【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的中心距,m；u——空塔氣速,m/s；uF— 泛點(diǎn)氣速,m/s；u0—?dú)怏w通過(guò)篩孔的速度,m/s；u0, min—漏液點(diǎn)氣速,m/s；u′0—液體通過(guò)降液管底隙的速度,m/s；Vh——?dú)怏w體積流量,m3/h；Vs——?dú)怏w體積流量,m3/s；wL——液體質(zhì)量流量,kg/s；wV—?dú)怏w質(zhì)量流量,kg/s；Wc——邊緣無(wú)效區(qū)寬度,m；Wd——弓形降液管寬度,m；Ws——泡沫區(qū)寬度,m；x— 液相摩爾分?jǐn)?shù)；X——液相摩爾比；y——?dú)庀嗄柗謹(jǐn)?shù)；Y——?dú)庀嗄柗直?；Z——板式塔的有效高度,m；填料層高度,m。下標(biāo)max—最大的；min—最小的；L—— 液相的；V— —?dú)庀嗟摩取后w在降液管內(nèi)停留時(shí)間,s； μ——粘度,mPas；Φ—開(kāi)孔率或孔流系數(shù)，無(wú)因次；σ——表面張力,N/m；ρ——密度,kg/m3；希臘字母δ——篩板厚度,m； 相關(guān)物性參數(shù) （1）苯和甲苯的物理參數(shù)分子式相對(duì)分子質(zhì)量沸點(diǎn)℃臨界溫度℃臨界壓力MPa苯（A）C6H64,898甲苯（B）C7H8 (2)飽和蒸汽壓苯、甲苯的飽和蒸汽壓可用Antoine方程計(jì)算：ABC苯甲苯（3）苯、甲苯的相對(duì)密度溫度（℃）8090100110120苯815甲苯810（4）液體表面張力溫度（℃）80 90100110120苯甲苯 (5)苯甲苯液體粘度mPa8090100110120苯甲苯第二章 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)：分離苯甲苯混合液的浮閥板式精餾塔工藝設(shè)計(jì)：生產(chǎn)能力：苯甲苯混合液處理量8000t/a原料組成：苯含量為40%（質(zhì)量百分率，下同）進(jìn)料狀況：熱狀況參數(shù)q自選分離要求：%，%： 大氣壓為760mmHg，自來(lái)水年平均溫度為15℃的某地：板式精餾塔：年開(kāi)工200天，每天三班8小時(shí)連續(xù)生產(chǎn)：1）精餾塔的物料衡算；2）塔板數(shù)的確定；3)精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算；4)精餾塔的塔體工藝尺寸計(jì)算；5)塔板主要工藝尺寸的計(jì)算；6)塔板的流體力學(xué)驗(yàn)算；7)塔板負(fù)荷性能圖；8)精餾塔接管尺寸計(jì)算；9)繪制生產(chǎn)工藝流程圖；10)繪制精餾塔設(shè)計(jì)條件圖；11)繪制塔板施工圖（可根據(jù)實(shí)際情況選作）；12)對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程的評(píng)述和有關(guān)問(wèn)題的討論。第三章 設(shè)計(jì)內(nèi)容 設(shè)計(jì)方案的確定及工藝流程的說(shuō)明本設(shè)計(jì)任務(wù)為分離苯甲苯混合物。對(duì)于該二元混合物的分離，應(yīng)采用連續(xù)精餾過(guò)程。設(shè)計(jì)中采用泡點(diǎn)進(jìn)料，將原料液通過(guò)預(yù)熱器加熱至泡點(diǎn)后送入精餾塔內(nèi)。塔頂上升蒸汽采用全凝器冷凝，冷凝液在泡點(diǎn)下一部分回流至塔內(nèi)，其余部分經(jīng)產(chǎn)品冷卻器冷卻后送至儲(chǔ)罐。該物系屬易分離物系，最小回流比較小，故操作回流比取最小回流比的2倍。塔釜采用間接蒸汽加熱，塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送至儲(chǔ)罐。 全塔的物料衡算 kg/，原料含苯的質(zhì)量百分率為40%，%，%，則：原料液含苯的摩爾分率： 塔頂含苯的摩爾分率：塔底含苯的摩爾分率： ，故可計(jì)算出產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量：原料液的平均摩爾質(zhì)量：MF ＝＋(1－)＝塔頂液的平均摩爾質(zhì)量：MD ＝＋(1－)＝塔底液的平均摩爾質(zhì)量：MW ＝＋(1－)＝ 依題給條件：一年以300天，一天以24小時(shí)計(jì)，得： F,＝8000t/（30024）h＝，全塔物料衡算：進(jìn)料液： F=（kg/h）/（kg/kmol）=總物料恒算： F=D+W苯物料恒算： F=D+聯(lián)立解得： W＝ D＝ 塔板數(shù)的確定理論塔板數(shù)的求取苯甲苯物系屬理想物系，可用梯級(jí)圖解法（MT）,求取NT，步驟如下： 根據(jù)苯甲苯的相平衡數(shù)據(jù)，利用泡點(diǎn)方程和露點(diǎn)方程求取。依據(jù) ， 將所得計(jì)算結(jié)果如列表2：表2苯（x）甲苯（y）的相平衡數(shù)據(jù)溫度，（℃）84889296100104108（kpa） 苯甲苯兩相摩爾分率X0Y0本方案中，塔內(nèi)壓力接近常壓（實(shí)際上略高于常壓），因操作壓力偏離常壓很小，所以其對(duì)x~y平衡關(guān)系的影響完全可以忽略。將上表中數(shù)據(jù)作圖得x~y曲線：圖1 苯—甲苯混合液的yx圖表3 苯甲苯物系在某些溫度t下的a值（附x值）t( ℃)84889296100104108αx10可見(jiàn)隨著溫度的升高，α變化不大，可對(duì)表中兩端數(shù)據(jù)取平均值在yx圖（圖1）上，因，查得，而。故由式（353a）得最小回流比：也可根據(jù)課本中公式（1045）得，代入數(shù)據(jù)計(jì)算得：兩種計(jì)算方法結(jié)果相同?？紤]到精餾段操作線離平衡線較近，即： R==*=精餾塔的汽、液相負(fù)荷： 精餾段：液相流量：L=RD== 氣相流量：V=(R+1)D=(+1)= 提鎦段：液相流量：L′=L+F=+= 氣相流量：V′=V= 圖2 苯甲苯物系精餾分離理論塔板數(shù)的圖解精餾段操作線為： ==+平衡方程:提餾段操作線可由b(xW，xW)及精餾段操作線和q線的交點(diǎn)d決定。泡點(diǎn)加料時(shí)q=1 （1） （2）對(duì)全塔物料橫算 D+W=F （3） D+W=F （4）由(1)、(2)式得 (5) (6)將(5)式值帶入(6)中得 提留段操作線為 將x=，求得y=，即有d(，)。(1)精餾段利用平衡方程和精餾段操作線方程計(jì)算精餾段的塔板數(shù)： x2=(用平衡關(guān)系) y3=(用物料衡算，即操作線) x3=(用平衡關(guān)系) y4=(用操作線)； x4=(用平衡關(guān)系) y5= (用操作線)； x5=(用平衡關(guān)系) y6= (用操作線)； x6=(用平衡關(guān)系) y7=(用操作線)； x7=(用平衡關(guān)系) 所以進(jìn)料位置在第7塊板(2)提餾段 利用相平衡方程和提留段操作線方程計(jì)算提留段塔板數(shù)： y9=；x9= y10=；x10= y11=；x11= y12=；x12= y13=；x13= y14=；x14= 因此，理論板數(shù)為(141)=13層，進(jìn)料位置為第7層板。 苯甲苯在某些溫度下的粘度：t8090100110120ABμ=Σxiμi=*+*=()μ表示以加料摩爾組成為準(zhǔn)的液體的平均摩爾粘度。可以簡(jiǎn)單的用以下近似公式計(jì)算塔的總效率：E=（αμ）+[lg(αμ)] 2=精餾段的實(shí)際板數(shù)為： (層) 取12（層）提餾段的實(shí)際板數(shù)為：（層） 取10（層）實(shí)際是在第12塊塔板進(jìn)料的。 塔的精餾段操作工藝條件及計(jì)算 塔頂壓強(qiáng)： 進(jìn)料板： 塔底壓強(qiáng)：平均壓強(qiáng)： 依據(jù)操作壓力，由泡點(diǎn)方程通過(guò)試差法，計(jì)算出泡點(diǎn)溫度，其中苯、 甲苯的飽和蒸汽壓由安托尼方程計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如下：塔頂溫度: tD=℃ 進(jìn)料板溫度: tF=℃。平均溫度：tm℃塔頂： ，（查圖2）加料板：，（查圖2）精餾段： 液體的平均粘度液相平均粘度依下式計(jì)算:lgμLm=∑xilgμi塔頂液相平均粘度的計(jì)算：查化工原理附錄11，℃下有： μA=s ，μB=s lgμLD,m=()+()解得： μLDm= mPas 進(jìn)料板液相平均粘度的計(jì)算:℃下，查得：μA=s ，μB=slgμLF,m=()+()解得： μLFm=s精餾段液相平均表面張力為 μ,Lm=（+）/2= mPas 加料板：精餾段： 液體的平均密度ρ ①塔頂： ②進(jìn)料板： 所以精餾段液相平均密度：氣相密度： 精餾塔的塔體工藝尺寸計(jì)算 精餾段的氣、液相體積流率為由式中的C公式計(jì)算，其中C20由化工原理課程設(shè)計(jì)教材的負(fù)荷系數(shù)圖查取，圖的橫坐標(biāo)為取板間距HT=，板上液層高度hL=，則HTh