=53.347Kmol/h精馏段的气相、液相体积流率为：其中C20由史密斯关联图查取，其中图的横坐标为：取板间距HT=0.40m，板上液层高度hT=0.06m，则HThT=0.400.06=0.34m查史密斯关联图13，得C20=0.0708取安全系数为0.7，则空塔气速为u=0.7 umax=0.71.294=0.906m/s经圆整，取D=1.0m塔截面积为AT=D2/4=1.02/4=0.785m2实际空塔气速为：u=VS/ AT= 0.582/ 0.785=0.741m/s提馏段塔径的计算提馏段的气相体积：V=V=77.38Kmol/h提

31、馏段的气相体积：L=L+F=53.347+44.56=97.907Kmol/h精馏段的气相、液相体积流率为：史密斯关联图的横坐标为：取板间距HT=0.40m，板上液层高度hT=0.06m14，则HThT=0.400.06=0.34m查史密斯关联图13，得C20=0.0690取安全系数为0.7，则空塔气速为u=0.7 umax=0.71.050=0.735m/s按标准塔径圆整后，取D=1.0m塔截面积为AT=D2/4=1.02/4=0.785m2实际空塔气速为：u=VS/ AT= 0.5519/ 0.785=0.703m/s5.2有效高度的计算精馏段有效高度为：Z精=(N精-1) HT=(14-

32、1)0.4=5.2m提馏段有效高度为：Z提=(N提-1) HT=(14-1)0.4=5.2m故精馏的有效高度为：Z= Z精+ Z提+0.8=5.2+5.2+0.8=11.2m6 塔板主要工艺尺寸的计算(精馏段)6.1 溢流装置计算因塔径D=1.0m，可选用单溢流方形液管，采用凹形复液盘。各项计算如下：6.1.1 堰长lw取lw=0.66D=0.661.0=0.66m6.1.2 溢流堰高度hw由hw=hL- how选用平直堰，堰上液层高度how由下式计算，即 取板上滴液层高度hL=60mmhw=0.06- 0.011=0.048m6.1.3 弓形降液管宽度wd和截面积Af由lw/D=0.66查图

33、5-7得Af/AT=0.0722，wd/D=0.124故Af=0.0722AT=0.07220.785=0.0567m2Wd=0.124D=0.1241=0.124m依下式验算液体在降液管中停留时间，即故降液管设计合理。6.1.4 降液管底隙高度hv 故降液管底隙高度设计合理。6.2塔板的布置6.2.1塔板的分块因D=800mm，故塔板采用分块式。查表5-3得，塔板分为3块6.2.2边缘区宽度确定6.2.3 开孔区面积计算6.2.4 筛孔计算及其排列7 塔板主要工艺尺寸的计算(提馏段)7.1 溢流装置计算因塔径D=1.0m，可选用单溢流弓形降液管，采用弓形受液盘，各项计算如下：查图得 依下式验

34、算液体在降液管中停留时间，即故提馏段降液管设计合理。 故降液管底隙高度设计合理。7.2 塔板布置7.2.1 塔板的分块因D=800mm，故塔板采用分块式。查表5-3得，塔板分为3块7.2.2 边缘区宽度的确定7.2.3 开孔区面积7.2.4 筛孔计算及其排列本例所处理的物系无腐蚀性，可选用=3mm碳钢板，取筛孔直径d0=5mm，筛孔按照正三角形排列，取孔中心距t为t=3 d0=35=15mm筛孔数目为：开孔率为：气孔通过阀孔的气速：8 筛板的流体力学验算(精馏段)8.1 塔板压降8.1.1 干板阻力hv计算干板阻力hv由下式计算，即 8.1.2 气体通过液层的阻力h1计算 查图11-12 清液

35、柱气体通过每层塔板的压降清液柱=0.60kPa0.7kPa所以0.7kPa为设计允许值。8.2 液面落差对于筛板塔，液面落差很小，且本例的塔径和液流量均不大，故可忽略液面落差的影响。8.3 液沫夹带液沫夹带量按下式计算，即故液/Kg气气8.4 漏液液体表面张力所产生的阻力按下式计算，即清液柱故得筛孔处操作气速与漏液点气速之比为故本设计中无明显漏液。8.5 液泛为防止塔内发生液泛，降液管内液层高Hd应服从下式关系，即故在本设计中不发生液泛现象。9 筛板的流体力学验算(提馏段)9.1 塔板压降9.1.1 干板阻力hc计算， 9.1.2 气体通过液层的阻力h1计算 查图11-12 清液柱气体通过每层

36、塔板的压降清液柱=0.583kPa0.7kPa所以0.7kPa为设计允许值。9.2 液面落差对于筛板塔，液面落差很小，且本例的塔径和液流量均不大，故可忽略液面落差的影响。9.3 液沫夹带液沫夹带量按下式计算，即故液/Kg气800mm，故裙座壁厚取16mm基础环内径：Dbi=(1000+216)(0.20.4)103=732mm基础环外径：Db0=(1000+216)+(0.20.4)103=1332mm圆整Dbi=800mm，Db0=1400mm基础环厚度，考虑到再沸器，裙座高度取3m，地角螺栓直径取M30。12.5 人孔人孔是安装或者检修人员进出塔的唯一通道，人孔的设置应便于进入任何一层塔板

37、，由于放置人孔处塔间距离大，且人孔设备过多会造成塔体的弯曲度难以等到要求，一般每隔1020个塔板设一个人孔，本塔共28个塔板，需设置3个人孔，每个人孔直径为450mm，在设置人孔处，板间距为600mm，群坐上开一个人孔，直径为450mm，人孔伸入塔内部应与塔内壁修平，其边缘需倒棱和磨圆。12.6 塔总体高度的设计塔的顶部空间高度：塔的顶部空间高度是指塔顶第一层塔盘到塔顶封头的直线距离，取除沫器到第一块板的距离为600mm，塔顶部空间高度为1200mm。塔的底部空间高度塔的底部空间高度是指塔底最末一层塔盘到塔底下封头切线的距离，釜液停留时间取5min， 塔立体高度：表13 筛板塔的工艺设计计算结

38、果项目计算结果备注精馏段提馏段塔径D/m1.01.0板间距HT/m0.40.4塔盘形式单溢流弓形降液分块式塔板空塔气速u/m.s-12020溢流堰长lw/m0.660.66降液管宽度wd/m0.1240.124降液管面积Af/m20.0567 0.0567降液管底隙宽度hv/m0.0330.027板上液层高度hL/m0.060.06堰上液层高读hvw/m0.0120.021边缘宽度wc/m0.0450.045ws/m0.0750.075开孔区面积Aa/m20.5320.532筛孔数目27312731开孔率10.1%10.1%阀孔气速u0/(m/s)12.7712.13 续表项目计算结果备注精馏

39、段提馏段筛孔直径d0/m0.0050.005筛孔中心距t/m0.0150.015塔板压降P/Pa679.7678气相负荷上限线Vs,max/m3.s-10.005670.00567气相负荷下限线Vs,min/m3.s-10.000560.00056操作弹性2.462.82备注栏13 小 结本课程设计过程分为：了解设计题目，分析已知条件；物理化学数据的处理；工艺计算；设备计算；塔盘设计；流体力学验算；作塔板的操作负荷性能图；选择板式精馏塔的辅助设备；绘制主体结构工艺条件图，筛板精馏塔流程图及塔釜工艺布置图。本次设计任务为：苯-甲苯精馏塔的工艺设计，计说明书详细的介绍了精馏塔的工艺计算，结构设计及流体力学计算，作出精馏段与提馏段的塔板操作负荷性能图，简单地介绍了板式精馏塔辅助设备的选择。通过此次化工原理课程设计，培养了学生理论结合实际的能力，使学生在任意给定的条件下准确设计出合理可操作精馏塔设备，而且提高了学生综合运用课堂上的知识和学习中的实践知识来分析和解决生产中实际问题的能力，同时巩固并拓宽了课堂上学到的理论知识，使思维更加有条理，更佳系统化，对实际生产过程中的操作原理有了初步了解，为以后的学习和工作打下了基础，将化工单元操作的原理有机地融入了我们的