【文章內(nèi)容簡介】 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 全塔效率 全塔效率 ET=– m 根據(jù)塔頂和塔底液相組成查表 12 ，求得塔平均溫度。 塔頂 TD=℃ ， 塔底 TW=100℃ 塔平均溫度 : （ +100） /2= 該溫度下進(jìn)料液相平均粘度為 μ m= A+()μ B =?+?3166 = s 其中μ A= mPa s， μ B= s 該數(shù)據(jù)由《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊》和天津大學(xué)《化工原理》教材上冊附錄七查得。 ∴ ET=– ==% 篩板塔的板效率為： 15 652 117 52%TE ? ? ? ? 實(shí)際塔板數(shù)及實(shí)際加料位置 精餾段 N1=5/=，取 10塊 總板數(shù) N=25/=，取 49塊 實(shí)際進(jìn)料位置為第 10 塊板。 塔的工藝條件及物性數(shù)據(jù)計(jì)算 塔頂壓強(qiáng) 取每層塔板壓降為Δ p=,則 進(jìn)料板壓強(qiáng) PF=+?5= 塔底壓強(qiáng) PW=+?18= 精餾段平均操作壓強(qiáng) : k paPm ??? 提餾段平均操作壓強(qiáng) : k paPm ??? 操作溫度 T 乙醇－水的飽和蒸汽壓可用 Antoine 方程求算，即： CT BA ???ln 式中 T――物系 溫度， K； P＊ ――飽和蒸汽壓， mmHg。 A,B,C―― Antoine 常數(shù)， 式中 A、 B、 C 為常系數(shù)，對于乙醇－水物系，其值見表 23 表 23 組分 A B C 乙醇 水 1 * 1 0 1 . 3 1 0 1 . 31d a tmP k p a k p aa tm?? 16 注：表中乙醇以 A表示；水以 B表示。 應(yīng)用計(jì)算機(jī)計(jì)算塔頂、塔釜、及進(jìn)料板溫度程序見附錄 計(jì)算結(jié)果：進(jìn)料板溫度 90Ft ? ℃ 塔頂溫度 ? ℃ 塔釜溫度 100?Wt ℃ 1280 .6 52 96 90 85 .3 3290 10 0 952tt?? ? ??? ? ? 物性數(shù)據(jù)計(jì)算 1 平均分子量 Mm 乙醇分子量為 MA= ，水分子量 MB= 塔頂 y1= Dx =， x1= 則氣相平均分子量為： MV， DM= + ()= Kmol1 液相平均分子量為： ML， DM= +（ 1– ） = Kmol1 進(jìn)料板 yF=y4 =， xF=x4= 則氣相平均分子量為： MV， FM= + ()= Kmol1 液相平均分子量為： ML， FM= + ()= Kmol1 塔底 yW=， xW= 則氣相平均分子量為： MV， WM= +（ 1– ） = Kmol1 液相平均分子量為： ML， WM= +（ 1– ） = Kmol1 精餾段平均分子量： 氣相 ： 1, ???mVM Kg Kmol1 液相 ： 1, ???mLM Kg Kmol1 17 提餾段平均分子量： 氣相 ： 2 , ???mVM Kg Kmol1 液相 ： 2 , ???mLM Kg Kmol1 2 平均密度 由式 LBBLAALm ????? ??1 可求相應(yīng)的液相密度。 其中α為質(zhì)量分率， 對于塔頂： tD=℃，ρ L， A= m3，ρ L， B= m3 則 ??????? mkgl m Dl m D ?? 對于進(jìn)料板： tF= ℃，ρ L， A= m3，ρ L， B= m3 則 ??????? mkgl m Fl m F ?? 對于塔底： tW=100℃，ρ L， A= m3，ρ L， B= m3 則 ??????? mkgl m Wl m W ?? 精餾段平均液相密度： 3,1, ??????? mkgFLmDLmLm ??? 提餾段平均液相密度： 3,2, ??????? mkgFLmWLmLm ??? 對于塔頂 氣相 ： 3111 )( ????? ????? mkgTR MpmmmD? 對于進(jìn)料板 氣相 ： 18 3222 )( ????? ????? mkgTR MpmmmF? 對于進(jìn)料板 氣相 ： 3222 )( ????? ????? mkgTR MpmmmW? 精餾段平均氣相密度： 31, ??? mkgmv? 提餾段平均氣相密度： 32, ??? mkgmv? 3 液體表面張力 ?? ?? ni iim x1 ?? 對于塔頂： tD=℃，σ A= m1，σ B= m1 σ M， D= + = m1 對于進(jìn)料板： tF=℃，σ A= m1，σ B= mN m1 σ M， F= + = m1 對于塔底： tW=100℃，σ A= m1，σ B= mN m1 σ M， W= + = m1 精餾段平均表面張力： 11 ????? mmNm? 提餾段平均表面張力： 12 ????? mmNm? 4 液體黏度 ?? ?? ni iiLm x1 ?? 對于塔頂： tD=℃，μ LA=，μ LB= mPa μ LM， D= + = mPa 對于進(jìn)料板： tF=℃，μ LA = mPa，μ LB = mPa μ LM， F = + = mPa 對于塔底： tW=100℃，μ LA= mPa，μ LB = mPa μ LM， W = + = mPa 精餾段平均液相黏度：,1 0 . 4 7 6 2 0 . 3 3 1 7 0 . 4 0 2 62Lm m P a? ??? 19 提餾段平均液相黏度：,2 0 . 3 3 1 7 0 . 2 8 3 8 0 . 3 0 7 7 52Lm m P a? ??? 氣液負(fù)荷計(jì)算 V=（ R+1） D= = h1 131,1, 00 00 ????????? SmMVVVmVmS ? L=RD= = kmol h1 131,1, ????????? SmMLLLmLmS ? Lh= 3600= h1 2 提餾段氣液負(fù)荷計(jì)算 13132,2,1132,2,136003600)1(???????????????????????????????????????hmLSmMLLhk mo lLSmMVVhk mo lFqVVhLmLmSVmVmS?? 精餾段工藝設(shè)計(jì) 精餾段塔和塔 板主要工藝尺寸計(jì)算 1 塔徑 D 初選所設(shè)計(jì)的精餾塔為中型塔，采用單流型塔板，板間距 HT=450mm。 02 ) () 093 ())(( 21211,1, ???mvLmSSVL ?? 查教材圖 1042 ，可得到表面張力為 20mN/m 時(shí)的負(fù)荷因子 C20=。 )()20( ???? mCC ? 20 液泛速度 11,1,1, 50.. ????????? smCumvmvLmF ? ?? 取安全系數(shù)為 u = max ?? =塔徑 mD ???? 圓整為 D= 空塔氣速 122 )4( ????????? smDVu S? 由 D=，根據(jù)教材表 101，塔的板間距 HT可以為 450mm。 2 溢流裝置 因?yàn)?D=,根據(jù)塔徑，由化工原理下冊表 10— 2（ P180）采用單溢流，弓型降液管，凹行受液盤及平行溢流堰，不設(shè)進(jìn)口堰。 1． 溢流堰長 LW== 0.= 2． 出口堰高 hW=hLhOW 式中 ： hL––– 板上液層高，取 hOW––– 板上方液頭高度 ??DLW 由 文獻(xiàn) [2]查知 ，溢流收縮系數(shù) E= 01 ) ()( 323323 ???????? ?? WhOW LLEh ∴ hW== m 3． 降液管的寬度 Wd與降液管的面積 Af 由 ?DLw 查教材圖 1040 得 Wd/D=， Af/AT= 故 Wd= = Af=（ ） D2= = 計(jì)算液體在降液管中停留時(shí)間以檢驗(yàn)降 液管面積。 SS ????? ， 故符合要求 4． 降液管底隙高度 h 取液體通過降液管底隙的流速 10 ???? smu 計(jì)算降液管底隙高度 h0 21 muL LhhL Lu W SW S ,0 ?????????? 塔板布置 1． 取邊緣區(qū)寬度 WC=，安定區(qū)寬度 WS= 2． 計(jì)算開孔區(qū)面積 ]s i n180[2 1222 RxRxRxA a ?????? ? 其中： x=D/2– （ Wd+WS） =– （ +） = R=D/2– WC=– = 21222 )] (s i [2 mA a ?????? ? 篩孔數(shù) n 與開孔率 φ (1)處理的物系無腐蝕性，取篩孔的孔徑 d0=5mm (2)篩板選用一般碳鋼，板厚δ == 5=6mm 篩孔按正三角形排列 孔中心距 t=3d0=3 5=15mm (3)塔板上篩孔數(shù) 孔中心距 t=3d0=3 5=15mm 1． 塔板上篩孔數(shù) 101158)101158(2323 ???????aAtn 2． 塔板開孔區(qū)的開孔率 φ %%100 )( %100 2200 ??????dtAAa? 開孔率在 5~15%范圍內(nèi)，符合要求。 每層塔板上的開孔面積 A0=φ Aa= = 氣體通過篩孔的氣速 101,0 ???? smAVu S 精餾段塔有效高度 Z1=（ 10– 1） = 22 篩板流體力學(xué)驗(yàn)算 1 氣體通過篩板壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨? 1. 干板壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨?hc 530 ???d 查 文獻(xiàn) [2]得 C0= mCuhLmmvc ) () ()()( 21,1,201,01, ????? ?? 2. 氣流穿過板上液層壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨?hl 11 ?????? smAA Vu fT Sa 氣相動(dòng)能因數(shù) FA ,11 ???? mvaa uF ? 由設(shè)計(jì)書圖 5– 11 查取板上液層充氣系數(shù) ? = hl=? hL=? （ hW+hOW） = = 3. 克服液體表面張力壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨?hσ mdgh Lm m 00 301,11, ??? ??????? ?? ?? 通過篩板壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨? hP1=hC+hl+ 1,?h =++= 單板壓降： PaPaghP LmPP l 7 0 4 4 40 7 ,1 ????????? ? 符合設(shè)計(jì)要求。 霧沫夾帶量 ev 的驗(yàn)算 塔板上鼓泡層的高度 hf== = 161, ) ( )( ???????? ???fTamv hHue ? 11 2 5 ?? ???? 氣液氣液 kgkgkgkg ∴精餾段在設(shè)計(jì)負(fù)荷下不會(huì)發(fā)生過量霧沫夾帶。 23 漏液的驗(yàn)算 1,1,01, ) 0 5 ( mvLmLOW hhCu ?????? ??? sm sm / 3 0 5 8 0)0 0 2 0 5 (7 7 ??????? 篩板的穩(wěn)定性系數(shù) ,1,0 ??? OWuuK 該值大于 ，符合設(shè)計(jì)要求。 ∴精餾段在設(shè)計(jì)負(fù)荷下不會(huì)產(chǎn)生過量