【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 甲苯當(dāng)做理想物系， 根據(jù) 表 31 中輕組分苯的數(shù)據(jù)， 用 AutoCAD 畫出其平衡曲線如 圖 31： 圖 31：苯的氣液 平衡曲線 得出精餾段操作線與 y軸的交點(diǎn)坐標(biāo)為 ，根據(jù)公式：1 Dmxy R? ?， 13 年產(chǎn)量 萬(wàn)噸苯 — 甲苯連續(xù)精餾篩板塔的設(shè)計(jì) 得出 ? ，取實(shí)際回流比為最小回流比的 倍，故： ? 。 精餾塔的氣液相負(fù)荷 1 . 7 9 . 6 7 1 6 . 4 4 ( / )L R D k m o l h? ? ? ? ( 1 ) ( 1 . 7 1 ) 9 . 6 7 2 6 . 1 1 ( / )V R D k m o l h? ? ? ? ? ? ( 1 ) ( 1 ) ( 1 . 7 1 ) 9 . 6 7 0 2 6 . 1 1 ( / )V R D q F k m o l h? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 1 . 7 9 . 6 7 1 1 8 . 9 3 3 5 . 3 7( / )L R D q F k m o l h? ? ? ? ? ? ? ? 精餾段及提餾段的操作線方程 由前面氣液相負(fù)荷，根據(jù)物料守恒，不難得： 精餾段操作線方程為：1 0 . 6 3 0 0 . 3 5 211 Dn n nxRy x xRR? ? ? ? ??? 提餾段操作線方程為：1 1 . 3 5 5 0 . 0 1 1wn n nWxLy x xVV? ?? ? ? ??? 操作回流比下理論板數(shù)確定 根據(jù) 表 31， 在 AutoCAD 軟件 上畫出實(shí)際回流比下苯 — 甲苯氣液平衡圖及塔板分布，如 圖 32： 圖 32 實(shí)際回流比下塔板分布圖 14 年產(chǎn)量 萬(wàn)噸苯 — 甲苯連續(xù)精餾篩板塔的設(shè)計(jì) 由圖可知： 理論板數(shù) 13TN? （包括塔釜再沸器）。 其中： 精餾段： 5RN? ； 提餾段： 7SN? （包括再沸器）； 進(jìn)料板第 6塊板（由上往下數(shù)） . 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的求取 （ 1）塔頂、進(jìn)料級(jí)、塔釜溫度的求取 由苯 — 甲苯氣液相平衡數(shù)據(jù) 作出其溫度 — 組成圖，如 圖 33： 圖 33：苯的溫度組成圖 因?yàn)轲s出液中苯的組成為： ? ，由精餾段操 作線方程： 1 0 .6 3 0 0 .3 5 2nnyx? ?? 可得第一塊塔板上的氣 相組成： 1 ? 。 15 年產(chǎn)量 萬(wàn)噸苯 — 甲苯連續(xù)精餾篩板塔的設(shè)計(jì) 同理，由于釜液中苯的組成為： ? ，由于前面已用 AutoCAD 做出了混合物中苯的氣液平衡關(guān)系圖，可以得到再沸器（相當(dāng)于一塊理論板）中的氣相組成： y=,由提餾段操作線方程： 1 1. 35 5 0. 01 1nnyx? ??，可得 塔內(nèi)最后一塊塔板的液相組成： 1 ? ? 。 對(duì)于進(jìn)料級(jí)， 由于是泡點(diǎn)進(jìn)料且進(jìn)料溫度也是泡點(diǎn)，進(jìn)料組成為 ? ，由 圖 33，可得出進(jìn)料 溫度為： ?? 由 1 ? 、 1 ? ? ，通過(guò) 圖 33，可以找出塔頂及塔釜的溫度，分別為： 塔頂： ??、 塔釜： ??、進(jìn)料級(jí)溫度 ： ?? 所以： 精餾段 平均溫度： 1 ?? 提餾段平均溫度： 2 ?? （ 2）塔頂、進(jìn)料級(jí)、塔釜粘度的求取 表 32：液體粘度 181。L 溫度 (℃ ) 80 90 100 110 120 苯（ mPa .s） 甲苯（ mPa .s） 根據(jù)平均粘度公式： lg lgLm i ix???? ，由上 表 32， 查得在 ??下，苯（ A）、甲苯（ B）的平均粘度分別為：苯： mP a s? ??、甲苯： mP a s? ?? 塔頂液相平均粘度為： ,l g 0 . 9 5 l g ( 0 . 3 0 0 ) ( 1 0 . 9 5 ) l g ( 0 . 3 0 4 ) 0 . 4 2 7L D m? ? ? ? ? ? ? , Dm mPa s? ?? 在 ??下，苯（ A）、甲苯（ B）的平均粘度分別為：苯： mP a s? ??、甲苯： mP a s? ??， 塔底 液相平均粘度為： ,l g 0 . 0 3 l g ( 0 . 2 3 9 ) ( 1 0 . 0 3 ) l g ( 0 . 2 5 7 ) 0 . 5 9 1 0 . 2 5 6L w m L w m m P a s??? ? ? ? ? ? ? ? ? 在 ??下，苯（ A）、甲苯（ B）的平均粘度分別為：苯： mP a s? ??、甲苯： 0. 28 3B mPa s? ??， 進(jìn)料 液相平均粘度為： 16 年產(chǎn)量 萬(wàn)噸苯 — 甲苯連續(xù)精餾篩板塔的設(shè)計(jì) ,l g 0 . 5 0 l g ( 0 . 2 7 6 ) ( 1 0 . 5 0 ) l g ( 0 . 2 8 3 ) 0 . 5 5 4 0 . 2 7 9L F m L w m m P a s??? ? ? ? ? ? ? ? ? 故： 精餾段 液相平均粘度為： ( 0 .3 0 0 0 . 2 7 9 ) 0 .2 9 02m m P a s? ?? ? ?精。 提餾段液相平均粘度為： ( 0 .2 5 6 0 . 2 7 9 ) 0 .2 6 82m m P a s? ?? ? ?提 精餾段平均效率的確定及精餾段實(shí)際板數(shù) 根據(jù)奧康奈爾公式算全塔效率： ( )TLE ?? ?? ， 式中： ? ? 塔 頂 、 塔 底 平 均 溫 度 下 的 相 對(duì) 揮 發(fā) 度 L s? ??塔 頂 、 塔 底 平 均 溫 度 下 的 液 相 粘 度 ， mPa 由 1 ??，知 精餾段 平均相對(duì)揮發(fā)度 ?? 。而 mPa s? ??精 故 精餾段平均效率為： ?精 故： 精餾段實(shí)際板數(shù)： 6= 1 1 . 3 60 .5 2 8N ?精 取 12 塊 板 （ 包 括 了 進(jìn) 料 級(jí) ） 提餾段平均效率的確定及提餾段實(shí)際板數(shù) 由 2 ??，知提餾段平均相對(duì)揮發(fā)度 =? 。而 mPa s? ??提 故提餾段平均效率為： ?提 故： 提餾段實(shí)際板數(shù)： 6= 1 0 .9 50 .5 4 8N ?提 取 11 塊 板 （ 沒(méi) 包 括 再 沸 器 ） 全塔效率的確定及全塔實(shí)際板數(shù) 由以上數(shù)據(jù)可知： 全塔實(shí)際板數(shù)共有 23 塊（沒(méi)包括再沸器），進(jìn)料級(jí)在第12塊板 上（從上往下 數(shù)）。 所以全塔效率為： 1 3 1= 1 0 0 % = 5 2 .1 7 4 %23TE ? 分的相關(guān)計(jì)算 平均操作壓力的計(jì)算 因?yàn)樗敳僮鲏簭?qiáng)為 常壓， 10 5DP kPa? 。取每層塔板壓力為 計(jì)算，則進(jìn)料級(jí)壓力： 10 1. 32 5 0. 9 12 11 2. 12 5FP k P a? ? ? ?. 故精餾段平均壓力為： 17 年產(chǎn)量 萬(wàn)噸苯 — 甲苯連續(xù)精餾篩板塔的設(shè)計(jì) 1 0 1 . 3 2 5 1 1 2 . 1 2 5 1 0 6 . 7 2 52mP k P a??? 平均操作溫度的計(jì)算 塔頂溫度為： ??， 進(jìn)料級(jí)溫度為： ?? 故精餾段平均溫度為： 9 1 .3 8 8 2 .6 3 8 7 .0 12mTC?? ? ? 平均摩爾分子量的計(jì)算 對(duì)于塔頂，輕組分苯的含量： 1 ?? ，查 圖 32， 得 1 ? 。故有： 0. 95 78 .1 1 ( 1 0. 95 ) 92 .1 3 78 .8 1v D mM ? ? ? ? ? ? 0. 88 78 .1 1 ( 1 0. 88 ) 92 .1 3 79 .7 9lD mM ? ? ? ? ? ? 對(duì)于加料板，由于加料板溫度 ??，查 圖 33，得出加料板上組成：? 、 ? 故有 : 0. 71 78 .1 1 ( 1 0. 71 ) 92 .1 3 82 .1 8vFmM ? ? ? ? ? ? 0. 50 78 .1 1 ( 1 0. 50 ) 92 .1 3 85 .1 2lF mM ? ? ? ? ? ? 故精餾段平均分子量為： 7 8 .8 1 8 2 .1 8 8 0 .5 02vR mM ??? 7 9 .7 9 8 5 .1 2 8 2 .4 62lR mM ??? 液相平均表面張力的計(jì)算 苯、甲苯純物質(zhì)的表面張力數(shù)據(jù)如 表 41所示： 表 41： 純組分的表面張力 溫度 80 90 100 110 120 苯， mN/m 20 甲苯， Mn/m 液體平均表面張力的計(jì)算公式為： 1nLm i ii x????? 塔頂溫度 ??，查表 41 可得純物質(zhì)的表面張力數(shù)據(jù)：苯 18 年產(chǎn)量 萬(wàn)噸苯 — 甲苯連續(xù)精餾篩板塔的設(shè)計(jì) /A mN m? ? 、甲苯 /B mN m? ? ，又有 1 ? 。 故有： 0 . 8 8 2 0 . 8 8 ( 1 0 . 8 8 ) 2 1 . 4 1 2 0 . 9 4 /L D m m N m? ? ? ? ? ? ? 進(jìn)料板溫度 ??，查表 41 可得純物質(zhì)的表面張力數(shù)據(jù)：苯 /A mN m? ? 、甲苯 /B mN m? ? ，又有 ? 。 故有： 0 .5 0 1 9 .8 3 ( 1 0 .5 0 ) 2 0 .4 5 2 0 .1 4 /L F m m N m? ? ? ? ? ? ? 所以， 精餾段的平均表面張力為： 2 0 . 9 4 2 0 . 1 4 2 0 . 5 4 /2L R m m N m? ??? 氣液平均密度的計(jì)算 （一）液相平均密度的計(jì)算 苯和甲苯的液相密度數(shù)據(jù)如下 表 42所示： 表 42： 組分的液相密度 溫度 (℃ ) 80 90 100 110 120 苯 ,kg/ 3m 814 805 791 778 763 甲苯 ,kg/ 3m 809 801 791 780 768 計(jì)算公式為 ： 1 ABm A Baa? ? ??? 其中 A? 、 B? 為純組分密度， Aa 、 Ba 為混合物中各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。 塔頂：塔頂溫度： ??，第一塊板的液相組成： 1 ? ，查 表 42得在塔頂溫度下各組分的密度為：苯 /A kg m? ? 、 甲苯 /B kg m? ? 。 由 1 ? ，知第一塊板上苯的質(zhì)量分率為： 0 . 8 8 7 8 . 1 1 0 . 8 60 . 8 8 7 8 . 1 1 0 . 1 2 9 2 . 1 3Aa ???? ? ? 甲苯的質(zhì)量分率為 1 0. 86 0. 14Ba ? ? ?。故塔頂液相平均密度為： 31 0 . 8 6 0 . 1 4 8 1 0 . 9 6 /8 1 1 . 6 3 8 0 6 . 9 0 DmDm k g m?? ? ? ? ? 進(jìn)料級(jí)：進(jìn)料級(jí)溫度： ??，進(jìn)料板液相組成： ? ，查表 42得在塔頂溫度下各組分的密度為：苯 /A kg m? ? 、甲苯 /B kg m? ? 19 年產(chǎn)量 萬(wàn)噸苯 — 甲苯連續(xù)精餾篩板塔的設(shè)計(jì) 由 ? ，知進(jìn)料板上苯的質(zhì)量分率為： 0 . 5 0 7 8 . 1 1 0 . 4 60 . 5 0 7 8 . 1 1 0 . 5 0 9 2 . 1 3Aa ???? ? ? 甲苯的質(zhì)量分率為： 1 0. 46 0. 54Ba ? ? ?。故 進(jìn)料級(jí) 液相平均密度為： 31 0 . 4 6 0 . 5 4 8 0 1 . 2 0 /8 0 3 . 0 7 7 9 9 . 6 2 FmFm k g m?? ? ? ? ? 綜上，精餾段液相平均密度 為： 3() 8 0 6 . 0 8 /2F m D mlm k g m??? ??? （二）氣相平均密度的計(jì)算 假設(shè)氣相為理想氣體，由理想氣體狀態(tài)方程，可知?dú)庀嗥骄芏鹊挠?jì)算式為 m vmVmmpMRT? ? 故，精餾段氣相平均密度為： 31 0 6 . 7 2 5 8 0 . 5 0 2 . 8 7 /8 . 3 1 4 ( 8 7 . 0 1 2 7 3 . 1 5 )m v mVm mpM k g mRT? ?? ? ??? 液相平均粘度的計(jì)算 之前的計(jì)算已將精餾段的平均粘度值算出，精餾段液相平均粘度為： ( 0 .3 0 0 0 . 2 7 9 ) 0 .2 9 02m m P a s? ?? ? ?精 塔徑的計(jì)算 （ 1） 最大空 塔氣數(shù)和空塔氣速的計(jì)算 最大空塔氣速的計(jì)算公式為： m ax LVVuC????? 精餾段氣液相的體積流率計(jì)算： 32 6 . 1 1 8 0 . 5 0 0 . 2 0 3 4 /3 6 0 0 3 6 0 0 2 . 8 7VmvVmVMq m s? ?? ? ?? 31 6 . 4 4 8 2 . 4 6 0 . 0 0 0 4 7 /3 6 0 0 3 6 0 0 8 0 6 . 0 8LmL LmLMq m s? ?? ? ?? C由式： 20 () ??求取， ? 為所處物系的液體表面張力（ /Nm）。 20C由史密斯關(guān)聯(lián)圖 （圖 4