化工原理课程设计_苯-甲苯浮阀精馏塔
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3.课程设计报告内容3.1 流程示意图冷凝器→塔顶产品冷却器→苯的储罐→苯↑↓回流原料→原料罐→原料预热器→精馏塔↑回流↓再沸器← → 塔底产品冷却器→甲苯的储罐→甲苯3.2 流程和方案的说明及论证3.2.1 流程的说明首先,苯和甲苯的原料混合物进入原料罐,在里面停留一定的时间之后,通过泵进入原料预热器,在原料预热器中加热到泡点温度,然后,原料从进料口进入到精馏塔中。
因为被加热到泡点,混合物中既有气相混合物,又有液相混合物,这时候原料混合物就分开了,气相混合物在精馏塔中上升,而液相混合物在精馏塔中下降。
气相混合物上升到塔顶上方的冷凝器中,这些气相混合物被降温到泡点,其中的液态部分进入到塔顶产品冷却器中,停留一定的时间然后进入苯的储罐,而其中的气态部分重新回到精馏塔中,这个过程就叫做回流。
液相混合物就从塔底一部分进入到塔底产品冷却器中,一部分进入再沸器,在再沸器中被加热到泡点温度重新回到精馏塔。
塔里的混合物不断重复前面所说的过程,而进料口不断有新鲜原料的加入。
最终,完成苯与甲苯的分离。
3.2.2 方案的说明和论证本方案主要是采用浮阀塔。
精馏设备所用的设备及其相互联系,总称为精馏装置,其核心为精馏塔。
常用的精馏塔有板式塔和填料塔两类,通称塔设备,和其他传质过程一样,精馏塔对塔设备的要求大致如下:一:生产能力大:即单位塔截面大的气液相流率,不会产生液泛等不正常流动。
二:效率高:气液两相在塔内保持充分的密切接触,具有较高的塔板效率或传质效率。
三:流体阻力小:流体通过塔设备时阻力降小,可以节省动力费用,在减压操作是时,易于达到所要求的真空度。
四:有一定的操作弹性:当气液相流率有一定波动时,两相均能维持正常的流动,而且不会使效率发生较大的变化。
五:结构简单,造价低,安装检修方便。
六:能满足某些工艺的特性:腐蚀性,热敏性,起泡性等。
而浮阀塔的优点正是:而浮阀塔的优点正是:1.生产能力大,由于塔板上浮阀安排比较紧凑,其开孔面积大于泡罩塔板,生产能力比泡罩塔板大 20%~40%,与筛板塔接近。
《化工原理课程设计》说明书设计题目: 甲苯乙苯的精馏(浮阀塔)目 录第一章 前言精馏原理及其在化工生产上的应用........................................ 4 精馏塔对塔设备的要求..................................................................................................... 4 常用板式塔类型及本设计的选型.......................................... 4 本设计所选塔的特性.................................................... 5 化工原理课程设计任务书................................................ 5 第二章 精馏塔的工艺计算物料衡算 (6)JINGCHU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY原料液及塔顶,塔底产品的摩尔分率 (6)物料衡算 (6)回流比的确定 (7)平均相对挥发度的计算 (7)板数的确定 (8)精馏塔的气液相负荷 (8)精馏段与提馏段操作线方程 (9)全塔效率 (9)精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (10)操作温度的计算 (10)操作压强 (11)塔内各段气液两相的平均分子量 (12)精馏塔各组分的密度 (13)液体表面张力的计算 (14)液体平均粘度的计算 (15)气液负荷计算 (15)精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (16)塔径的计算 (16)精馏塔有效高度的计算 (17)溢流装置计算 (17)塔板布置 (17)浮阀板的流体力学验算 (18)塔板压降 (18)液沫夹带 (18)塔板负荷性能图 (19)过量液沫夹带线关系式 (20)液相下限线关系式 (20)严重漏夜线关系式 (21)液相上限线关系式 (21)降液管液泛线关系式 (22)浮阀塔计算结果汇总 (22)第三章塔结构塔的设备结构图 (23)结束语 (24)第一章前言1.1精馏原理及其在化工生产上的应用实际生产中,在精馏柱及精馏塔中精馏时,上述部分气化和部分冷凝是同时进行的。
化工原理课程设计––––浮阀式精馏塔的设计学校:班级:姓名:学号:指导教师:时间:课程设计任务书一、设计题目:分离苯—甲苯混合液的浮阀式精馏塔二、设计的原始数据及分离要求1、原料的规格及分离要求:(1)、生产能力:年处理苯—甲苯混合液6.0万吨(2)、年开工率:8000小时(3)、原料组成:苯含量45%(质量分率)(4)、进料热状况:饱和液体(5)、分离要求:塔顶苯含量不低于95%(质量分率)塔底苯含量不高于5%(质量分率)2、生产条件:(1)操作条件:常压(2)操作温度:原料和产品均为常温(25℃)(3)塔顶冷凝器:用循环水冷却(进口温度28℃)(4)塔底在沸器:用饱和水蒸气加热(5)回流比:取最小回流比的1.4倍三、设计要求:1、编制设计说明书(1)流程的确定及说明(2)精馏塔的设计计算(3)浮阀塔盘结构设计和计算(4)对设计结果讨论(5)参考文献2、绘制精馏系统工艺流程图四、指导教师:李英杰五、设计时间:2011年12月目录前言---------------------------------------------------------------------------------4 1.精馏塔的物料衡算----------------------------------------------------------------5 1.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率---------------------------------------5 1.2.原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量--------------------------------51.3.物料衡算-------------------------------------------------------------------52.塔板数的确定---------------------------------------------------------------------5 2.1.理论板层数NT的求取-----------------------------------------------------5 2.2最小回流比及操作回流比----------------------------------------------------5 2.3精馏塔的气、液相负荷-------------------------------------------------------6 2.4操作线方程-------------------------------------------------------------------62.5塔的有效高度-----------------------------------------------------------------63.精馏塔的塔体工艺尺寸计算------------------------------------------------------73.1精流段塔体工艺尺寸计算---------------------------------------------------73.2塔经的计算------------------------------------------------------------------73.3 溢流装置-----------------------------------------------------------------------------------84.塔板负荷性计算--------------------------------------------------------------------------------114.1. 雾沫夹带线----------------------------------------------------------------------------114.2漏液线------------------------------------------------------------------------------------124.3液相负荷上限线-------------------------------------------------------------------------124.4液相负荷下限线-------------------------------------------------------------------------12 参考目录----------------------------------------------------------------------------14前言在化工、炼油、医药、食品及环境保护等工业部门,塔设备是一种重要的单元操作设备。
第一篇化工原理课程设计任务书1.1设计题目苯-甲苯连续精馏(浮阀)塔的设计1.2设计任务1、精馏塔设计的工艺计算及塔设备计算(1)流程及操作条件的确定;物料衡算及热量衡算;(2)塔板数的计算;(3)塔板结构设计(塔板结构参数的确定、流动现象校核、负荷性能图);(4)塔体各接管尺寸的确定;(5)冷却剂与加热剂消耗量的估算。
2.设计说明及讨论3.绘制设计图(1)流程图(A4纸);(2)塔盘布置图(8开坐标纸);(3)工艺条件图(1号绘图纸)。
1.3原始设计数据1、原料液:苯-甲苯,其中苯含量为35 %(质量),常温;2、馏出液含苯:99.2 %(质量);3、残液含苯: 0.5 %(质量);4、生产能力:4000 (kg/h).第二篇流程及流程说明为了能使生产任务长期固定,适宜采用连续精流流程。
贮罐中的原料液用机泵泵入精馏塔,塔釜再沸器用低压蒸汽作为热源加热料液,精馏塔塔顶设有全凝器,冷凝液部分利用重力泡点回流部分连续采出到产品罐(具体流程见附图)。
在流程确定方案选择上,本设计尽可能的减少固定投资,降低操作费用,以期提高经济效益。
1、加料方式的选择:设计任务年产量虽小,但每小时4000Kg的进料量,为维持生产稳定,采用高位槽进料,从减少固定投资,提高经济效益的角度出发,选用泡点进料的加料方式。
2、回流方式的选择:塔的生产负荷不大,从降低操作费用的角度出发,使用列管式冷凝器,利用重力泡点回流,同时也减少了固定投资。
3、再沸器的选择:塔釜再沸器采用卧式换热器,使用低压蒸汽作为热源,做到了不同品位能源的综合利用,大大降低了能源的消耗量。
第三篇 设计计算3.1全塔的物料衡算1、将任务书中的质量分数换算成摩尔分数,进料h km ol 4000=F35%78.110.33835%78.1165%92.13F x ==+(摩尔百分数)0.5%78.110.005890.5%78.1199.5%92.13W x ==+(摩尔百分数)99.2%78.110.99399.2%78.110.8%92.13D x ==+(摩尔百分数)2、求平均分子量,将h kg 换算成 h km ol进料处: 78.110.38892.130.61286.69kg kmol F M =⨯+⨯= 塔顶处: 78.110.99392.130.00778.21kg kmol D M =⨯+⨯= 塔釜处: 78.110.0058992.130.9941192.05kg kmol W M =⨯+⨯= 进料: kmol/h 46.144000/86.69==F 3、全塔的物料衡算由物料衡算得:F F DF W DF x W x D x =+⎧⎨⨯=⨯+⨯⎩代入数据得: ⎩⎨⎧⨯+⨯=⨯+=993.000589.0388.014.4614.46D W DW解之得: ⎩⎨⎧==h kmol 86.17hkmol 28.28D W3.2相对挥发度α及回流比Rα:1、求全塔平均相对挥发度表3-11 2 3 4 5 6 7 8 9 t C。
提供全套毕业设计,欢迎咨询课程设计说明书武汉工程大学材料科学与工程学院课程设计说明书课题名称5万吨/年苯-甲苯精馏塔设计专业班级11级高材试验1班学生学号1102020607学生姓名学生成绩指导教师课题工作时间6月18日至6月30日摘要这次设计的任务是设计出一个较理想的年处理苯-甲苯混合液5.0万吨的浮阀精馏塔,进料口的甲苯-苯混合液的质量分数为40%,塔顶馏出液的质量分数为94%,塔底釜液质量分数为3%。
通过对苯-甲苯体系精馏塔的物料衡算、塔板数的确定、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算、绘图等过程,设计出较理想的精馏塔。
精馏塔理论塔板数为12块,全塔效率53.9%。
理论精馏段塔板4块,理论提馏段8块,第5块为加料板。
通过浮阀塔板的流体力学的计算,做出精馏段塔板负荷性能图,得到较理想的操作弹性为3.51。
最终设计出合理的塔径为1.2m,塔高为21.5m的精馏塔,开孔率为13.8%。
关键词:苯-甲苯体系;浮阀板;精馏塔AbstractThe design task is to design an ideal year deal with benzene - toluene mixture of 50,000 tons of float valve distillation column, the inlet toluene - benzene mixture mass fraction of 40%, the overhead distillate the mass fraction of 94%, kettle bottoms liquid mass fraction of 3%. Through the benzene - toluene system to determine material balance distillation column, plate number calculated distillation column process conditions and related physical data, graphics and other processes to design an ideal distillation column. Distillation column theoretical plate number of 12, 53.9% of the whole tower efficiency. 4 theoretical plate rectifying section, stripping section 8 theory, the fifth block of the charging plate. By hydrodynamic calculations valve trays, make rectifying section tray load performance chart, get an ideal operating flexibility to 3.51. The final design is a reasonable tower diameter 1.2m, 21.5m high tower of the distillation column,opening rate of 13.8%.Key words: benzene-toluene system;float valve plate;rectifying tower目录摘要 (I)Abstract (II)第一章设计方案的选择 (1)1.1 操作条件的确定 (2)1.1.1 操作压力 (2)1.1.2 进料状态 (2)1.1.3 加热方式 (2)1.2确定设计方案的原则 (2)1.2.1 满足工艺和操作的要求 (3)1.2.2 满足经济上的要求 (3)1.2.3 保证安全生产 (3)第二章物料衡算与塔板计算 (5)2.1精馏塔的物料衡算 (5)2.1.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 (5)2.1.2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (5)2.1.3全塔总物料衡算 (5)2.2塔板数及最小回流比的确定 (6)2.2.1理论板数与最小回流比 (6)2.2.2实际板层数的求取 (12)第三章精馏塔有关物性数据的计算 (15)3.1操作压力计算 (15)3.2平均摩尔质量计算 (15)3.3平均密度计算 (16)3.3.1气相平均密度计算 (16)3.3.2液相平均密度计算 (17)3.4液体平均表面张力计算 (18)3.5液体平均粘度计算 (18)第四章精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (20)4.1塔径的计算 (20)4.1.1精馏段与提馏段塔径计算 (20)4.1.2实际空塔气速 (22)4.2 塔板主要工艺尺寸的计算 (23)4.2.1精馏段溢流装置计算 (23)4.2.2 提馏段溢流装置计算: (25)4.3 塔板布置 (26)4.3.1 塔板的分块 (26)4.3.2 边缘区宽度 (27)4.3.3 开孔区面积计算 (27)4.3.4 浮阀的数目及其排列 (27)第五章浮阀塔板的流体力学验算 (30)5.1 气体通过浮阀塔板的压强降 (30)5.2 溢流液泛 (31)5.3 漏液点 (31)5.4 液沫夹带 (32)第六章塔板负荷性能图 (34)6.1漏液线 (34)6.2 雾沫夹带线 (34)6.3 液相负荷上限线 (34)6.4 液相负荷下限线 (34)6.5 溢流液泛线 (35)6.6 精馏段塔板负荷性能图 (35)第七章塔体结构 (37)H (37)7.1塔顶空间高度DH (37)7.2塔底空间高度BH (37)7.3进料空间高度F7.4裙座()m5~3 (37)7.5人孔 (37)7.6筒体的厚度 (38)7.7封头 (38)7.8板式塔有效高度和总高度 (38)7.8.1精馏塔有效高度计算 (38)7.8.2 板式塔总高度 (38)第八章设计结果总汇 (39)8.1 各主要流股物性汇总 (39)8.2 浮阀塔设计参数汇总 (39)第九章设计感悟 (41)参考文献 (42)附录 (42)第一章设计方案的选择塔设备是石油、化工生产中广泛使用的重要生产设备,在石油、化工、轻工等生产过程中,塔设备主要用于气、液两相直接接触进行传质传热的过程,如精馏、吸收、萃取、解吸等,这些过程大多是在塔设备中进行的。
化工原理课程设计任务书一 设计题目:苯-甲苯连续浮阀式精馏塔的设计 二 任务要求设计一连续浮阀式精馏塔以分离苯和甲苯, 具体工艺参数如下:原料加料量 F=75kmol/h 进料组成 xf=0.41 馏出液组成 965.0=D x 釜液组成 035.0=W x 塔顶压力 k P a P 325.101=单板压降 0.7kPa ≤ 进料状态 965.0=q2 工艺操作条件:常压精馏,塔顶全凝器,塔底间接加热,泡点回流。
三 主要设计内容1、设计方案的选择及流程说明2、工艺计算3、主要设备工艺尺寸设计 (1)塔径及塔板结构尺寸的确定 (2)塔板的流体力学校核 (3)塔板的负荷性能图 (4)总塔高4、辅助设备选型与计算设计结果汇总5、工艺流程图及精馏塔设备条件图目录任务书 (1)目录 (Ⅱ)摘要 (1)第1 章绪论 (2)1.1 设计流程 (2)1.2 设计思路 (2)第2 章精馏塔的工艺设计 (4)2.1 产品浓度的计算 (4)2.2 最小回流比的计算和适宜回流比的确定 (5)2.3 物料衡算 (6)2.4 精馏段和提馏段操作线方程 (7)2.5 逐板法确定理论板数及进料位置(编程) (7)2.6 全塔效率、实际板数及实际加料位置 (8)第3 章精馏塔主要工艺尺寸的设计计算 (8)3.1 物性数据计算 (8)3.2 精馏塔主要工艺尺寸的计算 (11)3.3 塔板主要工艺尺寸的计算 (13)3.4 塔板流体力学校核 (17)3.5 塔板符合性能图 (20)第4 章热量衡算 (24)4.1 热量衡算示意图 (24)4.2 热量衡算 (24)第5 章塔附属设备的计算 (29)5.1 筒体与封头 (29)5.2 除沫器 (29)5.3 裙座 (29)5.4 塔总体高度的设计 (30)5.5 换热器(进料预热器或产品冷却器)的设计计算 (30)5.6 进料管的设计 (32)5.7 泵的选型 (32)5.8 贮罐的计算 (33)第6 章结论 (35)6.1 结论 (35)6.2 主要数据结果总汇 (35)结束语 (36)参考文献 (31)附录1主要符号说明 (38)附录2 程序框图 (41)附录3 精馏塔工艺条件图 (43)附录4 生产工艺流程图 (44)教师评语.................................................................................................................... 错误!未定义书签。
3.课程设计报告内容3.1 流程示意图冷凝器→塔顶产品冷却器→苯的储罐→苯↑↓回流原料→原料罐→原料预热器→精馏塔↑回流↓再沸器← → 塔底产品冷却器→甲苯的储罐→甲苯3.2 流程和方案的说明及论证3.2.1 流程的说明首先,苯和甲苯的原料混合物进入原料罐,在里面停留一定的时间之后,通过泵进入原料预热器,在原料预热器中加热到泡点温度,然后,原料从进料口进入到精馏塔中。
因为被加热到泡点,混合物中既有气相混合物,又有液相混合物,这时候原料混合物就分开了,气相混合物在精馏塔中上升,而液相混合物在精馏塔中下降。
气相混合物上升到塔顶上方的冷凝器中,这些气相混合物被降温到泡点,其中的液态部分进入到塔顶产品冷却器中,停留一定的时间然后进入苯的储罐,而其中的气态部分重新回到精馏塔中,这个过程就叫做回流。
液相混合物就从塔底一部分进入到塔底产品冷却器中,一部分进入再沸器,在再沸器中被加热到泡点温度重新回到精馏塔。
塔里的混合物不断重复前面所说的过程,而进料口不断有新鲜原料的加入。
最终,完成苯与甲苯的分离。
3.2.2 方案的说明和论证本方案主要是采用浮阀塔。
精馏设备所用的设备及其相互联系,总称为精馏装置,其核心为精馏塔。
常用的精馏塔有板式塔和填料塔两类,通称塔设备,和其他传质过程一样,精馏塔对塔设备的要求大致如下:一:生产能力大:即单位塔截面大的气液相流率,不会产生液泛等不正常流动。
二:效率高:气液两相在塔内保持充分的密切接触,具有较高的塔板效率或传质效率。
三:流体阻力小:流体通过塔设备时阻力降小,可以节省动力费用,在减压操作是时,易于达到所要求的真空度。
四:有一定的操作弹性:当气液相流率有一定波动时,两相均能维持正常的流动,而且不会使效率发生较大的变化。
五:结构简单,造价低,安装检修方便。
六:能满足某些工艺的特性:腐蚀性,热敏性,起泡性等。
而浮阀塔的优点正是:而浮阀塔的优点正是:1.生产能力大,由于塔板上浮阀安排比较紧凑,其开孔面积大于泡罩塔板,生产能力比泡罩塔板大20%~40%,与筛板塔接近。
2.操作弹性大,由于阀片可以自由升降以适应气量的变化,因此维持正常操作而允许的负荷波动范围比筛板塔,泡罩塔都大。
3.塔板效率高,由于上升气体从水平方向吹入液层,故气液接触时间较长,而雾沫夹带量小,塔板效率高。
4.气体压降及液面落差小,因气液流过浮阀塔板时阻力较小,使气体压降及液面落差比泡罩塔小。
5.塔的造价较低,浮阀塔的造价是同等生产能力的泡罩塔的50%~80%,但是比筛板塔高20%~30。
但是,浮阀塔的抗腐蚀性较高(防止浮阀锈死在塔板上),所以一般采用不锈钢作成,致使浮阀造价昂贵,推广受到一定限制。
随着科学技术的不断发展,各种新型填料,高效率塔板的不断被研制出来,浮阀塔的推广并不是越来越广。
近几十年来,人们对浮阀塔的研究越来越深入,生产经验越来越丰富,积累的设计数据比较完整,因此设计浮阀塔比较合适。
3.3 设计的计算与说明3.3.1 全塔物料衡算根据工艺的操作条件可知:料液流量F=(10-0.5*19)t/h=2.25Kg/s =94.285Kmol/h料液中易挥发组分的质量分数xf =(30+0.5*19)%=39.5%;塔顶产品质量分数xd = 98%,摩尔分数为97.6%;塔底产品质量分数xw= 2%,摩尔分数为1.7%;由公式:F=D+WF*xf=D*xd+W*xw代入数值解方程组得:塔顶产品(馏出液)流量D=41.067 Kmol/h=0.89Kg/s;塔底产品(釜液)流量W=53.218Kmol/h=1.360 Kg/s。
3.3.2.分段物料衡算lgPa*=6.02232-1206.350/(t+220.237) 安托尼方程lgPb*=6.07826-1343.943/(t+219.377) 安托尼方程xa=(P 总-Pb*)/(Pa*-Pb*) 泡点方程根据xa从《化工原理》P204表6—1查出相应的温度根据以上三个方程,运用试差法可求出Pa*,Pb*当xa=0.395 时,假设t=92℃Pa*=144.544P,Pb*=57.809P,当xa=0.98 时,假设t=80.1℃Pa*=100.432P,Pb*=38.904P,当xa=0.02 时,假设t=108℃Pa*=222.331P,Pb*=93.973P,t=92℃,既是进料口的温度,t=80.1℃是塔顶蒸汽需被冷凝到的温度,t=108℃是釜液需被加热的温度。
根据衡摩尔流假设,全塔的流率一致,相对挥发度也一致。
a=Pa*/Pb*=144.544P/57.809P =2.500(t=80.1℃)所以平衡方程为y=ax/[1+(a-1)x]=2.500x/(1+1.500x),最小回流比Rmin 为Rmin=[xd/xf-a(1-xd)/(1-xf)]/(a-1)=1.426,所以R=1.5Rmin=2.139,所以精馏段液相质量流量L(Kg/s)=RD=2.139*0.89=1.904,精馏段气相质量流量V(Kg/s)=(R+1)D=3.139*0.89=2.794,所以,精馏段操作线方程yn+1=R*xn/(R+1)+xd/(R+1)=0.681xn+0.311因为泡点进料,所以进料热状态q=1所以,提馏段液相质量流量L'(Kg/s)=L+qF=1.904+1*2.25=4.154,提馏段气相质量流量V'(Kg/s)=V-(1-q)F=2.794。
所以,提馏段操作线方程ym+1= L'xm/ V'-Wxw/ V'=1.487xm-0.0083.3.3 理论塔板数的计算(1)联立精馏段和提馏段操作线方程解得xd=0.3759且前面已算得xw=0.017(2)用逐板计算法计算理论塔板数第一块板的气相组成应与回流蒸汽的组成一致,所以y1=xd,然后可以根据平衡方程可得x1,从第二块板开始应用精馏段操作线方程求yn,用平衡方程求xn,一直到xn<xd,共需n-1 块精馏板,第n 块板为进料板。
第一板y1=xd 0.98x1=y1/[y1+a(1-y1)] 0.9514第二板y2=0.681x1+0.311 0.9592x2=y2/[y2+a(1-y2)] 0.9039第三板y3=0.681x2+0.311 0.9268x3=y3/[y3+a(1-y3)] 0.8351第四板y4=0.681x3+0.311 0.8799x4=y4/[y4+a(1-y4)] 0.7456第五板y5=0.681x4+0.311 0.8189x5=y5/[y5+a(1-y5)] 0.6440第六板y6=0.681x5+0.311 0.7497x6=y6/[y6+a(1-y6)] 0.5451第七板y7=0.681x6+0.311 0.6823x7=y7/[y7+a(1-y7)] 0.4621第八板y8=0.681x7+0.311 0.6258x8=y8/[y8+a(1-y8)] 0.4008第九板y9=0.681x8+0.311 0.5840x9=y9/[y9+a(1-y9)] 0.3596x9<xd所以本设计中共需八块精馏板,第九块板为进料板。
从第十块板开始,用提馏段操作线求yn, 用平衡方程求xn,一直到xn<xw。
第十板y10=1.487x9-0.008 0.5267x10=y10/[y10+a(1-y10)] 0.3080第十一板y11=1.487x10-0.008 0.4500x11=y11/[y11+a(1-y11)] 0.2466第十二板y12=1.487x11-0.008 0.3587x12=y12/[y12+a(1-y12)] 0.1828第十三板y13=1.487x12-0.008 0.2638x13=y13/[y13+a(1-y13)] 0.1254第十四板y14=1.487x13-0.008 0.1784x14=y14/[y14+a(1-y14)] 0.0799第十五板y15=1.487x14-0.008 0.1108x15=y15/[y15+a(1-y15)] 0.0475第十六板y16=1.487x15-0.008 0.0626x16=y16/[y16+a(1-y16)] 0.0260第十七板y17=1.487x16-0.008 0.0307x17=y17/[y17+a(1-y17)] 0.0125x17<xw,因为釜底间接加热,所以共需要17-1=16块塔板。
精馏段和提馏段都需要八块板。
3.3.4 实际塔板数的计算根据内插法,可查得:苯在泡点时的黏度μa(mPa.s)=0.25,甲苯在泡点是的黏度μb(mPa.s)=0.27,所以:平均黏度μav(mPa.s)=μa*xf+μb*(1-xf)=0.25*0.395+0.27(1-0.395)=0.262所以:总板效率E=1/[0.49 (a*μav)e0.245]=0.544实际板数Ne=Nt/Et=29.412=30实际精馏段塔板数为Ne1=14.705=15实际提馏段塔板数为Ne2=14.705=15由上可知,在求取实际板数时,以精馏段,提馏段分别计算为佳。
而且设计时,往往精馏段,提馏段都多加一层至几层塔板作为余量,以保证产品质量,并便于操作及调节。
3.3.5塔径计算因为液流量不大,所以选取单流型,因为提馏段液相流量较大,所以以提馏段的数据确定全塔数据更为安全可靠。
所以:气相体积流量Vh(m^3/h)=3325.713219,Vs(m^3/s)=0.923809227,液相体积流量Lh(m^3/h)=25.123146,Ls(m^3/h)=0.006978652。
查表得,液态苯的泡点密度ρa(Kg/m^3)=792.5,液态甲苯的泡点密度ρb(Kg/m^3)=790.5,根据公式1/ρl=x1/ρa+(1-x1)/ρb 得,液相密度ρl(Kg/m^3)=791.1308658,根据公式苯的摩尔分率=(y1'/78)/[yi'/78+(1-yi')/92]M’=苯的摩尔分率*M 苯+甲苯的摩尔分率*M 甲苯ρv=M’/22.4*273/(273+120)*P/P0 得气相密度ρv(Kg/m^3)=2.742453103。
气液流动参数,Flv=Lh/Vh*(ρl/ρv)^0.5=0.12830506,根据试差法,设塔径D(m)=1.2,根据经验关系:可设板间距Ht=0.45m,清液层高度Hl[常压塔(50~100mm))]取为50mm,所以液体沉降高度Ht-hl=0.4m。
根据下图可查得,气相负荷因子C20= 0.065,液体表面张力δ(mN/m),100℃时,查表苯18.85 甲苯19.49所以,平均液体表面张力为19.26427815,根据公式: C=C20*[(δ/20)^0.2]得,C= 0.064514585.所以,液泛气速uf(m/s)=C*〔(ρl-ρv)^0.5〕/〔ρv^0.5〕=1.093851627。