【正文】 ? ??進(jìn)。 精餾段的平均相對揮發(fā)度 1 2 .5 0 2 .3 3 2 .4 1? ? ?? ? ? ? ?頂 進(jìn) ； 提餾段的平均相對揮發(fā)度 2 2 .2 9 2 .3 3 2 .3 1? ? ?? ? ? ? ?進(jìn)底 。 由奧康奈爾關(guān)聯(lián) 0. 24 9( )TLE ?? ?? ，可得 精餾段的效率 0. 24 51 0. 49 ( 2. 41 0. 29 3 ) 53 .3 5%TE ?? ? ?； 提餾段的效率 0. 24 52 0. 49 ( 2. 31 0. 25 5 ) 55 .8 1%TE ?? ? ?。 （ 3）實(shí)際板數(shù) 精餾段的實(shí)際板數(shù) 7 / 5 3 .3 5 % 1 3 .1 2RN ??； 提餾段的實(shí)際板數(shù) / 55. 81% 13. 98SN ??； 全塔實(shí)際板數(shù) 28RSN N N? ? ? ? ? ?，其中，由塔頂向下數(shù)，第 14塊板為進(jìn)料板。 相關(guān)物性的計(jì)算 （ 1）平均摩爾質(zhì)量 塔頂氣相平均摩爾質(zhì)量 0 .9 7 7 8 .1 1 0 .0 3 9 2 .1 3 7 8 .5 3 /VDM Kg Km o l? ? ? ? ?； 塔頂液相平均摩爾質(zhì)量 7 8 .5 3 /LD V DM M Kg Km o l?? ； 進(jìn)料板氣相平均摩爾質(zhì)量 89 78. 11 11 92. 13 82. 47 /VFM Kg Km ol? ? ? ? ?； 進(jìn)料板液 相平均摩爾質(zhì)量 71 78. 11 29 92. 13 85. 53 /LFM Kg Km ol? ? ? ? ?； 塔底液相平均摩爾質(zhì)量 0 .0 3 7 8 .1 1 0 .9 7 9 2 .1 3 9 1 .7 1 /LWM Kg Km o l? ? ? ? ?； 塔底氣相平均摩爾質(zhì)量 9 1 .7 1 /V W LWM M Kg Km o l?? 。 可得精餾段氣相平均摩爾質(zhì)量 1 ( ) / 2 ( 78. 53 82. 47 ) / 2 80. 50 /V V D V FM M M Kg Kmo l? ? ? ? ? 精餾段液相平均摩爾質(zhì)量 1 ( ) / 2 ( 78. 53 85. 53 ) / 2 82. 03 /L L D L FM M M Kg Kmo l? ? ? ? ? 提餾段氣相平均摩爾質(zhì)量 2 ( ) / 2 ( 91. 71 82. 47 ) / 2 87. 09 /V V W V FM M M Kg Kmo l? ? ? ? ? 提餾段液相平均摩爾質(zhì)量 2 ( ) / 2 ( 91. 71 85. 53 ) / 2 88. 62 /L L W L FM M M Kg Kmo l? ? ? ? ? （ 2）密度 氣相的密度為 mmV mpMZRT? ?，液相的密度為 1 / ( / )L i ia??? ? 苯、甲苯體系為二元理想體系，查找化工原理下冊壓縮因子圖可得， 1Z? 。 塔內(nèi)進(jìn)料板處的壓力為 13 K pa? ? ? ?； 精餾段的平均壓力為 1 (111 .32 5 119 .99 ) / 2 115 .66mp K pa? ? ?； 提餾段的平均壓力為 2 (127 .99 119 .99 ) / 2 123 .99mp Kpa? ? ?。 精餾段的平均溫度 01 (84 93 ) / 2 88 .5mTC? ? ?； 提餾段的平均溫度 02 (120 93 ) / 2 ? ? ?。 精餾段氣相平均密度 31 1 1 5 .6 6 8 0 .5 0 3 .1 0 /8 .3 1 4 ( 8 8 .5 2 7 3 .1 5 )V K g m? ?????； 提餾段氣相平均密度 32 1 2 3 .9 9 8 7 .0 9 3 .4 2 /8 .3 1 4 (1 0 6 .5 2 7 3 .1 5 )V K g m? ?????。 查找苯 甲苯的密度圖表 [7]，可得塔頂 84℃ 下， 3812 /A Kg m? ? ， 3804 /B Kg m? ? ，故塔頂液相 的平均密度 31 8 1 1 .7 2 /0 .9 6 5 / 8 1 2 0 .0 3 5 / 8 0 4L K g m? ???頂； 進(jìn)料 93℃ 下， 3800 /A Kg m? ? ， 3795 /B Kg m? ? ，可得進(jìn)料液相平均密度 31 7 9 7 .1 4 /0 .4 3 / 8 0 0 0 .5 7 / 7 9 5L K g m? ???進(jìn) 塔底 120℃ 下， 3770 /A Kg m? ? ， 3765 /B Kg m? ? ，可得塔底液相平均密度 31 7 6 5 .1 3 /0 .0 2 6 / 7 7 0 0 .9 7 4 / 7 6 5L K g m? ???底 精餾段液相平均密度 31 ( ) / 2 ( 81 1. 72 79 7. 14 ) / 2 80 4. 43 /L LL Kg m? ? ?? ? ? ? ?頂 進(jìn)； 提餾段液相平均密度 32 ( ) / 2 ( 76 5. 13 79 7. 14 ) / 2 78 1. 13 /L LL Kg m? ? ?? ? ? ? ?進(jìn)底。 精餾段氣相體積 31 (1. 91 1 ) 73 20 .3 1 / 3. 10 68 74 .4 7 /V m h? ? ? ?； 提餾段氣相體積 32 (1. 91 1 ) 73 20 .3 1 622/ 3. 42 / m h? ? ? ?； 精餾段液相體積 31 8041. .491 73 17 71/ 3 /.L m h??? ； 提餾段液相體積 32 (1 7 0 0 0 1 .9 1 7 3 2 0 .3 7 8 1 .1 3 3 9 .1 6 /5)/L m h? ? ? ?。 （ 3）液相表面張力 液相表面張力的計(jì)算公式為 m i ix???? 。 查圖 [7]，塔頂 84℃ 下， 120 .78 .A mN m? ?? ， 121 .28 .B mN m? ?? ，可得塔頂液相平均表面張力 10. 97 20 .7 8 0. 03 21 .2 8 20 .8 0 .m N m? ?? ? ? ? ?頂 ； 進(jìn)料板 93℃ 下， 119 .72 .A mN m? ?? ， 120 .21 .B mN m? ?? ，可得進(jìn)料板液相平均表面張力 89 19 .72 11 20 .21 19 .98 .m N m? ?? ? ? ? ?進(jìn) ； 塔底 120℃ 下， .A mN m? ?? ， .B mN m? ?? ，可得塔底液相平均表面張力10 .0 3 1 6 .2 0 .9 7 1 7 .0 1 6 .9 8 .m N m? ?? ? ? ? ?底 。 精餾段液相平均表面張力 11 ( ) / 2 ( 20 .8 0 19 .9 8 ) / 2 20 .3 9 .m m N m? ? ? ?? ? ? ? ?頂 進(jìn) ； 提餾段液相平均表面張力 12 ( ) / 2 (16 .9 8 19 .9 8 ) / 2 18 .4 8 .m m N m? ? ? ?? ? ? ? ?進(jìn)底 。 全塔熱量衡算 （ 1）塔頂 ① 塔頂冷負(fù)荷 塔頂回流為過冷回流，不同于全塔回流比，因此，應(yīng)先求出冷回流比。 冷回流量 211 1VLD V LDHHLL ?? ? 由于塔頂產(chǎn)品不純，氣相通過頂層板濃度及組成變化不大，近似認(rèn)為 21VVHH? 。 查苯、甲苯的焓圖 [8]，得塔頂 84℃ 下，氣相苯焓值 /AH K J K m ol? ，甲苯 /BH K J K m ol? ，可得 1 7 444 25. 22 3 616 46. 03 449 41. 84 /VH KJ Kmo l? ? ? ? ?； 同理， 84℃ 下，液態(tài)苯的焓值 /AH KJ Kmo l? ，甲苯 /BH K J K m ol? ，可得 1 7 138 82. 88 3 271 62. 78 142 81. 28 /LH KJ Kmo l? ? ? ? ?； 冷凝罐條件 45℃ 下，苯的焓值 849 6 /AH KJ Km ol? ，甲苯 /BH K J K m ol? ，可得 7 849 6 3 206 12. 89 885 5 /LDH KJ Km ol? ? ? ? ?。 冷回流量 4 4 9 4 1 .8 4 1 4 2 8 2 .2 81 .9 1 9 3 .2 2 1 5 1 .2 1 /4 4 9 4 1 .8 4 8 8 5 6 .6 5DL K m o l h?? ? ? ??； 冷回流比 / 151 .21 / L D? ? ?； 塔頂?shù)睦湄?fù)荷 61( 1 ) ( ) ( 1 .6 2 1 ) 9 0 .4 2 ( 4 4 9 4 1 .8 4 8 8 5 6 .6 5 ) 8 .8 2 1 0 /C C V LDQ R D H H KJ h? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ② 冷凝器的熱負(fù)荷 塔頂回流為過冷回流，塔頂蒸汽首先經(jīng)冷凝器冷卻為飽和液相，再由冷卻器冷卻至過冷。由 Txy 相圖可以讀得，塔頂組成的飽和液相溫度為 ℃ ，查苯、甲苯焓圖，可得全凝器出口焓值，苯 133 92. 9 /AH KJ Km ol? ，甲苯 250 43. 7 /BH KJ Km ol? ，出口飽和液體焓值 0 .9 7 1 3 3 9 2 .9 0 .0 3 2 5 0 4 3 .7 1 3 7 4 2 .4 2 /H KJ Km o l? ? ? ? ?飽 。 由此可得全凝器的冷負(fù)荷為 61= ( L + D ) ( ) = ( 1 5 1 .2 1 + 9 3 .2 2 ) ( 4 4 9 4 1 .8 4 1 3 7 4 2 .4 2 ) = 7 .7 3 1 0 /DVQ H H KJ h??凝 飽 冷卻器的熱負(fù)荷為 6 6 68 .8 2 1 0 7 .7 3 1 0 1 .1 9 1 0 /Q KJ h? ? ? ? ? ?冷。 ③ 冷卻劑的用量 冷卻劑選用水，取冷卻劑的出口溫度為 45℃ ,。查得 [9]水在 30℃ 的定壓比熱容1 4 .1 7 4 / ( . )opc KJ Kg C? ，水在 45℃的定壓比熱容 2 4. 17 4 / ( . )opc KJ Kg C? ，故4. 17 4 / ( . )opmc KJ Kg C? ，可得冷卻劑的用量 6 58 .8 2 1 0 1 0 /4 .1 7 4 1 5 1 .4 1Cc pmQm K g hct ?? ? ? ??? （ 2）塔頂產(chǎn)品 593 .2 2 88 56 .6 5 8. 26 10 /LDQ D H KJ h? ? ? ? ?頂 （ 3）塔底產(chǎn)品 塔底溫度 120℃ ，查焓圖可得， /AH KJ Kmo l? ， /BH K J K m ol? ，可得 3 195 99. 36 7 337 12. 67 332 89. 27 /LWH KJ Kmo l? ? ? ? ?。塔底產(chǎn)品帶出的熱量 61 0 5 .5 5 3 3 2 8 9 .2 7 3 .5 1 1 0 /LWQ W H KJ h? ? ? ? ?底 。 （ 4）進(jìn)料 進(jìn)料溫度 93℃ 下，苯的焓值 /9AH KJ Kmo l? ，甲苯 /7BH K J K m ol? ，進(jìn)料焓值 1 5 6 7 1 .4 9 2 8 8 9 6 .5 70 .4 7 1 0 .5 2 9 2 2 6 6 9 .6 6 /H KJ Km o l? ? ? ? ?進(jìn) 。可得進(jìn)料帶入的熱量 61 9 8 .7 6 2 2 6 6 9 .6 6 4 .5 1 1 0 /Q F H KJ h? ? ? ? ?進(jìn) 進(jìn) 。 （ 5）熱損失 熱損失一般為再沸器熱負(fù)荷的 5%10%，取為 7%。 （ 6）再沸器 由全塔熱量衡算，得 B LD LW CQ D H W H Q Q F H? ? ? ? ? 進(jìn)損，代入數(shù)值，解得再沸器的熱負(fù)荷 10 /BQ KJ h?? 。 熱損失 10 /Q KJ h??損。 熱量衡算結(jié)果如表 3。 表 3 全塔熱量衡算總表 焓 /（ /KJ Kmol ） 熱量流率 /（ 610 /KJ h? ） 進(jìn)料 塔頂產(chǎn)品 塔底產(chǎn)品 全凝器 再沸器 散熱損失 1適宜塔板間距、最大允許氣速及塔徑 （ 1）適宜塔板間距 塔板間距小，則霧沫夾帶量大，塔板間距大則霧沫夾帶量可減少；對易起泡體系，塔板間距較大，非起泡體系，塔板間距可適當(dāng)減小。 苯和甲苯為非起泡體系，可初步選定塔板間距 ? ，板數(shù)清液層高度為? ，然后結(jié)合塔徑進(jìn)行校核。 （ 2）最大允許