1、課程設計說明書設計題目：雙組份連續(xù)精餾篩板塔的設計學院、系：專業(yè)班級：學生姓名： 指導教師： 成 績：20年月曰目錄第一部分 工藝設計計算 41.1 物料衡算： 41.2塔頂溫度、塔底溫度及最小回流比的計算： 51.3 確定最佳操作回流比與塔板層數(shù)： 61.3.1 列相平衡關系式： 61.3.2 列操作線方程： 71.3.3 由塔頂向下逐板計算精餾段的汽、液相組成 : 71.3.4 由進料口向下逐板計算提餾段的汽、液相組成 : 71.3.5 逐板法計算塔板層數(shù)： 71.3.6 對上表塔板數(shù)列表： 141.3.7 繪制 R-NT 曲線，確定最佳操作回流比及最佳理論板數(shù)： 141.3.8 查取塔板

2、效率： 141.3.9 計算全塔理論板數(shù)： 15第二部分 設備設計計算 152.1 塔板結構計算： (設計塔頂?shù)谝粔K板) 152.1.1 計算塔頂實際的汽液相體積流量： 152.1.2選取塔板間距 HT ： 162.1.3 計算液泛速度 UF (U max ) ： 162.1.4 空塔氣速： 162.1.5 選取溢流方式及堰長同塔徑的比值 lw/ D: 172.1.6 計算塔徑： 172.1.7 計算塔徑圓整后的實際氣速： 172.1.8 在 D=1.8m 時，塔板結構尺寸： 172.2溢流堰高度hw及堰上液層高度 how的確定 182.3 板面篩孔布置的設計 182.3.1 選取篩孔直徑 d

3、0 =5mm 。 18232計算開孔區(qū)面積 A a： 182.3.3 開孔率 182.3.4 開孔面積： 182.4 水力學性能參數(shù)計算及校核 192.4.1 液沫夾帶分率的檢驗 192.4.2 塔板壓降 192.4.3 液面落差的校驗： 202.4.4 塔板漏液狀況的校驗 202.4.5 降液管液泛情況的校驗： 202.4.6 液體在降液管內停留時間的校驗： 212.5 塔板負荷性能圖 212.5.1 負荷性能圖 212.5.2 操作性能的評定： 232.6 篩板設計計算的主要結果： 24第三部分 結束語 2627化工原理課程設計I. 原始數(shù)據1. 設計題目：雙組分連續(xù)精餾篩板塔的設計2.

4、原料處理量：1.45X 104kg/h3. 原料組成：組分名稱甲苯二甲苯組成（質量分率）0.440.560.985 （質量分率）。0.99 （質量分率）。4. 分離要求：（1）:餾出液中低沸點組分的含量不低于（2）:餾出液中低沸點組分的收率不低于5. 操作條件：（1）：操作壓力：常壓。（2）：進料及回流狀態(tài)：泡點液體。1第一部分工藝設計1.1物料衡算:甲苯的摩爾質量：MA=92kg/kmol 二甲苯的摩爾質量：Mb=106 kg/kmol原料液摩爾分率：Xf0. 47510. 985塔頂產品摩爾分率：xD/920. 9870M =0.4751 X 92 + (1- 0.4751) X 106=

5、 99.3486kg/kmol物料衡算原料處理量：1 45104F145. 95kmol/h99. 3486原料液的平均摩爾質量:塔頂易揮發(fā)組分回收率:0.99F XfD 0. 9870145.950.47510. 99總物料衡算：F D W D 69.55 kmol/h w F D = 145.8979 69.5268 =76.4kmol/hFxf Dxd Wxw145.95 區(qū).4751 = 69.55 E.9870+ 76.4 Wxw =0.00911.2塔頂溫度、塔底溫度及最小回流比的計算:1.2.1確定操作壓力:塔頂壓力：760mmHg塔底壓力：760mmHg +28X100/13.

6、6mmH 2O =965.8824mmHg 1.2.2計算塔頂溫度（露點溫度）根據塔頂壓力及塔頂汽相組成用試差法計算塔頂溫度。其中甲苯、 二甲苯的飽和蒸氣壓由安托因方程計算。設 t 頂=111.27C由lg0PA6.9531344219.42. 8885得 PA =773.6149mmHg由lg0Pb7.0001463214.72. 5119得 PB =324.9802mmHgkA0PA773.61497601.0179kB0Pb空遊0.4276760xayAkA0. 98701.01790. 9696XbYbkB1.98700. 030400. 4276- t頂=111.27C假設正確，為所

7、求露點溫度。PA0.頂Pb773.51492.3805324.980210. 96960. 0304010=0.0004Xi1.2.3計算塔底溫度（泡點溫度）根據塔底壓力及塔底殘液組成用試差法計算塔底溫度。其中甲苯、二甲 苯的飽和蒸氣壓由安托因方程計算。（1）設 t 底=149.28C6.95313443. 3076得 PA =2030.3094mmHg由lg0Pb7 0001463t底214.7kA0PA2030.3094- 2 1020P965.8824由 lg Pa0yA xA kA0. 00912.10202. 9805得 PB =956.1992mmHg0Pb956.1992kB.9

8、900P965. 88240.01913yBXbkB10. 00910. 99000. 9810yi10.01913 0.9810 10.00013=0.0004 t底=149.28C 假設正確，為所求泡點溫度02030.3094956.19922.1233FA0FB2. 38052. 12332. 24821.2.4計算最小回流比Rmin:XeXf0.4751 yee0. 670411xeRminXdyeyeXe0. 98700. 67041.62110. 67040. 47511.3確定最佳操作回流比與塔板層數(shù):1.3.1列相平衡關系式:Xnynyn1 yn 2. 24821.2482yn

9、1.3.2列操作線方程:精餾段：Yn 1RXdXnR 1R 1提餾段：ym 1L FW(L=R*D)mL F WLwF W1.3.3由塔頂向下逐板計算精餾段的汽、液相組成：由yi=xD，根據平衡關系計算xi，由操作關系計算 y，由平衡關系計算 X2,由平衡關系計算Xn,當Xn XF時，則n-1即為精餾段的理論板數(shù)。1.3.4由進料口向下逐板計算提餾段的汽、液相組成：由X1=xn，根據操作關系計算y2,由平衡關系計算X2,由操作關系計算 y3,由平衡關系計算Xm,當Xm1.5故不會產生嚴重漏液2.4.5降液管液泛情況的校驗:2.4.5.1 選取降液管下緣至下層塔板的距離h0 =20mm則降液管下

10、緣縫隙通道的截面積 Ada =h0 lw =0.02 X 1.26=0.0252m22.4.5.2 液體流出降液管的阻力損失hd :hd1.39,匕、2( 丿gAda=1. 39= 9T8i19.0991 / 36000. 02520. 006280m245.3計算降液管內的清液層高度Hd及泡沫層高度Hd :Hd =+ hw + how +hd=0.07948+0.050+0.017+0.000137+0.006280 = 0.1529m 液柱甲苯一二甲苯物系屬一般物系，取=0.5 ,nt Hd 0. 1529則 Hd - =0.3058md0. 52.4.5.4 校核：H t + hw =0

11、.45+0.05=0.5m- - H d H t hw故在本設計中不會發(fā)生液泛現(xiàn)象。2.4.6液體在降液管內停留時間的校驗:3600HdAd t=-Vl= 3600 .15290. 22386. 450s 5s19.0991故降液管設計合理。2.5塔板負荷性能圖2.5.1負荷性能圖2.5.1.1過量液沫夾帶線VG 8812 A13.2 Ht2.5 hwVl0.0028E L288122. 319616.5419 3.2 0. 452. 5 0. 050. 00281. 021 乂1. 262/=15965.37-300.9578 VL 30.5Vl 30.5Vg 15946C。LA 0.005

12、60.13 hw 0.0028EhGLw0. 51. 021 Vl159460.81761.330.1811 0.00560.13 0.050.00282.92241. 262.5.1.2 最小氣相負荷線0. 001559=37754.77 Jo.010541 0.0003186Vl%2.5.1.3最大液相負荷線VL 1200Hd Ad =1200X 0.1529 X 0.2238=41.06282.5.1.4最小液相負荷線Vl2.8E632 1.26=3.83112.8 1.021Ada0.02Lw 0.02520.5Vg15946C。 LAo 0.5Ht 0.5hw 1v2.5.1.5降液

13、管液泛線Vg =37754.77 X 0.169 0.003970Vl30.0028EVl 230.142Vl3600Ada0.520.00001725Vl根據以上各線方程，可作出篩板的負荷性能圖。（如圖）VG/m3 h1負荷性能圖一1最大氣相負荷線一最小氣相負荷線最大液相負荷線最小液相負荷線降液管液泛線亠操作線2.5.2操作性能的評定:2.5.2.1 本設計的操作條件為 V =19.0991 m彳,Vg=7169.4468 m/h ,在負荷性能圖上作出操作點P （ Vl , Vg ）,連接OR即作出操作線。2.5.2.2 根據操作線同負荷性能圖的交點及設計工作點的坐標，計算下列參數(shù):根據負荷

14、性能圖及操作線的交點，可以看出從圖上讀出：VG,max=16744.09m%,VG,min=3837.03 m/h，VL,max=45.8027 mh，VL,min =10.4960 m/hA. 操作彈性系數(shù)（極限負荷比）：按汽相負荷計算：KtgMJ6744.09 4.3638m3/hVG,min3837.03按液相負荷計算：Kt 1= 45.8027 4.3638m3/hVL,min10.4960B. 設計工作點的安定系數(shù)（設計負荷對極限之比）：對汽相負荷上限：Kag =V = 16744.092.4505Vg6832.8516對汽相負荷下限:對液相負荷上限:對液相負荷下限:Vg6832.8

15、516K A,G =VG,min3837 .31.7808Ka,lVL,max45.802718.6912.4505Ka,l 亠=9VL,min 10.49601.78082.6篩板設計計算的主要結果:項目符號單位計算數(shù)據精餾段氣相Vg3m/h7169.4468液相Vl19.0991實際塔板數(shù)N塊33篩板塔工藝設計計算結果總表板間距平均流量HTm0.45塔徑Dm1.8空塔氣速UGm/s0.9120塔板液流型式-單流型降液管型式-弓型堰長lWm1.26溢流裝置 堰高hwm0.05溢流堰寬度Wdm0.252管底與受液盤h0m0.03617距離板上清液層高度Hdm0.1529孔徑d0mm5開孔面積A

16、02 m0.1811篩孔氣速U0m/s10.4805塔板壓降hm0.080829液體在降液管內停留時間ts6.7546液沫夾帶分率EG-0.01162氣相負荷上限-2.4505氣相負荷下限-1.7808氣相負荷Vmaxm3 / h16744.09液相負荷上限KAL-2.4505液相負荷下限K/ AL-1.7808操作彈性4.3638參考文獻：1. 化工原理上下冊(夏清等編著)2. 化學工程手冊第 13 篇氣液傳質設備3. 飽和蒸氣壓數(shù)據：lg Pi0 =Ai-Bi/(t+Ci) mmHg式中t:溫度，cPi0 ：飽和蒸氣壓，毫米工作汞柱Ai,Bi,Ci :同組分種類有關的常數(shù)組分名稱AiBiC

17、i甲苯6.9531344219.4二甲苯7.0001463214.74.液體的物理性質同溫度的近似關系:X性質 組分密度(kg/m3)粘度(CP)表面張力(dyne/cm)20/ t20/ t20/ t二甲苯869-0.9780.586-0.003528.53-0.113三甲苯864-0.8750.687-0.004228.99-0.1093結束語通過本塔的負荷性能圖可以看出，操作線分別與液沫夾帶線和漏液線相交， 是以上限為液沫夾帶控制，下限為漏液控制。若操作點位于操作區(qū)內的適中位置 時可獲得穩(wěn)定良好的操作效果。但本塔的操作點偏于漏液線，在操作區(qū)偏下方。 使塔的正常操作受到一定影響?？梢酝ㄟ^減

18、少塔板開孔率使漏液線下移， 使操點 位于操作區(qū)中心位置。提高塔的操作效果。精餾塔操作的基本要求是在連續(xù)定態(tài)和最經濟的條件下處理更多的原料液， 達到預定的分離要求或組分的回收率，即在允許范圍內采用較小的回流比和比較 大的再沸器傳熱量。所以在設計精餾塔的過程中，必須保持精餾定態(tài)操作的條件 如：塔壓穩(wěn)定；進、出塔系統(tǒng)的物料量平衡和穩(wěn)定；進料組成和熱狀況穩(wěn)定；回 流比恒定；再沸器和冷凝器的傳熱條件穩(wěn)定；塔系統(tǒng)與環(huán)境間散熱穩(wěn)定等因此在設計當中就要考慮主要的因素來進行合理的設計。兩周的化工原理課程設計，使我對于雙組分連續(xù)精餾篩板塔的設計有了更深 刻的認識。在設計實踐過程中，我收獲了很多并有一種強烈的成就感。首先，在于設計計算，參考課本所學理論知識，并聯(lián)系生產實際情況，