苯-甲苯精馏塔课程设计.docx
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1、目录一工艺流程图与基础数据的搜集3二精储塔的物料衡算51 .原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数52 .原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量53 .物料衡算原料处理量5三塔板数的确定61 .理论板层数Nt的求取62 .实际板层数的求取7四精储塔的工艺条件及有关物性数据的计算71 .操作压力计算72 .操作温度计算83 .平均摩尔质量计算84 .平均密度计算85 .液相平均表面张力计算96 .液相平均粘度计算10五精储塔的塔体工艺尺寸计算101 .精锚段塔径的计算102 .提储段塔径的计算113 .精微塔有效高度计算12六 塔板主要工艺尺寸的计算 12精储段1 .溢流装置计算122 .塔板布置13提
2、储段L溢流装置计算143 .塔板布置14七筛板的流体力学验算 16精做段1 .塔板压降162 .液面落差173 .液沫夹带174 .漏液175 .液泛17提储段1.塔板压降17aLFm = 0.38 x 19.5 + 0.60 x 19.8 = 19.8mN /m塔釜段液相平均表面张力计算由T”, = 109.5。,查手册得=17.5mN/m,= 18.5mN/m=0.024 X17.5 + 0.976 x 18.5 = 18.5mN/m精储段液相平均表面张力为:aljtl =(21.3 + 19.8)/2 = 20.55mN /m提储段液相平均表面张力为:% = (18.5 +19.8)/2
3、 = 19.15mN/m6.液相平均粘度计算液相平均粘度依下式计算:塔顶液相平均粘度计算由 T/)=81.7,查手册得 =0.293mPa s, f.iR =0.296mPa s= 0.974 x lg(0.293) + 0.026 x lg(0.296)解得 LDm=-293mPa s进料板液相平均粘度计算由 丁r=95.0,查手册得 jlia = 0.267 nPa s,卜” =0.275 mPa sIg% = 0.38 x 1g (0.267) + 0.62 x g (0.275)解得 Ai.Fm = 0.272 mPa s塔顶液相平均粘度计算由 Tw = 109,5 * 查手册得 八=
4、0.234 mPa s, /B = 0.253 mPa slgLwm = 0.976 X lg(0.253) + 0.024 x lg(0.234)解得 ZLwm =0.253mPa es精储段液相平均粘度为 ph = (0.293 + 0.272)/2 = 0.283mPas提储段液相平均粘度为/= (0.253 + 0.272)/2 = 0.263mPas五精储塔的塔体工艺尺寸计算1 .精储段塔径的计算(1)精微段的气、液相体积流率为:3600%,“74.85 x 81.09 八“ 3 y=0.60m /s3600 x 2.82LMs55.46 x 82.94 =QW16n?/s3600
5、0“3600 x 802.44皿6 =0.927,由“max = Cj2卫,其中的C20由图查取,图的横坐标为: PvLh x(Pl /2 二。0016 X 3600(802.4严二 0 0四匕 pv 0.60 x 36002.82取板间距Ht= Q40,板上液层高度hL= 0.06m,则=0.4-0.06= 0.34m查图得C,o=O.075C = G()=(区)2 = 0.075 x= 0.0754202020/802.4-2.82 、,= 0.0754 x = 1.270 m / smax丫 2.82取安全系数 0.7, u=0.7 wmax=o.889m/s按标准塔径圆整后为 D =
6、1.0m塔截面积为At=-x1.02 = 0.785m2实际空塔气速为u = - = 3上=0.764 m/sAt 0.7852.提储段塔径的计算 提储段的气、液相体积流率为:LMs99.75 x 89.44 =QW31n?/s3600夕53600 x786.8由“max其中的C20由图查取,图的横坐标为:5x(严匕 Pv0.0031 x3600768.8 .72x ()- 0.571 x36003.19= 0.085取板间距Ht = 0.45,板上液层高度hL = 0.08m ,则HL-hL =0.50-0.08= 0.42m查图得C,o=O. 083c = c =(l)0 2 = 0.06
7、7x()02 = 0.082202020”人 768.8-3.19 , .Q .max = 0 082 X, = 1.29/72/5取安全系数 Q 7, u=0.7 Mmax=0.900m/sD=二mi4X0571 =按标准塔径圆整后为塔截面积为D = 1.0mAT=-xl.02 =0.785nr 4实际空塔气速为K 0.571 八er u = 0.727 m/sA70.7853.精储塔的百度的计算精微段有效高度为 Z精=(N格-1)Ht = (10-l)x0.4 = 3.6,提储段有效高度为Z提=(N提一)Ht = (15-l)x0.45 = 6.3?在进料板上方开一人孔,其高度为0.8m,
8、塔釜与裙坐为2. 0m,塔顶封头为1.5m故精 储塔的高度为Z = Z精 + Z提 + 0.8 + 2.0+ 1.5 = 3.6 + 6.3 + 0.8 + 2.0 +1.5 = 14.2m六塔板主要工艺尺寸的计算(-)精流段:1.溢流装置计算筛板式塔的溢流装置包括溢流堰,降液管和受液盘等几部分。其尺寸和结构对塔的性能 有着重要影响。根据经验并结合其他影响因素,当因D=1.0m,可选用单溢流弓形降液管,不设进口堰,采用凹形受液盘。各项计算如卜.:堰长4取 /卬=0.66。= 0.66 xl.0 = 0.66m溢流堰高度却由4=4 一%,由4=4 一%,选用平直堰,堰.上液层高度=1七(&严卬
9、1000 lw近似取E=L则 =2.841000xlx(0.0016x36000.66=0.012m取板上清液层高度hw = 0.06-0.012 = 0.048m弓形降液管宽度也和截面积4由4 = 0.66,查图,得工= 0.072,丝= 0.013DAtDAf = 0.072Ar =0.072x0.785 = 0.0565m2 故fWd =0.13D = 0.13xl.0 = 0.13m液体在降液管中停留时间36004/”7 3600x0.0565x0.45 t rLh().0031x360()0 = 14.1s 5s故降液管设计合理。降液管底隙高度为取% =0.08m/s,则,0.001
10、6 x 3600 八八hn = 0.030 m3600 x 0.66 x 0.()8鼠一。 =0.048 0.030 = 0.018 m 0.006 m故降液管底隙高度设计合理。选用凹形受液盘,深度从=50mm。2.塔板布置塔板的分块因02 800mm,故塔板采用分块式。查得,板块分为3快。边缘区快读确定取叱=W; = 0.065 m,叱.=0.035 m开孔区面积计算.ri 2 口 X、Aa = 2(xvr - x +arcsin)开孔区面积4180D 0x = _-(Wd -WJ = -(0.13 + 0.065) = 0.305m其中 r = -vy =L2-O.O35 = 0.465m
11、22故 A c /八 /八八”, n X 0.4652. 0.305、 . .v.,A” = 2x(0.305 x v0.465- -0.305- +arcsin) = 0.599nr“1800.465筛孔计算及其排列本例所处理的物系无腐蚀性,可选用S = 3mm碳钢板,取筛孔直径4=5mm。筛孔按正三角形排列,取孔中心距/ = 3x4。=3x5 = 15mm饯h 断口1.155x41.155x0.599 。公小筛孔数 目 n =;-=; =3075,广t20.0152开孔率为(p = 0.907(4)2 = 0907 *(122)2 = oi%t0.015气体通过筛孔的气速为 0 = =9.
12、92 m/sAo 0.101 x 0.599(二)提流段:1 .溢流装置计算筛板式塔的溢流装置包括溢流堰,降液管和受液盘等几部分。其尺寸和结构对塔的性能 有着重要影响。根据经验并结合其他影响因素,当因D=1.0m,可选用单溢流弓形降液管,不 设进口堰,采用凹形受液盘。各项计算如下:堰长/“,取 /H. = 0.66 = 0.66 xl.0 = 0.66 m溢流堰高度加由儿. =选用平直堰,堰上液层高度%,.由儿. =选用平直堰,堰上液层高度%,.2 84 近似取E= 1,则也渺=x 1 x (10000.0031x36000.66产=0.021m取板上清液层高度hw = 0.08 - 0.02
13、1 = 0.059m弓形降液管宽度也和截面积4由4 = 0.66,查图,得土 = 0.072,丝= 0.013DAtD4r =0.0724 =0.072x0.785 = 0.0565m2W(l =0.130 = 0.13x1.0 = 0.13m液体在降液管中停留时间0.0031x36000.0031x3600*36。啊% =3600x0.0565x0.45 =8.2s5s故降液管设计合理。降液管底隙高度为取o=O. 15m/s,则=0.031m=0.031m0.0031 x36003600 x 0.66 x 0.15仄,% =0.048-0.031 = 0.017m 0.006m故降液管底隙高
14、度设计合理。选用凹形受液盘,深度hw = 50mm。2 .塔板布置塔板的分块因ON800nlm,故塔板采用分块式。查得,板块分为3快。边缘区快读确定取叱=叱=0.065 m,VV = 0.035 m开孔区面积计算Aa = 2(xVr2 -x2arc sin)开孔区面积a,180rD1 0x -(Wd -W、)=彳-(0.13 + 0.065) = 0.305m其中 r = 2_vv =L2-0.035 = 0.465m22=2x(0.305 x70.4652 -0.3052 + C465 arcsin= 0.599 m2“1800.465筛孔计算及其排列本例所处理的物系无腐蚀性,可选用K =
15、3mm碳钢板,取筛孔直径4=5mm。筛孔按正三角形排列,取孔中心距7 = 3x4 = 3x5 = 15mm什”特口1.155X4筛孔数 目 n =;-= =3075,广t20.0152开孔率为(p = 0.907(4)2 = 0907 (生 y = 10 1%t0.015V 0 572气体通过筛孔的气速为 =9.45 m/sA” 0.101 x 0.599七筛板的流体力学验算(一)精馆段.塔板压降干板阻力.计算干板阻力也由:4=().()51(血生) co Pl由/b = 5/3 = 1.67,查图得:C20 = 0.772故也故也=0.051 x(=0.024m 液柱气体通过液层的阻力力计算
16、气体通过液层的阻力均由式0.60- =0.824m/5K)=“E = 0-824xVil/ = 1.38kg2/(sm2)查图,得力= 0.62。故% = ph,=儿,+ %,) = 0.62 x (0.048 + 0.012) = 0.037 m 液柱液体表面张力的阻力计算液体表面张力所产生的阻力优 九=*- Pigd。4x20.55x10-3= 00021m 液柱气体通过每层塔板的液柱高度hP可按下式计算:hp = ht + 儿 + % = 0.024 + 0.037 + 0.0021 = 0.063 m 液柱气体通过每层塔板的压降为:%,=0.063 x 802.4 x 9.81 =49
17、6Pa 0.7kPa (设计允许值).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。3液沫夹带5.7X10-6, u e =(产液模夹带量由式 丐. %一勺丸=2.5% = 2.5 x 0.06 = 0.15m5 7 x IO-6故 , =/产=002kg液/kg气 % minu g Q9稳定系数为K = 7- = = 1.631.5o,min 6.09故在本设计中无明显漏液。5 .液泛为防止塔内发生液泛,降液管内液层高”.应服从关系 凡 夕(当 +瓦.)苯-甲苯物系属一般物系,取9 = 0.5,则(p(HT + hw) = ().5 X (0.40 +
18、 0.048) = 0.224m而 H = hp+hL+ hd板上不设进口堰hd =O.153(wo)22 = 0.001m 液柱H(l = 0.063 + 0.06 + 0.001 = 0.12 Im 液柱3 (p(HT+hw)故在本设计中不会发生液泛现象。(二)提馆段1.塔板压降干板阻力仅计算干板阻力人由:4 =0.051(血产(生) co Pl由/5 = 5/3 = 1.67,查图得:C20 = 0.772Q Qa IQ故hc = 0.051 x ()2 x () = 0.027m*夜柱00.772786.8气体通过液层的阻力力计算气体通过液层的阻力力由式AT-Af0.571 八 , =
19、0.784m / s乙=“H = ().784xVn = 1.4()kg2 /(Sml/2)查图,得尸=0.60。故% = ph, = p(hw + %) = 0.60 x (0.059 +0.021) = 0.048 m 液柱液体表面张力的阻力计算液体表面张力所产生的阻力ha4x19.15x10-3pLgclQ=0.0020m 液柱气体通过每层塔板的液柱高度与可按卜式计算:hp = h. + % + ha = 0.027 + 0.048 + 0.0020 = 0.077 m 液柱气体通过每层塔板的压降为:Pp = hppLg = 0.077 x 786.8 x 9.81 = 594Pa 0.
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- 甲苯 精馏塔 课程设计
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