【正文】 正庚烷 3B /)(6080 6 4 9 . 46 3 0 . 76 4 9 . 4 mKg?????? BALxx ??? 11 111??? 3/)( 11 mkgL ????? 由理想氣體狀態(tài)方程計(jì)算 氣相密度： 31 /)( mKgTR MP VmV ??? ???? 提餾段平均密度計(jì)算（ Ct ? ） 液相平均密度： 正己烷 3A /)(80100 6 0 0 . 25 7 9 . 36 0 0 . 2 mKg??????? 正庚烷 3B /)(80100 6 3 0 . 76 1 1 . 06 3 0 . 7 mKg??????? BALxx????? ??? 22 112 3/)2 1 3 ( 1 3 12 mkgL ????? 氣相密度： 32 /) 7 37 4 (3 1 1 422 mKgTR MP VmV ??? ????? 第四章 精餾塔的塔體工藝尺寸設(shè)計(jì) 塔徑的計(jì)算 精餾段 精餾段的氣、液相體積流率為 化工原理課程設(shè)計(jì) １６ 3( 1 ) 6 2 . 3 0 3 1 8 8 . 1 1 0 . 4 7 2 1 /3 6 0 0 3 6 0 0 3 6 0 0 3 . 2 3mmv m v mSvvV M R D MV m s?? ? ?? ? ? ?? 34 0 . 8 9 3 1 8 9 . 9 1 0 . 0 0 1 6 7 /3 6 0 0 3 6 0 0 3 6 0 0 6 1 2 . 7 3L m L mSL m l mL M R D ML m s?? ?? ? ? ?? 式 中 V— 精餾段氣相流量， hKmol/ L— 精餾段液相流量， hKmol/ MVM、 MLM— 分別為精餾段氣、液相平均摩爾質(zhì)量， Kmolkg/ Vm? 、 Lm? — 分別為精餾段氣、液相平均密度， kg/m3 11220 . 0 0 1 6 7 6 1 2 . 7 3( ) ( ) 0 . 0 4 8 7 20 . 4 7 2 1 3 . 2 3h L mh v mLV ?? ?? 取板間距 HT=,取板上層液高度為 . 則， 0. 4 0. 07 0. 33TLH h m? ? ? ?, 由史密斯關(guān)聯(lián)圖得 C0= 0 . 20 . 220 1 3 . 2 8( ) 0 . 0 7 1 7 5 0 . 0 6 6 1 12 0 2 0MCC ? ??? ? ? ????? 由極限空塔氣速的計(jì)算式： HT= 5 4 3 2 7 1 4 3 2 7 1 9 6 5 VLVf20 ?????uC 史密斯關(guān)聯(lián)圖 11 21()h LhvLV ??化工原理課程設(shè)計(jì) １７ 1m a x 6 1 2 . 7 3 3 . 2 30 . 0 6 6 1 1 0 . 9 0 8 13 . 2 3Lvvu C m s??? ?? ?? ? ? ? ? V?、 L?— 分別為氣、液相平均密度， kg/m3 C20— 物系表面張力的負(fù)荷系數(shù) σ m— 操作物系的液體平均表面張力， mmN/ C— 操作物系的負(fù)荷系數(shù) 取安全系數(shù) ，則空塔氣速為 m a /u u m s? ? ? ? 4 4 0 . 4 7 2 1 0 . 9 7 30 . 6 3 5 6sVDmu?? ?? ? ?? 式中 D— 塔徑， m Vs— 塔內(nèi)氣體流量， m3/s u— 空塔氣速，即按空塔截面積計(jì)算的氣體線速度， m/s 提 餾段 提餾段 的氣、液相體積流率為 39。21 06 )43 (23 72 )1( 22 21 ????????? ??? t PA PB 由直線內(nèi)插法： 8 2 . 3 9 5 8 1 . 7 8 2 . 7 8 1 . 71 4 9 . 5 7 2 6 1 5 3 . 9 2 7 9 1 4 9 . 5 7 2 6AP????? KPa? 8 2 . 3 9 5 8 1 . 7 8 2 . 7 8 1 . 76 0 . 3 0 3 1 3 6 6 2 . 3 0 2 0 4 6 0 . 3 0 1 3 66 1 . 6 9 2BBPP K P a?????? 1 5 2 .6 2 .4 7 3 66 1 .6 9 2ABPP? ? ? ? 5 7 4 )4 7 3 1 0 6 ()( ????? ?LTE ?? 實(shí)際板層數(shù)求解 ET= 精餾段： N1=9/=16 提餾 段 ： N2=12/=21 實(shí)際總 板 數(shù)： 37 塊 化工原理課程設(shè)計(jì) １２ 精餾塔正己烷 正庚烷物性參數(shù)的計(jì)算 操作溫度 利用表 一數(shù) 據(jù)內(nèi)插法 可求得 Dt 、 Wt Ct D )( ???? ??? Ct W )0 0 0 0 2 (0 0 0 3 8 8 ??????? 精餾段平均溫度 Cttt DF 01 0 4 ??? 提餾段平均溫度 Cttt WF 02 ??? 平均摩爾質(zhì)量 精餾段（ ℃ ） 液相組成： 7 3 8 )( 7 2 4 4 6 8 3 0 2 4 4 6 1 ???????x 氣相組成： 8 6 1 )( 8 7 0 2 9 4 5 6 2 7 0 2 9 1 ???????y K m o lKgM L /)7 3 8 ( 0 07 3 8 7 ?????? K m o lKgM V /)8 6 1 ( 0 08 6 1 7 ?????? 提餾段 (℃ ) 液相組成： 2 1 3 ) 4 ( 2 1 4 5 6 8 7 5 1 1 4 5 6 2 ???????x 氣相組成： 3 9 4 ) 4 ( 3 9 6 5 5 5 6 1 4 9 6 5 5 2 ???????y K m o lKgM L /)2 1 3 ( 0 02 1 3 7 ?????? K m o lKgM V /)3 9 4 ( 0 03 9 4 ?????? 化工原理課程設(shè)計(jì) １３ 液相平均表面張力計(jì)算 液相平均表面張力依下式計(jì)算，即 iiniLm x ?? ??? ?1 表四：正己烷 1? 和正庚烷 2? 液相表面張力 精餾段液相平均表面張力 ( KT ? ) 正己烷 mmN /) 4 31 9 4 8(3 4 3 . 23 5 3 . 2 1 3 . 2 01 2 . 2 41 3 . 2 01 ?????? 正庚烷 mmN /) 4 31 9 4 8(3 4 3 . 23 5 3 . 2 1 5 . 3 81 4 . 3 51 5 . 3 82 ?????? mmNxxm /)()1( 12111 ????????? ??? 提餾段液相平均表面張力（ KT ? ） 正己烷 mmN / ??? 正庚烷 mmN / ??? mmNxxm /)()1( 22212 ??????????? ??? 液相平均黏度計(jì)算 液相平均粘度依下式計(jì)算 ：iiniLm x?? 1??? 表五：正己烷 1? 和正庚烷 2? 液相黏度 T/K ) 冷凝器和冷卻劑的確定 本設(shè)計(jì)用水作為冷卻劑。 本設(shè)計(jì)中采用 40℃進(jìn)料。 (4)壓降較低，每板壓力比泡罩塔約低 30％左右。 實(shí)際上，任何塔設(shè)備都難以滿足上述所有要求，況且上述要求中有 大部分 也是互相矛盾。 蒸餾操作的規(guī)模往往較大，所需塔徑常達(dá)一米以上，故采用板式塔較多；吸收操作的規(guī)模一般較小，故采用填料塔較多 。 所以 ，蒸餾和吸收操作可在同樣的設(shè)備中進(jìn)行。氣液兩相在塔板內(nèi)進(jìn)行逐級(jí)接觸，兩相的組成沿塔高呈階梯式變化。化工原理課程設(shè)計(jì) 分離 正庚烷 正己烷 混合液的 篩板 式精餾塔工藝設(shè)計(jì) 一、課題名稱 分離 正庚烷 正己烷 混合液的 篩板 式精餾塔工藝設(shè)計(jì) 二、課題條件 原 料： 正己烷、正庚烷 溶液 處理量： 30000t/a 原料組成： 正己烷 44%（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)） 原料液初溫： 40℃ 操作壓力、回流比、單板壓降：自選 進(jìn)料狀態(tài)：冷液體進(jìn)料 分離要求：塔頂苯含量不低于 99%， 殘液中苯含量不大于 %。在一個(gè)圓筒形的殼體內(nèi)裝有若干 層按一定間距放置的水平塔板，塔板上開有很多篩孔，每層塔板靠塔壁處設(shè)有降液管。塔設(shè)備的基本功能在于 給 氣、液兩相 提供 以充分接觸的機(jī)會(huì)， 能夠 使質(zhì)、 傳 熱兩種傳遞過程能夠迅速有效地進(jìn)行；還要使接觸之后的氣、液兩相及時(shí)分開。目前在工業(yè)生產(chǎn)中，當(dāng)處理量大時(shí)多采用板式塔，而當(dāng)處理量較小時(shí)多采用填料塔。 (6)塔內(nèi)的滯留量要小。 (3)塔板效率高，比泡罩塔高 15％左右。 進(jìn)料狀態(tài)的確定 進(jìn)料狀態(tài)與塔板數(shù)、塔徑、回流量及塔的熱負(fù)荷都有密切的聯(lián)系。同時(shí)由于是立式安裝，因而，增加了塔的裙座高度。2 3 7 2 4 )(3 5 3 . 23 7 3 . 2 0 . 2 4 10 . 2 0 ?????? sm P axx LLL 2 2 5 4 8 )(3 5 3 . 23 7 3 . 2 0 . 2 4 10 . 2 0 2 ??????? sm P axxm 在決定板間距時(shí)還應(yīng)考慮安裝、檢修的需要。對(duì)單溢流，一般取 Dlw ?? ，對(duì)雙溢流，一般取 Dlw ?? D m? ? ? ? 同理，提餾段的為 0 .6 0 .6 1 .2 0 .7 2wl D m? ?? ? ? ? 溢流堰高度 由 w L owh h h?? 式中 wh— 堰高， m Lh— 板上液層高度， m owh— 堰上液層高度， m 溢流堰板的形狀由 owh決定， owh 選平直堰； owh 選齒形堰 選用平直堰，堰上液層高度： 4 ()1000 how wLhEl? 近似取 E=1（一般情況取 1，可借用博爾斯對(duì)泡罩塔提出的液流收縮系數(shù)計(jì)算圖求取。 0 39。39。 化工原理課程設(shè)計(jì) ２３ 0 .0 7 5 0 .0 6ScW m W m?? 開孔區(qū)面積計(jì)算 開孔區(qū)面積 ： 22 2 12 ( si n )180a rxA x r s r? ??? ? ? ? ? 其中 1 . 2( ) ( 0 . 1 1 4 0 . 0 7 5 ) 0 . 4 1 122dsDx W W m? ? ? ? ? ? ? 1 . 2 0 . 0 6 0 . 5 422cDr W m? ? ? ? ? 故 22 2 1 4 112 ( 11 4 11 sin ) 92 m18 0 4aA ? ??? ? ? ? ? ? 239。 39。 39。39。 由式得 化工原理課程設(shè)計(jì) ３１ ( ) sow wLh E ml?? 取 E=1，則 3 32, m in 1000 ( ) / 3600sL m s??? 據(jù)此可作出與氣體流量無關(guān)的垂直液相負(fù)荷下限線 3。 0 . 0 9 0 . 0 7 0 . 0 0 3 4 5 0 . 1 6 3 5 0 . 2 2 4 1d p l dH h h h m m? ? ? ? ? ? ? ?液 柱 液 柱 故在本設(shè)計(jì)中不會(huì)發(fā)生液泛現(xiàn)象。0 , m i n 9 .1 7 1 .8 2 1 .55 .0 5uK u? ? ? ? 式中 Lh— 板上液層高度， m C0— 干篩孔的流量系數(shù) 1V?、 1L?— 分別為精餾段氣、液相平均密度， kg/m3 h?— 與液體表面張力壓強(qiáng)降相當(dāng)?shù)囊褐叨龋?m 故在本設(shè)計(jì) 中無明顯漏液。液相為水時(shí)， β=，為油時(shí)， β=~，為碳?xì)浠衔飼r(shí)， β=~ 液體表面張力的阻力計(jì)算 液體表面張力所產(chǎn)生的阻力：104 mLh gd???? 精 餾段的為 3104 4 1 3 . 2 8 1 0 0 . 0 0 1 7 76 1 2 . 7 3 9 . 8 1 0 . 0 0 5mLhmgd??? ???? ? ??? 提餾段的為 339。39。 因 900D mm?，故塔板采用分塊式。00 . 0 0 1 6 7 0 . 0 1 5 50 . 7 2 0 . 1 5hwLhmlu? ? ?? 0 0. 05 83 0. 01 55 0. 04 28 0. 00 6wh h m m? ? ? ? ? 提餾段： 39。 0 . 0 7 0 . 0 2 1 9 0 . 0 4 8 1w l o wh h h m? ? ? ? ? 弓形降液管寬度和截面積