【文章內(nèi)容簡介】 5℃ 40℃ 殼程（ 冷凝水 ）： 20℃ 40℃ 管程 ① 正丁醛從 115℃ 先降到 ℃ 由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，后繼續(xù)降溫至 40℃ 。 115℃ － ℃ 的 定 性 溫 度 為 ℃ ， 查 該 溫 度 下 氣 態(tài) 比 熱 容 為(molK)；在沸點 ℃ 時，正丁醛的汽化熱為 ； ℃ － 40℃ 的定性溫度為 ℃ ，查此溫度下液態(tài)比熱容為(molK)。 Q1=()+ 103+()=② 異丁醛從 115℃ 先降到 ℃ 由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，后繼續(xù)降至 40℃ 。 120℃ － ℃ 的 定 性 溫 度 為 ℃ ， 查 該 溫 度 下 氣 態(tài) 比 熱 容 為(molK)； 在沸點 ℃ 時， 異 丁醛的汽化熱為 ； ℃ － 40℃ 的定性溫度為 ℃ ，查此溫度下液態(tài)比熱容為(molK)。 Q2=()+ 103+() =12Q Q Q?? /K J h? ? ? 常州大學(xué) 本科 生 畢業(yè)設(shè)計 第 9 頁 共 38 頁 選擇冷凝水溫度為 20℃ ，溫升為 20℃ ， m(115 40) ( 40 20)t 41. 61115 40ln 40 20? ? ? ℃ 查《化工原理課程設(shè)計》 P64，表 26 總傳熱系數(shù)的選擇， 選擇 K=1100 )k/(w 2?m ,假設(shè)熱損失為 10%， 換熱面積： 2m1 . 1 1 . 1 9 5 8 1 3 4 4 . 5 7 6 3 . 9 6 m3 . 6 t 3 . 6 1 1 0 0 4 1 . 6 1QA K ?? ? ?? ? ? 冷凝水的流量：m 1 . 1q 1 2 5 4 6 9 . 9 8 k g /4 . 2 0 2 0Q h??? 異構(gòu)物塔頂冷凝器 冷凝器將氣體從 64℃ 冷卻為 64℃ 的液體，查《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊》，得到 64℃時各物質(zhì)的汽化熱見 下表 。 表 汽化熱表 名稱 摩爾流量 kmol/h 摩爾百分?jǐn)?shù) mol% 汽化熱 r/(kg/h) 正丁醛 1 異丁醛 99 12Q Q Q?? 3( 657 32. 3 29. 498 46. 100 6) 10? ? ? ? ? ? kJ/h 選擇冷凝水溫度為 20℃ ，溫升為 10℃ ， m( 64 20) ( 64 30)t 864 20ln 64 30? ? ?℃ 查 《化工原理課程設(shè)計》 P64，表 26 總傳熱系數(shù)的選擇， 選擇 K=1000 )k/(w 2?m ,假設(shè)熱損失為 10%， 換熱面積： 2m1 . 1 1 . 1 1 3 7 4 9 1 7 . 6 1 1 0 . 8 3 m3 . 6 t 3 . 6 1 0 0 0 3 8 . 7 8QA K ?? ? ?? ? ? 冷凝水的流量：m 1 .1q 3 6 .0 1 k g /4 .2 0 1 0Q h??? 異構(gòu)物塔釜再沸器 再沸器將液體從 ℃ 加熱為 ℃ 的蒸氣， ℃ 時各物質(zhì)的汽化熱見 下表。 表 汽化熱表 名稱 摩 爾流量 kmol/h 摩爾百分?jǐn)?shù) mol% 汽化熱 r/(kJ/mol) 正丁 醛 常州大學(xué) 本科 生 畢業(yè)設(shè)計 第 10 頁 共 38 頁 異丁醛 塔釜平均汽化熱： r 3 1 .4 6 0 .9 9 2 8 .7 5 0 .0 1 3 1 .4 3 k J / m o l? ? ? ? ? 塔釜的上升蒸汽量： k /V mol h? 331. 43 151 704 10 475 809 46. 67 kJ /Qh? ? ? ? 選擇 水蒸氣溫度為 ℃ ，其汽化熱為 mt 1 7 0 .4 7 5 .7 9 4 .7? ? ?℃ 查《化工原理課程設(shè)計》 P64，表 26 總傳熱系數(shù)的選擇， 選擇 K=1000 )k/(w 2?m ,假設(shè)熱損失為 10%， 換熱面積： 2m1 . 1 1 . 1 4 7 5 8 0 9 4 6 . 6 7 1 5 3 . 5 2 m3 . 6 t 3 . 6 1 0 0 0 9 4 . 7QA K ?? ? ?? ? ? 水蒸氣的流量：m 1 .1q 2 5 4 9 7 .6 6 k g /2 0 5 2 .7Q h?? 3 異構(gòu)物塔的設(shè)計 塔板數(shù)的確定 溫度的計算 (1)塔頂溫度的計算 假設(shè)塔頂溫度為 64℃ ，塔頂壓力為 ， 查《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊》 1 1 1 1i i iDiiiiDDy y xx PPkPP? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? 表 異構(gòu)物塔塔頂氣相含量與蒸汽壓的關(guān)系表 組分 iy iP ii DPK P? ii iyx k? 正丁醛 1% kPa 異丁醛 99% kPa 0 .0 1 4 2 2 0 .9 8 4 6 0 .9 9 8 8 1ix ? ? ? ?? 因此假設(shè)成立， 64DT ? ℃ ? kPa (2) 計算塔頂回流溫度 假設(shè)塔頂回流溫度為 64℃ 11i i i i iDy k x P x P? ? ? ? ?? ? ?， 查《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊》各組分的飽和蒸汽壓 表 異構(gòu)物塔塔頂液 相含量與蒸汽壓 的關(guān)系表 組分 xi Pi Pixi 正丁醛 kPa 異丁醛 kPa 0 .7 1 2 7 1 0 0 .8 6 4 2 1 0 1 .5 7 7iiPx ? ? ?? kPa 常州大學(xué) 本科 生 畢業(yè)設(shè)計 第 11 頁 共 38 頁 基本符合，假設(shè)成立，塔頂回流溫度 64t? ℃ (3)塔釜溫度 假設(shè)塔釜溫度 ? ℃ 1 0 1 .3 2 5 4 1 0 5 .3 2 5wDP P P? ? ? ? ? ? kPa 查《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊》在 ℃ 下各組分的飽 和蒸汽壓 表 異構(gòu)物塔塔釜液相 含量 與蒸汽壓的關(guān)系表 組分 xi Pi i i wk P P? i i iy kx? 正丁醛 kPa 異丁醛 kPa 0. 99 13 0. 01 40 1 1. 00 53 1. 00iy ? ? ? ?? 假設(shè)成立 ? ℃ (4)塔釜回流溫度 假設(shè)塔釜回流溫度 ? ℃ 11i i ix y k? ? ???，即 1iiwy P P ?? 表 異構(gòu)物塔塔釜氣相含量與蒸汽壓的關(guān)系表 組分 iy iP （ kPa） wP （ kPa） ik i i ix y k? 正 丁醛 99% 異丁醛 1% 0. 99 50 0. 00 72 1. 00 22 1. 00ix ? ? ? ?? 基本符合 假設(shè)成立， = ℃ 揮發(fā)度的計算 輕關(guān)鍵組分為異丁醛，重關(guān)鍵組分為正丁醛 以正丁醛 的揮發(fā)度為基準(zhǔn)，設(shè)為 1 (1) 塔頂揮發(fā)度 異丁醛揮發(fā)度 1iP P = = ? ? 正丁醛揮發(fā)度 2D=? (2) 塔釜揮發(fā)度 異丁醛揮發(fā)度 1iP P = 14 7. 50 9 10 5. 46 6 = 1. 39 86iw? ? 正丁醛揮發(fā)度 2=? (3)平均揮發(fā)度 11 1 .4 2 9 5 1 .3 9 8 6 1 .4 1 4 0Dw? ? ?? ? ? ? 常州大學(xué) 本科 生 畢業(yè)設(shè)計 第 12 頁 共 38 頁 最小回流比 采用飽和液體進(jìn)料 1q? 用恩德伍德公式計算最小回流比，查《化工原理》下冊 P97 頁 1 1n ij Fii ijx q???? ???? m in 1 1n Di ii ixR ???????? 表 異構(gòu)物塔進(jìn)料 含量 與揮發(fā)度 組 分 Fix ij? 正丁醛 異丁醛 1 .4 1 4 0 0 .0 9 0 9 1 .0 0 0 .0 9 0 9 1 1 01 .4 1 4 0 1 .0 0????? ? ? ??? 模擬計算 ? 值 表 ? 值與 各項 結(jié)果表 ? ? ? ? 綜合考慮 ?? 最合適 表 異構(gòu)物塔塔頂組分與揮發(fā)度 組分 Dix i? 正丁醛 1% 異丁醛 99% m i n 0 . 9 9 1 . 4 1 4 0 1 . 0 0 0 . 0 1 11 . 4 1 4 0 1 . 0 0R ????? ? ? ??? 0 . 9 9 1 . 4 1 4 0 1 . 0 0 0 . 0 1 11 . 4 1 4 0 1 . 3 6 2 7 1 . 0 0 1 . 3 6 2 7??? ? ??? = 理論板數(shù)的計算 (1)最小理論板數(shù) 查《化工工藝設(shè)計手冊》第三版（上冊） P2111 常州大學(xué) 本科 生 畢業(yè)設(shè)計 第 13 頁 共 38 頁 lg 9 9 % 9 9 %l g l g 1 .4 1 4 0lg 1 % 1 %lD hWhD lWmxxS ???? ? ? ????? ? ? ???? ? ? ???? ? ?????= m in m in 1 79NS? ? ? ? 取 m 26. 26 31. 51RR? ? ? ? (2)理論板數(shù) 根據(jù)近似公式計算理論板數(shù) N 0 .56 6 8m in m in0 .7 5 111N N R RNR???? ??? ? ??????????? 即 i n 3 1 . 5 1 2 6 . 2 60 . 7 5 1 0 . 4 8 3 21 3 1 . 5 1 1NNN??? ???? ? ? ????????? 解得 51N ?? 進(jìn)料板位置的確定 查《化工工藝設(shè)計手冊》上冊（第三版） P2— 114 由 kirkbride 提出的經(jīng)驗式 因為泡點進(jìn)料，所以 2l g 06 l g Fh w lFl D hxxnWm D x x???????? ?????? 即 25 1 7 . 4 6 0 5 0 . 9 0 9 1 1 %l g 0 . 2 0 6 l g 0 . 4 2 1 44 6 . 5 6 6 3 0 . 0 9 0 9 1 %nm??? ? ? ?? ? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ??? 51nmnm? ????? ??? ? ??? ?? (1)實際板數(shù)的確定 塔板效率 ? ? 9 LE ?? ?? ? ?( ) 2 6 4 7 5 .7 2 6 9 .8 5Dwt t t? ? ? ? ?℃ 用試差法求各組分在 t 下的 黏度（ 1 厘泊 =1mpa s） 正丁醛 60℃ （厘泊） 70℃ （厘泊） 1 0 .2 6 30 .2 9 0 0 .2 6 36 0 7 0 6 9 .8 5 7 0? ?? ??? 1 ??? 厘泊 異丁醛 60℃ （厘泊） 70℃ （厘泊） 2 0 .3 3 20 .3 6 2 0 .3 3 26 0 7 0 6 9 .8 5 7 0? ?? ??? 2 ??? 厘泊 常州大學(xué) 本科 生 畢業(yè)設(shè)計 第 14 頁 共 38 頁 1 0 . 2 6 3 4 0 . 9 0 9 1 0 . 3 3 2 5 0 . 0 9 0 9 0 . 2 6 9 7nL i ii x m p a s?? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ?0 . 2 4 5 0 . 2 4 50 .4 9 0 .4 9 1 .4 1 4 0 0 .2 6 9 7 0 .6 2 0 5LE ?? ??? ? ? ? ? 精餾段實際板層數(shù) 1 = 9 05 60N n E? ? ?塊 提餾段實際板層數(shù) 2N = 1 4 .0 1 0 .6 2 0 5 2 2 .5 7 2 3mE ? ? ?塊 故進(jìn)料板位置為第 61 塊塔板 異構(gòu)物塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計算 操作壓力的計算 塔頂操作壓力 DP = 每層塔板壓降 4 ( 60 23 ) 481 9P k P a? ? ? ? 進(jìn)料板壓力 101 .325 19 60 104 .216FP k Pa? ? ? ? 精餾段平均壓力 ? ?10 1. 32 5 10 4. 21 6 2 10 2. 77 0nP k P a? ? ? 操作溫度 試差法計算泡點溫度 假設(shè) ? ℃， kPa? 查《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊》 表 各組分不同溫度下的飽和蒸汽壓 壓力 溫度 組分 70℃ 80℃ 正丁醛 kPa 異丁醛 kPa kPa 用內(nèi)插