【正文】 塔頂溫度下的潛熱計算： tD＝ 176。C) ] 組分 tD ＝ 176。C 平均值 甲醇 水 可得 ：甲醇 Cp1ave(tD－ tF)＝ (－ )＝－ Cp1ave’ (tW － tF)＝ (－ )＝－ 水 Cp2ave(tD－ tF)＝ (－ )＝－ Cp2ave’ (tW － tF)＝ (－ )＝ ∫ Cp(D~F) dt ＝ [Cp1avexD’＋ Cp2ave(1－ xD’)] (－ ) ＝ [＋ ](－ )＝－ ∫ Cp(W~F) dt ＝ [Cp1ave’xW’＋ Cp2ave’(1－ xW’)](－ ) ＝ [＋ ]＝ 且已知 D＝ ＝ D’＝ kg/h W’＝ kg/h QD＝ D’∫Cp(D~F)dt ＝ ( － )＝－ ＝－ QW＝ W’ ∫Cp(W~F)dt＝ ＝ ＝ 對全塔進行熱量衡算 QF＋ QS＝ QD＋ QW＋ QC 1 15 以進料溫度所對應的焓值為基準做熱量衡算： QS＝ QD＋ QW＋ QC－ QF ＝－ ＋ ＋ － 0＝ ＝ 195106 kJ/h 塔釜熱損失為 10％， QS’＝ QS / = 106 kJ/h 其中 QS —— 加熱器理想熱負荷 QS’ —— 加熱器實際熱負荷 QD —— 塔頂餾出液帶出熱量 QW —— 塔底帶出熱量 (5)加熱蒸汽消耗量 當 T＝ ， p=300kPa ， ?Hr 水蒸氣 ＝ kJ/kg Wh ＝ QS’/ ?Hr 水蒸氣 =106 / = kg/h 表 5 熱量衡算數據結果列表 符號 QC WC QF QD QW QS’ Wh 數值 106kJ/h 五 、 精餾塔工藝條件及有關物性的計算 塔頂條件下的流量及物性參數 xD’＝ 98% ， xD＝ ， MLD＝ MVD＝ kg/kmol ， D＝ ， D’＝ kg/h， tD＝ 176。C ρ 水 70 內插 法求解 (－ ) / (－ ρ 水 )＝ (70－ 60) / (70－ ) 可得 ρ 水 ＝ kg/m3 1/ρLD ＝ xD’/ρ 甲醇 ＋ (1－ xD’)/ ρ 水 ， ρLD ＝ kg/m3 (3)液相粘度： tD＝ 176。/ (mPa?s) 60 tD＝ 176。水 ＝ mPa?s OHOHCHL xx23 lg)1(lglg ??? ???， 181。LD σLD 數值 kg/kmol kg/kmol kg/m3 kg/m3 mPa?s mN/m 塔底條件下的流量及物性參數： xw’ ＝ % ， xW ＝ % ， MVW ＝ MLW＝ kg/kmol ， W’＝ kg/h ， tW＝ 176。C ，查飽和水的物性參數表可得， 181。C ，查飽和水的物性參數表可得， σ 水 ＝ σLD＝ σ 甲醇 xD ＋ σ 水 (1－ xD) ≈σ 水 ＝ 表 10 精餾塔底部數據結果列表 符號 MLW MVW ρVW ρLW 181。C ，查有機化合物液體粘度表可得， 181。C ，查醇類水溶液表面張力圖可得， σ 甲醇 ＝ mN/m 同理用內插法可得： σ 水 ＝ mN/m σLF＝ σ 甲醇 x F ＋ σ 水 (1－ xF)＝ ＋ ＝ mN/m 表 11 精餾塔進料數據結果列表 符號 MLF MVF ρVF ρLF 181。LF) /2＝ (＋ )/2＝ mPa?s (6) 汽相流量 V1＝ (R＋ 1)D＝ ＝ V1’＝ ＝ kg/h (7) 液相流量 L1＝ RD＝ ＝ L1’＝ ＝ ： (1) 汽相平均相對分子質量 MV2＝ (MVW＋ MVF)/2 ＝ ( ＋ )/2＝ kg/kmol (2) 液相平均相對分子質量 ML2＝ (MLW＋ MLF)/2 ＝ ( ＋ )/2＝ kg/kmol (3) 汽相密度 ρV2＝ (ρVW＋ ρVF) /2＝ ( ＋ )/2＝ kg/m3 (4) 液相密度 ρL2＝ (ρLW＋ ρLF) /2＝ (＋ )/2＝ kg/m3 (5) 液相粘度 181。本設計采用的泛點氣速法確定。L＝ mPa?s L1’＝ Wl＝ kg/h， V1’＝ WV＝ kg/h 代入上式可以求得 : uf＝ 空塔氣速： u＝ ＝ = m/s t = (tF＋ tW)/ 2 = (＋ ) / 2 ＝ ℃ 體積流量： Vs=(＋ ) / (3600100) = m3/s D= [ 4Vs/ (πu) ] 1/2 = [ 4 / () ] 1/2 = 圓整后， D=500mm ， 對應的空塔氣速 u=校核 D / d = 500 / 25 = 20 8，符合條件。要形成液膜，填料表面必須被液體充分潤濕，而填料表面的潤濕狀況取決于塔內的液體噴淋密度及填料材質的表面潤濕性能。在吸收操作中，最小噴淋密 度可能會達到計算得出的這個值，但是在精餾過程中，最小噴淋密度可能只有所計算得的 1/3，甚至更小。 (1) 精餾段的填料層高度 在精餾段，空塔氣速 u＝ m/s，精餾塔的塔板數是 。通過作圖得出交點，讀出過交點的等壓線值，得出每米填料層壓降值。原料液是泡點回流，進出口溫度基本相等。 塔內管徑的計算及選擇 本設計選用的是熱軋無縫鋼管。 (4)塔釜出料管： 選用 WW = dV = [ 4W’ / (3600?π?WW?ρLW ) ] 1/2 = [ 4 / (3600) ] 1/2 = m 圓整后，選用的是 φ=32mm。 液體分布器的選取 填料塔的傳質過程要求塔內任一截面上汽液兩相流體能均勻分布，從而實現1 26 密切接觸、高效傳質，其中液體的初始分布至關重要。 D≤500mm的小塔多采用的是進 氣管分布，可使進氣管伸到塔的中心線的位置，管的末端向下開缺口，可使氣流折轉而上。 塔釜設計 料液在塔內停留 5min 塔釜液量 LW＝ L’ (5 / 60)＝ (L’/ρL) (5 / 60)＝ m3 VW＝ LW＝ π d2 h / 4 已得到 d＝ ，可得 h＝ m 1 27 精餾塔主要設計參數匯總表 塔頂 塔釜 進料 精餾段 提餾段 氣相摩爾流量(kmol/h) 液相摩爾流量(kmol/h) 氣相質量流量 (kg/h) 液相質量流量 (kg/h) 摩爾分率 質量分率 氣相平均相對分量(kg/kmol) 18 液相平均相對分量(kg/kmol) 18 氣相平均密度(kg/m3) 液相平均密度(kg/m3) 溫度 (℃ ) 平均粘度 (mPa?S) 1 28 八 、 參考文獻 陳鐘秀，顧飛燕?；瘜W工業(yè)出版社， 1989 柴誠敬等 。 化學工業(yè)出版社， 20xx 九 、 甲醇－水精餾塔設計條件圖（附圖二）