【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 粘度（ mPas） 甲苯 乙苯 溫度 T/℃ 110 120 130 140 150 粘度（ mPas） 甲苯 乙苯 圖 5 甲苯 乙苯的精餾工藝設(shè)計(jì) 18 2021 年荊楚理工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 已查得 液相甲苯、乙苯在某些溫度下的粘度（如表 5），將其以T 為 x 軸 σ 為 y 軸 分別 繪制出 甲苯、乙苯的 溫度 粘度曲線 圖 （如圖5）。 故甲苯、乙苯純組分在本設(shè)計(jì)所涉及的溫度范圍內(nèi)的粘度可用下式算得：甲苯 ：μ = 105T2－ ＋ 乙苯 ：μ = 105T2－ ＋ 液相平均粘度 用 lgμ Lm=Σ xilgμ i計(jì)算 塔頂液相平均粘度的計(jì)算 由 TD＝ ℃ 得 ： μ DA= 105 － ＋ ?μ DA= mPas μ DB= 105 － ＋ ?μ DB= mPas lgμ Dm=lg( )＋ ()lg( ) 解出 μ Dm= mPas 進(jìn)料板液相平均粘度的計(jì)算 甲苯 乙苯的精餾工藝設(shè)計(jì) 19 2021 年荊楚理工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 由 TF＝ ℃ 得 ： μ FA= 105 － ＋ ?μ FA= mPas μ FB= 105 － ＋ ?μ FB= mPas lgμ Fm=lg( )＋ ()lg( ) 解出 μ Fm= mPas 塔 底 液相平均 粘度的計(jì)算 由 TW＝ ℃ 得 ： μ WA= 105 － ＋ ?μ WA= mPas μ WB= 105 － ＋ ?μ WB= mPas lgμ Wm=lg( )＋ ()lg( ) 解出 μ Wm= mPas 精餾段液相平均粘度 μ Lm1=(+)/2= mPas 提 餾段液相平均粘度 μ Lm2=(＋ )/2= mPas 四、精餾塔的氣、液相負(fù)荷計(jì)算 （一）、精餾段氣、液相負(fù)荷計(jì)算 汽相摩爾流率 ： V=(R+1) D=(+1) = 甲苯 乙苯的精餾工藝設(shè)計(jì) 20 2021 年荊楚理工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 汽相體積流量 ： /sm 08 083600 95 .701 482 .030 73600VMV 3V m 1vm 1s1 ????? ? 汽相體積流量 ： /hm 2 4 1 4 . 9 2 9 53 6 0 0 VV 3s1h1 ?? 液相回流摩爾流率 ： L=R D= = kmol/h 液相體積流量： /sm 24 477 633600 96 .948 670 .001 23600LML 3L m 1L m 1s1 ?? ??? ? 液相體積流量： /hm 8 . 7 7 6 5L3600L 3s1h1 ??? （二 ）、提餾段氣、液相負(fù)荷計(jì)算 汽相摩爾流率： ? ? k m o l / h 8 0 .0 3 0 71 ?????? VFqVV 汽相體積流量 /sm 3222 ?????? VmVms MVV ? 汽相體積流量 /hm 2 2 1 7 . 3 0 0 93 6 0 0 V 3s22 ??hV 液相回流摩爾流率： k m o l / h 1 0 6 . 9 3 9 13 6 . 9 3 7 917 0 . 0 0 1 2 ??????? qFLL 液相體積流量： /sm 3222 ?? ???? LmLms MLL ? 液相體積流量： /hm 1 4 . 5 3 0 33600L 3s22 ??hL 五、精餾塔的塔體工藝尺寸計(jì)算 （一）、塔徑的計(jì)算 精餾段塔徑的計(jì)算 取板間距 HT=，取板上清液層高度 Lh ＝ 。 液氣動(dòng)能參數(shù) ： 0 . 0 5 6 13 . 2 5 0 87 7 3 . 2 5 6 30 . 6 7 0 80 . 0 0 2 4 4VLPF2121V m 1L m 1s1s11 ?????????????????? ?? 查 Smith 通用關(guān)聯(lián)圖 得 ??C 負(fù)荷因子： m / s 8242021 . 020CC0. 20. 2L m 1201 ????????????????? ? 甲苯 乙苯的精餾工藝設(shè)計(jì) 21 2021 年荊楚理工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 最大允空塔氣速： m / s 58 05 50 50 877 56 88 24C V m 1 V m 1L m 11F1 ??? ? ??? 取適宜空塔氣速：μ 1= F1= m/s 估算塔徑 ： m VD s139。1 ???? ?，按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后取塔徑 D＝ 1 m。 塔截面積為 AT1== 12= m2 提餾段塔徑的計(jì)算 取板間距 HT=，取板上清液層高度 Lh ＝ 。 液氣動(dòng)能參數(shù) ： 94 21 02 376 45 15 04 04VLPF1 / 21 / 2V m2L m2s2s22 ?????????????????? ?? 查 Smith 通用關(guān)聯(lián)圖得 ??C 負(fù)荷因子： m / s 39 82021 .453 6320CC0. 20. 2L m 2202 ????????????????? ? 最大允空塔氣速： m / s 1. 20 31 83. 70 23 3. 70 2376 3. 64 580. 08 39 8C V m 2 V m 2L m 22F2 ??? ? ??? 取適宜空塔氣速：μ 2= F= m/s 估算塔徑 ： m VD s239。2 ???? ?，為加工方便，圓整取 1mD? ，即上下塔段直徑保持一致 . 塔截面積為 AT2== 12= m2 表 6 板間距與塔徑的關(guān)系 ⑤ 塔徑 D/mm 300～ 500 500～ 800 800～ 1600 1600～ 2400 甲苯 乙苯的精餾工藝設(shè)計(jì) 22 2021 年荊楚理工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 板 間 距HT/mm 200， 250，300 250， 300，350 300， 350 ，400， 450， 500 400， 450，500， 550， 600 （二）、精餾塔有效高度的計(jì)算 精餾段有效高度： Z 精 =( Np11)HT=(151) =7 m 提餾段有效高度： Z 提 =( Np21)HT=(161) = m 在進(jìn)料板上方開一人孔 H180。T，其高度為 m 故精餾塔的有效高度 Z =Z 精＋ Z 提＋ =7＋ ＋ =15 m 六、塔板主要工藝尺寸的計(jì)算 (一 )、溢流裝置計(jì)算 精餾段溢流裝置計(jì)算 因 塔徑 D＝ 1 m，可選用單溢流弓形降液管平直堰，采用凹形液盤。各項(xiàng)計(jì)算如下： ①、堰長(zhǎng) 1Wl ： 取 m 0 .710 . ????Wl ②、溢流堰高度 hw1 由 21 .408 0 765L 2. 52. 5W1 h1 ??l； ?l ，根據(jù)液流收縮系數(shù)圖 可 查得液流收 縮系數(shù) E1=， 對(duì)于平直堰，堰上液層高度 hOW1可由 Francis經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算得： mm 15 .8m 15 8 76 02 4h2 / 32 / 3W1h11O W 1 ???????????????????? l hOW應(yīng)大于 6mm，本設(shè)計(jì)滿足要求，板上清液層高度 Lh ＝ 60mm ，故 mm 4 4 .21 5 .8601L1 ???? OWW hhh ③、弓形降液管寬度 Wd1和截面積 Af1 甲苯 乙苯的精餾工藝設(shè)計(jì) 23 2021 年荊楚理工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 由 ?DlW 查弓形降液管的參數(shù)圖得： m DW d1d1 ????? 2f1T1f1 m ????? 液體在降液管中停留時(shí)間： s 5 s 14 .489 24 06 5L HA s1 Tf11 ?????? 故降液管設(shè)計(jì)合理。 ④、降液管底隙高 度 ho1 取降液管底隙的流速 m/s ??? 則 m 0W1 s1o1 ????? ?l （ oh 不宜小于 ～ m，滿足要求） hW1ho1== mm6 mm 故降液管底隙高度設(shè)計(jì)合理。 選用凹形受液盤，深度取 Wh? =50mm。 提餾段溢流裝置計(jì)算 因塔徑 D＝ 1 m，可選用單溢流弓形降液管平直堰，采用凹形液盤。各項(xiàng)計(jì)算如下： ①、堰長(zhǎng) 2Wl ： 取 m ?? WW ll ②、溢流堰高度 hw2 由 2. 52. 5W2 h2 ??l； ?l ，根據(jù)液流收縮系數(shù)圖可查得液流收縮系數(shù) E2=， 對(duì)于平直堰，堰上液層高度 hOW2由 Francis經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： m 2/ 32/ 3W2h22O W 2 ?????????????????? l hOW應(yīng)大于 6mm，本設(shè)計(jì)滿足要求 ，板上清液層高度 Lh ＝ 60mm ， 甲苯 乙苯的精餾工藝設(shè)計(jì) 24 2021 年荊楚理工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 故 mm 3 6 . 8 1 22 3 . 1 8 8602L2 ???? OWW hhh ③、弓形降液管寬度 Wd2和截面積 Af2 因 2Wl = 1Wl ，塔徑 D 相同故 Wd2=Wd1= m， Af2=Af1= m2 液體在降液管中停留時(shí)間： s 5 s HA s2 Tf22 ??????故降液管設(shè)計(jì)合理。 ④、降液管底隙高度 ho2 取降液管底隙的流速 m/s ???? 則 m 0W2 s2o2 ?????? ?l (滿足要求） mm 6mm 7 .9 5 2m 0 .0 0 7 9 5 20 .0 2 8 8 60 .0 3 6 8 1 2hh o2W2 ???? 故降液管底隙高度設(shè)計(jì)合理。 選用凹形受液盤，深度取 Wh? =50mm。 （二）、塔板布置 精餾段塔板布置 ①、 塔板的分塊 因 D1≥ 800mm，故塔板采用分塊式。塔板分為 3 塊。 表