【文章內(nèi)容簡介】 塔底產(chǎn)品（或為塔釜殘液排出），部分液體氣化，產(chǎn)生的蒸氣依次上升通過各層塔板。塔頂蒸氣進入冷凝器中被部分（選擇適當?shù)幕亓鞅龋├淠⒉糠掷淠河帽没蚩课徊钏突厮斪鳛榛亓饕后w，其余部分經(jīng)冷卻器后被送出作為塔頂產(chǎn)品。本課程設計的主要內(nèi)容是過程的物料衡算、熱量衡算，工藝計算，結(jié)構(gòu)設計和校核。第二章、精餾塔的工藝計算 操作條件的相關計算一、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） 計算塔頂溫度：根據(jù)塔頂壓力及塔頂汽相組成用試差法計算塔頂溫度。其中甲苯、二甲苯發(fā)熱飽和蒸汽壓有安托因方程計算。設℃由 得由 得設℃由由設℃由 得由 得℃ 假設正確，為所求塔頂溫度。（3） 計算塔底溫度根據(jù)塔底壓力及塔底殘液組成用試差法計算塔底溫度。其中甲苯、二甲苯的飽和蒸汽壓由安托因方程計算。設℃由由 設℃由由設℃由由℃ 假設正確，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 ：同組分種類有關的常數(shù)表2—1甲苯和對二甲苯飽和蒸汽壓數(shù)據(jù)：組分名稱AiBiCi甲苯1344對二甲苯1463二、 相對揮發(fā)度的計算和最小回流比和操作回流比的確定：（1） 相對揮發(fā)度的計算：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：由于要求泡點進料，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)時間計算，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 1h進料出料項目kmolkg項目kmolkg進料餾出液釜殘液總計二、 熱量衡算1. 塔頂冷凝器的熱量衡算 目的：對塔頂冷凝器進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設計。（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)牟僮鲏簭姙? P＝（3） 基準態(tài)的選擇、℃的甲苯和對二甲苯為熱量衡算的基準態(tài)，則：（4） 各股物流熱量的計算查的甲苯與對二甲苯在正常沸點下的汽化焓分別為：正常沸點分別為：℃的汽化焓： 式中 ——對比溫度； TC——臨界溫度。查的苯和甲苯的臨界溫度分別為：對于甲苯： ∴ 對于對二甲苯： ∴ 由此可計算進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） 冷卻水的用量設冷卻水的流量為，則：已知：以進出口水溫的平均值為定性溫度：℃時的比熱容為：∴ 2. 全塔的熱量衡算：目的：確定再沸器的蒸汽用量。如圖所示，對精餾塔進行全塔的熱量衡算。QFQW’QDQLQWQV（1） 熱量衡算式根據(jù)熱量衡算式，可得：由設計條件知：——進料帶入系統(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；——釜殘液帶出系統(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） 基準態(tài)的選擇、℃的甲苯和對二甲苯為熱量衡算的基準態(tài)，且忽略壓力的影響，則：（4） 各股物流熱量的計算由于溫度變化不大，采用平均溫度：的比熱容計算各股物流的熱量。據(jù)：查得：（甲苯）查得：（對二甲苯）故甲苯的比熱容為：對二甲苯的比熱容為：由此可求得進料與釜殘液的熱量分別為：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：1h輸 入輸 出項目kJ項目kJ進料餾出液0加熱蒸汽釜殘液冷卻水熱損失總計 一、 理論塔板數(shù)的計算已知R=，q=1則：相平衡關系式：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)同溫度的近似關系： 性質(zhì)組分密度（kg/m3）粘度（CP）表面張力（dyne/cm）甲苯869對二甲苯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算的對二甲苯的黏度：因為所以，全塔效率：三、 實際塔板數(shù) 第三章、 精餾塔主要尺寸設計計算：一、 液相平均密度及液相體積流量的計算：根據(jù)表22算的甲苯的液相密度： 根據(jù)表22算的對二甲苯的液相密度：根據(jù)相平衡關系式可知甲苯和對二甲苯的摩爾分數(shù)：甲苯和對二甲苯的質(zhì)量分數(shù)：即可算出液相平均密度： 液相平均相對分子質(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可得對二甲苯的氣相密度：即可算出氣相平均密度：氣相平均相對分子質(zhì)量：氣相體積流量：三、 液相平均表面張力的計算：根據(jù)表22算的甲苯的表面張力：根據(jù)表22算的對二甲苯的表面張力：因為，所以液相平均表面張力：基礎物性參數(shù)表單位數(shù)據(jù)：由上表可知氣、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：查史密斯關聯(lián)圖，查得汽相負荷參數(shù)，由于，且已知所以由于適宜的空塔氣速( ~ ) ，因此，需先計算出最大允許氣速：，則空塔氣速為：： 按標準塔徑圓整后取。塔截面積：： 塔高的計算一、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。在一定得生產(chǎn)任務下，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。對于板數(shù)較多的精餾塔，往往采用較小的板間距。適當加大塔徑以降低塔高。二、溢流裝置：溢流裝置計算設計選用單溢流弓形降液管，并不設進口堰：