【正文】 39。 將 數(shù) 據(jù) 代 入 ， 可 分 別 求 得 3 .3 6 81 .7 5 6 3 0 .1 1 6 87 6 5 .1 3 3 .3 6 8VC ? ? ??，1 6 0 0 2 1 8 5 .6 1 .2 2 8 8Zm? ? ? ?， 22 .0 0 9 6 2 0 .1 3 1 .7 4 9 6bAm? ? ? ?，故 1 1 0 0 0 .1 1 6 8 + 1 3 6 0 .0 0 3 5 1 .2 2 8 8 5 5 .6 41 .7 4 9 6 1 0 .1 2 6F ? ? ????? 1 1 0 0 0 .1 2 0 6 5 。 對于平口堰 2 ( )howwLhEl? 其中， hL 為液相體積流率， 3/mh； E 為液流收縮系數(shù)。這種不正常的操作狀況稱為降液管超負(fù)荷。 將 數(shù) 據(jù) 代 入 ， 可 分 別 求 得 2 .9 7 21 .9 9 0 3 0 .1 2 0 78 1 1 .3 2 5 2 .9 7 2VC ? ? ??，1 6 0 0 2 1 8 5 .6 1 .2 2 8 8Zm? ? ? ?， 22 .0 0 9 6 2 0 .1 3 1 .7 4 9 6bAm? ? ? ?，故 1 1 0 0 0 .1 2 0 7 + 1 3 6 0 .0 0 4 8 1 .2 2 8 8 5 7 .9 11 .7 4 9 6 1 0 .1 2 7F ? ? ????? 1 1 0 0 0 .1 2 0 7 6 0 .6 20 .7 8 2 .0 0 9 6 1 0 .1 2 7F ?? ? ? 泛點(diǎn)率應(yīng)取兩者中的較大值，即 1 ? ，小于 80%82%。1h 氣體通過液層的壓力降應(yīng)等于液層的靜壓，若忽略板上的液面落差，則 39。 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? ? ? ? ?。塔底氣相 平均摩爾質(zhì) 量 1 /VM K g K mo l? ，塔底最后一塊板的液相平均摩爾質(zhì)量 1 /LM K g K mo l? 。 b、由適宜閥孔氣速求得開孔率 塔頂?shù)诙K板的臨界閥孔氣速為 0 .5 4 8 0 .5 4 80 7 2 .8 7 2 .8( ) ( ) ( ) 5 .7 7 /2 .9 7 2c Vu m s?? ? ?，取適宜閥孔氣速為臨界閥孔氣速的 倍，即 001. 2( ) 1. 2 5. 77 6. 92 /cu u m s? ? ? ?，則閥孔總面積為 20 2 0/ 7 1 6 5 .0 1 / 3 6 0 0 / 6 .9 2 0 .2 8 7 4A V u m? ? ?， 開 孔 率 為0 / 0 .2 8 7 4 / 2 .0 0 9 6 1 4 .3 %TAA? ? ? ?。 塔板各區(qū)域的初步排布情況如圖 7。 另假設(shè)閥孔動能因數(shù)為 12，采用與上面相同的步驟，可得適宜閥孔氣速 0 /u m s? ，閥孔總面積 20 ? ，開孔率 0 .2 5 9 / 2 .0 0 9 6 1 2 .9 %? ??，處于經(jīng)驗(yàn)范圍內(nèi)。 最小開度 閥孔 Φ 39mm 最大開度 閥徑 48mm （ 2）浮閥的排列 浮閥的排列方式多采用三角形排列，又分為順排和叉排。本塔塔徑大于 1400mm，應(yīng)開兩個 Φ 10 的淚孔，且都開在受液盤的中心線上。 （ 2）溢流堰 溢流堰又稱出口堰或外堰，其作用是維持塔板上有一定的液層厚度并使液體能較均勻地橫過塔板流動，它的主要尺寸是堰高 hw和堰長 lw。 （ 2）最大允許氣速 ① Smith 法 a、精餾段 由 _ 1 / 2 1 / 2_1 .9 1 9 3 .2 2 3 .1 0( ) ( ) 0 .0 4 2 0(1 .9 1 1 ) 9 3 .2 2 8 0 4 .4 3VLLV?? ?????，結(jié)合 h m?? ，讀史密斯圖 [9]，可得 0 ? 。 （ 4）進(jìn)料 進(jìn)料溫度 93℃ 下，苯的焓值 /9AH K J K mol? ，甲苯 /7BH K J K m ol? ，進(jìn)料焓值 1 5 6 7 1 . 4 9 2 8 8 9 6 . 5 70 . 4 7 1 0 . 5 2 9 2 2 6 6 9 . 6 6 /H KJ Km o l? ? ? ? ?進(jìn) 。 冷回流量 211 1VLD V LDHHLL ?? ? 由于塔頂產(chǎn)品不純，氣相通過頂層板濃度及組成變化不大，近似認(rèn)為 21VVHH? 。 精餾段的平均溫度 01 (8 4 9 3) / 2 8 8 .5mTC? ? ?； 提餾段的平均溫度 02 (1 2 0 9 3) / 2 1 0 6 .5m ? ? ?。 （ 2）效率 由之前的計(jì)算得，塔頂?shù)南鄬]發(fā)度，可得 ? ?頂 ， ? ?底 。 圖 6 McabeThiele 圖解理論板數(shù) 由圖 6，可得精餾段的板數(shù)為 7，提餾段的板數(shù)為 ，進(jìn)料板為從塔頂往下數(shù)的第 8 塊塔板。 確定適宜回流比 取不同的 min/RR ，由捷算法分別求出 N 、 ( 1)RN? ，可得 min/~R R N 圖和m in/ ~ ( 1)R R R N?圖，如圖 4 和圖 5。另取塔頂溫度為 84℃，則 KA=， KB=，此時， 0 .9 7 0 .0 3 0 .0 9 51 .0 5 0 .4 2iiyK ? ? ??，| 1 | 0 .0 0 5 0 .0 1iiyK ? ? ?? ，滿足誤差要求，故塔頂壓力為 ，塔頂溫度為 84℃ 。考慮到低壓時，安托因方程 0 1 2 0 6 .3 5 0lg 6 .8 9 7 4 0 2 2 0 .2 3 7Ap t?? ? 0 1 3 4 3 .9 4 3lg 6 .9 5 3 3 4 2 1 9 .3 7 7Bp t?? ? 由低壓下的泡點(diǎn)方程 00A A B Bp x p x p?? 將 t=45℃ 代入安托因方程，得 0 Kpa? ， 0 Kpa? ，得 Kpa? 。 化工原料課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 一、題目 設(shè)計(jì)一連續(xù)精餾塔裝置，用以分離： 苯 甲苯混合物 混合物 二、原始數(shù)據(jù) 原料：處理量： 17 噸 /小時 進(jìn)料狀態(tài)： 飽和液體 組成： xF=（質(zhì)量） 產(chǎn)品要求： xD=（摩爾）， xW=（摩爾） 冷凝器形式： 全凝器 冷卻劑溫度： 30℃ 三、計(jì)算說明書內(nèi)容 流程簡圖 工藝計(jì)算（包括物料衡算及熱量衡算總表） 塔板計(jì)算 塔體初步設(shè)計(jì) 輔助設(shè)別的選用 計(jì)算結(jié)果匯總表 分析與討論 四、繪圖要求 塔體總圖 塔板總圖 一、工藝流程簡圖 如圖 1，塔頂設(shè)全凝器，輕組分經(jīng)全凝器冷凝后，部分作為回流返回塔內(nèi)；塔底設(shè)有再沸器。觀察圖表可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)壓力取為 時，仍不能滿足| 1| ??? 的要求，圖中低于 的相平衡數(shù)據(jù)難以獲得，此時，不宜采用泡點(diǎn)方程。假定塔頂溫度為 80℃，查圖 [3]，得 KA=， KB=，由露點(diǎn)方程，得0 .9 7 0 .0 3 1 .0 9 60 .9 5 0 .4 0i ABi A By yyK K K? ? ? ? ?? ，不滿足誤差小于 的要求。由芬斯克公式，得m i n l g [ ( ) ( ) ] l g [ ( 0 . 9 7 / 0 . 0 3 ) ( 0 . 9 7 / 0 . 0 3 ) ] 7 . 9 7l g l g 2 . 3 9A B D B A Wmx x x xN ?? ? ?。 精餾段操作線方程 1 1 . 9 1 1 0 . 9 7 0 . 6 6 0 . 3 41 1 1 . 9 1 1 1 . 9 1 1DRy x x x xRR? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? 提餾段操作線方程 WL F Wy x xL F W L F W???? ? ? ? 2 . 0 8 9 3 . 2 2 1 9 8 . 7 6 1 0 5 . 5 5 0 . 0 32 . 0 8 9 3 . 2 2 1 9 8 . 7 6 1 0 5 . 5 5 2 . 0 8 9 3 . 2 2 1 9 8 . 7 6 1 0 5 . 55x??? ? ?? ? ? ? ? ? ?? q 線方程 ? 。 精餾段液相平均粘度 1 ( ) / 2 ( 0 .3 1 0 .2 8 ) / 2 0 .2 9 3? ? ?? ? ? ? ?頂 進(jìn) ； 提餾段液相平均粘度 2 ( ) / 2 ( 0 .2 3 0 .2 8 ) / 2 0 .2 5 5? ? ?? ? ? ? ?進(jìn)底 。 塔內(nèi)進(jìn)料板處的壓力為 1 1 1 .3 2 5 0 .6 6 6 5 1 3 1 1 9 .9 9p K p a? ? ? ?； 精餾段的平均壓力為 1 (1 1 1 .3 2 5 1 1 9 .9 9 ) / 2 1 1 5 .6 6mp Kp a? ? ?； 提餾段的平均壓力為 2 (12 7. 99 11 9. 99 ) / 2 12 3. 99mp K pa? ? ?。 全塔熱量衡算 （ 1）塔頂 ① 塔頂冷負(fù)荷 塔頂回流為過冷回流，不同于全塔回流比，因此，應(yīng)先求出冷回流比。塔底產(chǎn)品帶出的熱量 61 0 5 .5 5 3 3 2 8 9 .2 7 3 .5 1 1 0 /LWQ W H K J h? ? ? ? ?底 。 苯和甲苯為非起泡體系，可初步選定塔板間距 ? ，板數(shù)清液層高度為? ，然后結(jié)合塔徑進(jìn)行校核。塔徑為 1600mm，提餾段液相負(fù)荷為 ，板上液流可選用單流型。此外，停工時，為排進(jìn)板上的存液，在受液盤上應(yīng)開有淚孔。由于輕閥慣性小，振動頻率高，滯后時間長，故本塔選用重閥。假定閥孔動能因數(shù)為 0 10F? ，可得適宜閥孔氣速為 00 / 1 0 / 2 .9 5 5 .8 3 /Vu F m s?? ? ?，閥孔總面積20 6 5 1 6 . 6 7 / 3 6 0 0 / 6 . 9 6 0 . 3 1 0 6Am??，開孔率0/ 0 .3 1 0 6 / 2 .0 0 9 6 1 5 .5 %TAA? ? ? ?，大于經(jīng)驗(yàn)值的上限，不合適。如果有幾排浮閥離塔壁過遠(yuǎn)，以致會造成液體走短路，則可適當(dāng)設(shè)置擋板。 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/ 7 1 6 5 .0 1 / 3 6 0 0 / 0 .2 8 1 7 .0 7 /u V A m s? ? ?。 （ 2）塔底最后一塊板 ①塔底最后一塊板的基本物性計(jì)算 塔底最 后一塊板的氣 液相組成均為 ： ? 。 b、浮閥數(shù)的確定 取開孔率為 %，閥孔氣速為 ，可得浮閥總數(shù) 0 2 3 2006 3 2 2 .5 8 / 3 6 0 0 2 2 4 .9 63 .1 4( 3 9 1 0 ) 6 .5 444aVNdu? ?? ? ?? ? ? 圓整為 224。 33gF1 重閥，全開前的干板壓降為： 0 .1 7 5 0 .1 7 50 7 .1 91 9 .9 1 9 .9 0 .0 3 4 68 1 1 .3 3c Luhm?? ? ? ? 液 柱 全開后的干板壓降為 2 20 7 .1 9 2 .9 75 .2 7 5 .2 7 0 .0 5 1 82 2 9 .8 1 8 1 1 .3 3Vc Lu g ??? ? ? ? ?? 液 柱 b、液層壓力降 39。浮閥塔的泛點(diǎn)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(diǎn)率， %； VC 為氣相負(fù)荷因數(shù)， VVs LVCV ???? ?； FC 為泛點(diǎn)負(fù)荷因數(shù)，可通過查圖 217浮閥塔板泛點(diǎn)負(fù)荷因數(shù)圖求得，由 /V Kg m? ? ，可查得 ? ； sK 為系統(tǒng)因數(shù)； 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?? 。 （ 6）液體再降液管內(nèi)的停留時間及流速 液體在降液管內(nèi)的停留時間不足，將使液體中所夾帶的氣泡來不及分離而帶至下一層板，使塔板效率下降。1 ()w owh h h??? 其中， ? 為充氣系數(shù)，一般可取 ； wh 為出口堰高， m； owh 為堰上液頭高