【文章內(nèi)容簡介】 DF/)0 0 7 1 9 ( 0 7 1 9 k g / k m o /)(?????????????????? 原料液及塔頂?shù)桩a(chǎn)品的摩爾流率 依題給條 件：一年以 300 天，一天以 24 小時計，有： W′＝ 26000t/a＝3611kg/h，全塔物料衡算： F′＝ D′＋ W′ ′＝ ′＋ ′ F′＝ 10669kg/h F＝ 10669247。＝ D′＝ 7058kg/h D＝ 7058247。＝ 4kmol/h W′＝ 3611kg/h W＝ 3611247。＝ 塔板數(shù)的確定 理論塔板數(shù) TN 的求取 苯 氯苯物系屬于理想物系，可采用梯級圖解法（ M T 法）求取 TN ，步驟如下： 氯苯的相平衡數(shù)據(jù)，利用泡點(diǎn)方程和露點(diǎn)方程求取 yx~ 依據(jù) ? ? ? ???? BABt ppppx ??? /， tAxpy /?? ，將所得計算結(jié)果列表如下： 表 1 相關(guān)數(shù)據(jù)計算 溫度，（℃） 80 90 100 110 120 130 ?ip 苯 760 1025 1350 1760 2250 2840 2900 氯苯 148 205 293 400 543 719 760 兩相摩爾分率 x 1 0 y 1 0 本題中，塔內(nèi)壓力接近常壓（實(shí)際上略高于常壓），而表中所給為常壓下的相平衡數(shù)據(jù)，因?yàn)椴僮鲏毫ζx常壓很小，所以其對 yx~ 平衡關(guān)系的影響完全可以忽略。繪出 txy 圖（圖 31） 17 苯 氯苯混合液的 txy圖（圖 31） R 采用作圖法求最小回流比。在圖 1 中對角線上，自點(diǎn) e（ ， ）作垂線 ef 即為進(jìn)料線（ q 線），該線與平衡線的交點(diǎn)坐標(biāo)為 ye= xe= 故最小回流比為 ??????? ee eDm xy yxR 考慮到精餾段操作線離平衡線較近，故取實(shí)際操作的回流比為最小回流比的2倍，即： ???? mRR 、液相負(fù)荷 : 精餾段： L=RD= =V=(R+1)D=(+1) =提餾段： L′ = ?L q F =+= 18 V′ =V= 精餾段操作線： ?????????? ??? R xR Ry D 提餾段操作線： ?????????????? xxVWxVLy x w 提餾段操作線為過 ? ?0 0 7 1 9 ,0 0 7 1 9 2 和 (,0)兩點(diǎn)的直線。 采用圖解法求理論板層數(shù)，如圖 32 所示。 苯 氯苯物系精餾分離理論塔板數(shù)的圖解（圖 32） 求解結(jié)果為 ???TN 塊 （不含釜）。其中，精餾段 31?TN 塊，提餾段 ?TN 塊，第 4 塊為加料板位置。 實(shí)際塔板數(shù) pN （根據(jù)老師給的全塔效率 TE =） 實(shí)際塔板數(shù) pN （近似取兩段效率相同） 19 精餾段： 65 5 ???pN 塊，取 61?pN 塊 提餾段： ???pN 塊，取 122?pN 塊 總塔板數(shù) 1821 ??? ppp NNN 塊。 塔的精餾段操作工藝條件及相關(guān)物性數(shù)據(jù)的計算 平均壓強(qiáng) mp 取每層塔板壓降為 計算。 塔頂： k P 0 0 1 ???Dp 加料板： k P ????Fp 塔底： k P aP W )126( ????? 精餾段平均壓強(qiáng)： ? ? k P 0 72/ 0 0 51, ???mp 提餾段平均壓強(qiáng)： k P aP m 1 32) 1 0 9(2, ???? 平均溫度 mt 依據(jù)操作壓力，由泡點(diǎn)方程通過試差法，計算出泡點(diǎn)溫度，其中苯、氯苯的飽和蒸汽壓由安托尼方程計算，計算結(jié)果如下： 塔頂溫度 ?tD 80℃ 加料板溫度 ?tF 88℃。 塔底溫度 ?tW 131℃ 。 精餾段平均溫度： ? ? 842/88801, ???mt ℃。 提餾段平均溫度： ? ? , ???mt ℃ 。 平均分子量 mM 塔頂： ?? Dxy ， ?x （查相平衡圖） ? ? k g / k m 1 29 8 6 8 6 , ??????mVDM ? ? k g / k m o , ??????mLDM 20 加料板： ?Fy ， ?Fx （查相平衡圖） ? ? k g / k m o 1 29 3 5 3 5 , ??????mVFM ? ? k g / k m o 1 27 2 8 2 8 , ??????mLDM 塔底： ?Wy , ?Wx 精餾段： ? ? k g / k m o 1, ???mVM ? ? k g / k m o , ???mLM 提餾段： T2=℃ 液相組成 2x ： , 10011022 ?? ???? xx 氣相組成 2y ： , 100110 22 ?? ???? yy k mo lkgM mV / 0 3)2 7 3 ( 1 22 7 3 , ?????? ?2,mLM k m o lkg /)6 2 2 ( 2 2 ????? 平均密度 mρ mLρ, 表 32 組分的液相密度 ρ （ kg/m3） 溫度，（℃） 80 90 100 110 120 130 ρ 苯 817 805 793 782 770 757 氯苯 1039 1028 1018 1008 997 985 純組分在任何溫度下的密度可由下式計算 苯 ： tA ??ρ 推薦： tA ??ρ 氯苯 ： tB ??ρ 推薦： tB ??ρ 式中的 t 為溫度，℃ 塔頂： 3kg /, ?????? tρ ALD 21 3kg /, ?????? tρ BLD 3kg / , ?????? mLDBLDBALDAmLD ρρa(bǔ)ρ aρ 進(jìn)料板 ： 3, kg / 0 7881 8 8 1 21 8 8 1 2 ?????? tALF? 3, kg / m1 0 3 1880 6 5 1 2 40 6 5 1 2 4 ?????? tBLF? 3, kg / ?????? mLFBLFBALFAmLFaa ???? 塔底： 3, k g / 5 61 3 11 8 8 1 21 8 8 1 2 ?????? tALW? 3, k g / 8 41 3 10 6 5 1 2 40 6 5 1 2 4 ?????? tBLW? 3, kg / ?????? mLWBLW BALW AmLW aa ???? 精餾段：液相密度 ? ? 31, k g / ???mL? 氣相密度 ? ? 31, 1,1,1, kg / ??? ??? m mVmmV RTMp? 提餾段：液相密 度 ? ? 32, k g / ???mL? mVρ, ? ? 32, 2,2,2, kg / ??? ??? m mVmmV RT Mp? 液體的平均表面張力 mσ 附： 表 33 組分的表面張力 σ （ mN/m） 溫度，（℃） 80 85 110 115 120 131 σ 苯 22 氯苯 雙組分混合液體的表面張力 mσ 可按下式計算： 由 ?? iiLm x?? 用試差法計算出該溫度下兩組分的表面張力為 塔頂： m N /, ?AD? ； m N /, ?BD? （ 80℃） m N / , ?????mD? 進(jìn)料板： m N / 85100 , ??????? AFAF ??； m N / 85100 , ??????? BFBF ??（ 88℃） m N / 7 1 2 8 , ?????mF? 精餾段： ? ? m N / ???m? 提餾段的計算方法與此類似，故省略。 液體的平均粘度 mLμ, 塔頂：查化工原理附錄 11，在 80℃下有： ? ? ? ? sm P )(, ????????? DBBDAAmLD xx ??? 加料板： sm P a3 0 4 )7 2 8 (3 7 0 0 8 , ???????mLF? 精餾段： ? ? sm P a3 1 0 , ????mL? 氣、液負(fù)相體積流量負(fù)荷計算 精餾段： 氣相摩爾流率： ? ? k m o l / 3 )4 9 3 (1 ?????? DRV 氣相體積流量： / 31,1,1, ????? mVmVs VMV ? 氣相體積流量： /h5 2 9 9 m/sm0 3 331, ??hV 液相回流摩爾流率： k m o l / 9 3 ???? RDL 23 液相體積流量： / 31,1,1, ????? mLmLs LML ? 液相體積流量 : /h4 .3 8 1 m/sm0 0 1 2 1 331, ??hL 提餾段： 氣相摩爾流率： V′ =V=氣相體積流量： / 00 0039。 32, 2,2, ????? mVmVs MVV ? 氣相體積流量： /h3 7 5 1 m/sm0 4 332, ??hV 液相回流摩爾流率： L′ = ?L q F =+=液相體積流量： / 32,2,2, ????? mLmLs LML ? 液相體積流量 : /h1 6 .3 1 m/sm0 0 4 5 3 332, ??hL 塔和塔板主要工藝結(jié)構(gòu)尺寸的計算 塔徑 mm450?TH 及板上液層高度 mm60?Lh ，則： ???? LT hH Smith 法求取允許的空塔氣速 maxu （即泛點(diǎn)氣速 Fu ） ??????????????????????????????VLssVL ?? 查 Smith 關(guān)聯(lián)圖，見圖 33，得 C20= 24 圖 33 Smith 關(guān)聯(lián)圖 負(fù)荷因子 20 20 ???????????????? ?CC 泛點(diǎn)氣速： ? ? ? ? 3 6 7 ?????? VVLCu ??? m/s ，則空塔氣速為 m /s9 5 4 m a x ?? uu )9 5 4 (????? uVD s ? 圓整取 mm1200?D ，此時的操作氣速 m/?u 。 塔截面積為 : 222 mDAT ???? ?? 實(shí)際空塔氣速為： smAVu TS / ??? 精餾塔有效高度 25 精餾段有效高度為： m2 .2 HNZT ?????? ）（）（ 精精 提餾段有效高度為： HNZT ?????? ）（）（ 提提 在進(jìn)料板上方開一人孔，其高度為 800mm 故精餾塔的高度為： ??? 提精 ZZZ ++=8m 塔板工藝結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計與計算 溢流裝置 因塔徑 D=,可采用單溢流型的平頂弓形溢流堰、弓形降液管、凹形受液盤，且不設(shè)進(jìn)口內(nèi)堰。 （ 1）溢流堰長（出口堰長） wl 取 ???? Dlw （ 2）出口堰高 wh owLw hhh ?? 對平直堰 ? ? 3/2/0 0 2 8 whow lLEh ? 由 ?Dlw 及 ??wh lL ，查化工原理課程設(shè)計圖 55得 ?E ，于是： ? ? 1 1 8 ?????owh （滿足要求） m0 4 8 1 1 1 8 ????? owLw hhh （ 3）降液管的寬度 dW 和降液管的面積 fA 由 ?Dlw ，查化原下 P147圖 1116 得 0 5 6 0 ,1 0 7 ?? Tfd AADW ，即： m1 2 8 0 7 ???dW ， ?TA ，