化工原理課程設(shè)計-5萬噸年苯-甲苯精餾塔設(shè)計

提供全套畢業(yè)設(shè)計，歡迎咨詢武漢工程大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院課程設(shè)計說明書課題名稱5萬噸/年苯-甲苯精餾塔設(shè)計專業(yè)班級11級高材試驗(yàn)1班學(xué)生學(xué)號1102020607學(xué)生姓名學(xué)生成績指導(dǎo)教師 課題工作時間6月18日至6月30日第一章設(shè)計方案的選擇塔設(shè)備是石油、化工生產(chǎn)中廣泛使用的重要生產(chǎn)設(shè)備，在石油、化工、輕工等生產(chǎn)過程中，塔設(shè)備主要用于氣、液兩相直接接觸進(jìn)行傳質(zhì)傳熱的過程，如精餾、吸收、萃取、解吸等，這些過程大多是在塔設(shè)備中進(jìn)行的。浮閥塔是在塔盤板上開許多圓孔，每一個孔上裝一個帶三條腿可上下浮動的閥。浮閥是保證氣液接觸的元件，浮閥的形式主要有F-1型、V-4型、A型和十字架型等，最常用的是F-1型。

F-1型浮閥有輕重兩種，輕閥厚1.5mm、重25g，閥輕慣性小，振動頻率高，關(guān)閥時滯后嚴(yán)重，在低氣速下有嚴(yán)重漏液，宜用在處理量大并要求壓降?。ㄈ鐪p壓蒸餾）的場合。重閥厚2mm、重33g，關(guān)閉迅速，需較高氣速才能吹開，故可以減少漏液、增加效率，但壓降稍大些，一般采用重閥。

操作時氣流自下而上吹起浮閥，從浮閥周邊水平地吹入塔盤上的液層；液體由上層塔盤經(jīng)降液管流入下層塔盤，再橫流過塔盤與氣相接觸傳質(zhì)后，經(jīng)溢流堰入降液管，流入下一層塔盤。盤式浮閥塔盤具有如下優(yōu)點(diǎn)：

處理量較大，比泡罩塔提高20～40%，這是因?yàn)闅饬魉絿姵?，減少了霧沫夾帶，以及浮閥塔盤可以具有較大的開孔率的緣故。

操作彈性比泡罩塔要大。

分離效率較高，比泡罩塔高15%左右。因?yàn)樗P上沒有復(fù)雜的障礙物，所以液面落差小，塔盤上的氣流比較均勻。

壓降較低，因?yàn)闅怏w通道比泡罩塔簡單得多，因此可用于減壓蒸餾。

塔盤的結(jié)構(gòu)較簡單，易于制造。

浮閥塔不宜用于易結(jié)垢、結(jié)焦的介質(zhì)系統(tǒng)，因垢和焦會妨礙浮閥起落的靈活性。[1]現(xiàn)在，對篩板塔的結(jié)構(gòu)、性能有充分的研究。只要設(shè)計合理、操作正確，就可以獲得較滿意的塔板效率和一定的操作彈性，故近年來篩板塔的應(yīng)用日趨廣泛。1.1操作條件的確定確定設(shè)計方案是指確定整個精餾裝置的流程、各種設(shè)備的結(jié)構(gòu)型式和某些操作指標(biāo)。例如組分的分離順序、塔設(shè)備的型式、操作壓力、進(jìn)料熱狀態(tài)、塔頂蒸汽的冷凝方式等。1.1.1操作壓力蒸餾操作通?？稍诔?、加壓和減壓下進(jìn)行。確定操作壓力時，必須根據(jù)所處理物料的性質(zhì)，兼顧技術(shù)上的可行性和經(jīng)濟(jì)上的合理性進(jìn)行考慮。對于沸點(diǎn)低、在常壓下為氣態(tài)的物料，則應(yīng)在加壓下進(jìn)行蒸餾。當(dāng)物性無特殊要求時，一般是在稍高于大氣壓下操作。但在塔徑相同的情況下，適當(dāng)?shù)靥岣卟僮鲏毫梢蕴岣咚奶幚砟芰?。有時應(yīng)用加壓蒸餾的原因，則在于提高平衡溫度后，便于利用蒸汽冷凝時的熱量，或可用較低品位的冷卻劑使蒸汽冷凝，從而減少蒸餾的能量消耗。[2]1.1.2進(jìn)料狀態(tài)進(jìn)料狀態(tài)與塔板數(shù)、塔徑、回流量及塔的熱負(fù)荷都有密切的聯(lián)系。在實(shí)際的生產(chǎn)中進(jìn)料狀態(tài)有多種，但一般都將料液預(yù)熱到泡點(diǎn)或接近泡點(diǎn)才送入塔中；此外，在泡點(diǎn)進(jìn)料時，精餾段與提餾段的塔徑相同，為設(shè)計和制造上提供了方便。本設(shè)計采用泡點(diǎn)進(jìn)料。[3]1.1.3加熱方式蒸餾釜的加熱方式通常采用間接蒸汽加熱，設(shè)置再沸器。有時也可采用直接蒸汽加熱。采用直接蒸汽加熱時，加熱蒸汽的壓力要高于釜中的壓力，以便克服蒸汽噴出小孔的阻力及釜中液柱靜壓力。本設(shè)計采用間接蒸汽加熱。1.2確定設(shè)計方案的原則確定設(shè)計方案總的原則是在可能的條件下，盡量采用科學(xué)技術(shù)上的最新成就，使生產(chǎn)達(dá)到技術(shù)上最先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)上最合理的要求，符合優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、安全、低消耗的原則。為此，必須具體考慮如下幾點(diǎn)。1.2.1滿足工藝和操作的要求所設(shè)計出來的流程和設(shè)備，首先必須保證產(chǎn)品達(dá)到任務(wù)規(guī)定的要求，而且質(zhì)量要穩(wěn)定，這就要求各流體流量和壓頭穩(wěn)定，入塔料液的溫度和狀態(tài)穩(wěn)定，從而需要采取相應(yīng)的措施。其次所定的設(shè)計方案需要有一定的操作彈性。因此，在必要的位置上要裝置調(diào)節(jié)閥門，在管路中安裝備用支線。計算傳熱面積和選取操作指標(biāo)時，也應(yīng)考慮到生產(chǎn)上的可能波動。再其次，要考慮必需裝置的儀表(如溫度計、壓強(qiáng)計，流量計等)及其裝置的位置，以便能通過這些儀表來觀測生產(chǎn)過程是否正常，從而幫助找出不正常的原因，以便采取相應(yīng)措施。1.2.2滿足經(jīng)濟(jì)上的要求要節(jié)省熱能和電能的消耗，減少設(shè)備及基建費(fèi)用。又如冷卻水出口溫度的高低，一方面影響到冷卻水用量，另方面也影響到所需傳熱面積的大小，即對操作費(fèi)和設(shè)備費(fèi)都有影響。同樣，回流比的大小對操作費(fèi)和設(shè)備費(fèi)也有很大影響。本設(shè)計采用循環(huán)工藝，以節(jié)能，詳見換熱器處。1.2.3保證安全生產(chǎn)苯屬有毒物料，不能讓其蒸汽彌漫車間。塔是指定在常壓下操作的，塔內(nèi)壓力過大或塔驟冷而產(chǎn)生真空，都會使塔受到破壞，因而需要安全裝置。以上三項(xiàng)原則在生產(chǎn)中都是同樣重要的。

1.3

塔設(shè)備的用材

塔體：鋼材，有色金屬或非金屬耐腐蝕材料，鋼殼襯砌襯、涂非金屬材料。

塔板：鋼為主，陶瓷、鑄鐵為輔。

填料：瓷、鋼、鋁、石墨、尼龍、聚丙烯塑料。裙座：一般為炭鋼。1.4設(shè)計所需技術(shù)參數(shù)原料：苯、甲苯原料溫度：25℃處理量：5萬噸/年原料組成：苯的質(zhì)量分率40%分離要求：塔頂苯的質(zhì)量分率94%，塔底苯的質(zhì)量分率3%生產(chǎn)時間：300天/年冷卻水進(jìn)口溫度：25℃加熱劑：0.9MPa飽和水蒸汽單板壓降:≤0.7kPa生產(chǎn)方式：連續(xù)操作，泡點(diǎn)回流第二章物料衡算與塔板計算2.1精餾塔的物料衡算2.1.1原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率苯的摩爾質(zhì)量=78.11kg/kmol甲苯的摩爾質(zhì)量=92.13kg/kmol進(jìn)料組成塔頂組成塔底組成2.1.2原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量原料液塔頂塔底2.1.3全塔總物料衡算(1)原料處理量根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)5萬噸/年，若按工作日300天，每天24h工作，則產(chǎn)品流量為：F=6944.4/85.96=80.79kmol/h（2）總物料衡算80.79=D+W(3)苯物料衡算80.79×0.44019=0.94866D+0.035195W聯(lián)立方程解得D=35.82kmol/hW=44.97kmol/h若以塔頂苯為主要產(chǎn)品，回收率則回收率n=35.82×0.94866/(80.79×0.44019)=0.9555式中F原料液流量D塔頂產(chǎn)品量W塔底產(chǎn)品量2.2塔板數(shù)及最小回流比的確定2.2.1理論板數(shù)與最小回流比設(shè)定工藝操作條件可知：q=1(泡點(diǎn)進(jìn)料）苯的液相x苯的氣相y溫度T0.0000.000110.60.0880.212106.10.2000.370102.20.3000.50098.60.3970.61895.20.4890.71092.10.5920.78989.40.7000.85386.80.8030.91484.40.9030.95782.30.9500.97981.21.0001.00080.2表1苯-甲苯的汽液相平衡數(shù)據(jù)圖2.1苯-甲苯的氣液—溫度曲線[4]（101.3kPa）由上圖2.1得，組成為的苯-甲苯溶液泡點(diǎn)由上圖2.1內(nèi)插法可求得:，，℃（2）全回流過程時的相對揮發(fā)度的選取將苯-甲苯溶液視為理想溶液，純組分的蒸汽壓為當(dāng)溫度為塔頂溫度時，,，，當(dāng)溫度為進(jìn)料溫度時，，，，當(dāng)溫度為塔底溫度時，℃，，,計算得全回流條件下的最少理論塔板數(shù)時將全塔的相對揮發(fā)度視為上述三者的均值即(3)全回流下的最少理論塔板數(shù)為求出最適宜的回流比，因此在之間選取諾干值，并根據(jù)吉利蘭關(guān)聯(lián)圖用捷算法求出各回流比所對應(yīng)的理論塔板數(shù)，在結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)中的設(shè)備費(fèi)與操作費(fèi)選取最適宜的回流比。表2.3回流比與理論塔板數(shù)的捷算關(guān)系[4]倍數(shù)R(R-Rmin)/(R+1)(N-Nmin)/(N+1)NN(R+1)1.11.4410.053670.6049219.24946.98731.121.46720.063720.5924618.63045.96331.141.49340.073550.5805018.07045.05641.161.51960.083190.5690217.56344.25061.181.54580.092620.5580117.10043.53271.21.5720.101870.5474216.67642.89171.221.59820.110920.5372416.28842.31851.241.62440.119800.5274515.92941.80521.261.65060.128500.5180215.59841.34501.281.67680.137030.5089515.29240.93251.31.7030.145390.5002015.00640.56251.321.72920.153600.4917714.74140.23081.341.75540.161650.4836414.49339.93381.361.78160.169540.4757914.26139.66821.381.80780.177290.4686714.05739.46791.41.8340.184900.4618913.86739.29871.421.86020.192360.4553513.68839.15161.441.88640.199700.4490413.52039.02441.461.91260.206890.4429413.36138.91531.481.93880.213960.4370313.21038.82281.51.9650.220910.4313113.06838.74521.521.99120.227730.4257712.93238.68141.542.01740.234440.4203912.80238.63021.562.04360.241030.4151712.67938.59061.582.06980.247510.4101012.56238.56191.62.0960.253880.4051712.44938.54301.622.12220.260140.4003812.34238.53341.632.13530.263230.3980312.29038.53191.642.14840.266290.3957112.23938.53241.662.17460.272350.3911712.14038.53941.682.20080.278310.3867412.04538.55381.72.2270.284160.3824311.95438.57531.722.25320.289930.3782211.86638.60321.742.27940.295600.3741111.78238.63731.762.30560.301190.3701011.70138.67721.782.33180.306680.3661911.62238.72251.82.3580.312090.3623711.54638.77291.822.38420.317420.3586311.47338.82811.842.41040.322660.3549811.40338.88791.862.43660.327820.3514111.33438.95201.882.46280.332910.3479211.26839.02011.92.4890.337920.3445011.20439.09211.922.51520.342850.3411511.14239.16781.942.54140.347720.3378811.08239.24701.962.56760.352510.3346711.02439.32951.982.59380.357230.3315210.96839.415122.620.361880.3284410.91339.5038利用吉利蘭經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)公式：（適用條件：）（適用條件：）上表中的的求法是按照當(dāng)全回流時的理論塔板數(shù)中的公式:因此可以根據(jù)由之前求出的,并在1.1~2.0之間取若干值求出對應(yīng)的R值，就可以將所求解的，，的值代入上面的吉利蘭關(guān)聯(lián)公式，求出多個理論塔板數(shù)，將所求出的各個值可列出表2.3。根據(jù)表2.3作圖2.2，可以直觀的反映出不同的回流比的選取對理論塔板數(shù)的影響。圖2.2的縱坐標(biāo)表示當(dāng)選取不同的回流比時，理論塔板數(shù)的變化率。圖2.2最適回流比的選取依據(jù)圖因此，用圖2.2可以看出，當(dāng)回流比R=2.1353時生產(chǎn)所需的理論塔板和生產(chǎn)成本最合適，故將設(shè)計的工藝生產(chǎn)過程中的最適宜回流比定為（4）求精餾塔的氣、液相負(fù)荷L=RD=2.1353×35.82=76.49kmol/hV==(R+1)D=（2.1353+1）×35.82=112.31kmol/h=RD+F=2.1353×35.82+80.79=157.28kmol/h(5)求操作線方程 精餾段操作線方程為：提餾段操作線方程為：相平衡方程為：（6）理論板層數(shù)的求取方法一：逐板計算法求理論塔板數(shù)交替使用精餾段操作線方程與相平衡方程，計算如下：逐板計算可得在第6塊板時由此可知第6塊為加料板。求解結(jié)果為：總理論板層數(shù)NT=12（包括蒸餾釜）進(jìn)料板位置NF=6,精餾板數(shù)為5塊，提餾板數(shù)為7塊。方法二：圖解法求理論塔板數(shù)圖2.3圖解法求理論塔板數(shù)，如下圖圖2.3圖解法理論塔板數(shù)求解圖由此可知圖解法結(jié)果與逐板計算法一樣。2.2.2實(shí)際板層數(shù)的求取（1）相對揮發(fā)度α=2.475（2）操作段的平均溫度，，℃精餾段的平均溫度：提餾段的平均溫度：（3）求液相平均黏度表2.4苯和甲苯的液體粘度t/℃80901001101200.3080.2790.2550.2330.2150.3110.2860.2640.2540.228查上表2.4由內(nèi)插法得：根據(jù)液相平均黏度公式：塔頂：得:進(jìn)料板：得：塔底：℃得：則液相平均黏度為：（4）求板效率全塔效率為：求實(shí)際板層數(shù)精餾段實(shí)際板層數(shù)提餾段實(shí)際板層數(shù)總實(shí)際板層數(shù)故總實(shí)際板層數(shù)為22塊，進(jìn)料板在第11塊。第三章精餾塔有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計算3.1操作壓力計算塔頂操作壓力（2）每層塔板壓降?P=0kPa（3）進(jìn)料板壓力（4)塔底操作壓力精餾段平均壓力提餾段平均壓力3.2平均摩爾質(zhì)量計算（1）塔頂平均摩爾質(zhì)量由各板氣液組成圖2.1可得：（2）進(jìn)料板平均摩爾質(zhì)量由上面理論板的算法，得塔底平均摩爾質(zhì)量由,查平衡曲線，得精餾段平均摩爾質(zhì)量（5）提餾段平均摩爾質(zhì)量3.3平均密度計算3.3.1氣相平均密度計算由理想氣體狀態(tài)方程計算如下：精餾段的平均氣相密度即提餾段的平均氣相密度即3.3.2液相平均密度計算液相平均密度依下式計算，即表3.1苯和甲苯的液相密度t/℃8090100110120814805791778763809801791780768①塔頂液相平均密度由內(nèi)插法計算得：②進(jìn)料板液相平均密度③塔底液相平均密度塔底液相質(zhì)量分率:精餾段液相平均密度為 提餾段液相平均密度為3.4液體平均表面張力計算液相平均表面張力依下式計算，即表3.2苯和甲苯純組分的表面張力t/℃809010011012021.22018.817.516.221.720.619.518.417.3①塔頂液相平均表面張力由內(nèi)插法得：②進(jìn)料板液相平均表面張力③塔底液相平均表面張力精餾段液相平均表面張力為提餾段液相平均表面張力為3.5液體平均粘度計算由2.2.2的計算可得：精餾段液相平均粘度為提餾段液相平均粘度為

第四章精餾塔的塔體工藝尺寸計算4.1塔徑的計算4.1.1精餾段與提餾段塔徑計算（1）精餾段的塔徑精餾段氣、液相體積流率為由式中C由計算，其中的由史密斯關(guān)聯(lián)圖(圖2.2)查取，圖的坐標(biāo)為取板間距，板上液層高度，則查史密斯關(guān)聯(lián)圖取安全系數(shù)為，則空塔氣速為=0.8=0.8×1.3166=1.05328按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后為圖4.1史密斯關(guān)聯(lián)圖[4](2)提餾段塔徑計算提餾段氣、液相體積流率為由式中C由計算，其中的由史密斯關(guān)聯(lián)圖查取，圖的橫坐標(biāo)為取板間距，板上液層高度，則查斯密斯關(guān)聯(lián)圖取安全系數(shù)為0.8，則空塔氣速為=0.8=0.81.12503=0.900024按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后為由于＞，且二者相差不大，應(yīng)取較大者作為塔徑，故塔徑為1.2m塔截面積為4.1.2實(shí)際空塔氣速精餾段提餾段4.2塔板主要工藝尺寸的計算4.2.1精餾段溢流裝置計算因塔徑D＝1.2m，可選用單溢流弓形降液管，采用凹形受液盤。精餾段各項(xiàng)計算如下：（1）堰長?。?）溢流堰高度由選用平直堰，堰上液層高度用弗蘭西斯公式計算，即圖4.2液流收縮系數(shù)計算圖[4]查圖4.2得：取板上清液層高度從而（3）弓形降液管寬度和截面積由查圖下得：依式驗(yàn)算液體在降液管中停留時間，即故降液管設(shè)計合理。圖4.3弓形降液管的參數(shù)（4）降液管底隙高度取則故降液管底隙高度設(shè)計合理。選用凹形受液盤，深度。4.2.2提餾段溢流裝置計算：堰長?。?）溢流堰高度由選用平直堰，堰上液層高度用弗蘭西斯公式計算，即查上圖得：取板上清液層高度故（3）弓形降液管寬度和截面積由查圖得：依式子驗(yàn)算液體在降液管中停留時間，即故降液管設(shè)計合理。（4）降液管底隙高度?。?.006m故降液管底隙高度設(shè)計合理。采用凹形受液盤，深度.4.3塔板布置4.3.1塔板的分塊因D≥800mm，故塔板采用分塊式。查下表4.1得，塔徑為1.2m，塔板分為3塊。表4.1塔板分塊數(shù)塔徑，mm800～12001400～16001800～20002200～2400塔板分塊數(shù)34564.3.2邊緣區(qū)寬度取4.3.3開孔區(qū)面積計算開孔區(qū)面積按式計算其中故4.3.4浮閥的數(shù)目及其排列閥孔直徑：由浮閥的型號決定。

浮閥數(shù)N：由氣體負(fù)荷量Vs決定?？捎上率接嬎闶街校篤s——?dú)怏w流量，m3/s；u0——閥孔氣速，m/s；d0——閥孔直徑。對F1型浮閥，d0=39mm。閥孔氣速u0可根據(jù)由實(shí)驗(yàn)結(jié)果綜合的閥孔動能因子F0確定根據(jù)工業(yè)設(shè)備數(shù)據(jù)，對F1重型浮閥（約33g），當(dāng)塔板上的浮閥剛?cè)_時，F(xiàn)0在9~13之間。設(shè)計時可在此范圍內(nèi)選擇適宜的F0后計算u0。取F0=11時，由t’=75mm時，按等腰三角形排列，則排間距為取100mm則由CAD作圖,如下圖：由圖可知：N實(shí)際=99個則有有，合理。則有開孔率在10％-14％區(qū)間內(nèi)，開孔率核算合理。第五章浮閥塔板的流體力學(xué)驗(yàn)算5.1氣體通過浮閥塔板的壓強(qiáng)降原則：在保證較高效率的前提下，應(yīng)力求減小塔板壓降，以降低能耗及改善塔的操作性能。（1）干板壓強(qiáng)降hd臨界孔速為因，故hd按浮閥未全開計算得：(2）氣體通過充氣液層的壓強(qiáng)降hl(3)液體表面張力阻力引起的壓強(qiáng)降克服表面張力所產(chǎn)生的壓降可忽略(4)氣體通過一層浮閥塔板時的壓強(qiáng)降hf(5)塔板壓降則有：5.2溢流液泛為避免發(fā)生溢流液泛，即必須滿足φ————泡沫層相對密度，φ=0.5清液層Hd可由下式計算得：其中液體經(jīng)過降液管的阻力損失hπ，主要由降液管底隙處的局部阻力所造成，可按下面的經(jīng)驗(yàn)公式計算：塔板上設(shè)有進(jìn)口堰時則有5.3漏液點(diǎn)對于F1重型浮閥，取控制閥孔動能因數(shù)F0在5~6之間，作負(fù)荷下線穩(wěn)定系數(shù)k：取F=5時，有取F=6時，有有合理，且k值越大安全系數(shù)越高。5.4液沫夾帶正常操作時的液沫夾帶量為：ev≤0.1kg液體/kg氣體。

泛點(diǎn)率Fl：操作時的空塔氣速與發(fā)生液泛時的空塔氣速之比

D>0.9m：Fl<80%；根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式：圖5.1泛點(diǎn)負(fù)荷因子密度關(guān)聯(lián)圖[5]由圖可知CF=0.103，根據(jù)Ls,Vs——分別為塔內(nèi)液、氣相流量，m3/s；

L,V——分別為塔內(nèi)液、氣相密度，kg/m3；

ZL——板上液相流程長度，m。單溢流：ZL=D-2Wd；

Ab——板上液流面積，m2。單溢流：Ab=AT-2Af；

K——物性系數(shù)；CF——泛點(diǎn)負(fù)荷因子。其中由于物系為無泡沫正常系統(tǒng)，故k=1根據(jù)則為了避免過量霧沫夾帶，應(yīng)該控制泛點(diǎn)率不超過80%。由以上計算得知，液沫夾帶能滿足。第六章塔板負(fù)荷性能圖6.1漏液線取F=5時，安全系數(shù)較高。6.2霧沫夾帶線取泛點(diǎn)率為80%，計算Vs-Ls關(guān)系得：6.3液相負(fù)荷上限線液體的最大流量應(yīng)保證降液管中停留時間不低于3~5s。取時間為5s計算：6.4液相負(fù)荷下限線平堰，一般取how=0.006m，作為液相負(fù)荷下限條件。由得：6.5溢流液泛線根據(jù)其中得：6.6精餾段塔板負(fù)荷性能圖(1)霧沫夾帶線(2)液泛線(3)液相負(fù)荷上限線(4)漏液線(5)液相負(fù)荷下限線(6)操作線圖6.1精餾段塔板負(fù)荷性能圖1-液相下限線2-溢流液泛線3-操作線4-液沫夾帶線5-漏液線6-液相上限線由塔板負(fù)荷性能圖可以看出：(1)在任務(wù)規(guī)定的氣液負(fù)荷下的操作點(diǎn)P(設(shè)計點(diǎn))處在操作區(qū)內(nèi)，位置較居中，效果比較理想；(2)塔板的氣相負(fù)荷上限完全由霧沫夾帶線控制，操作下限由漏液線控制；(3)按固定的液氣比，由圖查出塔板的氣相負(fù)荷上限氣相負(fù)荷下限，所以，精餾段操作彈性為滿足操作彈性大于3的要求。第七章塔體結(jié)構(gòu)7.1塔頂空間高度頂部第一塊塔板到筒體與封頭接線的距離（不包括封頭空間）叫塔頂空間高。7.2塔底空間高度塔底空間指塔內(nèi)最下層踏板與塔底的間距，其值由如下因素確定：（1）塔底液面到最下層塔板間要有1～2m的間距，本設(shè)計為1.5m。（2）塔底貯液空間依貯存液停留時間而定，停留時間一般為3～5min。本設(shè)計取塔底貯液停留時間為4s；則貯液高度△Z為：則7.3進(jìn)料空間高度7.4裙座取。7.5人孔本設(shè)計每隔6層塔板設(shè)一人孔（安裝，檢修用），人孔直徑為800mm，其伸出塔體的管體長為480mm，設(shè)計5個人孔（精餾段2個，進(jìn)料1個，提餾段2個）。7.6筒體的厚度本設(shè)計的,查表，取D=1200m,則壁厚為5mm。7.7封頭橢圓形的球頭 h1 h2圖7.1s=6或8mm7.8板式塔有效高度和總高度7.8.1精餾塔有效高度計算（1）精餾段有效高度（2）提餾段有效高度在進(jìn)料板上方開一人孔，其高度為0.8m。故精餾塔的有效高度為7.8.2板式塔總高度第八章設(shè)計結(jié)果總匯8.1各主要流股物性匯總表1主匯總項(xiàng) 目符號單位數(shù) 值塔頂D進(jìn)料F塔底W溫度t℃81.3193.86108.74壓力絕壓)pkPa101.325101.325101.325液相組成x\0.948660.440190.035195氣相組成y\0.948660.662820.08358液相平均黏度μLMpa/s0.304380.274060.25455液相平均密度ρLk/m3812.527798.120781.333液相平均分子量MLk/kmol79.7885.9691.64氣相平均分子量Vk/kmol72.8382.8490.96液相表面張力σdn/cm221.06919.89418.518.2浮閥塔設(shè)計參數(shù)匯總表2塔設(shè)參匯總項(xiàng) 目符號單位數(shù) 值精餾段提餾段最小回流比Rmin\1.31回流比R\2.13532.1353各段平均壓力pkPa101.325101.325各段平均溫度t℃87.585101.3體積流率氣相VSm3/s0.923420.95848液相LSm3/s0.00218640.004913液相平均密度ρLk/m3805.3235789.725氣相平均密度ρVk/m32.62962.8283液相平均分子量MLk/kmol82.8788.8氣相平均分子量Vk/kmol77.83586.9液相表面張力σdn/cm220.48419.202理論板數(shù)NT\57全塔效率╲0.53585實(shí)際板數(shù)Np\1012板間距\m0.400.40塔的有效高度m\8.80\塔徑Dm1.21.2空塔氣速um/s0.816480.84754塔板液流型式\\單溢流單溢流溢流裝置溢流管型式\\弓形弓形堰長lwm0.840.84堰高h(yuǎn)wm0.0421250.03252溢流堰寬度dm0.18120.1812管底與受液盤距離hom0.0216900.024370浮閥數(shù)目N\99╲/?排列形式\\等腰三角形順排排間距t2m0.1╲孔心距t1m0.75╲開孔率?\0.1381╲閥孔氣速u0m/s7.808╲閥孔動能因子F0\12.66╲單板壓力降ppPa645.106╲氣相最大負(fù)荷Vmaxm3/s1.2785╲氣相最小負(fù)荷Vminm3/s0.36442╲操作彈性\\3.51╲

第九章設(shè)計感悟本次課程設(shè)計通過給定的生產(chǎn)操作工藝條件自行設(shè)計一套苯-甲苯物系的分離的塔板式連續(xù)精餾塔設(shè)備。通過兩周的努力，反復(fù)計算和優(yōu)化，小組成員終于設(shè)計出了一套比較完善的塔板式連續(xù)精餾塔設(shè)備。其各項(xiàng)性能指標(biāo)均能符合工藝生產(chǎn)技術(shù)要求，而且操作彈性大，生產(chǎn)能力強(qiáng)，達(dá)到了預(yù)期的目的。課程設(shè)計需要我們把平時所學(xué)的理論知識運(yùn)用到實(shí)踐中，使我們對書本上所學(xué)的理論知識有了進(jìn)一步的理解，更讓我們體會到了理論知識的對實(shí)踐工作的重要的指導(dǎo)意義。課程設(shè)計要求我們有自主學(xué)習(xí)和設(shè)計的能力，去摸索最佳的設(shè)計方案，而不是像以往遵循書本上的程序或按照給定的方案。因此，課程設(shè)計給我們提供了更大的發(fā)揮空間，讓我們發(fā)揮主觀能動性獨(dú)立地去通過書籍、網(wǎng)絡(luò)等各種途徑查閱資料、查找數(shù)據(jù)，確定設(shè)計方案。更重要的是，該課程設(shè)計需要我們充分發(fā)揮團(tuán)隊合作的精神，組員之間必須緊密結(jié)合，相互配合，才可能在有限的時間內(nèi)設(shè)計出最佳的設(shè)計方案。這次的化工原理課程設(shè)計，既是對我們能力的一種考察，更是對我們以后工作中遇到類似問題的一種考驗(yàn)。不論是對以后的工作或是生活都有一定的幫助。比如用CAD畫圖，這是我們以前沒接觸過的東西，現(xiàn)在突然要用到，只能自己去查資料，看視頻，學(xué)習(xí)它的用法。這有助于培養(yǎng)我們自主學(xué)習(xí)的能力，認(rèn)清自己對新生事物的領(lǐng)悟能力，極大的擴(kuò)寬了我們的視野。同時，也讓我想到了一句話，生活中無處不充滿著挑戰(zhàn)?？傊?，這次課程設(shè)計既是對我們知識課程的考核，又是對我們思考問題、解決問題能力的考核，課程設(shè)計讓我們學(xué)到了很多東西，它引導(dǎo)著我們將理論知識用于實(shí)踐。最后感謝老師在這次課程設(shè)計的精心指導(dǎo)！參考文獻(xiàn)[1]陳芹元.深冷技術(shù)（第五講精餾設(shè)備）.第三期.1992.[2]譚天恩，麥本熙，丁惠華.化工原理（上、下冊）.第二版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1998.[3]王志魁，劉麗英，劉偉.化工原理.第四版.化學(xué)工業(yè)出版社.2010.[4]譚天恩.化工原理（下冊）第三版.化學(xué)工業(yè)出版社.2006.[5]賈紹義，柴誠敬.化工原理課程設(shè)計.天津：天津大學(xué)出版社，2002附錄附錄1苯-甲苯的氣液平衡組成苯的液相X苯的氣相Y溫度T0.0000.000110.60.0880.212106.10.2000.370102.20.3000.50098.60.3970.61895.20.4890.71092.10.5920.78989.40.7000.85386.80.8030.91484.40.9030.95782.30.9500.97981.21.0001.00080.2附錄2不同溫度下苯和甲苯的粘度t/℃80901001101200.3080.2790.2550.2330.2150.3110.2860.2640.2540.228附錄3不同溫度下苯和甲苯的密度t/℃8090100110120814805791778763809801791780768附錄4不同溫度下苯和甲苯的表面張力t/℃809010011012021.22018.817.516.221.720.619.518.417.3附錄5主要符號說明符號說 明單位符號說 明單位B苯lw堰長mMB甲苯hw溢流堰高度mD塔頂h堰上層高度mF進(jìn)料板d弓形降液管高度mW塔釜Af截面積m2L液相AT塔截面積m2V氣相θ液體在降液管中停留時間sM摩爾質(zhì)量/molh0降液管底隙高度mRmin最小回流比s邊緣區(qū)高度mN實(shí)際塔板數(shù)Aa開孔區(qū)面積m2P壓強(qiáng)kPat同一排孔中心距mmT溫度℃?開孔率ρ密度k/m3n篩孔數(shù)目個σ表面張力N/mu0氣體通過閥孔氣速m/sμ粘度mPshc干板阻力m液柱T塔板間距mh1氣體通過降液層阻力m液柱hL板上液層高度mhσ氣體通過表面張力阻力m液柱u空塔氣速m/shp氣體通過每層塔板液柱高度m液柱D直徑mP氣體通過每層塔板的壓降kPa基于C8051F單片機(jī)直流電動機(jī)反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究基于單片機(jī)的嵌入式Web服務(wù)器的研究MOTOROLA單片機(jī)MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機(jī)的通用控制模塊的研究基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機(jī)控制的二級倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強(qiáng)型51系列單片機(jī)的TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機(jī)系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機(jī)的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機(jī)的交流伺服電機(jī)運(yùn)動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機(jī)的泵管內(nèi)壁硬度測試儀的研制基于單片機(jī)的自動找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機(jī)的液壓動力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機(jī)實(shí)現(xiàn)一種基于單片機(jī)的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機(jī)的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機(jī)的噴油泵試驗(yàn)臺控制器的研制基于單片機(jī)的軟起動器的研究和設(shè)計基于單片機(jī)控制的高速快走絲電火花線切割機(jī)床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機(jī)的機(jī)電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機(jī)的智能手機(jī)充電器基于單片機(jī)的實(shí)時內(nèi)核設(shè)計及其應(yīng)用研究基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的設(shè)計與研究基于單片機(jī)的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)系統(tǒng)軟件構(gòu)件開發(fā)的技術(shù)研究基于單片機(jī)的液體點(diǎn)滴速度自動檢測儀的研制基于單片機(jī)系統(tǒng)的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機(jī)的電能采集終端的設(shè)計和應(yīng)用基于單片機(jī)的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機(jī)單片機(jī)控制系統(tǒng)的研制基于單片機(jī)的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機(jī)的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機(jī)控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機(jī)的多生理信號檢測儀基于單片機(jī)的電機(jī)運(yùn)動控制系統(tǒng)設(shè)計Pico專用單片機(jī)核的可測性設(shè)計研究基于MCS-51單片機(jī)的熱量計基于雙單片機(jī)的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機(jī)構(gòu)建機(jī)器人的實(shí)踐研究基于單片機(jī)的輪軌力檢測基于單片機(jī)的GPS定位儀的研究與實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機(jī)系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機(jī)的時控和計數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機(jī)和CPLD的粗光柵位移測量系統(tǒng)研究單片機(jī)控制的后備式方波UPS提升高職學(xué)生單片機(jī)應(yīng)用能力的探究基于單片機(jī)控制的自動低頻減載裝置研究基于單片機(jī)控制的水下焊接電源的研究基