【正文】 〈 。先設(shè) T，由 Anotoine 方程求 Ki，再求∑ KiXi ，看∑ KiXi 是否滿足 |∑ Ki Xi— 1|〈 。 35 第三章 熱量衡算 第一節(jié) 回流比的確定 針對低沸系統(tǒng)進(jìn)行熱量衡算， 如圖： n Fi nVi n Di n Li — 進(jìn)料、塔底上升蒸汽 、 塔頂出來氣體 、 、 塔底出來液體各組分的摩爾流 量 ￣ H Fi HVi H Di H Li — 進(jìn)料、塔底上升蒸汽 、 塔頂出來氣體 、 、 塔底出來液體各組分在所處條件下的摩爾焓值 Ｑ 輸出 — 塔頂冷凝器中由冷凝鹽水轉(zhuǎn)移的熱量（近似 等于 回流液體的冷凝潛熱） Ｑ 損失 — 精餾塔的熱損失 ， ?。怠保埃ニ自俜袣饧尤霟崃? 一 基準(zhǔn)溫度和相態(tài)選擇 選 0℃，液態(tài)物料為基準(zhǔn)。 對于 c個(gè)組分的系統(tǒng)有 c個(gè)根。 定性溫度 T=（ +） /2= 查參考書 [1] p334得： 42 水的 比熱容為： m olcalcOpH 0 4 ? 水的用量 QLOH 釜?2/ dctOpH? 2= ?? hkmol 四 .冷凝器選擇 已知塔頂 Q移 = QLIi? =331868 hkcal 查參考書 [7] p179得： 選用管殼式、固定管板式換熱器。 ∴ N= N精 + N提 =8+14=22 塊 54 第三節(jié) 設(shè)備選型 注 :參見參考書 [6] 一 氣液傳質(zhì)設(shè)備的主要類型 氣液傳質(zhì)設(shè)備的類型很多，特別是近年來發(fā)展尤快。圓網(wǎng)環(huán)，波紋網(wǎng)填料等屬于精密填料。塔板又可分為有降液管和無降液管兩種，在有降液管的塔板上氣相與液相相互垂直，屬于錯(cuò)流型。 板式塔與填料塔對比 55 二 塔型的選用原則 所以經(jīng)過對生產(chǎn)能力、塔效率、流動(dòng)阻力 、操作彈性、結(jié)構(gòu)、造價(jià)、安檢等各項(xiàng)指標(biāo)的比較，綜合考慮我將選擇板式塔作為精餾的主要設(shè)備－－低沸塔 塔形式選好后則要考慮板式塔形式的選取。但直徑增大效率下降 效率穩(wěn)定，大塔板比小塔板效率有所提高 3 空塔氣速低 空塔氣速高 4 大塔檢修清理費(fèi)用高，勞動(dòng)量大 檢修清理比填料塔容易 5 壓降小，對阻力要求小的場合較適用（例如真空操作） 壓降比填料塔大 6 對液相噴淋有一定尺寸要求 適應(yīng)范圍較大 7 內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單，便于用非金屬材料制作， 可用于腐蝕較嚴(yán)重的場合 多數(shù)不使用金屬材料制作 8 持液量小 持液量大 56 2 低氣、液相流量 D D D C F F C D 3 操作彈性大 E B E D E F B B 4 阻力降小 A A A D D C E D 5 液沫夾帶量少 B B C D D E E E 6 板上滯液量少 A A A D D D E D 7 板間距小 D C D E E E F F 8 效率高 E D E E F E E E 9 塔單位體積生產(chǎn)能力大 C B E E E E E E 10 氣、液相流量的可變性 D C E D F F B B 11 價(jià)格低廉 C B D E E D D F 12 金屬消耗少 C C D E E F F F 13 易于裝卸 B B D E B F F F 14 易于檢查清洗和維修 C B D D D F F E 15 有固體沉積時(shí)用液體進(jìn)行沉積的可能性 B A A B B E E D 16 開工和停工方便 E E E C E C C D 17 加熱和冷卻的可能性 B B B D C D D D 18 對腐蝕介質(zhì)使用 B B C D C E E E 57 的可能性 注 ： A—— 不合適； B—— 尚可； C—— 合適； D—— 較滿意； E—— 很好； F—— 最好。 三 浮閥塔工藝尺寸的計(jì)算 參見參考書 [7] 精餾段 （一）塔高的計(jì)算 Z=TTT HEN ???????? ?1 精餾段： Z= (二 ) 塔徑的計(jì)算： 取板 間距 HT= hL= HThL= （流體動(dòng)能參數(shù)）15 42 685 2121 ????????????????vLhhVL ?? 由 圖 35 得 : C20= 故 ： 0 4 0 )20 60..17()20( 20 ???? ?CC 式中 ? — 操作物系的液體表面張力 mN/m C— 操作物系的負(fù)荷系數(shù) m/s smCuVVL /38 42 104 a x ?????? ? ?? 取安全系數(shù)為 ，則 smuu / m a x ??? 58 muVD S 6 0 79 ????? ? 圓整到 mD ? 則實(shí)際塔速 smDVu S / 22 ?????? ? 橫截面積 22 mDAT ?? ? （三） 溢流裝置： （ 1）降液管的類型：降液管有圓形和方形。 ① 堰長 Wl mDlW ???? ②堰高 Wh OWLW hhh ?? )( 321 0 0 llh whow E? 式中 Lh — 板上液層高度 wh — 堰高 owh — 堰上液層高度 hL — 塔內(nèi)液體流量 E— 液流收縮系數(shù)，可借用博爾斯對泡罩塔提出的液流收縮系數(shù)計(jì)算圖求取 0 1 1 ) 5 (0 2 0 0 0 0 3232)( ???? llhwhow E 59 取 wh == (2)弓形降液管的寬度和截面積 ??DlW 查圖得 ?Dwd dw = ?TfAA fA = 2m 驗(yàn)算停留 時(shí)間 ????? h TfL HA?﹥ 5s 液體在降液管內(nèi)有足夠的停留時(shí)間以保證溢流液體中夾帶的氣泡能來得及分離。直徑在 800 以 下的小塔采用整塊式塔板；直徑在 1200以上的采用分塊式塔板，以便人孔裝拆塔板。 按照閥孔中心連線與液流方向的關(guān)系又有順排和叉排之分。 提餾段 （一）塔高的計(jì)算 Z=TTT HEN ????。對于單溢流塔板，鼓泡區(qū)面積 aA 可按下式計(jì)算 ?????? ??? RxRxRxA a a r c s 222 其中 ? ?sd WWDx ??? 2 cWDR ?? 2 ∴ aA = 0A = ㎡ 61 mmmA Adt a 1 1 51 1 2 8 2 7 3 0 3 0 00 ????? 按 t=115mm 以等邊三角形叉排方式作圖，由附圖 1排得閥數(shù)為 19 個(gè)。 D﹤ 時(shí) 60?sw ～ 75mm 此處取 mmws 50? 因靠近塔壁 的部分需要留出一圈邊緣區(qū)域以供支承塔板的邊梁之用。同時(shí)又要有良好的密封，以防止氣體通過降液管造成短路。 （ 2）降液管的溢流方式：目前，凡直徑在 一下的浮閥塔，一般采用單溢流。而且考慮到浮閥塔生產(chǎn)工藝成熟，若出現(xiàn)問題時(shí)解決經(jīng)驗(yàn)豐富。下面我就幾種典型塔板形式進(jìn)行比較然后選擇最合理的塔板形式。這兩類里又包括了許多不同型式的板上氣液接觸部件，如篩孔，柵條，浮閥，泡罩，浮板等。精密填料效率高，但尺寸也苛刻，在很多場合下其適應(yīng)性就受到許多限制。填料又可分為通用型填料和精密填料兩大類。 板數(shù) 由參考書 [9]p235得： 朱汝金 板效率公式： ㏒ TE =+ ㏒ ????????mmVL ㏒ ? ?Lu? + 式中 TE — 板效率 ? — 關(guān)鍵組分的相對揮發(fā)度 L? — 平均溫度下的液相粘度 精餾段： ㏒ TE =+ ㏒ ?????? ㏒ ? ? ? + ? ∴ TE 精 = ∴ N精 = ?? 塊 選取兩塊塔板余量， 故從精餾塔頂部向下第 8 塊板（包括 塔頂分凝器）為進(jìn)料板。 ., 1i i Fix q??????? ==0 010 0 0 0 20 0 0 2 95 ?????????? ????? 用試差法求得 θ =（θ 大于 1 小于 ） 將 θ = 代入 .( , )i i D mix????? =Rm+1 37 mR = .( , )i i D mix????? 1 ??????????mR 故 ?mR （ 二 ） 回流比 R 計(jì)算 因?yàn)榈头兴敵隽狭髀侍?，為保證氣液接觸良好，故選取較大的回流比。 進(jìn)料溫度 ,塔頂溫度，塔釜溫度求取見第二章 第七節(jié)低沸系統(tǒng) 。 （一 ） α ｉｊ ，Ｎ m 求取 用芬斯克方程求最小理論板數(shù)時(shí)，全塔各組分的相對揮發(fā)度為常數(shù)；故 各組分的相對揮發(fā)度采用全塔平均值 （ 見下表 ） ： ?3 ??? wfd ?平均 組分 Vc EDC N2 C2H2 H2O ?平均 1 32 C2H2 、 VC分別為輕重關(guān)鍵組分 則由 查參考書 [4] 66P 得 ： 芬克斯方程 ? 平均lglg????????????????????????????? wdwdN HKHKLKLKm 代入數(shù)據(jù)可得： )( 塊?mN )( 塊精 ?MN )( 塊提 ?mN (二 ) 求取濃度 由 ( ) ( ) ( ) mNi r irird dww ??? 和 wdf iii ?? 計(jì)算 可得 ： 編號(hào) 組分 進(jìn)料 Fi (kg/h) 餾出液 Di (kg/h) 釜液 Wi (kg/h) 1 VC 2 EDC 1210? 3 N2 5 710? 4 C2H2 5 H2O 1410? 6 ∑ 可見低沸塔物料衡算按照清晰分割的假設(shè)是合理的。 先設(shè) T，由 Anotoine 方程求 Ki，再求∑ yi/Ki ，看∑ yi/Ki是否滿足 |∑ yi/Ki— 1|〈 。 （一） 進(jìn)料溫度 視水分離器，尾氣冷凝器進(jìn)料合為一股進(jìn)料 。 f(Ψ )=??51i 1)1()1( ??? ?IIiK ZK 看 )(?f ﹤ 假設(shè) ? （氣相分率）值試差。 三 試差計(jì)算 按等溫閃蒸計(jì)算，近似認(rèn)為氣液平衡常數(shù)與組成無關(guān)。 三 試差計(jì)算 按等溫閃蒸計(jì)算，近似認(rèn)為氣液平衡常數(shù)與組成無關(guān)。 二段壓縮出口時(shí) 因?yàn)闇囟容^高，故也無水凝出。 3 三 . 原料來源 第三節(jié) 設(shè)計(jì) 任務(wù)書 （一）設(shè)計(jì)任務(wù)書 1． 設(shè)計(jì)項(xiàng)目：氯乙烯車間 2． 產(chǎn)品名稱：氯乙烯 3． 產(chǎn)品規(guī)格：純度為 ％ 4． 年生產(chǎn)能力： PVC （二）設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 設(shè)計(jì)題目： 生產(chǎn)能力： 30