1、設(shè)計一座苯-氯苯板式連續(xù)精餾塔，要求年產(chǎn)36432噸純度為99.6%的苯，塔底釜液中苯含量為1%，原料液中含苯65%（以上均為質(zhì)量百分數(shù)）。設(shè)計條件如下：（1） 塔頂壓強（表壓）（2） 進料熱狀況：飽和蒸汽進料（3） 回流比：（4） 單板壓降不大于（5） 建廠地址：青藏高原大氣壓力約為的遠離城市的郊區(qū)試根據(jù)上述工藝條件作出篩板塔的設(shè)計計算?！驹O(shè)計計算】（一） 設(shè)計方案的確定本設(shè)計任務(wù)為分離苯-氯苯混合物。對于二元混合物的分離，應(yīng)采用連續(xù)精餾流程。設(shè)計中采用飽和蒸氣進料（露點），講原料液通過冷卻器冷卻至露點后送入精餾塔內(nèi)。塔頂上升蒸汽采用全凝器冷凝，冷凝液在泡點下一部分回流至塔內(nèi)，其余部分經(jīng)產(chǎn)品

2、冷卻器冷卻后送至儲罐。該物系屬易分離物系，最小回流比較小，鼓操作回流比取最小回流比的2倍。塔釜采用間接蒸汽加熱，塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送至儲罐。（二） 精餾塔的物料衡算1. 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率苯的摩爾質(zhì)量 氯苯的摩爾質(zhì)量 =2. 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量3. 物料衡算塔頂產(chǎn)品的流量 總物料衡算 苯物料衡算 聯(lián)立解得 (三)塔板數(shù)的確定1. 理論塔板層數(shù)的求取苯-氯苯屬理想物系，可采用圖解法求理論板層數(shù)。由手冊查得苯-氯苯物系的氣液平衡數(shù)據(jù)，繪出圖，見圖。求最小回流比及操作回流比。采用作圖法求最小回流比。在圖中對角線上，自點作垂線即為進料線（線），該線與平衡線的交點坐標為 故

3、最小回流比為取操作回流比為求精餾塔的氣、液相負荷求操作線方程精餾段操作線方程為提餾段操作線方程為圖解法求理論塔板層數(shù)采用圖解法求理論板層數(shù)，如圖所示。求解結(jié)果為總理論板層數(shù) （包括再沸器）進料板位置 2. 實際板層數(shù)的求取全塔效率Drickamer和Bradford法精餾段實際板層數(shù) 提餾段實際板層數(shù) (四)精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計算1. 操作壓力計算塔頂操作壓力 每層塔板壓降 進料板壓力 精餾段平均壓力 提餾段平均壓力 2. 操作溫度計算依據(jù)操作壓力，由泡點方程通過試差法計算出泡點溫度，其中苯、氯苯的飽和蒸汽壓由安托尼方程計算，計算過程略。計算結(jié)果如下：塔頂溫度 進料板溫度 精餾段

4、平均溫度 提餾段平均溫度 3.平均摩爾質(zhì)量計算塔頂平均摩爾質(zhì)量計算由，查平衡曲線，得 進料板平均摩爾質(zhì)量計算由圖解理論板，得查平衡曲線，得精餾段平均摩爾質(zhì)量提餾段計算結(jié)果如下由,查平衡曲線，得 提餾段平均摩爾質(zhì)量4.平均密度計算（1）氣相平均密度計算由理想氣體狀態(tài)方程計算，即精餾段:提餾段:（2）液相平均密度計算液相平均密度依下式計算，即塔頂液相平均密度的計算由，查表四由內(nèi)差法得 由，查表4由內(nèi)差法得 進料板液相的質(zhì)量分率精餾段液相平均密度為提餾段計算結(jié)果如下:由，查表4由內(nèi)差法得 提餾段液相平均密度為5.液體平均表面張力計算液相平均表面張力依下式計算，即塔頂液相平均表面張力的計算由，查表3由

5、內(nèi)差法得 進料板液相平均表面張力的計算由，查表3由內(nèi)差法得 精餾段液相平均表面張力為提餾段計算結(jié)果如下:由，查表3由內(nèi)差法得 提餾段液相平均表面張力為6.液體平均粘度計算液相平均粘度依下式計算，即塔頂液相平均粘度的計算由，查表5由內(nèi)差法得 解出 進料板液相平均粘度的計算由，查表5由內(nèi)差法得 解出 精餾段液相平均表面張力為提餾段計算結(jié)果如下:由，查表5由內(nèi)差法得 解出 精餾段液相平均表面張力為(五) 塔體工藝尺寸計算1. 塔徑的計算精餾塔的塔體工藝尺寸計算精餾段的氣、液相體積流率為由其中由史密斯關(guān)聯(lián)圖查取，圖的橫坐標為取板間距，板上液層高度，則查圖1-1得 去安全系數(shù)為0.7，則空塔氣速為按標準

6、塔徑圓整后為塔截面積為實際空塔氣速為提餾段的氣、液相體積流率為由其中由圖1-1查取，圖的橫坐標為取板間距，板上液層高度，則查圖1-1得 去安全系數(shù)為0.7，則空塔氣速為按標準塔徑圓整后為塔截面積為實際空塔氣速為因為精餾段和提餾段的塔徑都為1.5m,所以整塔塔徑為1.5m。2. 精餾塔有效高度的計算精餾塔有效高度為提餾段有效高度為在進料板上方開一個孔，其高度為0.8m故精餾塔的有效高度為（六）塔板主要工藝尺寸的計算. 溢流裝置計算因塔徑，可選用單溢流弓形降液管，采用平形受液盤及平形溢流堰，不設(shè)進口堰。各項計算如下：（1） 堰長 （2） 溢流堰高度由 選用平直堰，堰上液層高度的計算，即近似取，則精

7、餾段計算結(jié)果如下;取板上清液層高度故提餾段計算結(jié)果如下;取板上清液層高度故（3）弓形降液管寬度和截面積由查弓形降液管的參數(shù)圖，得 故 液體在降液管中停留時間，即精餾段:提餾段：故降液管設(shè)計合理。（4）降液管底隙高度取精餾段：則提餾段:則故降液管底隙高度設(shè)計合理。選用凹形受液盤，深度。2.塔板布置(1)塔板的分塊因，故塔板采用分塊式。查表塔板分塊數(shù)表得，塔板分4塊。(2)邊緣區(qū)寬度確定取，(3)開孔區(qū)面積計算開孔區(qū)面積，即其中 故 (4)篩孔計算及其排列本設(shè)計所處理的物系無腐蝕性，可選用的碳鋼板，取篩孔直徑篩孔按正三角排列，取孔中心距t為篩孔數(shù)目為開孔率為氣體通過閥孔的氣速為精餾塔計算結(jié)果為：提

8、餾段計算結(jié)果為：（七）篩板的流體力學(xué)驗算1.塔板壓降（1）干板阻力計算干板阻力由公式計算，即由，查圖干篩孔的流量系數(shù)，故： 精餾段計算結(jié)果：提餾段計算結(jié)果：（2）氣體通過液層的阻力計算氣體通過液層的阻力由公式計算，即精餾段計算結(jié)果：查圖充氣系數(shù)關(guān)聯(lián)圖，得。故 液注提餾段計算結(jié)果：查圖充氣系數(shù)關(guān)聯(lián)圖，得。故 液注（3）液體表面張力的阻力計算，即精餾段計算結(jié)果如下：氣體通過每層塔板的液柱高度可按下式計算，即氣體通過每層塔板的壓降為（設(shè)計允許值）提餾段計算結(jié)果如下：氣體通過每層塔板的液柱高度可按下式計算，即氣體通過每層塔板的壓降為（設(shè)計允許值）2.液面落差對于篩板塔，液面落差很小，且本設(shè)計的塔徑和液

9、流量均不大，故可忽略液面落差的影響。3.液沫夾帶液沫夾帶量由公式計算，即精餾段計算結(jié)果如下：故提餾段計算結(jié)果如下：故故在苯設(shè)計中液沫夾帶量在允許范圍內(nèi)。4.漏液對篩板塔，漏液點氣速可由式 計算，即精餾段計算結(jié)果如下：實際孔速穩(wěn)定系數(shù)為提餾段計算結(jié)果如下：實際孔速穩(wěn)定系數(shù)為故在本設(shè)計中無明顯漏液5.液泛為防止塔內(nèi)發(fā)生液泛，降液管內(nèi)液層高應(yīng)服從下列公式的關(guān)系，即苯-氯苯物系屬一般物系，取，則精餾段計算結(jié)果如下：而板上不設(shè)進口堰，可由公式計算，即液柱液柱提餾段計算結(jié)果如下：而板上不設(shè)進口堰，可由公式計算，即液柱液柱故在本設(shè)計中不會發(fā)生液泛現(xiàn)象（三） 塔板負荷性能圖1.漏液線精餾段計算結(jié)果如下：提餾段

10、計算結(jié)果如下：在操作范圍內(nèi)，任取幾個值，依上式計算出數(shù)值，計算結(jié)果列于下表：由上表數(shù)據(jù)即可作出漏液線1。2.液沫夾帶線以由精餾段計算結(jié)果如下：提餾段計算結(jié)果如下：在操作范圍內(nèi)，任取幾個值，依上式計算出值，計算結(jié)果列于x下表由上表數(shù)據(jù)即可作出液沫夾帶線2。3.液相負荷下限線對于平直堰，去堰上液層高度作為最小液體負荷標準。取，則據(jù)此可作出與氣體流量無關(guān)的垂直液相負荷下限線3。4.液相負荷上限線以作為液體在降液管中停留時間的下限，由下公式得： 故據(jù)此可作出與氣體流量無關(guān)的垂直液相負荷上限線4。5.泛液線令由 聯(lián)立得整理得:將有關(guān)的數(shù)據(jù)代入，得精餾段計算結(jié)果:提餾段計算結(jié)果:在操作范圍內(nèi)，任取幾個值，依上式計算出值，計算結(jié)果列于表。根據(jù)以上各線方程，可作出篩板塔的負荷性能圖。在負荷性能圖上，作出操作點A，連接OA，即作出操作線。由圖可看出，該篩板塔的操作上限為液泛控制，下限為漏液控制。由圖差得。故操作彈性為所設(shè)計篩板的主要結(jié)果匯總于表。項目符號單位計算數(shù)據(jù)精餾段提留段各段平均壓強各段平均溫度平均流量氣相液相實際塔板數(shù)板間距塔的有效高度塔徑空塔氣速塔板液流形式溢流裝置溢流管型式堰