【文章內(nèi)容簡介】 60 80 100 120 苯 3/kg m 甲苯 3/kg m 表 23 苯、甲苯的表面張力 溫度℃ 0 20 40 60 80 100 120 苯 /mNm 甲苯 /mNm 表 24 苯、甲苯的摩爾定比熱容 溫度℃ 0 50 100 150 苯 / ( )kJ kmol k 甲苯 / ( )kJ kmol k 表 25 苯、甲苯的汽化潛熱 溫度℃ 20 40 60 80 100 120 苯 /kJ kg 甲苯 /kJ kg 第二章 塔板的工藝設(shè)計 5 精餾塔的物料衡算 （ 1）原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率 苯的摩爾質(zhì)量 ? /kg kmol 甲苯的摩爾質(zhì)量 BM = /kg kmol 0 . 4 5 7 8 . 1 1x 0 . 4 9 10 . 4 5 7 8 . 1 1 0 . 5 5 9 2 . 1 3F ???kg/kmol 0 . 9 9 7 8 . 1 1x 0 . 9 9 20 . 9 9 7 8 . 1 1 0 . 0 1 9 2 . 1 3D ???kg/kmol w 0 . 0 1 7 8 . 1 1x = =0 . 0 1 20 . 0 1 7 8 . 1 1 0 . 9 9 9 2 . 1 3?kg/kmol （ 2）原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量 MF= +() = MD= +() = MW= +() =（ 3）物料衡算 原料處理量 30000 噸苯， 1 年 310 天，每天 24 小時計算。 30000000 4 7 .3 08 5 .2 5 3 1 0 2 4F ????= 總物料衡算 D+W= 苯物料衡算 =+ 聯(lián)立解得 W= D=式中 F原料液流 量 D塔頂產(chǎn)品量 第二章 塔板的工藝設(shè)計 6 W塔底產(chǎn)品量 塔板數(shù)的確定 由文獻 [1]中苯與甲苯的汽 液平衡組成可以找出 10 1021 ???? ??m 算出。如 表 26 苯 — 甲苯（ ）的 txy 相平衡數(shù)據(jù) 苯摩爾分數(shù) 溫度℃ 苯摩爾分數(shù) 溫度℃ 液相 氣相 液相 氣相 1? =BABA yy xx // = )( )( ?? = 同理可算出其它的 ? 從而推出 ?m? 所以平衡線方程xxxxy )1(1 ????? ?? 因為 q=1 即 Fe x?? 7 0 ??? ??y e m in0 . 9 9 0 . 7 0 7 1 . 40 . 7 0 7 0 . 4 9D eeeyxR y x? ?? ? ??? 取操作回流比。 R== 2? 3? 4? 5? 6? 7? 8? 9? 10? 第二章 塔板的工藝設(shè)計 7 求精餾塔的氣、液相負荷 L=RD=?=V=(R+1)D=(+1)?=V39。 =(R+1)D(1q)F=(+1)?= kg/kmol(泡點進料： q=1) L39。 =RD+qF=?+= 求操作線方程 （ 1）精餾段操作線方程為： 1 11y DnnRRRxx? ????= 1 0. 67 7 0. 32nnyx? ?? 提餾段操作線方程為 : 1 39。 1 . 3 3 7 0 . 0 0 439。39。 wn n nWxLy x xVV? ? ? ? ? （ 2）逐板法求理論板 相平衡方程 axy= 1 a1 x?（ ） 解得 =1 ? 變形得 yx= 用精餾段操作線和相平衡方程進行逐板計算 1 =? ， 11 11yx = = 0 .9 8y a 1y? （ ） 2y = 1x +=， 2 yx = = y 3y = 2x +=， 3 yx = = y 4y = 3x +=， 4 yx = = 7 7 y 第二章 塔板的工藝設(shè)計 8 5y = 4x +=， 5 yx = = y 6y = 5x +=， 6 yx = = y 7y = 6x +=, 7 yx = = y 8y = 7x +=, 8 yx = = y 9y = 8x +=, 9 yx = = y 因為， 9x =＜ fx = 故精餾段理論板 n=8，用提留段操作線和相平衡方程繼續(xù)逐板計算 10y = 9x =， 10 yx = = 0 .4 1 72 .4 7 1 .4 7 y 11y = 10x =， 11 yx = = 0 .3 3 42 .4 7 1 .4 7 y 12y = 11x =， 12 yx = = 0 .2 4 32 .4 7 1 .4 7 y 13y = 12x =， 13 yx = = 7 7 y 14y = 13x =， 14 yx = = 0 .0 9 72 .4 7 1 .4 7 y 15y = 14x =， 15 yx = = 0 .0 5 42 .4 7 1 .4 7 y 16y = 15x =， 16 yx = = 28 7 7 y 第二章 塔板的工藝設(shè)計 9 17y = 16x =，17 yx = = y 因為 17x =＜ wx = 所以總理論板數(shù)為 17 塊（包括再沸器），第 8 塊板上進料。 全塔效率的計算 查文獻得，塔頂溫度 DT =℃，塔釜溫度 WT =110℃，全塔平均溫度 Tm =℃ 分別查得苯、甲苯在平均溫度下的粘度 A? =()， B? =() 平均粘度由公式，得 m? =? +? = 全塔效 TE 0 . 2 4 50 . 4 9 ( 0 . 2 6 9 2 . 5 ) 0 . 5 3 7TE ?? ? ? ? 求實際板數(shù) 精餾段實際板層數(shù) = 9 =17N精 提餾段實際板層數(shù) = 8 =15N提 第二章 塔板的工藝設(shè)計 10 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計算 （ 1）操作壓力計算 塔頂操作壓力 P＝ kPa 每層塔板壓降 △ P＝ kPa 進料板壓力 PF ＝ + 17＝ 塔底操作壓力 PW = kPa 精餾段平均壓力 Pm1 ＝（ +）／ 2＝ 提餾段平均壓力 Pm2 =（ +） /2 = kPa （ 2）操作溫度計算 依據(jù)操作壓力，由泡點方程通過試差法計算出泡點溫度，其中苯、甲苯的飽和蒸氣壓由安托尼方程計算，計算過程略。計算結(jié)果如下： 塔頂溫度 tD =℃ 進料板溫度 tF ＝ 90℃ 塔底溫度 TW =110℃ 精餾段平均溫度 tm =（ +90） /2 = ℃ 提餾段平均溫度 mt =（ +110） /2 =℃ （ 3）平均摩爾質(zhì)量計算 塔頂平均摩爾質(zhì)量計算 由 xD=y1=,代入相平衡方程得 x1= Mm,DL=? +（ ） ? =( kmolkg ) Mm,DV=? +（ ） ? =( kmolkg ) 進料板平均摩爾質(zhì)量計算 由上面理論板的算法，得 yF ＝ ， xF ＝ Mm,FV=? +（ ） ? =( kmolkg ) Mm,FL=? +（ ） ? =( kmolkg ) 塔底平均摩爾質(zhì)量計算 由 xw=,由相平衡方程，得 yw= Mm,WV=? +（ ） ? =( kmolkg ) 第二章 塔板的工藝設(shè)計 11 Mm,WL=? +（ ） ? =( kmolkg ) 精餾段平均摩爾質(zhì)量 Mvm =2 ?=( kmolkg ) Mlm = 2 ? =( kmolkg ) 提餾段平均摩爾質(zhì)量 Mvm =2 ?=( kmolkg ) Mlm = 2 ? =( kmolkg ) （ 4） 平均密度計算 ①氣相平均密度計算 由理想氣體狀態(tài)方程計算，精餾段的平均氣相密度即 vm? =MMRTPV = ) 7 (3 1 2 9 0 7 ?? ? =( 3mkg ） 提餾段的平均氣相密度 ，vm? =MMRTPV = ) 7 1 1 5 ?? ?（ =( 3mkg ） ②液相平均密度計算 液相平均密度依下式計算，即 LBBAA ???aa1llm ?? 塔頂液相平均密度的計算 由 tD＝ ℃，查文獻 【 2】 得 )( 3mkgA ?? ； )( 3mkgB ?? 塔頂液相的質(zhì)量分率 aAD = )9 9 9 9 ???? ?（ 第二章 塔板的工藝設(shè)計 12 ? LDM = ）（ ? =( 3mkg ） 進料板 液相平均密度的計算 由 tF＝ 90℃ ，查文獻得 )( 3mkgA ?? ； )( 3mkgB ?? 進料板液相的質(zhì)量分率 aAF = )4 9 9 9 1..0 ???? ?（ ? LFM = ）（ ? =( 3mkg ） 塔底液相平均密度的計算 由 tw＝ ℃，查文獻得 )( 3mkgA ?? ； )( 3mkgB ?? 塔底液相 的質(zhì)量分率 aAF = 1 ) ? ?? ? ?（ mLW? = ）（ ? =( 3mkg ） 精餾段液相平均密度為 1lm? = 2 ? = 提餾段液相平均密度為 2mL? = 2 ? = (5) 液體平均表面張力計算 液相平均表面張力依下式計算，即 Lm? = iix?? 塔頂液相平均表面張力的計算 由 tD＝ ℃，查文獻得 111)( , ?????????? ???? mmNmmNmmNL D M LBLA? ?? 進料板液相平均表面張力的計算 第二章 塔板的工藝設(shè)計 13 由 tF＝ 90℃，查文獻得 111)4 8 ( 8 , ?????????? ???? mmNmmNmmNL F M LBLA? ?? 塔底液相平均表面張力的計算 由 tW＝ ℃，查手冊得 1114 1 )0 0 2 ( 0 2 , ?????????? ???? mmNmmNmmNL F M LBLA? ?? 精餾段 液相平均表面張力為 11 ????? mmNLM? 提餾段液相平均表面張力為 12 4 1 ????? mmNLM? (6) 液體平均粘度計算 液相平均粘度依下式計算，即 μ Lm=Σ xiμ i 塔頂液相平均粘度的計算 由 tD＝ ℃，查文獻得 sam samBA ??? ??? ?? L D M ??? samL D M ???? 3 ? 進料板液相平均黏度的計算 由 ℃90?Ft 查文獻得： sam samBA ??? ??? 31 30 ?? 同理可得 samL F M ???? ? 由 ℃?Wt 查文獻得： sam samBA ??? ??? 24 23 ?? 同理可得 samL W M ???? 2 4 ? 第二章 塔板的工藝設(shè)計 14 精餾塔的塔體工藝尺寸計算 塔徑的計算 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)?？蓞⒄障卤?【 3】 所示經(jīng)驗關(guān)系選取。 表 27 板間距與塔徑關(guān)系 塔徑DT， m ～ ～ ～ ～ ～ 板間距HT， mm 200～300 250～350 300～450 350～600 400～600 對精餾段： 初選板間距，取板上液層高度 mhL ? 精餾段氣液相體積流率為 精餾段 13111 6 0 0 2 9 6 0 0 ????????? smMVVVMVMS ? 13111 0 0 1 0 63 6 0 0 6 0 0 ????????? smMlLLMlMS ? 提餾段 13222 ????????? s