【文章內(nèi)容簡介】 yx 由上圖可知，在精餾段一共有 8 塊塔板，進(jìn)料板在第 8 圖 7 理論塔板數(shù) 塊板，提餾段有 9 塊塔板（不包括再沸器） （ 6） 全塔效率 ET 根據(jù)奧康奈爾方法： ET＝ ( )L?? ? [2] 根據(jù)塔頂和塔底液相組成查苯和甲苯的 t－ x－ y圖，求得塔的平均溫度為 （ +） /2=℃ 該溫度下進(jìn)料液相平均黏度為： m? ＝ ?苯 +（ ） ?甲 苯 ＝ +（ ） ＝ S 所以 ET＝ ( )L?? ? = 4 9 )2 7 6 ( ??? ? 應(yīng)指出奧康奈爾方法適用于較老式的工業(yè)塔及試驗(yàn)塔的總效率關(guān)聯(lián)，所以對于新型高效的精餾塔來說，總效率要適當(dāng)提高。本設(shè)計總效率設(shè)為 ET =50% 化工原理設(shè)計 21 （ 7） 實(shí)際塔板數(shù) 精餾段 N 精＝ 8/＝ 16 取 16塊 提餾段 N 提＝ 9/＝ 18 取 18 塊 （ 1）操作壓力 塔頂壓強(qiáng) PD＝ ，取每一層塔板的壓強(qiáng)降為 aPP? ＝ ，則進(jìn)料壓強(qiáng) PF＝ +16 ＝ 塔釜壓強(qiáng) PW＝ +26 ＝ 精餾段的平均操作壓強(qiáng)： Pm＝（ +） /2＝ 提餾段的平均操作壓強(qiáng)： Pm＝（ +） /2＝ 116kpa （ 2） 溫度 tm 由前面計算可知： tD＝ tF＝ tw＝ 精餾段的平均溫度 tm 精 == ???? FD t ℃ 提餾段的平均溫度 tm 提 = ???? FW tt ℃ （ 3）平均摩爾質(zhì)量 Mm 塔頂 Dx ＝ y1＝ 1x ＝ VDmM ＝ 78+（ ） 92＝ LDmM ＝ 78+（ ） 92＝ kg/kmol 進(jìn)料板 Fy ＝ Fx ＝ VDmM ＝ 78+（ ） 92＝ LDmM ＝ 78+（ ） 2＝ 塔釜 wy ＝ wx ＝ VDmM ＝ 78+（ ） 92＝ 化工原理設(shè)計 22 LDmM ＝ 78+（ ） 92＝ 則精餾段的平均摩爾質(zhì)量： VmM ＝（ +） /2＝ LmM ＝（ +） /2＝ 提餾段的平均摩爾質(zhì)量 VmM ＝（ +） /2＝ LmM ＝（ +） /2＝ （ 4）平均密度 mp ①液體密度 Lmp 由 tD=℃ pA=815kg/m179。 pB=810kg/m179。 依下式 1/ LDp ＝ Aa / LAp + Ba / LBp （ a為質(zhì)量分?jǐn)?shù)） 塔頂 1/ LmDp ＝ +＝ 進(jìn)料板，有加料板液相組成 Fx ＝ 由 tF=℃ pA=795kg/m179。 pA=792kg/m179。 )( ????? ??A 1/ LmFp ＝ +（ ） /792 LmFp ＝ kg/ 3m 由 tW=℃ pA=783kg/ 3m pB=781kg/ 3m 塔釜 1/ LmWp ＝ +（ ） /781 LmWp ＝ 故精餾段平均液相密度： Lmp（ 精 ） ＝（ +） /2＝ kg/ 3m 提餾段平均液相密度： Lmp（ 提 ） ＝（ +） /2＝ kg/ 3m ②氣相密度 mVp 化工原理設(shè)計 23 mVp （ 精 ） ＝ m VMpMRT（ 精 ） ＝ ) (31 6 ?? ? ＝ kg/ 3m mVp （ 提 ） ＝ m VMpMRT（ 提 ） ＝ ) 3(31 6 ?? ? ＝ （ 5） 液相表面張力 m? m? ＝ 1niii x??? m?（ 頂 ） ＝ + ＝ m?（ 進(jìn) ） = + = mN/m m?（ 提 ） = + = mN/m 則精餾段平均表面張力為： m?（ 精 ） ＝（ +） /2＝ mN/m m?（ 提 ） ＝（ +） /2＝ mN/m （ 6） 液體黏度 Lm? tD=℃ μ A= S μ B= S tF=℃ μ A= S μ B= S Tw=℃μ A= S μ B= S Lm? ＝1xniii ??? Lm(? 頂 ） ＝ + ＝ Lm(? 進(jìn) ） = + = mpa Lm(? 提 ） = + = mpa 則精餾段平均液相黏度 Lm(? 精 ） ＝（ +） /2＝ mpa 提餾段平均液相黏度 Lm(? 提 ） ＝ （ +） /2＝ mpa 表 6 塔的工藝條件及物性數(shù)據(jù)計算結(jié)果 項(xiàng)目 數(shù)值及說明 備注 化工原理設(shè)計 24 操作壓力 /kpa 塔頂 進(jìn)料 塔釜 精餾段 提餾段 116 操作溫度 /C 塔頂 進(jìn)料 塔釜 精餾段 提餾段 液體密度 /(kg/m3） 塔頂 進(jìn)料 塔釜 精餾段 提餾段 氣體密度 /(kg/m3) 精餾段 提餾段 液體表面張力 /(dyn/cm) 塔頂 進(jìn)料 塔釜 精餾段 提餾段 液體黏度 /mpa 塔頂 進(jìn)料 塔釜 精餾段 提餾段 化工原理設(shè)計 25 由 V=L+D L=RD 得 V=(R+1)D=(+1) =由于是泡點(diǎn)進(jìn)料 所以 q＝ 1 ， V＝ 39。V L=RD= =39。L =L+F=+=轉(zhuǎn)換為質(zhì)量流量 V＝ ＝ 39。V ＝ ＝ L＝ ＝ kg/h 39。L ＝ ＝ kg/h 轉(zhuǎn)化為體積流量 V＝ （ 3600 ）＝ 3/ms 39。V ＝ （ 3600 ）＝ 3/ms L＝ /（ 3600）＝ 3/ms 39。L ＝ （ 3600 ）＝ 3/ms 表 7 精餾段和提餾段氣液負(fù)荷計算結(jié)果 項(xiàng)目 kg/h m3/h m3/s V L V39。 L39。 （ 1）塔徑 D 精餾段的塔徑 ： 空塔氣速 m a x()uu??安 全 系 數(shù) 依據(jù) VVLm a x ? ?? ??Cu 式中 C可由圖 6－ 1史密斯關(guān)聯(lián)圖查出， 化工原理設(shè)計 26 圖 8 史密斯關(guān)聯(lián)圖 橫坐標(biāo)的數(shù)值 0 4 5 4 7 ????????????????? Vh ppVL L 取塔板間距 HT =，上層液層高度 hL =，則圖中參數(shù)值 TL ?? 由以上數(shù)據(jù)，查圖 6－ 1得 C20=，由公式 20 20CC ???? ????校正得： m20 ?????????????? LC ? 則 smp ppC VVL / m a x ????? 取安全系數(shù)為 ，空塔氣速 u== =化工原理設(shè)計 27 塔徑 muVD s ????? ?? 所以按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整為 D= 提餾段的塔徑：空塔氣速 m a x()uu??安 全 系 數(shù) 依據(jù) VVLm a x ? ?? ??Cu 式中 C可由圖 6－ 1史密斯關(guān)聯(lián)圖查出，橫坐標(biāo)的數(shù)值 2 3 ????????????????? Vh ppVL L 取塔板間距 HT =，上層液層高度 hL =，則圖中參數(shù)值 TL ?? 由以上數(shù)據(jù)，查圖得 C20=，由公式 20 20CC ???? ????校正得： m20 ?????????????? LC ? 則 smp ppC VVL / m a x ???? 取安全系數(shù)為 ，空塔氣速 u== = 塔徑 muVD s ????? ?? 所以按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整為 D= 化工原理設(shè)計 28 塔截面積 ? ? 424 mDA T ???? ?? 實(shí)際空塔氣速 精餾段： 95 24 ??? TSAV 提餾段： 86 14 ??? ?TSAVu 精餾段安全系數(shù)： ??Fuu 在 ，合適。 提餾段安全系數(shù)： ??Fuu 在 ，合適 (2)溢流裝置 采用單溢流、弓形降液管、平行受液盤及 平直溢流堰，不設(shè)進(jìn)口堰。各項(xiàng)計算如下 ①溢流堰長 Wl 取堰長 Wl 為 ，即 Wl ＝ ＝ ②出口堰高 Wh OWLW hhh ?? 采用 平直堰，堰上液層高度 OWh 可由下式算出 23hOWW2 .8 41000 LhEl??? ???? 近似取 E=1，則 mILE how 3w)( ?????????????????精 化工原理設(shè)計 29 mILE how 210001000 3w)( ?????????????????提 ? ? mh w ??精 ? ? mh w ??提 ③弓形降液管 dW 和面積 fA 用 弓形降液管的寬度與面積圖 [2]求取 dW 和 fA ，因?yàn)?Wl /D＝ 由圖查得 fA / TA ＝ dW /D＝ 所以 fA ＝ ＝ 2m dW ＝ ＝ 液體在降液管中的停留時間 ?（ 精 ） ＝ fTh3600A HL ＝ ..03600 ?? ＝ ?（ 提 ） ＝ fTh3600A HL ＝ ?? ＝ 停留時間 ? 5s，故降液管可以使用 ④降液管底隙高度 0h 0h ＝ 39。03600hWLlu 取 39。0u ＝ 0(h精 ） ＝ mulL wh 0 ???? 0(h提 ） ＝ mulL wh 0 ???? （ 3）塔板布置及浮閥數(shù)目與排列 取閥孔動能因子 0F ＝ 10 ， 則孔速 0u 為 0(u精 ） ＝ 0VFp ＝ ＝ 0(u提 ） ＝ 0VFp = ＝ 化工原理設(shè)計 30 求取每層塔板上的浮閥 數(shù)，即 N（ 精 ） ＝ s200Vdu4?＝? ? 7 3 2 4 ???? 取 177 個 N（ 提 ） ＝ s200Vdu4?=? ? 7 3 1 7 ???? 取 178 個 取邊緣寬度 cW ＝ ，破 沫區(qū)寬度為 sW ＝ ，計算塔板上的鼓泡區(qū)面積，即 sA ＝ 2[x 2 2 2 a r c si n180 xR x R R???] R=D/2 cW =X=D/2(Wd +Ws )=(+)= sA = rc s i m??????? ??? ? 浮閥排列方式采用等腰三角形叉排。取同一橫排的孔心距為 t＝ ，估算排間距 39。t ，即 精餾段 39。t ＝ sANt = ? = 提 餾段 39。t = sANt = ? = 考慮到塔的直徑較大，必須采用分塊式塔板，而各分塊板的支承與銜接也是要占去一部分鼓泡區(qū)的面積，因此排間距不宜采用 ，而應(yīng)該小于此值。故取 39。t＝ 按 t＝ 75mm39。t ＝ 60mm 等腰三 角形叉排方式作圖 化工原理設(shè)計 31 圖 9 精餾段和提餾段閥孔數(shù) 精餾段排得閥數(shù)為 151 個 提餾段排得閥數(shù)為 151 個 按 N＝ 180 個重新核算及閥孔動能因數(shù) 精餾段 0(u精 ） ＝? ? s/ 5 10 3 2 4 4 220?? ??NsdV 提餾段 0u（ 提 ）? ? s/4 220??? ??NsdV 精餾段 0F = 0 ???Vp 提餾段 0F ＝ 0 ???Vp 閥孔動能因數(shù) 0F 變化不大，還在 912范圍內(nèi)。 精餾段塔板開孔率＝0uu ＝ ＝ ％ 化工原理設(shè)計 32 提餾段塔板開孔率＝039。uu ＝ ＝ ％ 精餾段和提餾段的開孔率都在 10%~14%之間，兩者都符合要求。 （ 4）塔板流體力學(xué)驗(yàn)算 氣相通過浮閥塔板的壓強(qiáng)降，可以公式 p c lh h h h ?? ??