苯—甲苯混合液篩板精餾塔設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

苯甲苯混合液篩板精餾塔設(shè)計(jì)摘要本文進(jìn)行了苯甲苯混合液分離篩板精餾塔的設(shè)計(jì)。根據(jù)精餾原理可知，精餾塔實(shí)現(xiàn)精餾操作必須同時(shí)擁有塔底再沸器和塔頂冷凝器，有時(shí)還有配原料液、預(yù)熱器、回流液泵等附屬設(shè)備。本設(shè)計(jì)任務(wù)為常壓下，處理量為150KMOL/H的苯甲苯混合液的分離，進(jìn)料組成為051，餾出液組成為09，釜液組成為002，塔頂全凝器為泡點(diǎn)回流，回流比為15RMIN，加料狀態(tài)為Q1，單板壓降為07KPA。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和工藝要求，綜合工藝操作方便、經(jīng)濟(jì)及安全等多方面因素考慮，確定出分離過程采用篩板式連續(xù)精餾操作。其次根據(jù)計(jì)算出的苯甲苯的物性數(shù)據(jù)，對(duì)苯甲苯篩板精餾塔的工藝尺寸進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算，主要包括物料衡算、熱量衡算、塔板數(shù)的確定、塔體工藝尺寸的計(jì)算、塔板工藝尺寸的計(jì)算、塔板流體力學(xué)的驗(yàn)算。其中按照逐板計(jì)算求得理論板數(shù)為14，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)式算得全塔效率為534。塔頂使用全凝器，部分回流。精餾段實(shí)際板數(shù)為14，提餾段實(shí)際板數(shù)為14。全塔塔徑為18M，有效塔高為112M。通過板壓降、漏液、液泛、液沫夾帶的流體力學(xué)驗(yàn)算，均在安全操作范圍內(nèi)，并作出塔板負(fù)荷性能圖，再根據(jù)塔板負(fù)荷性能圖對(duì)設(shè)計(jì)出的篩板塔進(jìn)行了分析，確定了操作點(diǎn)在操作范圍內(nèi)。最后對(duì)設(shè)計(jì)的過程作了評(píng)述。關(guān)鍵詞苯甲苯；精餾塔；篩板塔；分離DESIGNOFCONTINUOUSDISTILLATIONSIEVEPLATESFORBENZENEANDTOLUENEABSTRACTBENZENETOLUENEMIXTURESEPARATIONSIEVETRAYDISTILLATIONCOLUMNDESIGNACCORDINGTOTHEPRINCIPLESOFRECTIFICATIONTOBESEEN,THEOPERATIONOFDISTILLATIONMUSTALSOHAVEABOTTOMREBOILERANDOVERHEADCONDENSER,ANDSOMETIMESWITHTHERAWMATERIALLIQUID,PREHEATER,RECIRCULATIONPUMPSANDOTHERANCILLARYEQUIPMENTTHEDESIGNTASKUNDERATMOSPHERICPRESSURE,THEPROCESSINGAMOUNT130KMOL/HBENZENETOLUENEMIXEDLIQUIDSEPARATION,FEEDCOMPOSITIONWAS051,THEDISTILLATECOMPOSITIONWAS099KETTLELIQUIDCOMPOSITIONIS002,THEOVERHEADCONDENSATEBUBBLEPOINTREFLUX,THEREFLUXRATIO1120RMINFEEDINGSTATUSISQ097,THESNOWBOARDPRESSUREDROP06KPAACCORDINGTOTHEDESIGNTASKANDPROCESSREQUIREMENTS,THEPROCESSISEASYTOOPERATE,ECONOMICANDSECURITYFACTORSTOCONSIDERTODETERMINETHESEPARATIONPROCESSUSINGATHESIEVECONTINUOUSDISTILLATIONOPERATIONSECOND,ACCORDINGTOTHEPHYSICALDATAOFTHECALCULATEDBENZENETOLUENE,BENZENETOLUENESIEVEDISTILLATIONCOLUMNPROCESSDIMENSIONSTHEDESIGNCALCULATIONS,INCLUDINGMATERIALBALANCE,HEATBALANCE,THEDETERMINATIONOFTHENUMBEROFTRAYS,TOWERBODYPROCESSDIMENSIONSCALCULATIONS,THECALCULATIONOFTHEPLATEPROCESSSIZE,HYDRODYNAMICCHECKINGWHICHCALCULABLENUMBEROFTHEORETICALPLATESOF14BYBOARD,FULLTOWEREFFICIENCYOF534ISCALCULATEDONTHEBASISOFTHEEMPIRICALFORMULATHETOPOFTHETOWERUSINGFULLCONDENSER,PARTIALREFLUXTHEACTUALNUMBEROFPLATESOFTHERECTIFYINGSECTION14,THESTRIPPINGSECTION,THEACTUALPLATE14FULLTATADIAMETEROF18M,THETHEEFFECTIVEHIGHTOWER112MBOARDDROP,LEAKAGE,LIQUIDPANHYDRODYNAMICENTRAINMENTCHECKINGAREWITHINTHESAFEOPERATINGRANGE,ANDMADETRAYSPERFORMANCEDIAGRAM,ANDTHENACCORDINGTOTHETHETRAYLOADPERFORMANCEFIGURESIEVECOLUMNDESIGNANALYSISTODETERMINETHEOPERATINGPOINTINTHEOPERATINGRANGEFINALLY,THEDESIGNPROCESSMADEINTRODUCEDBRIEFLYREVIEWEDKEYWORDSBENZENETOLUENE；RECTIFICATIONCOLUMN；SIEVETOWER；SEPARATE目錄1前言12精餾塔設(shè)計(jì)計(jì)算321物料衡算3211原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量3212物料衡算322熱量衡算3321塔頂熱量3322塔底熱量423塔板數(shù)的確定5231操作回流比的求取5232求精餾塔氣液相負(fù)荷7233操作線方程的確定7234精餾塔理論塔板數(shù)及理論加料位置7235全塔效率的計(jì)算83精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算1031操作壓強(qiáng)P的計(jì)算1032操作溫度1033物性數(shù)據(jù)計(jì)算10331平均摩爾質(zhì)量的計(jì)算10332平均密度的計(jì)算11333液體平均表面張力的計(jì)算1234精餾塔體和塔板主要工藝尺寸計(jì)算13341塔徑計(jì)算13342精餾塔有效高度的計(jì)算14343溢流裝置計(jì)算15344塔板布置1535篩板的流體力學(xué)的驗(yàn)算16351塔板壓降16352液沫夾帶量VE的驗(yàn)算17353漏液的驗(yàn)算17354液泛驗(yàn)算1836塔板負(fù)荷性能圖18361漏液線18362液沫夾帶線19363液相負(fù)荷下限線20364液相負(fù)荷上限線20365液泛線2037板式塔的結(jié)構(gòu)22371塔體的結(jié)構(gòu)22372塔板結(jié)構(gòu)224計(jì)算結(jié)果匯總23參考文獻(xiàn)25附錄271前言苯和甲苯是化工生產(chǎn)中的重要的原材料。苯是化工和醫(yī)藥工業(yè)的重要基本原料。我國(guó)純苯消費(fèi)結(jié)構(gòu)如下2725用于合成苯乙烯，聚酰胺樹脂環(huán)己烷約占1265，苯酚約占1137，氯化苯約占L098，硝基苯約占98，烷基苯約占784，農(nóng)用化學(xué)品約占556，順酐約占47L，其它醫(yī)藥、輕工及橡膠制品業(yè)等約占984。甲苯是有機(jī)化工合成的優(yōu)良溶劑，還可用作生產(chǎn)苯和許多其他化工產(chǎn)品的原料。如油漆、清漆、亮漆、粘合劑及油墨制造業(yè)及天那水配方用之稀釋劑，樹脂溶劑，化學(xué)及制造業(yè)用之溶劑，尤以萃取及脫脂兩工序最為適合。另也為化學(xué)合成用之原料，還可用作汽油的摻合組分以提高辛烷值，也是涂料、油墨和硝酸纖維素的溶劑。由甲苯生產(chǎn)的一系列中間體，稱甲苯系中間體?；し矫嬷饕靡陨a(chǎn)苯及二甲苯，其下游主要產(chǎn)品是硝基甲苯、苯甲酸、氯化芐、間甲酚、甲苯二異氰酸酯等，還可生產(chǎn)很多農(nóng)藥和醫(yī)藥中間體。另外，甲苯具有優(yōu)異的有機(jī)物溶解性能，是一種有廣泛用途的有機(jī)溶劑。甲苯容易發(fā)生氯化，生成苯氯甲烷或苯三氯甲烷，是工業(yè)上很好的溶劑；它還容易硝化，生成對(duì)硝基甲苯或鄰硝基甲苯，是染料的原料；甲苯還容易磺化，生成鄰甲苯磺酸或?qū)妆交撬幔鋈玖匣蛑铺蔷脑?。甲苯的蒸汽與空氣混合形成爆炸性物質(zhì)，因此它可以制TNT炸藥。我國(guó)苯和甲苯主要來自催化重整油、裂解汽油和焦化輕油。隨著石油化工的發(fā)展，石油苯和甲苯已成為主要產(chǎn)品，而且苯和甲苯的重要來源是現(xiàn)代化的芳烴聯(lián)合裝置。在芳烴抽提技術(shù)方面，中國(guó)石化石油化工科學(xué)研究院成功開發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的芳烴抽提蒸餾技術(shù)（SED），并已分別應(yīng)用于中國(guó)石油大連分公司15萬T/A工業(yè)裝置和上海賽科公司55萬T/A工業(yè)裝置。SED技術(shù)采用環(huán)丁砜和助溶劑COS，顯著增強(qiáng)了芳烴的溶解能力，提高了苯的收率。賽科裝置的標(biāo)定結(jié)果表明，在苯和甲苯的純度不低于9996和9991的情況下，回收率分別大于993和987，達(dá)到了世界先進(jìn)水平。在加氫脫烷基技術(shù)方面，中國(guó)石化燕山分公司和寶鋼集團(tuán)分別引進(jìn)的10萬T/A“PYROTOL“工藝裝置和5萬T/A“LITOL“工藝裝置均投入運(yùn)行，并且技術(shù)又得到進(jìn)一步的改進(jìn)。精餾是分離液體混合物最常用的一種單元操作，在化工、煉油、石油化工等工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。精餾過程在能量劑的驅(qū)動(dòng)下，使氣液兩相多次直接接觸和分離，利用液相混合物中各組分揮發(fā)度的不同，使易揮發(fā)組分由液相向氣相轉(zhuǎn)移，難揮發(fā)組分由氣相向液相轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn)原料混合液中各組分的分離。圖11精餾工藝流程圖精餾操作的特點(diǎn)有1）沸點(diǎn)升高。精餾的溶液中含有沸點(diǎn)不同的溶劑，在相同的壓力下溶液的蒸汽壓較同溫度下純?nèi)軇┑钠瘔旱停谷芤旱姆悬c(diǎn)高于純?nèi)芤旱姆悬c(diǎn)，這種現(xiàn)象稱為沸點(diǎn)的升高。在加熱汽化溫度一定的情況下，汽化溶液時(shí)的傳熱溫差必定小于加熱純?nèi)軇┑募儨夭睿胰芤旱臐舛仍礁?，這種影響也越顯著。2）物料的工藝特性。精餾溶液本身具有某些特性，如某些物料在加入到溶液中時(shí)可與溶液中的某一組分或幾組分形成恒沸液等。如何利用物料的特性和工藝要求，選擇適宜的精流流程和設(shè)備是精餾操作彼此需要知道和必須考慮的問題。3）節(jié)約能源。精餾汽化的溶劑量較大，需要消耗較大的加熱蒸汽。如何充分利用熱量提高加熱蒸汽的利用率是精餾操作需要考慮的另一個(gè)問題。精餾操作對(duì)塔設(shè)備的主要要求1）生產(chǎn)能力大，即單位塔截面大的氣液相流率，不會(huì)產(chǎn)生液泛等不正常流動(dòng)；2）效率高，氣液兩相在塔內(nèi)保持充分的密切接觸，具有較高的塔板效率或傳質(zhì)效率；3）流體阻力小，流體通過塔設(shè)備時(shí)阻力降小，可以節(jié)省動(dòng)力費(fèi)用，在減壓操作時(shí)易于達(dá)到所要求的真空度；4）有一定的操作彈性，當(dāng)氣液相流率有一定波動(dòng)時(shí)，兩相均能維持正常的流動(dòng)，而不會(huì)使效率發(fā)生較大的變化；5）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，安裝檢修方便；6）能滿足某些工藝的特性腐蝕性，熱敏性，起泡性等。精餾過程常用的塔設(shè)備是錯(cuò)流板式塔，有泡罩塔板、篩孔塔板和浮閥塔板。在本設(shè)計(jì)中，我們選用篩板塔。其主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造維修方便，造價(jià)低，氣體壓降小，板上液面落差較小，相同條件下生產(chǎn)能力高于浮閥塔，塔板效率接近浮閥塔。其缺點(diǎn)是穩(wěn)固操作范圍窄，小孔徑篩板易堵塞，不適宜處理粘性大的、臟的和帶固體粒子的料液。但設(shè)計(jì)良好的篩板塔仍具有足夠的操作彈性，故近年來得到廣泛應(yīng)用。2精餾塔工藝設(shè)計(jì)計(jì)算21物料衡算211塔的物料衡算苯的摩爾質(zhì)量MA7811KG/KMOL甲苯的摩爾質(zhì)量MB9213KG/KMOL則原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量KMOLGLWDF/859132017802799/455212物料衡算總物料衡算即150WD（1）易揮發(fā)組分物料衡算FWDXX即2）501290由1和2解得HKMOL/83HKMOL/48622熱量衡算根據(jù)化學(xué)工程手冊(cè)1109頁ANTOINE方程常數(shù)（有機(jī)物值）得表21苯甲苯的蒸發(fā)潛熱與臨界溫度物質(zhì)沸點(diǎn)蒸發(fā)潛熱KJ/KG臨界溫度TC/K苯8013942885甲苯1106336331857221塔頂熱量1CVDLQRI其中1VLADVBIXHX038221RVT時(shí)480DT苯218047315/283RT蒸發(fā)潛熱03803822111294471/RVTHKJG甲苯2180475/763820RT蒸發(fā)潛熱03803822111629/RVTHKJGKGJDMKMOLG/6840528379/572310140VBDVALVHXXIKGJIRQLDVC/10964723185222塔底熱量CVDLRI其中1VLADVBIXHX0382211RT0958WT苯2175/132328RT蒸發(fā)潛熱03038211944529/RVTHKJG甲苯2109587/857163204RT蒸發(fā)潛熱0380382211196574/24RVTHKJGKJWMKMOLG/19608591/102374246/LVVBWVAIXHKJGKGJIRQLWVC/1074463925623板數(shù)的確定231操作回流比的求?。?）相對(duì)揮發(fā)度的計(jì)算根據(jù)化學(xué)工程手冊(cè)1109頁ANTOINE方程常數(shù)（有機(jī)物值）得表22苯甲苯物性參數(shù)化合物ABC溫度范圍苯607954134482194826137甲苯603055121103322079016104由表可知T的共用區(qū)間為6T104又因?yàn)榧妆降恼７悬c(diǎn)為1106，苯的沸點(diǎn)為801。所以801T1040。因此取10個(gè)溫度點(diǎn)81、82、85、87、89、90、92、93、95、100。由于純組分的飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系通?？杀硎境扇缦碌慕?jīng)驗(yàn)式2LOGACBPT。當(dāng)T81時(shí)，將A、B、C分別代得苯0A1203L635879甲苯0B1348LOG67952P由此得1）10415984018500APAKP0BAK2）1073915415824P2）11754664601080A0A3）1247240491700APKPBK4）13223615249650A0AP6）13612255422517）14415845782560APAKP0BAK8）1483596953P9）15689896357700A0A10）1800495741720APKPBK因?yàn)楸郊妆綄儆诶硐胛锵?0AP則11041598/46010820625同理2258263255484253665251906251037249308248459246791024275則1010235（2）求最小回流比及操作回流比當(dāng)Q1，時(shí),510FEX72321FEY精餾段操作線斜率為1MINRXYED故最小回流比為8305172309INEDXY取操作回流比為251MINR232求精餾塔氣液相負(fù)荷精餾段HKMOLDRVLL/921875321/4085提餾段KLFQ/09870_233操作線方程的確定精餾段操作線方程40561NDNNXXVLY提餾段操作線方程0713581_1NWNNXXY234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利用逐板計(jì)算法3由知聯(lián)立精提餾段操作線方程XY1NNY1得4056NN071358XQX8QY第一塊塔板上升氣相組成為91DY從第一塊塔板下降的液體組成781052/90512/1YYX由第二塊塔板上升氣相組成為3496461NNX同理7502X093Y57283X1204YQ84因所以第5塊塔板上升氣相組成由提餾段操作線方程計(jì)算Q則6749015038107315NXY同理45270X6058Y37986X50717Y973821262569X160Y10413141YWXX22所以需總理論板數(shù)12塊包括再沸器進(jìn)料位置第4塊精餾段板數(shù)9塊235全塔效率的計(jì)算（1）查苯甲苯的氣液平衡數(shù)據(jù)4，得9861022350FFTT得9104FT819DDTT得804DT106620WWTT得195WT精餾段平均溫度18572MT提餾段平均溫度03FT液相平均黏度的計(jì)算當(dāng)時(shí)，02351AAPS250BAMPS1094WT當(dāng)9104時(shí)，76M837F當(dāng)8DT時(shí)，8AA1BA根據(jù)液相平均黏度公式5LIILGXLG塔頂液相平均黏度計(jì)算當(dāng)DT804時(shí)3071LG901368LG9LGLM進(jìn)料板液相平均黏度的計(jì)算當(dāng)9104時(shí)FTLMLFMLG051LG276105LG2837028PAS塔底液相平均黏度的計(jì)算當(dāng)1094WT時(shí)LGLMLFM2LG35102LG502546PAS則液相平均黏度為SPALM86/48037（2）全塔效率的計(jì)算5340924LTE精餾段實(shí)際板數(shù)1786TN提餾段實(shí)際板數(shù)（包括塔釜）53409TE3精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算31操作壓強(qiáng)P的計(jì)算取每層塔板壓降6為則KPA70塔頂壓強(qiáng)13D進(jìn)料板壓強(qiáng)KPAF213塔底壓強(qiáng)W54精餾段平均壓強(qiáng)KPFDM07201提餾段平均壓強(qiáng)KPAWFM3192513232操作溫度塔頂溫度804DT進(jìn)料溫度9104F塔底溫度10958WT精餾段平均溫度72CDFMT提餾段平均溫度231T33物性數(shù)據(jù)計(jì)算331平均摩爾質(zhì)量計(jì)算（1）塔頂11178139278078905MOLKGMLXXYLDMV（2）進(jìn)料板1055153612LKYXLFMVF（3）塔底18591320178024474MOLKGMYXLWMV（4）精餾段平均摩爾質(zhì)量氣相11798026579MOLKGMVM液相11L238L（5）提餾段平均分子量氣相1276804591MOLKGMVM液相4L332平均密度的計(jì)算（1）氣相平均密度7的計(jì)算VM精餾段平均密度31/91257328340MKG提餾段平均密度32/169VM（2）液相平均密度7的計(jì)算L由式求相應(yīng)的液相密度。1ABILML塔頂平均密度的計(jì)算當(dāng)804時(shí),由內(nèi)差法8得DT3381456/80961/ABKGKGM42790A3/981680514/KGLDM進(jìn)料板9104時(shí)得FT3327/7/ABKGKM4620195081850A3/7934246/1KGLDM塔底WT時(shí)得337801/7802/ABKGMKGM2179A3017830/2/LWMKG（3）精餾段平均液相密度319807298132MKGLFMDLM提餾段平均液相密度327690280LWMFLM333液體平均表面張力計(jì)算依式9計(jì)算L1NMIX當(dāng)時(shí)480DT21679276A1MN489804015B1當(dāng)9FT時(shí)1MN93421062941016285A594當(dāng)5810WT時(shí)1701851067MNA1910（1）對(duì)于塔頂CTD48216A64821B1MN1MN399090LDM1（2）對(duì)于進(jìn)料板CTF41932A5240B1N1MN26038508LFM1（3）對(duì)于塔底TW17A471B1N1N4590830202LM1M（4）精餾段平均表面張力6391LM提餾段平均表面張力34192045821N34精餾塔體和塔板主要工藝尺寸計(jì)算341塔徑的計(jì)算（1）精餾段的氣液體積流率為131147509123608360SMMVMS74L（由式）MAXVUC02L2C由史密斯關(guān)聯(lián)圖10查取，圖的橫坐標(biāo)為20035912807364751022VLH取板間距11THM板上液層高度06LHM06TL查得史密斯關(guān)聯(lián)圖到207C025220LC205419380725MAXU取安全系數(shù)12為07，則空塔速度為SMU/843025170MAX塔徑UVDS4921830147按標(biāo)準(zhǔn)塔徑13圓整為5（2）提餾段氣液相體積流率計(jì)算132_491836079360SMMVMS132_0254LS02CL式中由計(jì)算,其中查史密斯關(guān)聯(lián)圖，圖的橫坐標(biāo)為0198379649512VLH取板間距0THM板上液層高度6LHM0463TLHH查史密斯關(guān)聯(lián)圖得到20C075341968202LC675MAXU取安全系數(shù)為07，則空塔速度為SMU/743602170MAX塔徑UVDS58174360194按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整為根據(jù)上述精餾段和提留段塔徑的計(jì)算，可知全塔塔徑為D61截面積2220164MAT實(shí)際空塔氣速1,735SVUTS342精餾塔有效高度的計(jì)算精餾段有效高度為MHNZT460171提餾段有效高度為2在進(jìn)料板上方開一孔14，取其高度為08M故精餾塔的有效高度為MZ6138021343溢流裝置計(jì)算因，可采用單溢流弓型降液管15，凹形受液盤，不設(shè)進(jìn)口堰，計(jì)MD61算如下（1）溢流堰長(zhǎng)WLML08108（2）溢流堰高度HWLOH選平直堰，堰上液高度為，近似取E1，MLEWHOW0134081361084210843233取板上清液層高度6ML故HOL63（3）弓形降液管的寬度與降液管的面積DFA由查弓型降液管圖得WD/D0148，AF/AT0085068WLD故236801481WD2795MATF計(jì)算液體在降液管中停留時(shí)間SLHHF50360143601故降液管設(shè)計(jì)合理。（4）降液管16底隙高度0取液體通過降液管底隙的流速106MSU依下式計(jì)算降液管底隙高度H0583160810ULLHWS6541故降液管底隙高度設(shè)計(jì)合理。選用凹形受液盤，深度。50WHM344塔板布置（1）塔板的分塊因，故塔板采用分塊式17，塔板分為5塊。80MD（2）邊緣區(qū)寬度確定取07M04SCW（3）開孔區(qū)面積計(jì)算221IN8AXAXRR其中MWDXSD49320723602MRC461故212223851760492SIN80619307930MAA（4）篩孔數(shù)N與開孔率本設(shè)計(jì)所處理的物系無腐蝕性，可選用碳鋼板18，取篩孔直徑5MD篩孔按正三角形排列，取孔中心距為351MTD取篩孔的孔徑MD50塔板上篩孔數(shù)目為個(gè)71438122TAN塔板開孔區(qū)的開孔率0022015997TD開孔率在515范圍內(nèi)，符合要求。氣體通過篩孔的氣速1054038147SMAVUS35篩板的流體力學(xué)驗(yàn)算351塔板壓降（1）干板阻力計(jì)算干板阻力，由查文獻(xiàn)19得CHCH051673D720液柱MCULVC04398720541510（2）氣流穿過板上液層的阻力LH計(jì)算1179624SMAUFTSA22/36880KGFV查得35故液柱HHOWLL035（3）液體表面張力的阻力計(jì)算液體表面張力所產(chǎn)生的阻力液柱MDGHL0215819307243氣體通過每層塔板的液柱高度PHHLCP74氣體通過每層塔板的壓降為（設(shè)計(jì)允許值）PAGPLP02859138074（4）液面落差對(duì)于篩板塔液面落差很小，但本例的塔徑和液流量均不大，故可忽略。352液沫夾帶量的驗(yàn)算VE塔板上鼓泡層的高度250615MFLH0154087217233636FTAVHHUEKG液/KG氣01KG液/KG氣所以，在本設(shè)計(jì)中在允許范圍內(nèi)，精餾段在設(shè)計(jì)負(fù)荷下不會(huì)發(fā)生過量液VE沫夾帶。353漏液的驗(yàn)算對(duì)篩板塔，漏液點(diǎn)氣速為SMHCUVL/0146923807106130572460MIN,0實(shí)際孔速M(fèi)IN,00/4USU篩板的穩(wěn)定性系數(shù)5174651IN,0K該值大于15，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)荷下無明顯漏液。354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苯甲苯屬一般物系20，取，則050543217MTWHH而DPLDH板上不設(shè)進(jìn)口堰，則07136015328DPLDH液柱0198MTWH故在本設(shè)計(jì)中不會(huì)發(fā)生液泛現(xiàn)象。36塔板負(fù)荷性能圖361漏液線由0,MIN045613LVUCH0IN2,IN308410SHLWOWWVLEAL得234072178602480754563112SL23,MIN0563HLSWVCHAL則23,MIN06137259147SSVL在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)LS值，依上式計(jì)算出VS的值，計(jì)算結(jié)果見下表表31氣液體積流率3MLS000060001500030000453VS10170104051070011010由上表數(shù)據(jù)可做出漏液線1。362液沫夾帶線取霧沫夾帶極限值,依式0KG/VE液氣532710AVTFUEHH式中0429254316SSASTFVUVAWH3FWOWHH即2233602841580SOSL故223351475FSSHL2233041847095TFSSHL3266323475710102951ASVLTFUVEHL則2342861SSVL在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)LS值，依上式計(jì)算出VS的值，計(jì)算結(jié)果見表表32氣液體積流率由上表數(shù)據(jù)即可做出液沫夾帶線2。363液相負(fù)荷下限線對(duì)于平直堰，取堰上層高度作為最小液體負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)。06MOWH233602841SOWLHEL取LM得3,MIN05SSL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3364液相負(fù)荷上限線取作為液體在降液管中的停留時(shí)間的下限4S則FTSAHL3,MAX02164018/FSSMS據(jù)此可作出與氣體流量SV無關(guān)的垂直線，液相負(fù)荷上限線4。365液泛線令DTWHH3MLS000060001500030000453VS41343400593841037026由11DPLDPCLWOHHHHH；聯(lián)立得TWOWCD（）（）,OWDCSVS忽略，將與與，與的關(guān)系式代入上式，并整理得22SAVBCSS2/3L22051051850937478VLAAC4TWBHH6311522015315308905CL3636084412595214WDEL2/32/故229157089SVSS/3L即646/在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)LS值，依上式計(jì)算出VS的值，計(jì)算結(jié)果見下表表33氣液體積流率3MLS00006000150003000453VS39377385453734436165由上表數(shù)據(jù)即可作出液泛線5。根據(jù)以上方程可作出篩板塔的負(fù)荷性能圖圖31篩板精餾塔精餾段負(fù)荷性能圖1在負(fù)荷性能圖上，作出操作點(diǎn)，與原點(diǎn)連接，即為操作線。2從塔板負(fù)荷性能圖中可看出，按生產(chǎn)任務(wù)規(guī)定的氣相和液相流量所得到的操作點(diǎn)P在適宜操作區(qū)的適中位置，說明塔板設(shè)計(jì)合理。3因?yàn)橐悍壕€在液沫夾帶線的上方，所以塔板的氣相負(fù)荷上限由液沫夾帶控制，操作下限由漏液線控制。4按固定的液氣比，從負(fù)荷性能圖中可查得氣相負(fù)荷上限VSMAX335M3/S,氣相負(fù)荷下限VSMIN110M3/S，所以可得操作彈性為MAXIN3501SV塔板的這一操作彈性在合理的范圍35之內(nèi)，由此也可表明塔板設(shè)計(jì)是合理的。37板式塔的結(jié)構(gòu)371塔體結(jié)構(gòu)板式塔內(nèi)部裝有塔板、降液管、各物流的進(jìn)出口及人孔（手孔）、基坐、除沫器等附屬裝置。除一般塔板按設(shè)計(jì)間距安裝外，其它處根據(jù)需要決定其間距。1）塔頂空間塔頂空間指塔內(nèi)最上層塔板與塔頂?shù)拈g距。為利于出塔氣體夾帶的液滴沉降，此段遠(yuǎn)高于板間距5，取10M。2）塔底空間塔底儲(chǔ)液空間依儲(chǔ)液量停留35MIN或更長(zhǎng)時(shí)間而定。塔底液面至下層塔板之間要有15M的間距。3）人孔對(duì)于的板式塔，為安裝、檢修的要求，每隔8層塔板設(shè)一人孔，MD10本塔共開3個(gè)人孔。提餾段開2個(gè)人孔，精餾段開1個(gè)。人孔處板間距為800MM，直徑為500MM，其伸出塔體的筒長(zhǎng)為200MM。4）塔高H1121015147M372塔板結(jié)構(gòu)塔徑為18M，超過800MM，故采用整塊式；由于鋼度、安裝、檢修21等要求，多將塔板分成數(shù)塊送入塔內(nèi)。為了檢修方便，取一塊板作為通道板，通道板的寬度取400MM。4計(jì)算結(jié)果匯總表41苯甲苯混合液篩板精餾塔設(shè)計(jì)結(jié)果匯總計(jì)算數(shù)據(jù)符號(hào)單位精餾段提餾段各段平均溫度MT857210031各段平均壓強(qiáng)PAKP10551139氣相SV3/S1835617393平均流量液相L0004800092實(shí)際塔板數(shù)N塊1414板間距TH040040塔的有效高度ZM112塔徑D1818空塔氣速U/S0721706838塔板液流型式單溢流單溢流溢流管型式弓形弓形堰長(zhǎng)WLM1224堰高H0043400344溢流裝置溢流堰寬度DW026641）回流比的選擇回流是保證精餾塔連續(xù)穩(wěn)定操作的必要條件之一，且回流比是影響精餾操作費(fèi)用和投資費(fèi)用的重要因素?？傎M(fèi)用中最低所對(duì)應(yīng)的回流比即為適宜回流比。在精餾設(shè)計(jì)中，一般并不進(jìn)行詳細(xì)的經(jīng)濟(jì)衡算，而是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取。通常，操作回流比可取最小回流比的112倍。我計(jì)算的回流比為128，我取的回流比R2RMIN256。2）塔徑和塔高影響塔板效率的因素有很多，概括起來有物性性質(zhì)塔板結(jié)構(gòu)及操作條件三個(gè)方面。物性性質(zhì)主要是指黏度密度表面張力擴(kuò)散系數(shù)及相對(duì)揮發(fā)度等。塔板的結(jié)構(gòu)主要包括塔板類型板間距堰高及開孔率等。操作條件是指溫度壓強(qiáng)氣體上升速度及氣液流量比等。影響塔板效率的因素多而復(fù)雜，很難找到各因素之間的定量關(guān)系。設(shè)計(jì)中所用的板效率數(shù)據(jù)，一般是從相近的生產(chǎn)裝置或中式裝置中取得經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。因此，我通過經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)和查表在綜合算得塔徑為18M，塔高為147M。本設(shè)計(jì)選用篩板塔結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，且具有足夠的操作彈性。缺點(diǎn)是穩(wěn)固操作范圍窄，小孔徑篩板易堵塞。隨著篩板塔技術(shù)的逐漸成熟，目前已成為管底與受液盤距離OH0024500297板上清液層高度LM006孔徑OD0005孔間距T0015孔數(shù)N9183開孔面積AA217888篩孔氣速OUM/S1016963塔板壓降0