【文章內(nèi)容簡介】 塔底產(chǎn)品（或?yàn)樗獨(dú)堃号懦觯?，部分液體氣化，產(chǎn)生的蒸氣依次上升通過各層塔板。塔頂蒸氣進(jìn)入冷凝器中被部分（選擇適當(dāng)?shù)幕亓鞅龋├淠?，并將部分冷凝液用泵或靠位差送回塔頂作為回流液體，其余部分經(jīng)冷卻器后被送出作為塔頂產(chǎn)品。本課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是過程的物料衡算、熱量衡算，工藝計(jì)算，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和校核。第二章、精餾塔的工藝計(jì)算 操作條件的相關(guān)計(jì)算一、操作壓力、塔頂溫度、塔底溫度的確定：（1） 確定操作壓力：塔頂壓力：塔底壓力：（2） 計(jì)算塔頂溫度：根據(jù)塔頂壓力及塔頂汽相組成用試差法計(jì)算塔頂溫度。其中甲苯、二甲苯發(fā)熱飽和蒸汽壓有安托因方程計(jì)算。設(shè)℃由 得由 得設(shè)℃由由設(shè)℃由 得由 得℃ 假設(shè)正確，為所求塔頂溫度。（3） 計(jì)算塔底溫度根據(jù)塔底壓力及塔底殘液組成用試差法計(jì)算塔底溫度。其中甲苯、二甲苯的飽和蒸汽壓由安托因方程計(jì)算。設(shè)℃由由 設(shè)℃由由設(shè)℃由由℃ 假設(shè)正確，為所求塔底溫度。飽和蒸汽壓數(shù)據(jù)：式中t：溫度，℃ ：飽和蒸汽壓，毫米工作汞柱 ：同組分種類有關(guān)的常數(shù)表2—1甲苯和對(duì)二甲苯飽和蒸汽壓數(shù)據(jù)：組分名稱AiBiCi甲苯1344對(duì)二甲苯1463二、 相對(duì)揮發(fā)度的計(jì)算和最小回流比和操作回流比的確定：（1） 相對(duì)揮發(fā)度的計(jì)算：根據(jù)安托因方程可得 （2） 最小回流比及操作回流比的確定：由于要求泡點(diǎn)進(jìn)料，所以 且~2倍，即一、 物料衡算1. 摩爾衡算甲苯的摩爾質(zhì)量：對(duì)二甲苯的摩爾質(zhì)量：原料液摩爾分率：塔頂產(chǎn)品摩爾分率：塔底產(chǎn)品摩爾分率：年處理量為100000噸/年，按300天生產(chǎn)時(shí)間計(jì)算，則：原料液的平均摩爾質(zhì)量：同理可求得： 物料衡算原料處理量：總物料衡算：解得： 2. 質(zhì)量衡算由 解得： 物料衡算表 基準(zhǔn) 1h進(jìn)料出料項(xiàng)目kmolkg項(xiàng)目kmolkg進(jìn)料餾出液釜?dú)堃嚎傆?jì)二、 熱量衡算1. 塔頂冷凝器的熱量衡算 目的：對(duì)塔頂冷凝器進(jìn)行熱量衡算以確定冷卻水的用量。以便于塔頂冷凝器的相關(guān)設(shè)計(jì)。（1） 熱量衡算式如圖所示，根據(jù)熱量衡算式，有： QV’QW’’QLQD式中 ——塔頂蒸氣帶入系統(tǒng)的熱量； ——回流液帶出系統(tǒng)的熱量； ——餾出液帶出系統(tǒng)的熱量； ——冷凝水帶出系統(tǒng)的熱量。（2） 各股物流的溫度與壓力 由塔頂蒸汽組成 ，通過氣液平衡數(shù)據(jù)表，℃，由于蒸汽中甲苯的濃度很大，因此，該溫度也近似為回流液和餾出液的溫度。由給定條件知：塔頂?shù)牟僮鲏簭?qiáng)為 P＝（3） 基準(zhǔn)態(tài)的選擇、℃的甲苯和對(duì)二甲苯為熱量衡算的基準(zhǔn)態(tài)，則：（4） 各股物流熱量的計(jì)算查的甲苯與對(duì)二甲苯在正常沸點(diǎn)下的汽化焓分別為：正常沸點(diǎn)分別為：℃的汽化焓： 式中 ——對(duì)比溫度； TC——臨界溫度。查的苯和甲苯的臨界溫度分別為：對(duì)于甲苯： ∴ 對(duì)于對(duì)二甲苯： ∴ 由此可計(jì)算進(jìn)入塔頂冷凝器蒸氣的熱量為：代入到熱量衡算式中，可求得塔頂冷凝器帶走的熱量為： （5） 冷卻水的用量設(shè)冷卻水的流量為，則：已知：以進(jìn)出口水溫的平均值為定性溫度：℃時(shí)的比熱容為：∴ 2. 全塔的熱量衡算：目的：確定再沸器的蒸汽用量。如圖所示，對(duì)精餾塔進(jìn)行全塔的熱量衡算。QFQW’QDQLQWQV（1） 熱量衡算式根據(jù)熱量衡算式，可得：由設(shè)計(jì)條件知：——進(jìn)料帶入系統(tǒng)的熱量；——加熱蒸汽帶入系統(tǒng)的熱量；——餾出液帶出系統(tǒng)的熱量；——釜?dú)堃簬С鱿到y(tǒng)的熱量；——冷卻水帶出系統(tǒng)的熱量；——熱損失。（2） 各股物流的溫度由各股物流的組成，根據(jù)氣液平衡數(shù)據(jù)表，可得各股物流的溫度分別為：（3） 基準(zhǔn)態(tài)的選擇、℃的甲苯和對(duì)二甲苯為熱量衡算的基準(zhǔn)態(tài)，且忽略壓力的影響，則：（4） 各股物流熱量的計(jì)算由于溫度變化不大，采用平均溫度：的比熱容計(jì)算各股物流的熱量。據(jù)：查得：（甲苯）查得：（對(duì)二甲苯）故甲苯的比熱容為：對(duì)二甲苯的比熱容為：由此可求得進(jìn)料與釜?dú)堃旱臒崃糠謩e為：將以上結(jié)果代入到熱量衡算式中：解得：熱損失為：（5） 加熱蒸汽的用量設(shè)加熱蒸汽的用量為，則：已知蒸氣的壓力為（絕壓），查得該壓力下蒸汽的汽化熱由此可求得再沸器的加熱蒸汽用量為：熱量衡算表基準(zhǔn)：1h輸 入輸 出項(xiàng)目kJ項(xiàng)目kJ進(jìn)料餾出液0加熱蒸汽釜?dú)堃豪鋮s水熱損失總計(jì) 一、 理論塔板數(shù)的計(jì)算已知R=，q=1則：相平衡關(guān)系式：精餾段操作線方程：提餾段操作線方程：根據(jù)逐板法計(jì)算踏板層數(shù)： 精餾段 提餾段 由上可知 二、 全塔效率的估算：表2—2液體的物理性質(zhì)同溫度的近似關(guān)系： 性質(zhì)組分密度（kg/m3）粘度（CP）表面張力（dyne/cm）甲苯869對(duì)二甲苯864全塔的平均溫度：℃根據(jù)表22算的甲苯的黏度：根據(jù)表22算的對(duì)二甲苯的黏度：因?yàn)樗?，全塔效率：三?實(shí)際塔板數(shù) 第三章、 精餾塔主要尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算：一、 液相平均密度及液相體積流量的計(jì)算：根據(jù)表22算的甲苯的液相密度： 根據(jù)表22算的對(duì)二甲苯的液相密度：根據(jù)相平衡關(guān)系式可知甲苯和對(duì)二甲苯的摩爾分?jǐn)?shù)：甲苯和對(duì)二甲苯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：即可算出液相平均密度： 液相平均相對(duì)分子質(zhì)量：液相體積流量：二、 氣相平均密度及氣相體積流量的計(jì)算：根據(jù)氣體方程PV=nRT可得甲苯的氣相密度：根據(jù)氣體方程PV=nRT可得對(duì)二甲苯的氣相密度：即可算出氣相平均密度：氣相平均相對(duì)分子質(zhì)量：氣相體積流量：三、 液相平均表面張力的計(jì)算：根據(jù)表22算的甲苯的表面張力：根據(jù)表22算的對(duì)二甲苯的表面張力：因?yàn)?，所以液相平均表面張力?基礎(chǔ)物性參數(shù)表單位數(shù)據(jù)：由上表可知?dú)?、液相體積流量為： 則取塔板間距，板上液層高，那么分離空間為：查史密斯關(guān)聯(lián)圖，查得汽相負(fù)荷參數(shù)，由于，且已知所以由于適宜的空塔氣速( ~ ) ，因此，需先計(jì)算出最大允許氣速：，則空塔氣速為：： 按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后取。塔截面積：： 塔高的計(jì)算一、塔板間距的估算：塔板間距直接影響塔高。此外，塔板間距與塔的生產(chǎn)能力、操作彈性及塔板效率有關(guān)。在一定得生產(chǎn)任務(wù)下，采用較大的板間距，能允許較高的空塔氣速，因而塔徑可以小些，但塔高要增加。反之，采用較小的板間距，只能允許較小的空塔氣速，塔徑就要增加，但塔高可以小些。對(duì)于板數(shù)較多的精餾塔，往往采用較小的板間距。適當(dāng)加大塔徑以降低塔高。二、溢流裝置：溢流裝置計(jì)算設(shè)計(jì)選用單溢流弓形降液管，并不設(shè)進(jìn)口堰：