苯-乙苯分离过程筛板精馏塔设计

化工系课程设计

化工原理课程设计

题 目：苯-乙苯分离过程筛板精馏塔设计 学生姓名： 代华

专 业： 化学工程与工艺

学生学号： 114371741005 指导教师： 王仁舒 课程设计

起止时间：2013-12-5到2013-1-4

班 级： 11级化工本

六盘水师范学院化学与化学工程系

2013 年12月

目录

1概述..............................................................2

1

化工系课程设计

1.1 塔设备的化工生产中的作用和地位 ............................ ..2 1.2设计方案..................................................... 2

1.2.1 工艺流程............................................... 2 1.2.2 设计方案简介........................................... 2 1.3设计条件..................................................... 3

2主要物性数据....................................................4 3 工艺计算........................................................4

3.1精馏塔的物料衡算............................................. 4 3.2塔板数的确定................................................. 5

3.2.1理论塔板数的确定 ....................................... 5 3.2.2实际塔板数的求取 ....................................... 6 3.3塔和塔板的主要工艺尺寸计算................................... 7 3.4溢流装置的设计............................................... 9 3.5 塔板板面布置 .............................................. 11 3.6 塔板校核 .................................................. 12

3.6.1 降液管液泛 ................................................. 12 3.6.2 降液管内停留时间...................................... 14 3.6.3液沫夹带 .............................................. 14 3.6.4漏液 .................................................. 14 3.7负荷性能图.................................................. 15

3.7.1 气液流量的流体力学上下限线............................ 15 3.7.2塔板工作线 ............................................ 18

4冷凝器的热负荷、介质消耗量...................................19

4.1热负荷...................................................... 19 4.2消耗量：.................................................... 19

5.再沸器的热量衡算..............................................19

5.1热负荷...................................................... 19 5.2消耗量...................................................... 19

6 筛板塔工艺设计计算结果汇总..................................21 7 符号说明.......................................................22 8参考文献........................................................23 9设计评述................................................23

2

化工系课程设计

概述

1.1 塔设备的化工生产中的作用和地位

塔设备是化工、石油化工和炼油等生产中最重要的设备之一。它可使气（或汽）液或液液两相进行紧密接触，达到相际传质及传热的目的。可在塔设备中完成的常见操作有：精馏、吸收、解吸和萃取等。此外，工业气体的冷却与回收、气体的湿法静制和干燥，以及兼有气液两相传质和传热的增湿、减湿等。

在化工厂、石油化工厂、炼油厂等中，塔设备的性能对于整个装置的产品产量、质量、生产能力和消耗定额，以及三废处理和环境保护等各个方面，都有重大的影响。据有关资料报道，塔设备的投资费用占整个工艺设备投资费用的较大比例；它所耗用的钢材重量在各类工艺设备中也属较多。因此，塔设备的设计和研究，受到化工炼油等行业的极大重视。

1.2设计方案

本设计任务为分离苯-乙苯混合物。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏。精馏过程的流程设计如下： 1.2.1 工艺流程

如图1-1所示。原料液由高位槽经过预热器预热后进入精馏塔内。操作时连续的从再沸器中取出部分液体作为塔底产品（釜残液）再沸器中原料液部分汽化，产生上升蒸汽，依次通过各层塔板。塔顶蒸汽进入冷凝器中全部冷凝或部分冷凝，然后进入贮槽再经过冷却器冷却。并将冷凝液借助重力作用送回塔顶作为回流液体，其余部分经过冷凝器后被送出作为塔顶产品。为了使精馏塔连续的稳定的进行，流程中还要考虑设置原料槽。产品槽和相应的泵,有时还要设置高位槽。且在适当位置设置必要的仪表（流量计、温度计和压力表）。以测量物流的各项参数。

图1-1 精馏塔示意图

3

化工系课程设计

1.2.2 设计方案简介

设计中采用泡点进料，塔顶上升蒸汽采用全冷凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。该物系属易分离物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的2倍。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。具体如下：

塔型的选择本设计中采用筛板塔。筛板塔的优点是结构比浮阀塔更简单，易于加工，造价约为泡罩塔的60％，为浮阀塔的80％左右。 处理能力大，比同塔径的泡罩塔可增加10～15％。塔板效率高，比泡罩塔高15％左右。压降较低。缺点是塔板安装的水平度要求较高，否则气液接触不匀。

加料方式和加料热状况的选择：加料方式采用直接流入塔内。虽然进料方式有多种，但是饱和液体进料时进料温度不受季节、气温变化和前段工序波动的影响，塔的操作比较容易控制；此外，饱和液体进料时精馏段和提馏段的塔径相同，无论是设计计算还是实际加工制造这样的精馏塔都比较容易，为此，本次设计中采取饱和液体进料

设计的依据与技术来源：本设计依据于精馏的原理（即利用液体混合物中各组分挥发度的不同并借助于多次部分汽化和部分冷凝使轻重组分分离），并在满足工艺和操作的要求，满足经济上的要求，保证生产安全的基础上， 对设计任务进行分析并做出理论计算。

目前，精馏塔的设计方法以严格计算为主，也有一些简化的模型，此次设计采用精确计算与软件验算相结合的方法。

1.3设计条件

生产能力为5000kgh,以一年320天为标准，原料中苯的含量为45﹪(摩尔分数，下同)，分离要求为塔顶含量不低于98﹪，塔底苯含量不低于5﹪,常压操作，塔顶采用全凝器,饱和液体进料。

4

化工系课程设计

2主要物性数据

表2-1 苯、乙苯的物理性质

项目 苯A 乙苯B 分子式 C6H6 C8H10 分子量 78 106 沸点℃ 80.1 136.2 临界温度℃ 288.5 348.57 临界压强Pa 6833.4 4307.7 表2-2 苯、乙苯在某些温度下的表面张力

t/℃ 20 28.8 40 26.25 60 23.74 80 21.27 100 18.85 120 16.49 140 14.17 ?苯(mN/m) ?乙苯(mN/m) t/℃ ?苯(mPa·?s） ?乙苯（mPa?s)0 29.3 27.14 25.01 22.92 20.85 18.81 16.82 表2-3 苯、乙苯在某些温度下的粘度 20 0.64 40 0.49 60 0.38 80 0.31 100 0.26 120 0.22 140 0.18 0.74 0.87 0.67 0.53 0.43 0.35 0.30 0.26 0.23 表2-4 苯、乙苯的液相密度

t/℃ 20 877.4 40 857.3 60 836.6 80 815.0 100 792.5 120 768.9 140 744.1 ?苯(kg/m3)?乙苯(kg/m3) 867.7 849.8 931.8 913.6 795.2 776.2 756.7 表2-5 不同塔径的板间距

塔径D/mm 板间距HT/mm 800-1200 300-500 1400-2400 400-700 2600-6600 450-800

3 工艺计算

3.1精馏塔的物料衡算

苯的分子式为C6H6,千摩尔质量为78kgkmol，乙苯的分子式为C8H10,千摩尔质量为106kgkmol。原料液的平均千摩尔质量为

MF?xFMA?(1?xF)MB?0.45?78?(1?0.45)?106?93.4kgkmol

所以 F?5000?53.5kmolh 93.45

化工系课程设计

即采出率为:

DxF?xW0.45?0.05???0.430 FxD?xw0.98?0.05由上式求出塔顶馏出液量为

D?0.430F?0.430?53.5?23.0kmolh 则塔釜残液量为

W?F?D?53.5?23.0?30.5kmolh

3.2塔板数的确定

3.2.1理论塔板数的确定

查化工手册得苯和乙苯的t-x-y关系如表（4-1）所示 表3-1苯-乙苯气液平衡数据

T/℃ 80 88 96 104 112 120 128 136 x 1．000 0.743 0.542 0.385 0.259 0.157 0.072 0.000 y 1.000 0.940 0.865 0.762 0.631 0.465 0.257 0.000 图3-1 苯-乙苯温度组成图

由图（3-1）可得q线与平衡线的交点坐标（xq，yq）为（0.45，0.815） 则最小回流比为Rmin?xD?yqyq?xq?0.98?0.815?0.45

0.815?0.45取回流比R?2Rmin?2?0.45?0.90 则精馏塔的气液负荷： 精馏段：

V?(R?1)D?(0.90?1)?23.0?43.7kmol/h L?RD?0.9?23.0?20.7kmolh

提馏段：由于泡点进料 q?1

6

化工系课程设计

所以 V/?V?44.7kmolh

L/?L?F?20.7?53.5?74.2kmolh

精馏段操作线方程：

Rxyn?1?xn?D?0.474xn?0.516

R?1R?1提馏段操作线方程：

L'Wym?1?xm?xW?1.698xm?0.0349

V'V'

图3-2 理论塔板数图解法示意图

由图（3-2），画梯级可得理论板数为7（不包含塔釜），进料板为第4块板。

3.2.2实际塔板数的求取

塔板效率是气、液两相的传质速率、混合和流动状况，以及板间反混（液沫夹带、气泡夹带和漏液所致）的综合结果。板效率为设计的重要数据。

板效率与塔板结构、操作条件、物质的物理性质及流体力学性质有关，它反映了实际塔板上传质过程进行的程度。

蒸馏塔可用相对挥发度与液相黏度的乘积作为参数来关联全塔效率，其经验式为：

ET?0.49???L??0.245

由t-x-y曲线可知：tD?82℃、tW?132℃、tF?100℃

tD?tW?tF?104.7℃ 3查化工数据手册得平均温度下的液相中各组分的黏度：

全塔平均温度 t?

7

化工系课程设计

表3-2平均温度下液相中组分的黏度

组分 黏度?（mPa·s） 苯A 0.224 乙苯B 0.276 则有 ?LF?0.45?0.2224?(1?0.45)?0.276?0.25 同理 ?LD?0.23、?LW?0.27

0.25?0.23?0.27?0.25

3查手册得，在104.7℃下，相对挥发度??5.11 则全塔效率

平均黏度 ?L?ET?0.49???L??0.46?0.245?0.245?0.49?5.11?0.25?

计算实际塔板数

精馏段 NP精?NT4??9 ET0.46NT3??7 ET0.46提馏段 NP提?故全塔实际所需塔板数N?16块，加料板位置在第9块。

3.3塔和塔板的主要工艺尺寸计算 塔顶物料平均千摩尔质量为：

MD?xDMA?(1?xD)MB?0.98?78?0.02?106?78.6kgkmol

塔顶气相密度为

?g?PMD101.3?78.6??2.70kgm3 RT8.314?(273?82)塔顶液相密度及表面张力近似苯计算。由《化工原理》上册附录二可查得20?C下苯的密度???879kgm，体积膨胀系数??12.4?10?4?C?1。计算可得82?C下苯的密度

38

化工系课程设计

?L???8793 ??816kgm?41??(t?t?)1?12.4?10?(82?20)由《化工原理》上册附录十五可查得82?C下苯的表面张力??0.0197Nm 精馏段上升与下降的气液体积流量为 Vg?VMD?43.7?78.6?1273m3h?0.36m3s

2.70?gLMD VL??L?20.7?78.6?2.09m3h?5.8?10?4m3s

816初选板间距HT?500mm hL?0.085m，则分离空间为 HT?hL?0.5?0.085?0.415m 气液动能参数为

V LVg?L5.5?10?4??g0.354816?0.028 2.70

图3-3 史密斯关联图

由图（3-3）查得气体负荷因子C20?0.095，因表面张力的差异，气体负荷因子校正为

9

化工系课程设计

C?C20?0.020??????0.2?0.095?0.020???0.0197??0.2?0.095ms

计算最大允许速率为

umax?L??g816?2.70?C?0.095??1.65ms

?g2.70取空塔速率为最大允许速率的0.75倍，则空塔速率为 u?0.75umax?0.75?1.65?1.24ms 则塔径为 D?4Vg?4?0.36?0.61m

3.14?1.24?u根据标准塔径圆整为 D?0.8m

再由表（2-5）可见，当塔径为0.8 m时，其板间距可取500 mm，因此，所设板间距可用。

塔高 Z?(NP?1)HT?(16?1)?0.5?7.5m

3.4溢流装置的设计

对平直堰，选堰长与塔径之比为 0.75 ，于是堰长为

lw?0.75D?0.75?0.80?0.60m VL5..8?10?4??3600?7.49 2.52.5lw0.6

图3-4 液流收缩系数

液流收缩系数E10

化工系课程设计

由图（3-4）查得 E?1.03?1 即 hOW于是 hW?VL?0.00284E??l?w???2.09?3??0.00284?1????0.0065m?0.6???232

hLL?hOW?0.085?0.0065?0.0785m?78.5mm

h0?hL?10?78.5?10?68.5mm

取 A?1?D2?1?3.14?0.82?0.502m2

44根据

lw0.6??0.75，由图（3-5）确定降液管横截面积Af D0.8AfAT?0.11

即 AfT?0.11AT?0.11?0.502?0.0552m2

3.5 塔板板面布置

取Ws?0.07m，Wc?0.05m 由图（3-5）确定

Wd?0.18 D图3-5 弓形降液管的宽度与面积

11

化工系课程设计

即 Wd?0.18D?0.18?0.8?0.144m

D0.8?(Wd?WS)??(0.144?0.07)?0.186m 22D0.8r??WC??0.05?0.35m

22XAa?2?(Xr2?X2?r2arcsin)

rX?=2?(0.186?0.352?0.1862?0.352?=0.247m2

?180arcsin0.186) 0.35筛孔按正三角形排列，取孔径d0?4mm，td0?3.0 则

?d??1?开孔率 ??0.907??0??0.907????10.100

?3??t?筛孔数 n?1.15?2Aa0.247?1.15??1973 22t0.012筛孔总面积 A0??Aa?10.100?0.247?0.025m2

3.6 塔板校核

3.6.1 降液管液泛

取板厚??0.60d0，?d0?0.60，A00.025??0.0638 ，查《化

AT?2Af0.502?2?0.0552工原理》下册图（8-20），确定空流系数C0?0.73 则通过筛孔的气速 u0?1?gh?干板压降 d2g?LVgA0?u0??C?0?0.36?14.4ms 0.02522?12.70?14.4????????0.0655m液柱 ?2?9.8816?0.73??所以气体速率为 ua?故气相动能因子

VgAT?2Af?0.36?0.919ms

0.502?2?0.05520.5?0.919?2.700.5?1.50kg0.5?m0.5s? Fa?ua?g12

化工系课程设计

图3-6 充气系数?和动能因子Fa之间的关系

查图（3-6） 确定充气系数??0.60 气体通过塔板的压降

hP?hd??hL?0.0655?0.6?0.085?0.1165m液柱

液体通过降液管的压降

?5.8?10?4?VL2?5?hr?0.153()?0.153???3.05?10m液柱 ?3??lwh0?0.6?68.5?10?2计算降液管内清夜层高度Hd,并取泡沫相对密度??0.5,

Hd?hP?hc?hr?0.1165?0.085?3.05?10?5?0.202m

而

HT?hW0.50?0.0785??0.2893m 22可见，满足 Hd?1(HT?hW) 2降液管内不会发生液泛。

13

化工系课程设计

3.6.2 降液管内停留时间

??AfHdVL?0.0552?0.202?19.22s?5s ?45.8?10可见停留时间足够长，不会发生气泡夹带现象。

3.6.3液沫夹带

液沫夹带将导致塔板效率下降。通常塔板上液沫夹带量eV要求低于0.1kg液体/kg干气体，则有

3.2eV?5.7?10?6??u'???H?hf?T?????5.7?10?6?3.2???A?Af??THT?2.5hL???Vg???? ???3.20.36?????65.7?100.502?0.0552?????3 19.7?10 ?0.50?2.5?0.085??????0.00783kg液体kg干气?0.1kg液体kg干气可见液沫夹带量可以允许 3.6.4漏液

克服液体表面张力的作用引起的压降

h??4?4?0.0197??0.0025m液柱

9.81?Ld09.81?816?0.004则漏液点气速

uOW?4.4C0?0.0056?0.13hL?h???L?g

?4.4?0.73??6.65ms?0.0056?0.13?0.085-0.0025??8162.70

K?u014.4??2.17?1.5 uOW6.6514

化工系课程设计

可见不会发生严重漏液现象。

由塔板校核结果可见，塔板结构参数选择基本合理，所设计的各项尺寸可用。

3.7负荷性能图

3.7.1 气液流量的流体力学上下限线 ⑴ 漏液线（气相负荷下限线）

第一点取设计点的液体流量VL?2.09m3h，故uOW?6.65ms，于是，相应漏液点的气体体积流量为

Vg?uOWA0?6.65?0.025?3600?599m3h

第二点取液体流量为VL?10m3h，

VL10??35.86 2.52.5lw0.6则由图3可知E?1.07

?VLhOW?0.00284E??l?w??10???0.00284?1.07????0.0198m ??0.6??2323hL?hw?hOW?0.0785?0.0198?0.0983m

则对应的漏点气速为

uOW?4.4C0?0.0056?0.13hL?h???L?g

?4.4?0.73??7.05ms?0.0056?0.13?0.0983-0.0025??8162.70

故 Vg?uOWA0?7.05?0.025?3600?635m3h

根据（2.09,599）和（10,635）两点，作直线①即为漏液线。 ⑵ 液体流量下限线

15

化工系课程设计

?VL令 hOW?0.0284E??l?w32????0.006 ?32230.006?0.006???3l?故 VL???w???0.60?1.66mh

?0.00284E??0.00284?1.07?在负荷性能图 VL?1.66m3h处作垂直线，即为液体流量下限线②。 ⑶ 液体流量上限线

取降液管内液体停留时间为3s，则

VL?AfHT?36003?0.0552?0.50?3600?33.12m3h

3在负荷性能图 VL?33.12m3h处作垂直线，即为液体流量上限线③。 ⑷ 过量液沫夹带线

第一点取设计点的液体流量 VL?2.09m3h， 则由 eV?5.7?10?6??u'???H?hf?T13.2?? ??3.2?0.1??解出 u'???6??5.7?10??H13.2T?hf?

?0.1?0.0197???6? ??5.7?10??1.78ms?0.50?0.213?

于是 Vg?u'?AT?Af??1.78??0.502?0.0552??3600?2863m3h 第二点取液体流量为VL?10m3h，hL?0.0983m 即 hf?2.5hL?2.5?0.0983?0.2458m

?0.1?? u'???6??5.7?10?13.2?H13.2T?hf?

?0.1?0.0197???6? ??5.7?10??1.58ms?0.50?0.2458?

16

化工系课程设计

于是 Vg?u'?AT?Af??1.58??0.502?0.0552??3600?2541m3h 根据（2.09,2863）和（10,2541）两点，在负荷性能图上作出液沫夹带线④。 ⑸ 液泛线

第一点为设计点VL?2.09m3h hL?0.085m，??0.60

1?ghP?hd??hL?2g?L?u0??C?0????0.60?0.085 ?2已求得 hr?3.05?10?5m液柱

1?g?u0??5???0.60?0.085?0.085Hd?hP?hc?hr? ?3.05?10?2g?L?C?0?2令 Hd?HT?hW0.50?0.0785??0.2893m 2221?g?u0??5???0.60?0.085?0.085可见 ?3.05?10?0.2893m ?2g?L?C?0?u0?C0??0.2893?0.6?0.085?0.085?3.05?10??2g???5Lg

?0.73?816?0.2893?0.6?0.085?0.085?3.05?10??2?9.81?2

.70?5?22.06ms

故 Vg?u0A0?22.06?0.025?3600?1986m3h 第二点取液体流量为VL?10m3h，hL?0.0983m

1?ghP?hd??hL?2g?L?u0??C?0????0.60?0.085 ?2210????VL23600??0.0007m液柱 hr?0.153()?0.153???3lwh0?0.6?68.5?10?????17

化工系课程设计

1?g?u0????0.60?0.0983?0.0983?0.0007?0.2893 Hd?hP?hc?hr??2g?L?C0??2故

u0?C0?0.2893?0.6?0.0983?0.0983?0.0007??2g??L?g

?0.73??0.2893?0.6?0.0983?0.0983?0.0007??2?9.81?8162.70

?27ms

故 Vg?u0A0?27?0.025?3600?1837m3h

由（2.09,1986）和（10,1837）两点，在负荷性能图上作出液泛线⑤。 如图（3-7）所示为塔板负荷性能图

图3-7 负荷性能图

3.7.2塔板工作线

在负荷性能图上做出斜率为

VgVL?0.36?621 ?45.8?1018

化工系课程设计

的直线OAB,塔板工作线。此线与流体力学上下限线相交于A、B两点，读出A、B两点的纵坐标值即为(Vg)min和(Vg)max，并求出操作弹性：

（Vg）1860max操作弹性???2.86

(Vg)min650由图可见，按本设计的塔板结构较理想。液泛线低于过量液沫夹带线，液体流量上限线靠近塔板工作线。因此，操作弹性符合。此外，操作下限没有落在液体流量下限线说明堰长lw取得合适，降液面积取得合理，且设计点处于正常工作区域内。

4冷凝器的热负荷、介质消耗量

4.1热负荷

由于塔顶溜出液几乎为纯苯，近似按苯的性质计算，且忽略热流体的显热。当

xD?0.98时，泡点温度tD?82?C，查《化工原理》上册附录十四此温度下苯的比汽化

焓为rc?395kJkg

苯的千摩尔质量为MA?78kgkmol，对于泡点有：

Hm,V?Hm,L?rcMC?395?78?30810kJkmol， 已知 V?(R?1)D?(0.9?1)?23.0?43.7kmolh

即： QC?V(Hm,V?Hm,L)?43.7?30810?1.35?106kJh

4.2消耗量：

QC1.35?106??3.2?104kgh WC?cp?t4.174?(35?25)19

化工系课程设计

5.再沸器的热量衡算

5.1热负荷

由于塔釜残留液几乎为乙苯，忽略塔釜残留液的摩尔焓，近似按乙苯的性质计算，查化工基础数据手册可知

132?C下乙苯的汽化焓为rc?270kJkg，乙苯的千摩尔质量为MB?116kgkmol，

对于泡点有：

H'm,V?Hm,W?rcMB?270?116?31320kJ?kmol?1

'''即再沸器的热负荷: QB?V?Hm,W?Hm,W??Q

设计时考虑300的热负荷则: QB?1.03V'?H'm,W?Hm,W??Q'

?1.03?43.7?(31320?0)?1.41?106kJh

5.2消耗量

查《化工原理》上册附录二p?101.3kpa时水蒸气的汽化焓r?2258.7kJkg

QB1.41?106??624.3kgh WB?r2258.76由计算结果可见，在塔釜加入的热量1.41?10kJh，而在塔顶带出的热量

QC?1.35?106kJh，说明在塔釜加入的少部分热量被塔顶的冷凝器带走。

20

化工系课程设计

6 筛板塔工艺设计计算结果汇总

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 项目 平均温度 气相流量 液相流量 实际塔板数 有效高度 塔径 板间距 堰长 堰高 板上清液层高度 堰上清液层高度 降液管压降 降液管内清夜层高度 塔板压降 降液管底隙高度 气相动能因子 弓形降液管宽度 筛孔总面积 筛孔直径 筛孔数目 孔中心距 开孔率 空塔气速 筛孔气速 稳定系数 停留时间 液沫夹带 气相负荷上限 符号 单位 ℃ m/s m/s3 3 计算数据 104.7 2.70 tm Vg VL NP Z D HT 5.8?10?4 16 7.5 0.8 0.5 0.60 0.0785 0.085 0.0065 --- m m m m m m m m m m m lw hw hL hOW hr Hd 3.05?10?5 0.2893 o.1245 0.0685 1.50 0.144 0.025 0.004 1973 0.012 10.1 1.24 14.4 2.17 19.22 0.00783 1860 hP h0 Fa Wd A0 d0 kg0.5(m0.5?s) m m2 m --- m 00n t ? u u0 K msms --- s kg液/kg气 m/s m/s --- 3 3 ? eV (Vg)max 29 30 气相负荷下限 操作弹性 (Vg)min--- 21

650 2.86 化工系课程设计

7 符号说明

英文字母

Aa——塔板开孔区面积，m2 ev——液沫夹带量，kg液/kg气 Af——降液管截面积，m2 M——平均摩尔质量，kg/kmol Ao——筛孔区面积，m2 do——筛孔直径，m

AT——塔的截面积，m2 D——塔径，m C——负荷因子，无因次 Rmin——最小回流比 C20——表面张力为20mN/m R的负荷因子 Tg——重力加速度，m/s2 hl——出口堰与沉降管距离，m hhc——与平板压强相当的 h液柱高度，m hhd——与液体流过降液管压强 h降相当的液柱高度，m HHw'——进口堰高度，m Hh?——与克服表面张力压强 H降相当的液柱高度，m HHF——进料处塔板间距，m HK——稳定系数 lLh——液体体积流量，m3/h Ln——筛孔数目 P?P——气体通过每层 T筛板的压降，kPa ut——筛孔的中心距，m uu/——液体通过降液体 V系的速度m/s， VWc——边缘无效区宽度，m WWs——破沫区宽度，m 希腊字母

?——筛板厚度，m ?——液体在降液管内停留时间，s ?——密度，kg/m3 ?——质量分率，无因次

下标

max——最大 minL——液相 V——回流比

m——平均温度，℃ Fo——筛孔气相动触因子 f——板上清液高度，m

l——板上清液层高度，m

o——降液管的底隙高度，m ow——堰上液层高度，m

w——出口堰高度，m ——板式塔高度，m P——人孔处塔板间距，m

d——降液管内清夜层高度，m T——塔板间距，m w——堰长，m

s——液体体积流量，m3/h ——操作压力，kPa ——理论板层数

——空塔气速，m/s

omin——漏液点气速，m/s n——气体体积流量，m/s

s——气体体积流量，m/s d——弓形降液管高度，m Z——板式塔有效高度，m

?——开孔率，无因次

?——粘度，mPa·s ?——表面张力，mN/m

——最小 ——气相

22

化工系课程设计

参考文献

[1] 张浩勤，陆美娟.化工原理第二版（上下册）. 北京：化学工业出版社，2006. [2] 路秀林，王者相. 化工设备设计全书塔设备[M]. 北京：化学工业出版社，2004. [3] 王志魁. 化工原理第三版[M]. 北京：化学工业出版社，2005. [4] 王为国. 化工原理课程设计[M]. 北京：化学工业出版社，2010. [5] 马沛生. 化工数据. 北京：中国石化出版社，2003.

[6] 贾绍义，柴诚敬. 化工原理课程设计[M]. 大连：天津大学出版社，2005. [7] 匡国柱，史启才. 化工单元过程及设备课程设计[M]. 北京：化学工业出版社，

2005.

[8] 朱有庭，曲文海，于浦义. 化工设备设计手册上下卷[M]. 北京：化学工业出

版社，

23

化工系课程设计

设计评述

因为苯—乙苯不能形成恒沸点的混合物，所以可直接采用传统的精馏法制备高纯

度的乙苯溶液，本设计进行苯—乙苯的分离，采用直径为0.8米的精馏塔，选用效率较高、结构简单、加工方便的单溢流方式、并采用了弓形降液盘。

由于在设计过程中，对板式塔只有一个整体的直观认识以及简单的工作原理的了解，而对于塔板符合性能的计算，查询了各种相关书籍，走了很多弯路，但终于通过自己努力解决了其中的难题，得到了较为理想的结果。

通过化工原理课程设计，综合运用化工原理课程和实际知识，使所学的知识进一步巩固、深化和发展，并且能够熟练的运用化工设计的一般方法和步骤。通过设计培养正常的设计观和分析问题、解决问题的能力；树立既考虑技术的先进性和可行性，又考虑经济上的合理性，并注意到操作的劳动条件和环境保护的设计思想。

在设计过程中，考虑到设计踏板所构成的板式塔，不但要具有应有的生产能力，满足工艺 要求，还要考虑到能耗、经济、污染等问题，为今后走向工作岗位很有价值。

这次的设计让我明白了很多关于精镏方面的知识，同时也让我学会了怎样去克服困难，能够让我更加全面的去思考问题。在这次的设计过程中我遇到了不少困难，但通过询问老师及和同组人的共同探讨下，问题一一化解。与此同时，我学会了如何通过调节流速来改变流体湍动程度，使校正值符合要求，也学会了如何去确定塔板以及怎样核算、怎样用公式等。在设计过程中，我更是加强了计算机的操作技术，特别是对公式编辑器的使用。

总而言之，通过这次的设计，我收获了很多。我学会了在问题面前，如何更深入、独立、全面的思考问题。同时，还学会了做事要仔细、细心，特别是要有耐心。另外，重视团队合作也相当重要。只有这样，你才能更圆满的完成任务；只有这样，才能真正体现出个人的价值！相信这次的设计，将会是我人生道路上的一笔很大财富。谢谢老师在这次设计中对我们团队的指导，谢谢团队中的每个人，相信这会是一份比较完美的答卷 。

24

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/tdbg.html