化工原理課程設(shè)計(jì)---苯-氯苯板式精餾塔的工藝計(jì)算書

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1、苯-氯苯板式精餾塔的工藝計(jì)算書（精餾段部分）一、設(shè)計(jì)方案的確定及工藝流程的說明原料液經(jīng)臥式列管式預(yù)熱器預(yù)熱至泡點(diǎn)后送入連續(xù)板式精餾塔（篩板塔），塔頂上升蒸汽流采用強(qiáng)制循環(huán)式列管全凝器冷凝后一部分作為回流液，其余作為產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送至苯液貯罐；塔釜采用熱虹吸立式再沸器提供汽相流，塔釜產(chǎn)品經(jīng)臥式列管式冷卻器冷卻后送入氯苯貯罐。典型的連續(xù)精餾流程為原料液經(jīng)預(yù)熱器加熱后到指定的溫度后，送入精餾塔的進(jìn)料板，在進(jìn)料上與自塔上部下降的回流液體匯合后，逐板溢流，最后流入塔底再沸器中。在每層板上，回流液體與上升蒸氣互相接觸，進(jìn)行熱和質(zhì)的傳遞過程。操作時(shí)，連續(xù)地從再沸器取出部分液體作為塔底

2、產(chǎn)品（釜?dú)堃海?，部分液體汽化，產(chǎn)生上升蒸氣，依次通過各層塔板。塔頂蒸氣進(jìn)入冷凝器中被全部冷凝，并將部分冷凝液用泵送回塔頂作為回流液體，其余部分經(jīng)冷卻器后被送出作為塔頂產(chǎn)品（餾出液）。（一）裝置設(shè)備：蒸餾裝置包括精餾塔、原料預(yù)熱塔、塔釜再沸器、塔頂汽相冷凝器、塔釜采出產(chǎn)品和塔頂餾出產(chǎn)品冷卻器、原料液和產(chǎn)品貯罐、物料輸送機(jī)等設(shè)備。（二）進(jìn)料熱狀況：進(jìn)料有五種熱狀況：過熱蒸汽、飽和蒸汽、氣液混合物、飽和液體和過冷液體。從原理上講，要使回流充分發(fā)揮作用，全部冷量應(yīng)由塔頂加入，全部熱量應(yīng)由塔底加入。原料不應(yīng)該作任何預(yù)熱。在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，較多的是將料液預(yù)熱到泡點(diǎn)或接近泡點(diǎn)才送入

3、精餾塔。這樣，進(jìn)料溫度就不受季節(jié)、氣溫變化和前道工序波動(dòng)的影響，塔的操作就比較容易控制。而且，精餾段和提餾段的上升蒸汽量相近，塔徑可以相同，設(shè)計(jì)制造也比較方便。有時(shí)為了減少再沸器的熱負(fù)荷，可在料液預(yù)熱時(shí)加入更多的熱量，甚至采用飽和蒸汽進(jìn)料。必須注意的是，在實(shí)際設(shè)計(jì)中進(jìn)料狀態(tài)與總費(fèi)用、操作調(diào)解方便與否有關(guān)，還與整個(gè)車間的流程安排有關(guān)，需從整體上綜合考慮。（三）加熱方式：精餾塔通常設(shè)置再沸器，采用間接蒸汽加熱，以提供足夠的熱量。若待分離的物系為某種輕組分和水的混合物，往往可以采用直接蒸汽加熱的方式，把蒸汽直接通入塔釜以汽化釜液-21-。這樣，只需在塔釜內(nèi)安裝鼓泡管，就可以

4、省去一個(gè)再沸器，并且可以利用壓力較低的蒸汽來進(jìn)行加熱，操作費(fèi)用和設(shè)備費(fèi)用均可降低。若釜液粘度很大，用間壁式換熱器加熱困難，此時(shí)用直接蒸汽可取得很好的效果。（四）回流比：回流比是精餾操作的重要工藝參數(shù)，其選擇的原則是使設(shè)備費(fèi)和操作費(fèi)用之和最低?；亓鞅热プ钚』亓鞅鹊?.2~2倍，為了節(jié)能，傾向于較小的值，也可以取最小回流比的1.1~1.5倍。先求最少理論版數(shù)N，再選用若干個(gè)R值，利用吉利蘭圖求出對(duì)應(yīng)理論板數(shù)N，并作出N-R曲線，從中找出適宜的操作回流比R。也可作出R對(duì)精餾操作費(fèi)用的關(guān)系線，從中確定適宜的回流比。（五）篩孔塔板：篩孔塔板簡(jiǎn)稱篩板，篩板上開有許多均勻的小孔。根

5、據(jù)孔徑的大小，分為小孔徑和大孔徑篩板兩類。工業(yè)中以小孔徑篩板為主。篩板的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低；板上液面落差小，氣體壓降低，生產(chǎn)能力較大；氣體分散均勻，傳質(zhì)效率較高。其缺點(diǎn)是篩孔易堵塞，不宜處理易結(jié)焦、黏度大的物料。必須指出的是，盡管篩板傳質(zhì)效率高，但若設(shè)計(jì)和操作不當(dāng)，易產(chǎn)生漏夜，使得操作彈性減小，傳質(zhì)效率下降。近年來，由于設(shè)計(jì)和控制水平的不斷提高，可使篩板的操作非常精確，彌補(bǔ)上述不足，故應(yīng)用日益廣泛。二、全塔的物料衡算（一）料液及塔頂?shù)桩a(chǎn)品含苯的摩爾分率苯和氯苯的相對(duì)摩爾質(zhì)量分別為78.11和112.61kg/kmol。（二）平均摩爾質(zhì)量（三）料液及塔頂?shù)桩a(chǎn)品的摩爾

6、流率依題給條件：一年以330天，一天以24小時(shí)計(jì)，有：-21-，全塔物料衡算：三、塔板數(shù)的確定（一）理論塔板數(shù)的求取苯-氯苯物系屬于理想物系，可采用梯級(jí)圖解法（M·T法）求取，步驟如下：1.根據(jù)苯-氯苯的相平衡數(shù)據(jù)，利用泡點(diǎn)方程和露點(diǎn)方程求取依據(jù)，，將所得計(jì)算結(jié)果列表如下：溫度，（℃）808387909396100103苯760839.5945.510251122.51252.513501473氯苯148165.1187.9205231.4266.6293325.1兩相摩爾分率x10.8820.7550.6770.5930.5000.4420.379y10.9740.

7、9390.9130.8760.8240.7850.735溫度，（℃）107110113117120123127130131.8苯163717601907210322502427266328402900氯苯367.9400442.9500.1543595.8666.2719760兩相摩爾分率x0.3090.2650.2170.1620.1270.0900.0470.0190y0.6660.6140.5440.4480.3760.2870.1650.0710本題中，塔內(nèi)壓力接近常壓（實(shí)際上略高于常壓），而表中所給為常壓下的相平衡數(shù)據(jù)，因?yàn)椴僮鲏毫ζx常壓