【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 表 2 各組分 的液相密度與溫度的關(guān)系 溫度 正戊烷 正己烷 ℃ Kg/m3 Kg/m3 塔頂 610 640 進(jìn)料板 600 635 塔底 580 610 表 3 各組分的表面張力與溫度的關(guān)系 溫度 正戊烷 正己烷 ℃ mN/m mN/m 塔頂 進(jìn)料板 塔底 表 4 各組分的粘度與溫度的關(guān)系 溫度 正戊烷 正己烷 ℃ mPa?s mPa?s 塔頂 13 進(jìn)料板 塔底 a 精餾段 （ 1）氣相平均密度 由理想氣體狀態(tài)方程計(jì)算，即 ?? mVmmRTMp? Vm ? ? ??? ? kg/m3 （ 2）液相平均密度 液相平均密度計(jì)算公式： )( MxMxMx BBAAAAA ???? BBAAm ????? ??1 塔頂液相平均密度： )( MxMxMx BBAAAAA ???? = ??? ? = ??? 1? L D m 3/mkg 同理其余各數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果如表 5： 表 5 各部分組成摩爾分?jǐn)?shù)、質(zhì)量分?jǐn)?shù)與平均密度 № xA xB wA wB 平均密度 ( 3/mkg ) 塔頂 進(jìn)料板 塔底 精餾段平均密度： Lm? =（ +） /2= 3/mkg b．提鎦段 14 （ 1）氣相平均密度 由理想氣體狀態(tài)方程計(jì)算，即 ??mmVm RTVmMp ,? ? ? ??? ? kg/m3 （ 2）提餾段平均密度：由表 5 得 ??Lm, （ +） /2=3 液相平均表面張力 液相平均表面張力計(jì)算公式： ?Lm=? iix? 塔頂液相平均表面張力：由 tD=， ? A= mN/m， ? B= mN/m ?LDm=? +? = mN/m 進(jìn)料板液相平均表面張力：由 tF=， ? A= mN/m， ? B= ?LFm=? +? = mN/m 塔底液相平均表面張力：由 tw=， ? A=12mN/m， ? B= ?LWm=? 12+? = 精餾段液相平均表面張力： ( ) / 2Lm LD m LFm? ? ???=（ +） = mN/m 同理提餾段液相平均表面張力為 mN/m 表 6 平均表面張力計(jì)算結(jié)果表 № xA xB 平均表面張力（ mN/m） 塔頂 進(jìn)料板 塔底 液相平均粘度 ： 混合液體平均 粘度計(jì)算公式： BAAA xx ??? l o g)1(l o gl o g ??? 塔頂液相平均黏度：由 tD=℃ ， A? = smPa? ， B? = smPa? 。 計(jì)算得 LDm? = smPa? 15 進(jìn)料板液相平均黏度：由 tF=℃ ， A? = smPa? ， B? = smPa? 。 計(jì)算得 LFm? = smPa? 塔底液相平均黏度：由 tw=℃ ， A? = smPa? ， B? = smPa? 。 計(jì)算得 LFm? =0. 233228 smPa? 精餾段液相平均黏度為 Lm? =（ +） /2= smPa? 同理提鎦段液相平均黏度為 smPa? 表 7 液相平均粘度計(jì)算結(jié)果表 精餾塔的塔體工藝尺寸計(jì)算 1. 塔徑的計(jì)算 （ 1）最大空塔氣速和空塔氣速 最大空塔氣速 VVLC ? ?? ??m axu 空 塔氣速 m a x)~( uu? 精餾段的氣、液相體積流率為 sMqq VmVmVnVV /m 3, ????? ? sMqq LmLmLnLV / 44 5m 3, ?? ??? ? 提餾段的氣、液相體積流率為 № xA xB 平均黏度 塔頂 進(jìn)料板 塔底 16 sMqq VmVmVnVV /m 00 0039。 339。,39。, ????? ? sMqq LmLmLnLV /m 39。39。 3,39。, ?? ??? ? 精餾段： ???????????????????2/12/1VV,LV, 73 360000 44 VLq ?? 提餾段： ???????????????????2/12/1V39。V,L39。V, 42 36 0001 VLq ?? 取板間距 HT=，板上液層高度 hL=，則 HThL== 圖 3 史密斯關(guān)聯(lián)圖 查圖三得精餾段： C20= 提餾段 :C20= 精餾段負(fù)荷系數(shù) C（精） ????????? ?????????? ? LmCC ? 17 smCVVL / m a x ?????? ? ?? 取安全系數(shù)為 ，則空塔氣速為 u=== m/s 提餾段負(fù)荷系數(shù) C（提） 103 5 6 2 39。20 ????????? ?????????? ?LmCC ? smVVC L /,39。m a x ?????? ? ?? 取安全系數(shù)為 ，則空塔氣速為 u=== m/s (2).塔徑 精餾段： muqD VV , ????? ?? 按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后為 D= m 塔截面積為 222T mD ???? ?? 實(shí)際空塔氣速為 smAq TVV / , ??? 提餾段： mq VV 7 9 9 uD 39。, ????? ?? ， 按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后為 D， = 塔截面積為 22T DA2 m???? ?? ， 實(shí)際空塔氣速為 smq VV / T 39。, ??? ， 因此精餾塔塔徑為 D=。 由表 8 塔板間距和塔徑的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系 [5]表可知該精餾 18 塔塔徑符合要求。 表 8 塔板間距和塔徑的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系 塔徑 D， m 塔板間距 HT， m ≥ 2. 精餾塔有效高度的計(jì)算 精餾段有效高度為 Z 精 =（ N 精 1） HT=（ 61） =（ m） 提餾段有效高度為 Z 提 =（ N 提 3） HT=（ 103） =（ m） 在進(jìn)料板處及提餾段各開 1 個(gè)人孔，其高度均為 ，故精餾塔的有效高度為 Z=（ Z 精 + Z 提 ） +2=++（ 2） =7（ m） 塔板主要工藝尺寸計(jì)算 溢流裝置計(jì)算 各項(xiàng)計(jì)算如下： （ 1） 塔徑 D= m 精餾段液體流量 q1=3600= h/m3 提鎦段液體流量 q2=3600= h/m3 表 9 液相負(fù)荷與板上液流型式的關(guān)系 [5] 塔徑 /m 液體流量（ m3/h） U 行流型 單流型 雙流型 階梯流型 ＜ 7 ＜ 45 ＜ 9 ＜ 70 ＜ 11 ＜ 90 90～ 160 19 ＜ 11 ＜ 110 110～ 200 200～ 300 ＜ 11 ＜ 110 110～ 230 230～ 350 ＜ 11 ＜ 110 110～ 250 250～ 400 ＜ 11 ＜ 110 110～ 250 250～ 450 因此，由表 9 液相負(fù)荷與板上液流型式的關(guān)系表可知，整個(gè)精餾塔選用單溢流弓形降液管，采用凹形受液盤。 （ 2）堰長(zhǎng) wl Wl ED?? E 為堰長(zhǎng)系數(shù)且常取 ～ ，本設(shè)計(jì)取 Wl E D?? = ?? m （ 3）溢流堰高度 hw 溢流堰高度計(jì)算公式 w L owh h h?? 選用平直堰，堰上液層高度 owh 依下式計(jì)算，即 320 LV, ?????????WW lEh 近似取 E=1，則 精餾段 ??????? ????????????? 3232 LV,WOW lEh 提鎦段 mlEWh0 2 9 8 3 6 0 00 1 0 0 0 0 0 3232,OW LV, ??????? ????????????? 取板上液層高度 hL=，故 精餾段 hhh OWLW ?? == 提鎦段 ??? h, ，OWLW hh = （ 4）弓形降液管寬度 Wd 及截面積 Af 20 為求降液管的寬（ Wd）和降液管的面積（ Af） ,需查圖 4 獲得，此圖的橫坐標(biāo)值為 wl /D,用 K 表示。在圖中橫坐標(biāo)為 K 處向上做垂線，與圖中的兩條曲線各得一交點(diǎn)，由這兩點(diǎn)分別作水平線與縱軸分別交于兩點(diǎn) I 和 J， I=Wd/D， J=Af/AT,AT 為塔截面積。 I、 J 為由橫坐標(biāo) K 值在圖中查得的縱坐標(biāo) 值， TA 為塔截面積（ 2m ）， f A 為降液管面積（ 2m ）， dW 為降液管寬（ m ）。 圖 4 DWd/ 和 Tf AA/ 值與 LW/D 的關(guān)系 由 wl /D=，查圖得， Af/AT=， Wd/D= 故 Af==（ m2） Wd==（ m2） 液體在降液管中的停留時(shí)間 ? 一般不應(yīng)小于 3~5s，以保證溢流液體中的泡沫有足夠的時(shí)間在降液管中得到分離。但是對(duì)于高壓下操作的塔及易起泡的物質(zhì)，停留時(shí)間應(yīng)更長(zhǎng)些。在求得降液管截面積之后，應(yīng)按下式驗(yàn)算降液管內(nèi)液體的停留時(shí)間，即： 21 q HALV, Tf36 00?? 所以 精餾段 q HALV,Tf36 00?? = ??? ?? 提鎦段 q HALV,Tf36 00?? = ??? ?? 故降液管設(shè)計(jì)合理。 （ 5）降液管底隙高度 0h 計(jì)算公式 0LV,0 39。3600q ulhW? 精餾段 取 smu /39。0 ? ，則 mulhW0 1 1 6 0 0 0 0 4 4 6 0 039。3 6 0 00LV,0 q ??? ??? ? ?mmhh W ????? 故降液管底隙高度設(shè)計(jì)合理。 提餾段 取 smu /139。0 ? ，則 h0， muq LV 39。3600 39。0w39。,l ?????? ， ? ?mm 1 0 6 2 0 1 0W ????? ， 故降液管底隙設(shè)計(jì)合理。 （一） 塔板布置 （ 1）塔板分塊 本設(shè)計(jì)塔徑為 mmmmmD ??? ，故塔板采用分塊式， 由塔徑與塔板分塊數(shù) 目表 [5]（表 10）知塔板分四塊。 表 10 塔徑與塔板分塊數(shù)目 塔徑 /mm 8001200 14001600 18002021 22002400 22 分塊數(shù)目 3 4 5 6 （ 2）取邊緣區(qū)寬度 mWc ? ,安定 區(qū)寬度 mWs ? 。 （二）浮閥數(shù)目與排列 取閥孔動(dòng)能因數(shù) F0=10，用式VFu ?00 ? 求孔速 0u ，即 （ 1）精餾段 smFuV/ ??? ? 依式020,4 udqN VV??求每層塔板上的浮閥數(shù)，即 2204 2020, ????? ?? udqN VV 依式 ?????? ????????? ? RxRxRxA a 12022 s i n1802 ?計(jì)算鼓泡區(qū)面積，即 ?????? ????????? ? RxRxRxA a 12022 s i n1802 ? mWDR c ????? ? ? ? ? mWWDx sd ??????? 212022 i ..02 mA a ??????? ????????? ?? 浮閥排列方式采用等腰三角形叉排。取同一橫排的孔心距 t=75mm=，則可按下式估 算排間距 39。t ，即 mmmNAt a 39。 ????? 考慮到塔的直徑較大，必須采用分塊式塔板，而各分塊的支承與銜接也要占去一部分鼓泡區(qū)面積，因此排間距不宜采用 134mm，而應(yīng)小于此值，故取 23 mmmt 39。 ?? 。 按 mmt 75? ， mmt 10039。? 以等腰三角形叉排方式作圖，根據(jù)圖五得閥