篩板式精餾塔設(shè)計化工原理課程設(shè)計1

1、中州大學(xué)化工原理課程設(shè)計設(shè)計題目：篩板式精餾塔設(shè)計學(xué) 院： 化工食品學(xué)院班 級： 11級精化普招1班姓 名： 趙地 學(xué) 號： 201126020134 小組成員： 楊霞 201126020133 王海靜 201126020131 穆文華 201126020132 肖振然 201126020135指導(dǎo)老師： 孫浩然2013年6月15日目錄概述（前言）一、工藝計算二、塔高及塔徑計算三、溢流裝置設(shè)計四、塔板布置五、塔板校核六、塔板負(fù)荷性能圖七、塔結(jié)構(gòu)圖八、計算結(jié)果列表參考文獻(xiàn)后記（小結(jié)）設(shè) 計 任 務(wù) 書體系：苯-甲苯學(xué)號：31-35年處理量：12萬噸開工天數(shù)：300天塔頂組成質(zhì)量比：0.98塔底組

2、成質(zhì)量比：0.05進(jìn)料組成質(zhì)量比：0.50進(jìn)料狀況：泡點進(jìn)料操作壓力：常壓概述一、篩板精餾塔的結(jié)構(gòu)特點：篩板塔是扎板塔的一種，內(nèi)裝若干層水平塔板，板上有許多小孔，形狀如篩；并裝有溢流管或沒有溢流管。塔內(nèi)氣體在壓差作用下由下而上，液體在自身重力作用下由上而下總體呈逆流流動。篩板精餾塔的結(jié)構(gòu)特點有：1.結(jié)構(gòu)簡單，易于加工，造價為泡罩塔的60%左右，為浮閥塔的80%左右。2.在相同條件下，生產(chǎn)能力比泡罩塔大20%40%。3.塔板效率較高，比泡罩塔高15%左右，但低于浮閥塔。4.氣體壓力較小，每板壓力比泡罩塔約低30%左右。二、操作要點：操作時，液體由塔頂進(jìn)入，經(jīng)溢流管（一部分經(jīng)篩孔）逐板下降，并在板

3、上積存液層。氣體（或蒸氣）由塔底進(jìn)入，經(jīng)篩孔上升穿過液層，鼓泡而出，因而兩相可以充分接觸.三、應(yīng)用中的優(yōu)缺點：優(yōu)點:氣液接觸部件是引導(dǎo)氣流進(jìn)入液層，并保證氣液充分，均勻而良好的接觸，形成大量的又是不斷更新的氣液傳質(zhì)界面，而且要使氣液間最后能夠較易分離。通過篩孔的局部阻力和板上液層的重力使氣體由下而上保持一定的壓差以克服板間流動阻力。缺點:1.小孔篩板以堵塞，不適宜處理臟的、黏性大的和帶固體粒子的料液。2.操作彈性較?。s23）。四、精餾裝置流程圖1-原料液貯槽；2-加料泵；3-原料預(yù)熱器；4-精餾塔；5-冷凝器；6-冷凝液貯槽；7-冷卻器；8-觀測罩；9-餾出液貯槽；10-殘液貯槽；11-再沸

4、器操作流程如下：如圖所示，用泵2將原料液從貯槽1送至原料預(yù)熱器3中，加熱至一定溫度后進(jìn)入精餾塔4的中部。料液在進(jìn)料板上與自塔上部下流的回流液體匯合，逐板溢流，最后流入塔底再沸器11中在再沸器內(nèi)液體被加熱至一定溫度，使之部分汽化，殘液作為塔底產(chǎn)品，而將汽化產(chǎn)生的蒸氣引回塔內(nèi)作為塔底氣相回流。氣相回流依次上升通過塔內(nèi)各層塔板，在塔板上液體接觸進(jìn)行熱值交換。從塔頂上升的蒸氣進(jìn)入冷凝器5中被全部冷凝，并將一部分冷凝液作用塔頂回流液體，其余部分經(jīng)冷卻器7送入餾出液貯槽9中作為塔頂產(chǎn)品。工藝計算一、物料衡算 ，混合溶液平均摩爾質(zhì)量綜上由： 二、作t-x(y)、x-y圖80.1859095100105110

5、.6x1.0000.7800.5810.4110.2580.1300y1.0000.9000.7770.6320.4560.2610t-x(y)圖 x-y圖三、計算rmin苯-甲苯飽和蒸汽壓數(shù)據(jù)80.28896104110.4101.33127.39160.52199.33233.0539.9950.66583.33101.33 因為進(jìn)料方式為：泡點進(jìn)料四、操作線方程當(dāng)所取最小回流比：1 精餾段方程2提餾段方程對于泡點進(jìn)料，提餾段下降的液體摩爾流量為w=f-d=0.0548-0.0286=0.02623q線方程對于泡點進(jìn)料，q=1，q線方程4相平衡方程五、理論塔板數(shù)同理：已知已知則徑流塔內(nèi)理論

6、塔板數(shù)為14-1=13塊，其中精餾段7塊，提餾段6塊，第8塊為進(jìn)料板2圖解法如圖可查得所需理論塔板數(shù)為14塊。其中精餾段7塊，提餾段7塊，第8塊為進(jìn)料板。3簡捷法（吉利蘭關(guān)聯(lián)圖）因全回流操作所需的理論塔板數(shù)最少，故可用芬斯克方程求解：六、實際塔板數(shù)內(nèi)插法計算溫度塔頂和塔底的平均溫度為：綜上：塔高及塔徑計算一、塔徑計算1、以精餾段塔頂估算塔徑溫度 密度 8090100110苯815.0803.9792.5780.8甲苯810.0800.2790.3780.3已知在泡點進(jìn)料，則進(jìn)料溫度等于泡點溫度解得液體密度為2、塔頂物料平均千摩爾質(zhì)量為：因表面張力的差異，氣體負(fù)荷因子校正為取空塔速率為最大允許速

7、率的0.8倍，則空塔速率為綜上：根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整為d=1.5m由表8-2可知，當(dāng)塔徑為1.5m時，其板間距可取0.4二、塔高計算1、塔內(nèi)氣液接觸的有效高-為實際塔板數(shù)-為塔間距，對塔徑影響較大，可查表取值z -塔的有效高度由所給條件塔間距取0.4（由所求塔徑查表得）綜上：2、塔頂空間高度塔頂封頭切線與第一塊板間的距離，為減少塔頂液體夾帶量一般大于板間距，取1.2-1.5m故：z=1.5m3、塔底空間高度再沸器在塔外時，塔底封頭切線與最末一塊板間的距離。塔底空間高度=（液體流量截面積）停留時間停留時間取10-15min注意：1、塔徑1，應(yīng)開設(shè)人孔， 2、進(jìn)料板與其上一塔板的間距要稍大一些故：z=

8、0.6m綜上：塔總高z=z+ z+ z=9.6+1.5+0.6=11.7溢流裝置設(shè)計一、堰高和堰長選堰長與塔徑之比為0.75，則堰長為塔板布置當(dāng)取ws=0.07m,wc=0.05m塔板校核1、降液管液泛液體通過降液管的壓降2、氣泡夾帶降液管內(nèi)停留時間故停留時間足夠，不會發(fā)生氣泡夾帶現(xiàn)象3、液沫夾帶液沫夾帶量：4、漏液克服液體表面張力的作用引起的壓降漏液點氣速即不會發(fā)生嚴(yán)重漏液現(xiàn)象由塔板校核結(jié)果可見，塔板結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇基本合理，所設(shè)計的各項尺寸可用。四、塔板負(fù)荷性能圖橫坐標(biāo)：液體流量vl 縱坐標(biāo)：氣體流量vg（一）氣液流量的流體力學(xué)上下限線1.漏液線氣相負(fù)荷下限第一點：取設(shè)計點的液體流量=0.00

9、62143600=22.37對應(yīng)的漏液點氣速為根據(jù)（22.37，4517）和（10，4238）兩點，作直線1即為漏液線。2.液體流量下限線3.液體流量上限取降液管內(nèi)液體停留時間為3s,則4.過量液沫夾帶線 根據(jù)（22.37，17211）和（10，19123）兩點，在負(fù)荷性能圖上作出液沫夾帶線45.液泛線（二）塔板工作線負(fù)荷性能圖（下圖）上作出斜率為，氣液比：與流體力學(xué)上下限相交于a,b兩點的縱坐標(biāo)值，即最小最大氣體流量輔助設(shè)備1冷凝器：使先后經(jīng)過提餾段和精餾段的上升蒸汽進(jìn)一步精餾和分凝，提高濃度。2再沸器：給塔釜液體提供熱量，使回流下來的液體再汽化，提高產(chǎn)量。3支座：是用來支承其重量，并使其固

10、定在一定的位置上。在某些場合下支座還要承受操作時的振動或地震載荷，如果設(shè)備放置在室外，支座還要承受風(fēng)載荷。4塔頂空間：是安裝塔板和除沫裝置的需要，起減少霧沫夾帶量的作用。5塔底空間：具有中間貯槽的作用，塔釜料液最好能在塔底有10-15min的儲量，以保證塔底料液不致排完，對于塔底產(chǎn)量大的塔，有時僅取3-5min的儲量。6塔高：由包括所有塔板數(shù)在內(nèi)的有效段以及塔頂和塔底的空間大小決定。7人孔、手孔:作用是為了檢查設(shè)備的內(nèi)部空間以及便于安裝和拆卸設(shè)備的內(nèi)部構(gòu)件。8液位計：是利用容器內(nèi)的液位改變時，由液注產(chǎn)生的靜壓也相應(yīng)變化的原理而工作的。9.塔結(jié)構(gòu)圖設(shè)計計算結(jié)果列表重要設(shè)計參數(shù)及計算結(jié)果目錄工藝計

11、算塔徑計算溢流裝置設(shè)計塔板布置塔板校核數(shù)據(jù)d=1.5mhw=39mmlw=1.125mhl=0.06mhow=0.021mn=3478k=2.49參考文獻(xiàn)1 高安全、王迪、催金海主編.化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ).化學(xué)工業(yè)出版社.2007.122 陸美娟、張浩勤主編.化工原理（第二版）上冊.北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2006.23 陸美娟、張浩勤主編.化工原理（第二版）下冊. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2006.24 冷士良主編.化工單元操作. 化學(xué)工業(yè)出版社.2005.65 厲玉鳴主編.化工儀表及自動化.北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2009.10后記本次課程設(shè)計的設(shè)計過程，讓我感到化學(xué)工藝設(shè)計的嚴(yán)謹(jǐn)性和周密性。同時，我認(rèn)識到工藝流程在工藝設(shè)計中的重要性，化工生產(chǎn)過程的安全性，取決于該工藝設(shè)計的嚴(yán)密性和合理性。每一個過程的設(shè)計是否合理直接關(guān)系到化工生產(chǎn)及安全操作，同時通過課程設(shè)計也讓我明白了該怎樣做好一份完整的設(shè)計。在設(shè)計過程中，要耐心、細(xì)心，保持嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)