苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计任务书

9.3进料管

Fs?FMLFm351.99?90.18??0.0099m3/s

3600?LFm3600?889.03选择进料液流速u?1.6m/s，则 d?4FS4?0.0099??0.088m?88mm ?u3.14?1.6选择无缝钢管?102?4mm 9.4塔釜出料管

L'MLWm415.35?112.53 Ls???0.0147m3/s

3600?LWm3600?982.84选择塔釜出料液流速u?1.6m/s，则

4L'S4?0.0147??0.108m?108mm d??u3.14?1.6选择无缝钢管?114?4mm 9.5塔釜进气管

选择蒸气速度u?20m/s，则

V'RTW230.27?8.314?(132?273.15)??1.806m3/s V?3600P3600?119.33W's4Vs'4?1.806??0.339m?339mm d??u3.14?20选择无缝钢管?377?9mm

10.设计一览表

表一 物料衡算结果

序号 1 项目 塔顶摩尔分数 符号 单位 数值 0.997 备注 xD MD 1 kg/kmol kmol/h 2 塔顶平均摩尔质量 78．21 70.00 0.702 3 塔顶流量 D xF 4 进料摩尔分数 1 25

5 进料液平均摩尔质量 MF kg/kmol kmol/h 88.38 99.67 0.013 6 进料流量 F xW MW 7 塔釜摩尔分数 1 kmol/h kmol/h 8 塔釜平均摩尔质量 112.35 29.67 9

塔釜产品流量 W 表二 精馏塔工艺条件及有关物性数据计算结果

序号 项目 符号 单位 精馏段 1 每层塔板压降 数值 提镏段 0.7 108.1 86.3 115.8 111.2 备注 ?p kPa kPa o2 平均压力 pm tm 3 平均温度 C 4 平均粘度 ?m MLm MVm mPa?s 0.286 84.32 79.83 850.3 2.89 21.07 0.244 100.92 96.26 932.44 3.49 19.73 5 液相平均摩尔质量 kg/kmol ET?0.50 6 气相平均摩尔质量 kg/kmol 7 液相平均密度 ?Lm kg/m3 kg/m3 mN/m 8 气相平均密度 ?Vm ?Lm 9

平均表面张力 表三 浮阀塔板工艺设计结果 数值 序号 项目 符号 单位 精馏段 1 堰长 提镏段 0.66 0.061 0.047 精馏段和提馏段塔径、堰高、降液管底隙高度进备注 lW hW m m 2 堰高 26

3 弓形降液管界面积 Af Wd h0 m m m m m 1 73 0.0567 0.124 0.022 0.08 0.08 80 12.17 0.036 行统一圆整，以便加工。 4 弓形降液管宽度 5 6 7 8 降液管底隙高度 横排孔心距 排间距 浮阀数 t? t N0 9

开孔率 ? % 11.10 表四 接管尺寸计算结果 序号 1 项目 塔顶蒸气出口管 规格 材料 无缝钢管 ?273?8mm 2 塔顶回流液管 ?108?4mm ?38?3mm 无缝钢管 3 进料管 无缝钢管 4 塔釜出料管 ?159?4.5mm ?273?8mm 无缝钢管 5 加热蒸气进口管 无缝钢管

11. 对设计过程的评述和有关问题的讨论

1.本设计设计了一套每含氯苯99.09%的苯—氯苯混合料液分离过程板式精馏塔工艺。为了满足生产工艺的要求，对精馏塔进行物料衡算、对塔的工艺条件及物性数据和塔体、塔板工艺尺寸进行了计算，还绘制了工艺流程图, 并对塔的主要接管的尺寸进行了计算。 2.浮阀塔的优点是结构简单，制造维修方便，造价低。 3.本设计过程中理论板梯级图以及精馏塔筛板负荷性能图均为电脑绘图，误差较小，计算时保留小数位数不同，采用近似计算等都会造成一定误差，但作为工程上的初步计算，可认为基本准确合理。

4.由于理论知识不够，在选材设计上参考了大量资料，故计算结果可能近似或雷同。

5.通过这次课程设计，本人从中获益颇多，不仅学会了对精馏塔的物料衡算，工艺流程图的绘制及对参考文献的查阅，而且巩固了以学的化工原理及相关课程知识。

12.主要符号说明

27

Af——降液管面积，m；

2AT——塔截面积，m2；

量纲为一； C20——液体表面张力为20mN/m时的负荷因子，量纲为一； C—计算Vmax时负荷系数，

D——塔顶馏出液流量，kmol/h；

D——塔径，m；

d0——筛孔直径，mm；

L——塔内下降液体的流量，kmol/h；

Lh——液体流量，m3/h；

E——液流收缩系数，量纲为一； F——进料流量，kmol/h； g——重力加速度，m/s2； H——塔高，m或mm；

hT——板间距，m；

Ls——塔内下降液体流量，m3/s； lw——溢流堰长度，m；

N——塔板数； N——实际塔板数；

NT——理论塔板数；

hc—与干板压强相当的液相高度 ht—与气相穿过板上液层高度压强降

相当的液柱高度，m；

hL——板上液层高度，m；

n——筛孔数，个；

P——操作压强，Pa或kPa； ?P——压强降，Pa或kPa； q——进料热状况参数； R——回流比；

t——筛板中心距，mm； u——空塔气速，m/s；

'u0——降液管底隙处液体流速，m/s；

h0 ——降液管底隙高度，m； how——堰上液层高度，m；

hp—与单板压强降相当液层高度，m；

hw——溢流堰高度，m； h?

——与克服液体表面张力的压强降相当的液柱

高度，m；

uau0—按开孔流通面积计算气速，m/s；

——筛板气速，m/s； ——漏液点气速，m/s；

uow

14.参考文献

[1] 《化工原理课程设计》（第二版），中国石化出版社，马江权、冷一欣，2011年 [2] 《化学工程基础》（第二版），高等教育出版社，武汉大学，2009年 [3] 《化工原理（下）》（第二版），高等教育出版社，天津大学化工院，柴诚敬、贾绍义等，2010年