【正文】 1 1 20 0 2 8 0 2 8 ??????WM 合肥學(xué)院生物與環(huán)境工程系課程設(shè)計(jì) 4 物料衡算 依題給條件：一年以 300 天，一天以 24 小時計(jì)，全塔物料衡算： 原料處理量 hk m o l111151 1 2243 0 0 1 0 0 00 0 09 /.. ??? ??W 總物料衡算 1 1 . 1 1?? DF 苯物料衡算 11110 0 2 8 809 6 807 0 20 .... ??? DF 聯(lián)立解得 D= F= 塔板數(shù)的確定 理論板數(shù) NT的求取 （ 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 yx~ 依據(jù) ? ? ? ???? BABt ppppx ??? /， tAxpy /?? ，將所得計(jì)算結(jié)果列表如下： 表 31 相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算 C/oT 80 90 100 110 120 130 kPa/oAp kPa/oBp oooBABpp ppx ??? xppy Ao? 繪出 x— y 圖，見圖 31。 合肥學(xué)院生物與環(huán)境工程系課程設(shè)計(jì) 5 圖 31 x— y圖 （ 2） 進(jìn)料狀態(tài)有多種，但一般都是將料液預(yù)熱到泡點(diǎn)或接近泡點(diǎn)才送入塔中，這樣，進(jìn)料溫度就不受季節(jié)，氣溫變化和前道工序波動的影響，塔的操作就比較容易控制。此外，泡點(diǎn)進(jìn)料時，精餾段與 提餾段的塔徑相同，設(shè)計(jì)制造均比較方便。此次我們采用泡點(diǎn)進(jìn)料。 由于泡點(diǎn)進(jìn)料 q=1，在圖上作直線 x= 交對角線于 a 點(diǎn)，作直線 x=交平衡線于 q 點(diǎn)，連接 a、 q 兩點(diǎn)，過 q 點(diǎn)作橫軸的平行線交縱軸于一點(diǎn)，讀得 yq=，則最小回流比如下： 30307020920 92509860 ... ..m i n ????R 取操作回流比為 R=2Rmin=2 = （ 3） 求精餾塔的氣、液相負(fù)荷 L=RD= = V=(R+1)D=(+1) = L′ =L+F=+= V′ =V=（ 4）求操作線方程 xy合肥學(xué)院生物與環(huán)境工程系課程設(shè)計(jì) 6 精餾段操作線方程 ： 6 1 40x3 7 709 8 608 9 5 246 2298 5 9 246 6 5 9 217 .... ... ??????? xDxVDxVLy 提餾段操作線方程 ： 0 0 0 6 802 3 610 0 2 8 808 9 5 246 11118 5 9 246 9 6 9 257 .... ... ?????????????? xxxVWxVLy w （ 5）圖解法求理論板層數(shù) 如附圖 1，將 x= 帶入精餾段操作線方程，得出 y=，在圖中找出該點(diǎn)記為 d，連接 ad 兩點(diǎn)即得精餾段操作線；在對角線上找到 c 點(diǎn)（ ，），連接 cd 兩點(diǎn)即得提餾段操作線。自 a 點(diǎn)開始在操作線和平衡線之間作階梯線。求解結(jié)果為： ey Wx Fx Dx 圖 32 苯 氯苯物系精餾分離理論塔板數(shù)的圖解 圖解得 NT=9－ 1＝ 8 塊（不含釜）。其中，精餾段 1 3TN ? 塊，提餾段 NT2 ＝ 5塊 ，第 4 塊為加料板位置。 實(shí)際板層數(shù)的求解 全塔效率 根據(jù)奧康奈爾關(guān)聯(lián)法， 4802480334490490 2 4 502 4 50 .)..(.)(. .. ????? ??LTE ?? 故假設(shè)成立，總板效率 ET= 合肥學(xué)院生物與環(huán)境工程系課程設(shè)計(jì) 7 實(shí)際塔板數(shù) 精餾段： 25648032 .. ???pN 塊，取 1 6pN ? 塊 提餾段： 411048052 .. ???pN 塊，取 102?pN 塊 總塔板數(shù) ： 161 2 ??? pNp NpN塊。 操作壓力的計(jì)算 塔頂操作壓力 ： k P 0 0 1 ???DP 每層塔板壓降 ： ??P 進(jìn)料板壓力 ： PF=+ 6= 塔底操作壓力 ： k P a51 1 60 . 71051 0 9 .. ???wp 精餾段平均壓 強(qiáng) ： ? ? k P a41 0 7251 0 931 0 51 ./.. ???mp 提餾段平均壓強(qiáng)： ? ? k P a1132510951162 ??? /..mp 表 41 苯、氯苯 Antoine 常數(shù)數(shù)據(jù)表 A B C 溫度范圍（ K） 苯 279377 353422 420521 氯苯 335405 405597 ①假設(shè)塔頂?shù)呐蔹c(diǎn)溫度 o?t ，則純組分的飽和蒸氣壓為 對苯 11 1. 5 3k P a2. 0 47 03 3606 83 oo???????AApp 合肥學(xué)院生物與環(huán)境工程系課程設(shè)計(jì) 8 對氯苯 22 . 11k P a1. 34 3110 oo???????BBpp 代入泡點(diǎn)方程和露點(diǎn)方程，得 DABABxxppyppppx??????? ?????? oooo ）（ 故假設(shè)正確，塔頂溫度為 o?Dt ②假設(shè)塔頂?shù)倪M(jìn)料板溫度 t=℃ ，則純組分的飽和蒸氣壓為 對苯 k P a 1 4 3 . 3 2156322152738919948 0341236068326oo???????AApp .... ..lg 對氯苯 k P a99291 . 4 7 6 9 2152739251555 831431104166oo.....lg???????BBpp 代入泡點(diǎn)方程和露點(diǎn)方程，得 FBAB xppppx ???????? 7 0 209929321 4 3 992951 0 9ooo... .. 假設(shè)正確，故進(jìn)料板溫度為 C819 o.?Ft ③假設(shè)塔底的泡點(diǎn)溫度 C713o?t ，則純組分的飽和蒸氣壓為 對苯 k P a oo??????AApp 對氯苯 k P oo?????BBpp 代入泡點(diǎn)方程，得 合肥學(xué)院生物與環(huán)境工程系課程設(shè)計(jì) 9 115. 28442. 51 o ??????? BA Bpp ppx 假設(shè)正確， 故塔頂溫度為 C137o?Wt 精餾段平均溫度 ： C5782819283 o1 ./)..( ???mt 提餾段平均溫度 ： C1 1 4 . 421 3 7891 o2 ??? /).(mt 全塔平均溫度 ： )( o???mt 塔頂： ?? Dxy ， ?x （查相平衡圖） ? ? k g /k m o , ??????mVDM ? ? k g /k m o , ??????mLDM 加料板： 9250.?Fy ， ? （查相平衡圖） ? ? k g / k m o l7080611 1 29 2 50111789 2 50 ....., ??????mVFM ? ? k g / k mo , ??????mLFM 塔底： ?y ?x （ 查相平衡圖 ） k m o lkgMk m o lkgM mLW mVW//)(, )(,???????? ???? 精餾段： ? ? k g / k m o l8279270805978 ..., ????mVM ? ? k g / k m o , ???LM 提鎦段： ? ? k g / k m o , ???VM ? ? k g / k m o , ???LM （ 1）氣相平均密度計(jì)算 合肥學(xué)院生物與環(huán)境工程系課程設(shè)計(jì) 10 由理想氣體狀態(tài)方程計(jì)算，得 精餾段 ： 31 111 mkg862152735873148 82794107 /.)..(. .. ??? ??? mVmmVm RT Mp? 提餾段 ： 32 222 mkg383152 7 341 1 43 1 48 46961 1 3 /.)..(. . ??? ??? mVmmVm RT Mp? （ 2）液相平均密度計(jì)算 ??iiLmw??1 塔頂 o?Dt 時， 333m/ 1 6 0 3 4/ 1 3/1m/ 0 3 1 1 2 7m/ 1 8 1 2???????????L D mBA??? 進(jìn)料板 C891 o.?Ft 時， 333mkg608 9 3011 0 2 54 6 80038 0 35 3 2015 3 20561 1 23 7 9011786 2 1011786 2 10mkg011 0 2 58911 1 111 1 2 7mkg038 0 39 1 . 81 8 719 1 2/../../......../.../..?????????????????L F mABAw??? 塔底 C137o?Wt 時， 333m/ 7 7 4/9 9 4 9/0 0 1m/ 7 41 3 71 1 1 2 7m/ 4 91 3 71 8 1 2???????????L W mBA??? 精餾段液相平均密度為 31 mkg178 5 52608 9 3738 1 6 /./)..( ???Lm? 提餾段液相平均密度為 合肥學(xué)院生物與環(huán)境工程系課程設(shè)計(jì) 11 32 mkg993322097460893 /./)..( ???Lm? ?? iiLm x?? 塔頂 ： o?Dt 時，查得 m/?A? m/?B? m/ 2 ?????L D m? 進(jìn)料板 C891 o.?Ft 時，查得 mmN7119 /.?A? mmN8224 /.?B? mmN652182243 7 9071196 2 10 /..... ?????L F m? 塔底 C137o?Wt 時，查得 m/?A? m/?B? m/ 9 0 ?????L W m? 精餾段液相平均表面張力為 mmN435212652122211 /./)..( ???Lm? 提餾段液相平均表面張力為 mmN7 9 5202471922212 /./)..( ???mL? 表 43 苯 氯苯溫度粘度關(guān)系表 溫度 ℃ 20 40 60 80 100 120 140 苯 粘度 mPas 氯苯 粘度mPas ?? iim x ?? lglg 合肥學(xué)院生物與環(huán)境工程系課程設(shè)計(jì) 12 塔頂 o?Dt 時， ??A? sm P ??B? 3 0 9 2 ??L D m? sm P ??LDm? 進(jìn)料板 C891 o.?Ft 時， sm P a2720 ?? .A? smPa3090 ?? .B? . 3 0 90lg3 7 90. 2 7 00lg6 2 10lg .. ??L D m? sm P a2 8 40 ?? .L D m? 塔底 C137o?Wt 時， smP ??A? smP ??B? . 1 9 8 ??L D m? sm P a1 9 ??LD m? 精餾段液相平均粘度為 mmN29202284029901 /./)..( ???m? 提留段液相平均粘度為 mmN24102197028402 /