【正文】 1 .1 9 1 0 /Q K J h? ? ? ? ? ?冷 。 熱損失 10 /Q KJ h??損 。在設(shè)計(jì)中應(yīng)使降液管面積及溢流周邊具有一定的彈性，否則在改變處理量或調(diào)節(jié)回流比時(shí)，很可能發(fā)生降液管液泛，特別是加壓操作的場(chǎng)合。 （ 4）受液盤 塔板上用于接收降液管流下液體的那部分區(qū)域稱為受液盤，有凹行和平行兩種。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝制造方便、節(jié)省材料等優(yōu)點(diǎn)。 ① 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)直接選取 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在常壓及減壓塔中，開孔率一般可取 10%15%；在加壓塔中則取得較小，一般為 6%9%。 由上面的分析，可初步選定塔頂?shù)谝粔K塔板的開孔率為 %?? ，此時(shí)，閥孔氣速0 /u m s? 。 典型塔板的設(shè)計(jì) （ 1）塔頂?shù)诙K板 ①塔頂?shù)诙K板的基本物性計(jì)算 塔頂?shù)诙K板和塔頂?shù)谝粔K板的相對(duì)揮發(fā)度近似相等，即 ???? ，塔頂?shù)谝粔K板的氣相組成 1 ? ，由 11 11 ( 1)xy x??? ??，可得塔頂?shù)诙K板的液相組成為 1 ? ，又由精餾段操作線方程，可得塔頂?shù)诙K板氣相組成 2 ? 。 b、浮閥數(shù)的確定 由浮閥的開孔率及閥孔氣速，可得浮閥總數(shù) 0 2 3 2007 1 6 5 .0 1 / 3 6 0 0 2 3 9 .4 83 .1 4( 3 9 1 0 ) 6 .9 644aVNdu? ?? ? ?? ? ? 圓整為 239。 c、由閥孔動(dòng)能因數(shù)的經(jīng)驗(yàn)值推算開孔率 首先假定塔頂?shù)诙K板的閥孔動(dòng)能因數(shù)為 00 / 1 0 / 3 .3 6 8 5 .4 5 /Vu F m s?? ? ?，閥孔的總面積為 20 6 3 2 2 . 5 8 / 3 6 0 0 / 5 . 4 5 0 . 3 2 2 3Am??，開孔率0 . 3 2 2 3 / 2 . 0 0 9 6 1 6 . 0 %???，大于 15%，不合理。 塔頂?shù)诙K板及塔底最后一塊板的設(shè)計(jì)結(jié)果基本滿足要求。1 0 .5 ( 0 .0 1 9 3 0 .0 5 ) 0 .0 3 4 6? ? ? ? 液 柱 c、克服表面張力的壓力降 h? 克服表面張力的壓力降為 32 2 0 .0 2 0 8 0 .6 2 1 00 .0 0 8 5 8 1 1 .3 3 9 .8 1LhmHg? ?? ??? ? ? ??? 液 柱，很小，一般可忽略。 為防止淹塔，應(yīng)使 ()d T wH H h???，取 ?? ，可得( ) w dH h H? ? ? ? ?，故不會(huì)發(fā)生淹塔。 （ 2）塔板壓力降 塔板壓力降 p? 可認(rèn)為由三部分組成，即為氣流通過干塔板的壓力降 cp? 、通過液層的壓力降 1p? 及客服液相表面張力的壓力降 p?? 三者之和： 1cp p p p?? ? ? ? ? ? ? a、干板壓力降 ch 氣流通過干塔板的阻力在浮閥全開前、后是不相同的，閥全開前，阻力主要是由閥重引起，而全開后，阻力則隨氣流通過閥孔的速度的平方而變化。泛點(diǎn)率是一種統(tǒng)計(jì)的關(guān)聯(lián)值，它的意義是設(shè)計(jì)負(fù)荷與泛點(diǎn)負(fù)荷之比，以百分率表示。1 0 .5 ( 0 .0 1 5 7 0 .0 5 ) 0 .0 3 2 8? ? ? ? 液 柱 c、克服表面張力的壓力降 h? 克服表面張力的壓力降為 32 2 0 .0 1 7 0 0 .5 3 1 00 .0 0 8 5 7 6 5 .1 3 9 .8 1LhmHg? ?? ??? ? ? ??? 液 柱，很小，一般可忽略。 ② 液體在降液管內(nèi)的流速 液體在降液管內(nèi)的流速 0 .0 0 4 7 8 0 .0 3 6 8 /0 .1 3sd dLu m sA? ? ?；液體的允許氣速可通過下面的方法計(jì)算： m a x( ) 1 /dsu K m s? ? ? ? 當(dāng) HT 時(shí)，也可用下式計(jì)算 33m a x( ) 7 . 9 8 1 0 ( ) 7 . 9 8 1 0 1 0 . 0 4 5 ( 8 1 1 . 3 3 2 . 9 7 ) 0 . 1 5 2 2 /d s T L Vu K H m s????? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 取二者中的最小者，則 m ax( ) /du m s? ，要求液體再降液管內(nèi)的實(shí)際流速小于或等 于允許流速的 倍，取下限 ，得 m a x0. 7 ( ) 0. 7 0. 15 22 0. 10 65 /du m s? ? ?，大于，即降液管停留時(shí)間符合要求。 降液管內(nèi)液面高度 d w ow d pH h h h h h? ? ? ? ? ? h? 為塔板上的液面落差，浮閥塔很小，一般可忽略； dh 為液層流過降液管時(shí)的阻力損失， m 液柱，由兩部分 組成， 12d d dh h h??； 其中， 21 .0 2 4 2 0 .0 5 0 .0 5 1 2r w bA l h m? ? ? ?，從而可得 2 2 31 0 .0 0 4 80 .1 5 3 ( ) 0 .1 5 3 ( ) 1 .3 4 1 01 .0 2 4 2 0 .0 5sdwbLhmlh ?? ? ? ? ?? 液 柱 2 2 31 0 .0 0 4 8= 0 .1 0 .1 ( ) 0 .8 7 1 00 .0 5 1 2sdrLA ?? ? ? ?（ ） 液 柱 故 3 3 31 .3 4 1 0 1 .3 4 1 0 2 .2 1 1 0dhm? ? ?? ? ? ? ? ? 液 柱。 對(duì)于平口堰 2 ( )howwLhEl? 其中， hL 為液相體積流率， 3/mh； E 為液流收縮系數(shù)。 （ 3）典型塔板浮閥排布結(jié)果 由圖可知塔頂?shù)诙K板排得的實(shí)際板數(shù)為 232，實(shí)際閥孔總面積 20 ? ，實(shí)際開孔率為 0 .2 7 7 0 / 2 .0 0 9 6 1 3 .8 %? ??，實(shí)際閥孔氣速 0 /u m s? ，實(shí)際閥孔動(dòng)能因數(shù)3 0 .500 7 .1 9 2 .9 7 1 2 .3 9 ( / ) ( / )VF u m s K g m?? ? ? ?。 ② 開孔率 a、直接選取開孔率的經(jīng)驗(yàn)值 選取開孔率為 14%?? ，則閥孔總面積為 20 1 4 % 2 .0 1 0 0 .2 8 1TA A m?? ? ? ?，閥孔氣速為 0 2 0/ 6 3 2 2 .5 8 / 3 6 0 0 / 0 .2 8 1 6 .2 4 /u V A m s? ? ??？闪砣￠y孔動(dòng)能因數(shù)為 0 12F? ，采用與上述同樣的方法，可得閥孔氣速為 0 /u m s? ，閥孔總面積 20 ? ，開孔率 %?? 。 對(duì)浮閥塔板，塔板上的有效面積為 2 2 2 12 [ sin ( )]180a xA x r x r r? ?? ? ? 其中， ( ) 1 6 0 0 / 2 ( 2 2 8 .8 1 0 0 ) 4 7 1 .22dDx W Z m m? ? ? ? ? ? ?； 1 6 0 0 / 2 1 0 0 7 0 02 cDr W m m? ? ? ? ?。所謂臨界閥孔氣速就是使閥剛剛?cè)_時(shí)的 閥孔氣速。 由于塔徑較大，塔板需要分塊，塔板寬度要符合一定的規(guī)范，因此，本塔選用等腰三角形排列，其底邊固定為 75mm，三角形的高（排間距）根據(jù)開孔率進(jìn)行變更。 對(duì)于凹形受液盤，一般底隙高度等于盤深，故取 50bh mm? 。本塔選用平口堰。 對(duì) 不 易 起 泡 體 系 ， 可 取 max( )uu?? ， 不 防 取m a x0 .8 0 .8 1 .4 6 9 1 .1 7 5 /u u m s? ? ? ?，可得精餾段的塔徑 1 6 8 7 4 .4 7 / 3 6 0 0 / 3 .1 4 / 1 .4 1/ 4 1 .4 475D V u m?? ? ? ? b、提餾段 由 _ 1 / 2 1 / 2_1 9 8 .7 6 1 .9 1 9 3 .2 2 3 .4 2( ) ( ) 0 .0 9 4 5(1 . 7 8 1 .1 39 1 1 ) 9 3 .2 2VLLV?? ??????，結(jié)合 h m?? ，查史密斯圖得 0 ? ，表面張力校正系數(shù) 0 .2 0 .21 8 .4 8( ) ( ) 0 .9 8 4 32 0 2 0m?? ? ? ?，故0 0 .0 9 4 5 0 .9 8 4 3 0 .0 7 9 7CC ?? ? ? ?，可得 m a x 7 8 1 .1 3 3 .4 20 .0 7 9 7 1 .2 0 2 /3 .4 2LVVu C m s???? ?? ? ? 取 m a /u u m s? ? ? ?，可算得塔徑 2 6 2 2 2 .4 9 / 3 6 0 0 / 3 .1 4 /4 / 4 1 .2 0 2 1 .5 1D V u m?? ? ? ? ② 波津法 a、精餾段 對(duì)浮閥塔，由前蘇聯(lián)學(xué)者波津推薦的公式 m a x0 .0 5 512T LVVs LsVgHuLV???????? 代入數(shù)據(jù)，可得m a x8 0 4 . 4 2 91 7 . 3 7 8 00 . 0 5 5 9 . 8 1 0 . 4 5 3 . 1 0 1 . 7 1 5 /3 . 1 0123 . 14 . 4 2 96 8 7 4 . 4 7 0u m s????? 查化工原理課程設(shè)計(jì)表 24，得系統(tǒng)因數(shù) ? ，取安全系數(shù) ? ，可得適宜的流 通截面上的氣速 m a x 1. 0 0. 82 1. 71 5 1. 40 9 /nau K K u m s? ? ? ? ? ? ?，適宜的空塔氣速0 .9 0 .9 1 .4 0 9 1 .2 6 8 /n msuu? ? ? ?。 （ 5）熱損失 熱損失一般為再沸器熱負(fù)荷的 5%10%，取為 7%。 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 / 1 5 1 .2 1 / 9 0 .4 2 1 .6 2CDR 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 L DQ R D H H K J 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。 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 ( 8 1 1 .7 2 7 9 7 .1 4 ) / 2 8 0 4 .4 3 /L LL K g m? ? ?? ? ? ? ?頂 進(jìn)； 提餾段液相平均密度 32 ( ) / 2 ( 7 6 5 .1 3 7 9 7 .1 4 ) / 2 7 8 1 .1 3 /L LL K g m? ? ?? ? ? ? ?進(jìn)底 。 精餾段的平均相對(duì)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(duì)揮發(fā)度 2 2 .2 9 2 .3 3 2 .3 1? ? ?? ? ? ? ?進(jìn)底 。進(jìn)料為飽和液體進(jìn)料，進(jìn)入塔內(nèi)后，將達(dá)到氣液兩相平衡。 m ? ? ? ?，故 m i n 1 .4 0 1 .2 7 0 .0 5 3 01 1 .4 0 1RRX R? ?? ? ???，采用吉利蘭關(guān)聯(lián)式 5 4 .4 11 e x p [( )( )]1 1 1 1 7 .2XXY XX???? ?，可得 min N???? ，據(jù)此，可得? ， ( 1) ?? 。由經(jīng)驗(yàn)知，塔的實(shí)際板數(shù)一般為 2030，分離度高時(shí)，取的大些；每層板的壓降一般為 36mmHg。 從冷凝罐的壓力出發(fā)，對(duì)本蒸餾體系有兩種方案： ①采取常壓蒸餾，冷凝罐中的液體為過冷液體，回流為過冷回流；②采取減壓蒸餾。 ? （質(zhì)量） 塔頂組成： ? （摩爾） 塔底組成： ? （摩爾） 摩爾衡算 原料摩爾組成： / / (1 ) /