苯-氯苯溶液連續(xù)精餾塔設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)是本課程教學(xué)中綜合性和實(shí)踐性較強(qiáng)的教學(xué)環(huán)節(jié)，是理論聯(lián)系實(shí)際的橋梁，是使學(xué)生體察工程實(shí)際問題復(fù)雜性、學(xué)習(xí)化工設(shè)計(jì)基本知識的初次嘗試。通過課程設(shè)計(jì)，要求學(xué)生能綜合利用本課程和前修課程的基本知識，進(jìn)行融會(huì)貫通的獨(dú)立思考，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成指定的化工設(shè)計(jì)任務(wù)，從而得到化工工程設(shè)計(jì)的初步訓(xùn)練。通過課程設(shè)計(jì)，要求學(xué)生了解工程設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容，掌握化工設(shè)計(jì)的程序和方法，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決工程實(shí)際問題的能力。同時(shí)，通過課程設(shè)計(jì)，還可以使學(xué)生樹立正確的設(shè)計(jì)思想，培養(yǎng)實(shí)事求是、嚴(yán)肅認(rèn)真、高度責(zé)任感的工作作風(fēng)。課程設(shè)計(jì)是增強(qiáng)工程觀念，培養(yǎng)提高學(xué)生獨(dú)立工作能力的有益實(shí)踐。本設(shè)計(jì)采用連續(xù)精餾分離苯-氯苯二元混合物的方法。連續(xù)精餾塔在常壓下操作，被分離的苯-氯苯二元混合物由連續(xù)精餾塔中部進(jìn)入塔內(nèi)，以一定得回流比由連續(xù)精餾塔的塔頂采出含量合格的苯，由塔底采出氯苯。氯苯純度不低于%，塔頂產(chǎn)品苯純度不低于98%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。二、摘要:氯苯作為一種重要的基本有機(jī)合成原料，廣泛用于生產(chǎn)，由磷苯液相氯化法制中含有一定量的苯，用于分離揮發(fā)性苯和氯苯連續(xù)精餾塔的設(shè)計(jì)是不容易的。設(shè)計(jì)選擇良好的合成功能的集成產(chǎn)品和效率，經(jīng)濟(jì)，安全和其他方面。這將是選擇精餾塔和篩板篩板塔更好。有很多優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低廉，而且液滴板表面的小。它有一個(gè)較低的壓力，但一個(gè)更大的生產(chǎn)能力。最后，氣體在塔內(nèi)均勻分布，具有較高的傳質(zhì)效率。設(shè)計(jì)完成了塔徑為1000mm和總高度為15m的工藝計(jì)算和設(shè)備設(shè)計(jì)，它定義了那個(gè)桶材料為16MnR，標(biāo)稱厚度為8毫米，根據(jù)鋼制壓力容器（壓力容器）。設(shè)計(jì)選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭的直徑為1000mm，表面高度200mm，直邊高度是根據(jù)工藝設(shè)備的設(shè)計(jì)和jb4737-9525mm。進(jìn)口和出口的液體和氣體管道的法蘭都是根據(jù)汞絲網(wǎng)除沫器選用SP濾網(wǎng)采用rfpf。設(shè)計(jì)無具體要求，選擇圓柱裙，其直徑1000mm..最后的設(shè)計(jì)進(jìn)行festigkeit和穩(wěn)定性ueberpruefung等等，并對塔體的厚度和高度均符合要求的設(shè)計(jì)壓力下。Abstract:Chlorobenzeneasanimportantbasicorganicsynthesisrawmaterial,widelyusedinproduction,theruleoflawbyabenzeneliquid-phasechlorinationofpcontainsacertainamountofbenzene,thedesignforacontinuousdistillationcolumnforseparationtheintegratedproductofgoodsynthesizedfunctionwithefficiency,economic,securityandotheraspects.ItwillbebetterthatchoosingrectifyingtrayTowerandsieveassievetowerhasmadvantagessuchassimplestructureandlowprice,besidesliquidwithahigherefficiencyofmasstransfer.Thedesigncompletestheprocesscalculationwhichdefinesthatthetowerdiameteris1000mmandtheoverallheightis15m,andequipmentdesignwhichdefinesthatthematerialofthebarrelis16MnRandthenominalthicknessis8mmaccordingtotheSteelPressureVesselis25mmaccordingtotheProcessEquipmentDesignandJB4737-95.usedtheRFPFaccordingtoHGwiremeshdemisterselectstheSPcylindricalskirtisselected,whosediameteris1000mm..Finallythedesignconductsthefestigkeitandstabsoon,anddefinesthethicknessandconformtherequirementsunderthedesignpressure.三、設(shè)計(jì)方案的確定（1）產(chǎn)品性質(zhì)、質(zhì)量指標(biāo)產(chǎn)品性質(zhì)：有杏仁味的無色透明、易揮發(fā)液體。密度1．105g/cm3。沸點(diǎn)折射率1．5246，粘度(20℃)0．799mPa·s，表面張力33．28×10-3N/m．溶解度參數(shù)δ=9．5。溶于乙醇、乙醚、氯仿、苯等大多數(shù)有機(jī)溶劑，(vol)。溶于大多數(shù)有機(jī)溶劑，不溶于水。常溫下不受空氣、潮氣及光的3長時(shí)間沸騰則脫氯。蒸氣經(jīng)過紅熱管子脫去氫和氯化氫，生成二苯基化合物。有毒．在體內(nèi)有積累性，逐漸損害肝、腎和其他器官。對皮膚和濃度50mg／m3。遇高溫、明火、氧化劑有燃燒爆炸的危險(xiǎn)。質(zhì)量指標(biāo)：塔頂產(chǎn)品苯純度94%，原料液中苯40%,塔頂苯的回收率99%。（以上均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)）（2）設(shè)計(jì)方案簡介1.精餾方式：本設(shè)計(jì)采用連續(xù)精餾方式。原料液連續(xù)加入精餾塔中，并連續(xù)收集產(chǎn)物和排出殘液。其優(yōu)點(diǎn)是集成度高，可控性好，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。由于所涉濃度范圍內(nèi)乙醇和水的揮發(fā)度相差較大，因而無須采用特殊精餾。2.操作壓力：本設(shè)計(jì)選擇常壓，常壓操作對設(shè)備要求低，操作費(fèi)用低，適用于苯和氯苯這類非熱敏沸點(diǎn)在常溫（工業(yè)低溫段）物系分離。3.篩板塔處理能力大，塔板效率高，壓降教低，在苯和氯苯這種黏度不大的分離工藝中有很好表現(xiàn)。4.加料方式和加料熱狀態(tài)：設(shè)計(jì)采用泡點(diǎn)的安排：塔底設(shè)置再沸器，塔頂蒸汽完全冷凝后再冷卻至泡點(diǎn)下一部分回塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送至儲(chǔ)罐。（3）設(shè)計(jì)任務(wù)原料：苯-氯苯溶液產(chǎn)品要求：塔頂產(chǎn)品中苯的質(zhì)量分,94%英文字母Af----降液管的截面積,m2Ao----篩孔區(qū)面積,m2A----塔的截面積m2△P----氣體通過每層篩板的壓降C----負(fù)荷因子無因次t----篩孔的中心距C----表面張力為20mN/m的負(fù)荷因子u’----液體通過降液管底隙do----篩孔直徑u’----液體通過降液管底隙oD----塔徑mWc----邊緣無效區(qū)寬度e----液沫夾帶量kg液/kg氣Wd----弓形降液管的寬度vE----總板效率TWs----破沫區(qū)寬度R----回流比Rmin----最小回流比M----平均摩爾質(zhì)量kg/kmolt----平均溫度℃mg----重力加速度s2Z----板式塔的有效高度Fo----篩孔氣相動(dòng)能因子kg1/2/2)hl----進(jìn)口堰與降液管間的水平距離mθ----液體在降液管內(nèi)停留h----與干板壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨萴υ----粘度chd----與液體流過降液管的壓降相當(dāng)?shù)囊鹤⒏叨萴ρ----密度hf----塔板上鼓層高度mσ----表面張力h----板上清液層高度mLh----與板上液層阻力相當(dāng)?shù)囊鹤⒏叨?ho----降液管的義底隙高度mh----堰上液層高度mΨ----液體密度校正系數(shù)max----最大的min----最小的h----出口堰高度mL----液相的Wh’----進(jìn)口堰高度mV----氣相的Wh----與克服表面張力的壓降相當(dāng)?shù)囊鹤⒏叨萴σH----板式塔高度mH----塔底空間高度mBHd----降液管內(nèi)清液層高度mH----塔頂空間高度mDH----進(jìn)料板處塔板間距mFH----人孔處塔板間距mPH----塔板間距mTH----封頭高度m1H----裙座高度m2K----穩(wěn)定系數(shù)l----堰長mWLh----液體體積流量m3/hLs----液體體積流量m3/sn----篩孔數(shù)目P----操作壓力KPa△P---壓力降KPa△Pp---氣體通過每層篩的壓降KPaT----理論板層數(shù)u----空塔氣速m/su0,min----漏夜點(diǎn)氣速m/su’----液體通過降液管底隙的速度m/soV----氣體體積流量m3/hhV----氣體體積流量m3/ssW----邊緣無效區(qū)寬度mcW----弓形降液管寬度mdW----破沫區(qū)寬度msZ----板式塔的有效高度m預(yù)熱器精餾塔希臘字母預(yù)熱器精餾塔τ----液體在降液管內(nèi)停留的時(shí)間sδ----表面張力N/mα----質(zhì)量分率無因次Max----最大的Min----最小的L----液相的V----氣相的四、帶控制點(diǎn)的工藝流程圖全凝器冷凝器產(chǎn)品全凝器儲(chǔ)泡點(diǎn)回流五、操作條件的選取2.進(jìn)料熱狀況：泡點(diǎn)進(jìn)料q=1；4.塔釜加熱蒸汽壓力：的飽和水蒸氣六、工藝計(jì)算1.全塔物料衡算(1)原料液級塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率苯的摩爾質(zhì)量MA=kmol氯苯的摩爾質(zhì)量MB=kmolxF=/+=(摩爾分率,下同)xD=/+=F*xF-D*xD=(F-D)Xw（1）D*xD/F*xF=99%（2）聯(lián)立（12）Xw=溫度t=85℃(2)原料液級塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量MD=*+*=(kg/kmol)(3)物料衡算原料處理量F=70000*1000/(300*24*=kmol/h總物料衡算D+W=F苯物料衡算D*xD+W*xW=F*xF2.最佳回流比的確定(一)常壓下苯-氯苯混合液相平衡關(guān)系BB計(jì)算示例：取2、常壓2、常壓（）下苯-氯苯的氣液相平衡數(shù)據(jù)：AB苯CAPo=A常壓下苯-氯苯氣液相平衡數(shù)據(jù)（P=760mmHg）o溫度℃（溫度℃（mmHg）x（mmHg）表一y苯-氯苯氣液平衡相圖:(二)回流比的確定1、q線方程。因?yàn)椴捎门蔹c(diǎn)進(jìn)料，所以q=1，則x=xF試差方逐步改變溫度t的值，直至某一溫度對應(yīng)的x值為，此時(shí)的δ值即為所求相平衡關(guān)系式：Y=αX/（1+(α-1）X）所以Xe=Xf=因此最小回流比Rmin=（Xd-Ye）/(Ye-Xe)=(最佳回流比R=2Rmin=*2=3.理論板及實(shí)際板的確定（一）操作線方程L=RD=×=hV=（R+1）D=（+1）×=hL’=L+qF=+1*=kmol/h泡點(diǎn)進(jìn)料q=1，Xq=Xf=第一塊塔板下降的液體組成：Y2=+=*+=第二塊塔板下降的液體組成：Y3=X3=Y4=X4=〈Xq因?yàn)閄4〈Xq，第五塊塔板上升的氣相組成由提餾段操作線方程計(jì)算：Y5=—=*n—==第六塊塔板下降的液體組成：X5=Y5/X6=Y7=X7=Y8=X8=Y9=X9=Y10=X10=Y11=X11=Y12=X12=Y13=X13=<=Xw因此總理論板是13塊（包括塔釜），第五塊加料，精餾段需四塊(二)全塔效率ETTm類物系，式中的為全塔平均溫度下以進(jìn)料組成表示的平均粘度。m塔的平均溫度為(80+=106℃（取塔頂?shù)椎乃阈g(shù)平均值），在此平均溫AB2.實(shí)際塔板數(shù)N（近似取兩段效率相同）p總塔板數(shù)Np1=Np1+Np2=8+18=26塊。4.塔徑的計(jì)算(一)相關(guān)物性數(shù)據(jù)計(jì)算I.平均壓強(qiáng)P=4+=DP=P+18×=wF則精餾段平均壓強(qiáng)P=（P+P）/2=2.平均溫度tm查溫度組成圖得：塔頂為℃,加料板為℃,塔底為130℃。3.密度不同溫度下苯-氯苯密度OPMOLAB段和段和Y=Y=氣相y=液相氣相y=AB由下表可知精餾提留段x,y的組成液相平均質(zhì)量流率Ml1=*+*=kmol汽相平均質(zhì)量流率Mv2=*+*=kmol（100-80）/（1019-1042）=（）/(ρb2-1042)ρb2=kg/m3液相平均質(zhì)量流率Ml1=*+*=kmol汽相平均質(zhì)量流率Mv2=*+*=kmol（120-100）/（768..）=（）/(ρρa(bǔ)1=m3（120-100）/=/(ρb2-1019)ρb2=m34.表面張力不同溫度下苯-氯苯表面張力苯mN/m氯苯mN/mi=1①塔頂液相表面張力②進(jìn)料板液相表面張力③塔底液相表面張力（140-120）/=（130-120）/(σσa=m（140-120）/=（130-120）/(σσb=m⑵提留段④精餾段液相平均表面張力⑤提留段液相表面張力5.氣液相負(fù)荷的計(jì)算⑴精餾段質(zhì)量流量L1=Ml1*L=*=h=sV1=Ml2*V=*=h=s體積流量Ls1=L1/ρl1==svs1=V1/ρv1==m3/s質(zhì)量流量L2=Mv1*L=*=h=sV2=Mv2*V=*=kg/h=s體積流量Ls2=L2/ρl2==sVs2=V2/ρv2==m3/s6.板間距取板間距H=450mm，板上液層高h(yuǎn)=60mmIII.塔徑D㈠精餾段按Smith法求空塔氣速u(即泛點(diǎn)速度u）maxfDD=㈡提留段S=5.降液管及溢流堰尺寸的確定塔徑1000，采用單溢流平頂弓形堰、弓形降液管、凹形液盤。①堰長Www（2）提留段②弓形降液管的寬度w和橫截面積A液體在降液管內(nèi)的停留時(shí)間τ③降液管底隙高度oaa合格o合格合格6.浮閥數(shù)及排列方式（篩板孔徑及排列方式）的確定（1）邊緣區(qū)寬度W和安定區(qū)W取W=50mmW=75mm（2）開孔區(qū)面積Aa（3）開孔數(shù)n和開孔率取孔徑d=4mm，正三角形排列，篩板采用碳鋼，其厚度為δ0=取中心距t=0)A（t)（4）篩孔氣速7.塔板流動(dòng)性能的校核1、塔板壓力降h的校核f㈠精餾段①由d/δ=4/=,查圖00②氣體通過液層阻力h的計(jì)算l查圖得：β=③液面表面張力造成的阻力損失hσ氣體通過每層塔板的液柱高度hP則精餾段氣體通過每層塔板的壓降為：㈡提溜段查圖得：β=2、液面落差由于采用的篩板塔，液面落差很小，且本塔塔直徑和液體流量均較小，所以忽略液面落差的影響。3、液沫夾帶⑴精餾段vv所以精餾段在液沫夾帶范圍內(nèi)ev⑵提溜段-63.2v所以提留段亦在液沫夾帶范圍內(nèi)4、漏液⑴精餾段漏液點(diǎn)氣速u⑵提溜段篩板穩(wěn)定系數(shù)K=u0=u5、溢流液泛為了防止降液管發(fā)生液泛，應(yīng)使降液管中的清液層高度⑴精餾段⑵提溜段8塔板負(fù)荷性能圖的繪制⑴精餾段①霧沫夾帶線不會(huì)產(chǎn)生液泛-6「-3L②液泛線)2/3)2/3s))c22σhd2s③液相負(fù)荷上限線hLhLσLV「「|w|l|w])LVs⑤液相負(fù)荷下限線])-3（2）提溜段①霧沫夾帶線-6「-3s②液泛線①霧沫夾帶線②液泛線③液相負(fù)荷上限線④漏液線⑤液相負(fù)荷下限線)2/3)2/3s))c22σhd2s③液相負(fù)荷上限線④漏液線hLhLσLVVs⑤液相負(fù)荷下限線-3七.塔板設(shè)計(jì)結(jié)果匯總表①霧沫夾帶線②液泛線③液相負(fù)荷上限線④漏液線⑤液相負(fù)荷下限線⑥操作線計(jì)算數(shù)據(jù)符號單位精餾段提餾段各段平均壓強(qiáng)PmKPa各段平均溫度t℃m平均流氣相Vsm3/s量液相Lsm3/s板間距塔的有效高度塔徑HTZDmm空塔氣速um/s空塔氣速u單流型單流型單流型單流型溢流管型式mmmmmmhWw溢流裝堰高溢流裝w置溢流堰寬度d管底與受液盤hmh0距離0hdmhdmmmmm個(gè)/板L孔徑0nn孔數(shù)開孔面積m/skPaum/skPau0h塔板壓降hp液體在降液管中停留時(shí)τ間降液管內(nèi)清液層高度降液管內(nèi)清液層高度霧沫夾帶Hdm液相負(fù)荷霧沫夾帶線控制上限線漏液線控負(fù)荷下限制氣相最大負(fù)荷Vs,maxm3/s氣相最小負(fù)荷Vs,minm3/s操作彈性液相負(fù)荷下限線控制負(fù)荷上限八、輔助設(shè)備工藝計(jì)算（1）換熱器的面積計(jì)算機(jī)選型設(shè)計(jì)采用強(qiáng)制循環(huán)式冷凝器，臥式放置，采用泵向塔提供回流液。通過計(jì)算管殼式換熱器的傳熱面積，選一臺(tái)合適的換熱器。度壓力對汽化潛熱的影響）①進(jìn)料管換熱器采用逆流操作，物料走管程，冷卻水走殼程（2）各種接管管徑的計(jì)算機(jī)選型接管直徑各接管直徑由流體速度及其流量，按連續(xù)性方程決定，即：蒸氣出口管中的允許氣速UV應(yīng)不產(chǎn)生過大的壓降.操作壓力（常壓）常壓1400-6000Pa回流，一般流速為～s，速度太大，則冷凝器