【文章內(nèi)容簡介】 at the same time heat and mass transfer design secification through the material balance,energy balance,technalogy,structural design and rerification and a series of work to design a reasonable possibility of the sieve rower. 第 4 頁 第一章 設計任務及方案確定 設計任務 在操作壓力為 4kPa（表壓）連續(xù)精餾板式塔內(nèi)分離苯 — 甲苯混合物。已知：原料處理量為 105t／ a 操作周期 7200 小時 /每年；要求進料液組成60%（質(zhì)量分率，其下如同），塔頂餾出液組成為 ? 98%，塔底釜液的組成為 ? 2%。 進料熱狀況：飽和液體進料 回流比： R/Rmin=2 單板壓降： ΔP ≤ 設計方案的確定 本設計任務為分離苯 — 甲苯混合物。此二元混合物可按理想混合物處理，采用連續(xù)精餾餾程。設計中采用飽和液體進料方式，將原料液通過預熱器加熱至泡點后送如精餾塔內(nèi)。塔頂上升蒸汽采用全凝器冷凝，冷凝液在泡點下一部分回餾至塔內(nèi)，其于部分產(chǎn)品經(jīng)冷卻器冷卻后送至儲罐。該物系屬于易分離物系，最小回餾比較小，故操作回餾比取最小回餾比的 倍。塔釜采用間接蒸汽加熱，塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻器冷卻后送至儲罐。其中浮閥塔低氣液負荷、操作彈性大、效率高、單位體積生產(chǎn)能力大、氣液負荷可變性好等優(yōu)點且部分已形成標準 系列，故選用浮閥塔為主體設備。 第 5 頁 第二章 精餾塔的工藝計算 精餾塔的物料衡算 已知參數(shù)列表 表 11 參數(shù)列表 質(zhì)量分WF（ %） WD（ %） WW（ %） q ΔP（ kPa） 操作周期 小時 /每年 處理量 R/Rmin F （ t/h） P 表壓 P ? 98 ? 2 1 7200 30000 2 4 原料液及塔頂、塔釜產(chǎn)品的摩爾分率 苯的摩爾質(zhì)量 MA＝ g／ mol 甲苯的摩爾質(zhì)量 MB＝ g／ mol 原料液及塔頂、塔釜產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量 MF= +（ ） = g／ mol MD= +（ ） = g／ mol MW= +（ ） = g／ mol 原料處理量 Ｆ＝ 4000/總物料衡算與苯的物料衡算： F D wF D WF D Wx x x????? ???? 聯(lián)立解得：Ｄ＝ kmol/h Ｗ＝ kmol/h 精餾塔的工藝條件及有關物性數(shù)據(jù)的計算 操作溫度的計算 1 計算操作溫度需下列公式： 第 6 頁 ①安托尼方程 *lg BAp tC??? ②***ABPPBXPP??? 2 查得苯、甲苯的安托尼常數(shù)： 苯 甲苯 A B C A B C 3采用筆算，見其下結果 通過上面兩式試差求得 精餾段： tD=℃ ， tF=℃， tM=℃， 提留段： tW=℃ ， tF=℃， tM=℃， 塔板數(shù)的確定 1 理論塔板層數(shù) NT的求取 苯 甲苯屬理想物系，可采用圖解法求得理論板層 數(shù) ①由手冊查得 苯 甲苯物料的氣、液平衡數(shù)據(jù)，繪出 x～ y圖。 ②求最小回流比及操作回流比 采用作圖法求得最小回流比。在途中對角線上，自點 e（ ）做垂線ef即為進料線（ q 線），該線與平衡線的焦點坐標為 yq = xq = 故最小回流比為： 取操作回流比為： R = Rmin= 2? = ③ 精餾塔的氣、液相負荷 L=RD=? =V=(R+1)D=(+1)? =39。L ’ =L+qF=+=15kmol/h 39。V =V’ =④ 求操作線方程 精餾段操作線方程為 第 7 頁 提餾段操作線方程為 ⑤用圖解法求理論塔板數(shù) ： 精餾段實際板層數(shù) N 精 =5/≈ 10 提餾段實際板層數(shù) N 提 =⑥ 全塔黏度 （液體平均黏度） 的計算 以精餾段為例計算 黏度計算公式： lg lgiLm ix???? 利用液體黏度共線圖 查得 tD=℃時： ? ? mPaS? ?? mPaS? l g 0. 97 4 l g 0. 02 6 l g 0. 30 2LD m A B LD m? ? ? ?? ? ? ?mPaS? 查得 tW=℃時： ? ? mPaS? ? ? mPaS? l g 0. 01 2 l g 0. 98 8 l g 0. 24 95LW m A B LW m? ? ? ?? ? ? ?mPaS? 全塔黏度： L? 精 = 0 .2 7 62L D m L W m m P a S??? ?? 同理 提鎦段 全塔黏度： L? 提 = ? 操作壓力的計算 以精餾段為例計算 塔頂 操作壓力 PD=+4 = 每層塔壓降 ΔP = 進料板 的壓 力 PF=+10? = 精餾段平均壓 力 pm = （ +） /2= kPa 同理 提留段 塔底操作壓力 PF= 每層塔壓降 ΔP = 進料板的壓力 PF=+10? = 精餾段平均壓 力 pm = （ +） /2= kPa 第 8 頁 第三章 精餾塔的塔體工藝尺寸計算 氣體流量的計算 苯與甲苯可以按理想氣體處理 精餾段 的氣液相體積流率為 VS = 12 38 0 6 . 9 0 . 0 0 3 3 6 0 0 0 . 0 4 7 3 /2 . 9 3 1 . 0 5 3 3 6 0 0hLhVL smV ???? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ??? ?? ? ? ??? 提餾段 3, 1 3 8 . 1 6 8 7 . 0 7 9 1 . 0 2 3 /3 6 0 0 3 6 0 0 3 . 2 6 5VMvs VMVM sq m? ?? ? ?? 平均摩爾質(zhì)量計算 平均摩爾質(zhì)量 ① tD時塔頂?shù)钠骄栙|(zhì)量 : 1 x?? 1 ? 0. 96 6 78 .1 1 ( 1 0. 96 6) 92 .1 3 78 .5 9 /V D M k g m olM ? ? ? ? ? ?0. 91 6 78 .1 1 ( 1 0. 91 6) 92 .1 3 79 .2 9 /LD M k g m olM ? ? ? ? ? ? ② tF時進料板處的平均摩爾質(zhì)量 : x =0. y= 0. 49 78 .1 1 0. 51 92 .1 3 85 .2 6 /VFM k g m olM ? ? ? ? ? /L F M k g m olM ? ? ? ? ? ③ tW時塔釜的平均摩爾質(zhì)量 : ? wy = 0. 02 96 78 .1 1 0. 97 04 92 .1 3 91 .7 2 /V w M k g m olM ? ? ? ? ? /LwM k g m olM ? ? ? ? ? 精餾段的平均摩爾質(zhì)量 氣相平均摩爾質(zhì)量： 8 5 . 2 6 7 8 . 5 9 8 1 . 9 3 /2VM k g m o lM ??? 第 9 頁 液相 平均摩爾質(zhì)量： 8 8 . 2 6 7 8 . 9 9 8 3 . 6 3 /2LM k g m o lM ??? 提鎦段 的平均摩爾質(zhì)量 氣相平均摩爾質(zhì)量： 39。 9 1 . 7 2 8 5 . 2 6 8 8 . 4 9 /2VM k g m o lM ??? 液相 平均摩爾質(zhì)量： 39。 9 1 . 9 6 8 8 . 2 6 9 0 . 1 1 /2LM k g m o lM ???) 平均密度的計算 氣相平均密度的計算 31 0 8 . 5 3 8 0 . 3 9 2 . 9 3 /8 . 3 1 4 ( 8 6 . 2 5 2 7 3 . 1 5 )m V mVM mPM kg mR T? ?? ? ??? 液相平均密度的計算 液相平均密度的計算選用下式： 1 iLm ia???? 由物性數(shù)據(jù)手冊查得不同溫度下的密度 [2]，列入下表 : 80℃ 100℃ 120℃ 苯（ 3/kgm ） 甲苯（ 3/kgm ） ① tD=℃時塔頂?shù)钠骄芏扔嬎悖?1? 代表苯； 2? 代表甲苯） 1