【正文】 ???? 進料量： 31 7 / 1 7 1 0 [ 0 . 4 3 / 7 8 . 1 1 (1 0 . 4 3 ) / 9 2 . 1 3 ] 1 9 8 . 7 6 /F t h Km o l h? ? ? ? ? ? 摩爾衡算方程： F D W?? ， F D WFx Dx Wx?? 聯立求得： /D Kmol h? ， /W Kmol h? 質量衡算 由摩爾衡算結果，可得塔頂產品質量流率 39。物料衡算結果如表 1. 表 1 全塔物料衡算結果（ Kmol/h 或 Kg/h） 質量流量 摩爾流量 組成 總流量 摩爾 質量 摩爾流量 質量流量 進料 苯 7310 17000 甲苯 9690 塔頂產品 苯 甲苯 塔底產品 苯 甲苯 確定冷凝罐、塔頂及塔底的操作壓力和溫度 （ 1）冷凝罐的壓力和溫度 冷卻劑的溫度為 30℃ ，為保證一定的傳熱溫差，通常產品冷卻后的溫度比冷卻劑高1020℃ ，取 △ t=15℃ ，則冷凝罐的溫度為 45℃。綜合考慮，采用常壓蒸餾，此時，冷凝罐的壓力為 1atm，溫度為 45℃。故塔底溫度為 120℃，塔底壓力為 128Kpa。 圖 4 min/~R R N 圖 5 min/ ~ ( 1)R R R N? 由上述分析可取 m in1. 5 1. 5 1. 27 1. 91RR? ? ? ?。查圖得 .A mPa s? ? ， .B mPa s? ? ，故 0. 47 1 0. 27 0. 52 9 0. 28 0. 28? ? ? ? ? ?進 。 相關物性的計算 （ 1）平均摩爾質量 塔頂氣相平均摩爾質量 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量 /L D VDM M K g K m ol?? ； 進料板氣相平均摩爾質量 0. 68 9 78 .1 1 0. 31 1 92 .1 3 82 .4 7 /VFM K g K m ol? ? ? ? ?； 進料板液相平均摩爾質量 0. 47 1 78 .1 1 0. 52 9 92 .1 3 85 .5 3 /LFM K g K m ol? ? ? ? ?； 塔底液相平均摩爾質量 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量 91 .7 1 /V W LWM M K g K m ol?? 。 查圖 [7]，塔頂 84℃ 下， .A mN m? ?? ， .B mN m? ?? ，可得塔頂液相平均表面張力 10 .9 7 2 0 .7 8 0 .0 3 2 1 .2 8 2 0 .8 0 .m N m? ?? ? ? ? ?頂 ； 進料板 93℃ 下， .A mN m? ?? ， .B mN m? ?? ，可得進料板液相平均表面張力 10 .6 8 9 1 9 .7 2 0 .3 1 1 2 0 .2 1 1 9 .9 8 .m N m? ?? ? ? ? ?進 ； 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 。 ③ 冷卻劑的用量 冷卻劑選用水，取冷卻劑的出口溫度為 45℃ ,。 熱量衡算結果如表 3。 （ 1）板上液流型式的選擇 對有溢流的板式塔，常用的塔板流動型式有單流型、雙流型、回流型及其他流型。對于直徑較大的塔，特別是有測線抽出時，則須選用凹形受液盤，這樣可以保證測線抽出的連續(xù)、均勻性，還可以造成正液封，且有利于起泡的分離。常用材料為1Cr13Ni9Ti 合金鋼?？扇”舅拈_孔率為 14%，則閥孔總面積 220 1 4 % 0 .7 8 5 1 .6 0 .2 8 1 3Am? ? ? ?，塔頂第一塊板的氣相密度為 311 1. 32 5 78 .5 3 2. 95 /8. 31 4 ( 84 27 3. 15 )V Kg m? ?????，對塔頂第一塊板做 物 料 衡 算 ， 可 得 1 DV L D??， 故 塔 頂 第 一 塊 板 的 氣 相 流 量 為31 ( ) / (1 5 1 .2 1 9 3 .2 2 ) 7 8 .5 3 / 2 .9 5 6 5 1 6 .6 7 /D m VV L D M m h?? ? ? ? ? ?，進而可得閥孔氣速為 0 6 5 1 6 .6 7 / 3 6 0 0 / 0 .2 8 1 3 6 .4 3 /u m s??。 塔板布置 （ 1）區(qū)域的劃分初步選定了塔板的結構參數之后，便可以進一步作出塔板的布置圖。故第二塊塔板的氣相平均摩爾質量 0 .9 5 3 7 8 .1 1 (1 0 .9 5 3 ) 9 2 .1 3 7 8 .7 7 /VM Kg Km o l? ? ? ? ? ?，塔頂第二塊板的液相組成為 0 .9 2 8 7 8 .1 1 (1 0 .9 2 8 ) 9 2 .1 3 7 9 .1 1 /LM Kg Km o l? ? ? ? ? ?。 對浮閥塔板，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? ? ? ? ??？闪砣￠y孔動能因數為 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 %?? 。 四、浮閥塔典型塔板流體力學計算 塔頂第二塊板 （ 1）基本物性 由前面的計算結果知：塔頂第二塊板的氣相密度為 /V Kg m? ? ，液相密度近似與塔頂第一塊板密度相同，即 /L Kg m? ? ，液相體積流量為 /sL m h? ，氣相體積流量為 /sV m h? ，液相表面張力為 /mN m? ? ， 1 ? ，查表可得塔頂第二塊板條件下，苯的氣相粘度為 91 .A mPa s? ? ，甲苯的粘度為 85 .B mPa s? ? ，氣相粘度為 0 .9 5 3 0 .0 0 9 1 0 .0 4 7 0 .0 0 8 5 0 .0 0 9 1 .V m P a s? ? ? ? ? ?。 （ 3）霧沫夾帶量 ① 上升氣流的霧沫夾帶量與板間距、液層厚度、氣速、液相物性和塔板結構有關，一般工業(yè)上正常操作的霧沫夾帶量長控制在 ? Kg 霧沫 /Kg 氣體，對浮閥塔板常用阿列克山德羅夫經驗式計算霧沫夾帶量： 3 .71 2(0 .0 5 2 1 .7 2 ) ()nTAh ue Hm???? 其中， e 為霧沫夾帶量， Kg 霧沫 /Kg 氣體； ? 為塔的有效鼓泡面積 aA 與塔全截面積 TA 之比，即 /aTAA； ? 系數，對浮閥塔 ~?? ，當氣速接近泛點氣速時取高值，速度較小時取低值； 1h 為板上液層高度， 1=+w owh h h ， mm； 又有 5 0 .2 9 5 0 .4 2 55 .6 3 1 0 ( ) ( )LVLVVm?????? ??? 其中， L? 為液相表面張力， dyne/cm； V? 為氣相粘度， 2./kgs m ； A ， n 為常數，查表得 ? ， ? ； 代入數據，可得 5 0 .2 9 5 0 .4 2 572 0 .7 9 5 8 1 1 .3 3 2 .9 75 .6 3 1 0 ( ) ( ) 0 .6 3 0 82 .9 7 9 .2 5 1 0m ? ??? ? ??，取 ?? ，1 .3 3 9 8 / 2 .0 0 9 6 0 .6 6 6 7? ??，從而可得 3 . 70 . 9 5 20 . 1 5 9 (0 . 0 5 2 6 9 . 3 0 1 . 7 2 ) 7 . 1 9( ) 0 . 0 3 3 6 /4 5 0 0 . 8 0 . 6 6 6 7 0 . 6 3 0 8e K g K g? ? ??? 霧 沫 氣 體 ② 核算泛點率 所謂泛點，是廣義地指塔內液面泛濫（包括過量霧沫夾帶）而導致的塔效率劇降的操作點。 （ 5）漏液 塔板上液體的泄漏量隨閥重、氣相密度、閥孔氣速、閥的開度的增加而減少，而隨液層厚度的增加而增加，其中閥重及閥孔氣速的影響最為顯著。 33gF1 重閥，全開前的干板壓降為： 0 .1 7 5 0 .1 7 50 6 .7 51 9 .9 1 9 .9 0 .0 3 6 37 6 5 .1 3c Luhm?? ? ? ? 液 柱 全開后的干板壓降為 2 20 6 .7 5 3 .3 6 85 .2 7 5 .2 7 0 .0 5 4 92 2 9 .8 1 7 6 5 .1 3Vc Lu g ??? ? ? ? ?? 液 柱 b、液層壓力降 39。浮閥塔的泛點率可由下面的式子求?。? 1 100 +136Vsb s FC L ZF A K C? 1 VT s FCF A K C? 其中， 1F 為泛點率， %； VC 為氣相負荷因數， VVs LVCV ???? ?； FC 為泛點負荷因數， 可通過查圖 217浮閥塔板泛點負荷因數圖求得，由 /V Kg m? ? ，可查得 ? ； sK 為系統(tǒng)因數； Z 為液相流程長，對單流式 2 dZ D W?? ， m； bA 為液流面積，對單流式 2b T dA A A?? 。 液流收縮系數是考慮到塔壁對堰附近的液流所起的收縮作用，可由圖 216液流收縮系數圖查取，圖中的橫坐標 為2 .5 2 .58 1 0 8 1 0 1 2 .6 5 / 3 6 0 0 2 .6 8 1 6( ) (1 .0 2 )w Ll ???，由圖可讀得液流收縮系數為 ? ，可進一步求得堰上液頭高 231 2 .6 50 .0 0 2 8 4 1 .0 3 2 ( ) 0 .0 1 5 71 .0 2 4 2owhm? ? ? ? 液 柱 又已知出口堰高 ? ，取 ?? ，可得液層壓力降 39。 ① 液體在降液管內的停留時間 液體在降液管內的停留時間可通過下式計算 0 .5 0 .0 4 5 0 .1 3 6 .1 10 .0 0 4 7 8TdsHA sL? ??? ? ? 根據經驗，一般要求 3~5s?? ，降液管停留時間符合經驗值。 （ 4）降液管內液面高度 降液管內液層高度 dH 超過一定值以后，就可能因液體所攜帶的泡沫充滿整個降液管而發(fā)生“淹塔”（即降液管液泛），使塔的正常操作被破壞。1 ()w owh h h??? 其中， ? 為充氣系數，一般可取 ； wh 為出口堰高， m； owh 為堰上液頭高， m。 代入，得塔板有效面積 2 2 2 1 24 7 1 . 22 [ 4 7 1 . 2 7 0 0 4 7 1 . 2 7 0 0 s in ( ) ] 1 2 1 1 5 2 3 . 0 9 2700aA m m?? ? ? ? ? ? 取等腰三角形的底邊長 75S mm? ，則可得排間距（等腰三角形的高）為 01211523. 092 7 2 .1 12 2 4 7 5aAt m mNS? ? ?? 可進一步求得與液流垂直方向的浮閥排數 ( 2 2 ) 1 6 0 0 ( 2 2 2 8 . 8 2 1 0 0 )1 1 1 4 . 0 77 2 . 1 1dD W Zn t?? ? ? ? ?? ? ? ? ? 由上述數據，可在方格紙上繪制塔板布置草圖，從而確定塔板上的實際閥孔總數 0N 。 塔底最后一塊板的壓力為 Kpa? ，溫度為 120℃ ，可得塔底最后一塊板的氣相密 度為 / ( 120)V K g m? ?????，塔底最后一塊板的氣相體積流量為 3( 1 ) / (1 .9 1 1 ) 7 3 2 0 .3 1 1 / 3 .3 6 8 6 3 2 2 .5 8 /WVV R D m h?? ? ? ? ? ?。 c、由閥孔動能因數的經驗值推算開孔率 首先假定塔頂第二塊板的閥孔動能因數為 00 / 1 0 / 2 .9 7 2 5 .8 0 /Vu F m s?? ? ?，閥孔的總面積為 20 7 1 6 5 . 0 1 / 3 6 0 0 / 5 . 8 0 0