【正文】 Ft F? mt m? 平 均 分 子 量 VwM 密 度 3/mKg Lmw? lwM VlM LmF? VFM Vmw? VMM LmF? lmM （ 8） 氣液負(fù)荷計(jì)算 化 工 原 理 課 程 設(shè) 計(jì) 24 hK m o lqFLL / ??????? hK m olVV /0 0 ??? smMVV vmVmS / 0 6 2 6 33 6 0 0 7 3 2 6 0 0 3?????????? ? smMLL LmLmS /0 0 3 4 6 0 0 0 5 3 6 0 0 3?? ??????? ? hKmo lLL Sh /3 9 6 0 0 ????? 五 、提餾段 塔和塔板主要工藝尺寸計(jì)算 （一） 塔徑 由精餾段計(jì)算所述，仍然選板間距 mHT ? ，取板上液層高度 mhL ? ， 則 mhH LT ???? ； 0 7 7 6 2 6 0 3 4 2121?????????????????????????vmLmSSVL ?? 查 史密斯關(guān)聯(lián)圖 得 C20=；依式 20 20 ??????? ?CC 校正物系表面張力為 mmN / 時(shí)： 08 1 6 2 ???????????????? ?CC smCVVL / 8 1 3 a x ?????? ? ??? 可取安全系數(shù)為 ，則（安全系數(shù) — ）： sm / m a x ???? ?? 故： mVD S 9 4 7 ????? ?? 按標(biāo)準(zhǔn) ,塔徑圓整為 ,則塔的截面積為： 2 ?? DAT ? 則實(shí)際空塔氣速 smu /98 77 ?? 。 根據(jù)以上可 整理得下式： 22 SSS LLV ??? 化 工 原 理 課 程 設(shè) 計(jì) 20 在操作范圍內(nèi)取 4 個(gè) SL 值，依上式計(jì)算值列于附表中： ? ?smLS /3 3101 ?? 3102 ?? 3103 ?? 3104 ?? ? ?smVS /3 依表中數(shù)據(jù)在 VS— LS圖中作出霧沫夾帶線，如 所附坐標(biāo)紙圖中 （ 2）所示。 0 6 1 7 0 5 4 8 4 7 ?????? tNAt a 取 mmt 65?? 。 化 工 原 理 課 程 設(shè) 計(jì) 13 則平均表面張力為： mmNm / 4 9 5 0 ?????進(jìn)? 則精餾段平均表面張力： mmNm /85 19 .66520 .05 ???? （ 6） 液體粘度 ???nilm ixi1 ?? 查得 塔頂溫度 下的苯和甲苯的黏度為 ： ?頂A? , ?頂B? ， 則塔頂混合液的黏度為： smP aL ??????? )(? 同理可查得進(jìn)料溫度下本和甲苯的黏度為： ?進(jìn)A? , ?進(jìn)B? 則則進(jìn)料混合液的黏度為： smP aL ??????? )(? 故精餾段平均液相粘度 ： m pa sLm ???? （ 7） 物性數(shù)據(jù)一覽表 壓 強(qiáng) kPa DP 表面 張力 mmN/ D? FP F? mP m? 溫 度 C0 Dt 黏 度 mmN/ D? Ft F? mt m? 平 均 分 子 量 VDM 密 度 3/mKg LmD? lDM VfM LmF? VFM VmD? 精VMM LmF? 精lmM 化 工 原 理 課 程 設(shè) 計(jì) 14 （ 8） 氣液負(fù)荷計(jì)算 ? ? hK m o lDRV /)(1 ?????? / 3mMVV vmVmS ?????? ? hK m o lRDL / ???? smLMLs LmLm /0 0 1 7 5 6 0 0 6 0 0 3????? ? hmL h /3 32 60 00 01 7 5 3??? 三、精餾段 塔和塔板主要工藝尺寸計(jì)算 （一） 塔徑 塔板間距 HT的選定很重要，它與塔高、塔徑、物系性質(zhì)、分離效率、塔的操作彈性，以及塔的安裝、檢修等都有關(guān)。 由以上所做精餾段和提餾段操作線，在 xy 圖上在其與平衡線之間做梯級(jí)， 從圖可讀出共需理論板數(shù) 13 塊 ， 其中 精餾段需要 6 塊 ， 提餾段 7 塊， 加料板位于第 7塊 （從上往下數(shù) ,不包括再沸器）。 以塔內(nèi)衡摩爾流簡(jiǎn)化假定為前提， 利用 直角梯級(jí)圖解法（ MT 法） 求取理論塔板數(shù)。對(duì)于一定的生產(chǎn)能力，即餾出量 D 一定時(shí)， V的大小取決于回流比。進(jìn)料為過(guò)冷液體： q＞ 1；飽和液體（泡點(diǎn)）： q＝ 1；氣、液混合物： 0＜ q＜ 1；飽和蒸氣（露點(diǎn)）： q＝ 0；過(guò)熱蒸氣： q＜ 0。 流程圖如 圖 二、 操作壓力 的選擇 精餾操作可在常壓、減壓和加壓下進(jìn)行。一般塔頂分凝器對(duì)上升蒸汽雖有一定增濃作用，但在石油等工業(yè)中獲取液相產(chǎn)品時(shí)往往采用全凝器，以便于準(zhǔn)確地確定回流比。為了克服這一不利因素的影響，設(shè)計(jì)了斜向噴射的舌形塔板、斜孔板、垂直篩板、浮舌塔板、浮動(dòng)噴射塔板等不同的結(jié)構(gòu)形式，有些塔板結(jié)構(gòu)還能減少因水力梯 度 造成的氣體不均勻分布現(xiàn)象。 （ 3）塔板效率高。 V4型浮閥適用于減壓系統(tǒng)。 操作時(shí)，由閥孔上升的氣流，經(jīng)過(guò)閥片與塔板間的間隙而與板上橫流的液體接觸。過(guò)去由于對(duì)篩板的性能研究不充分，認(rèn)為操作不易穩(wěn)定而未普遍應(yīng)用，直到 20 世紀(jì) 50 年代初對(duì)篩板塔的結(jié)構(gòu)、性能作了較充分的研究， 認(rèn)識(shí)到只要設(shè)計(jì)合理、操作正確，同樣可獲得較滿意的塔板效率和一定的操作彈性，故近年來(lái)篩板塔的應(yīng)用日趨廣泛。目前仍有采用的。 泡罩塔板結(jié)構(gòu)如圖 一 所示。 工業(yè)生產(chǎn)中，一般當(dāng)理物料量較大時(shí)多采用板式塔，當(dāng)要求塔徑在 以下時(shí)多采用填料塔。 從工程目的出發(fā) ,塔設(shè)備性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)如下 : (1)通量 單位塔截面的生產(chǎn)能力 ,表征塔設(shè)備的處理能力和允許空塔氣速 ； (2)分離效率 單位壓降塔的分離效果 ,對(duì)板式塔以板效率表示 ,對(duì)填料塔以等板高度表示 ； (3)適應(yīng)能力 操作彈性 ,表現(xiàn)為對(duì)物料的適應(yīng)性及對(duì)負(fù)荷的適應(yīng)性 。 7 第三章 塔的工藝計(jì)算 6 四、加熱方式 5 二、操作壓力的選擇 2 （三）浮閥塔板 5 一、 裝置流程的確定 7 （一）物料衡算 16 （四）塔板流體力學(xué)驗(yàn)算 32 參考文獻(xiàn) 用于蒸餾 (精餾 )和吸收的塔器分別稱(chēng)為蒸餾塔和吸收塔。對(duì)于工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，應(yīng)該在保持高通量前提下，爭(zhēng)取效率不過(guò)與降低；對(duì)于精密分離來(lái)說(shuō)，應(yīng)優(yōu)先考慮高效率，而通量和壓強(qiáng)則放在第二位。 篩板塔為錯(cuò)流塔板類(lèi)型之一。齒縫一般有矩形、三角形及梯形三種，常用的是矩形。操作時(shí)，上升氣流通過(guò)篩孔分散成細(xì)小的流股，在板上液層中鼓泡而出，氣夜間密切接觸而進(jìn)行傳質(zhì) 。浮閥的形式很多，目前國(guó)內(nèi)采用的浮閥有五種，但最常用的浮閥形式為 F1 型和 V4 型。 F1 型浮閥的 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、節(jié)省材料、性能良好，廣泛用于化工及煉油生產(chǎn)中，現(xiàn)已列入部頒標(biāo)準(zhǔn)（ JB111868）內(nèi)。 為避免閥片生銹，浮閥多采用不銹鋼制造。因?yàn)闅庖毫鬟^(guò)浮閥塔板時(shí)所遇到的阻力較小，故氣體的壓強(qiáng)降及板上的液面落差都比泡罩塔的小。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)難分離物質(zhì)的高度分離，希望得到高的塔板效率；對(duì)處理量大又易分離的物質(zhì)，往往追求高的生產(chǎn)能力；而對(duì)真空精餾，則要求有低的塔板壓強(qiáng)降。在每層板上，回流液體與上升蒸汽互相接觸，進(jìn)行熱和質(zhì)的傳遞過(guò)程。壓力增加可提 高塔的處理能力，但會(huì)增加塔身的壁厚，導(dǎo)致設(shè)備費(fèi)用增加；壓力增加，組分間的相對(duì)揮發(fā)度降低，回流比或塔高增加，導(dǎo)致操作費(fèi)用或設(shè)備費(fèi)用增加。 四、 加熱方式 蒸餾一般采用間接蒸汽加熱，設(shè)置再沸器，但對(duì)塔底產(chǎn)物基本是水，且在低濃度時(shí)的相對(duì)揮發(fā)度較大的體系，也可采用直接蒸汽加熱。 適宜回流比應(yīng)通過(guò)經(jīng)濟(jì)核算決定，即操作費(fèi)用和設(shè)備折舊費(fèi)之和為 最低時(shí)的回流比為適宜回流比。yq=。而總板效率與物系物性、塔板結(jié)構(gòu)和操作條件密切相關(guān) 。 （二） 溢流裝置 本設(shè)計(jì) 采用單溢流、弓形降液管，平行受液盤(pán)及平行溢流堰，不設(shè)進(jìn)口堰。 氣體通過(guò)篩板壓強(qiáng)相當(dāng)?shù)囊褐叨??hhhh lcp ??? 化 工 原 理 課 程 設(shè) 計(jì) 17 a)干板壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨?ch ：依 ?? vocu ? ocuu ?0 ，則干板阻力為： ????Lcuh ? b)板上 充氣液層阻力 lh ： 由 o? 與 aF 關(guān)聯(lián)圖查得板上液層充氣系數(shù) o? = 則： ???? Ll hh ? 液柱 c)克服液體表面張力壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨??h ： 液體表面張力所造成的阻力很小，忽略。 將以上 5 條線標(biāo)繪于圖（ SS LV? 圖）中，即為精餾段負(fù)荷性能圖。 ?? 依： mml Lh ow so 4 0 0 0 0 3 4 39。 （ 3） 霧沫夾帶驗(yàn)算 泛點(diǎn)率 % ????bFlsvLVsAKCZLV ?? ? 以及泛點(diǎn)率 % ???TFvLVsAKCV ?? ? 板上液體流徑長(zhǎng)度： 7 5 2 ?????? dL wDZ 板上液流面積： ?????? fTb AAA 苯和甲苯是正常系統(tǒng)，無(wú)泡沫，按表 35取物性系數(shù) K=；由圖 313 查得泛點(diǎn)負(fù)荷系 數(shù) ?FC ，將以上各值代入： 化 工 原 理 課 程 設(shè) 計(jì) 28 泛點(diǎn)率 %1 0 0????bFlsvLVsAKCZLV ?? ? %% 4 ?????????? 泛點(diǎn)率 %% % ???? ??????TFvLVsAKCV ?? ? 泛點(diǎn)率都在 80%以下，可知霧沫夾帶量能夠滿足 ve 〈 氣液 KgKg / 的要求。 5條線包圍區(qū)域?yàn)榫s段塔板操 作區(qū)， P為操作點(diǎn)， OP 為操作線。在整個(gè)設(shè)計(jì)中要考慮很多問(wèn)題，尤其是一些不容易引起重視細(xì)節(jié)問(wèn)題，否則“小毛病出大 問(wèn)題”，這就要我考慮問(wèn)題要全面