【文章內(nèi)容簡介】 爾質(zhì)量： 由相平衡曲線得： ? ?? ?3 . 0 6 4 3 . 0 6 4 0 . 0 1 7 0 . 0 5 0 31 2 . 0 6 4 1 2 . 0 6 4 0 . 0 1 70 . 0 1 7 3 2 1 0 . 0 1 7 1 8 1 8 . 2 3 8 /0 . 0 5 0 3 3 2 1 0 . 0 5 0 3 1 8 1 8 . 7 0 4 2 /WV W ML W MxyxM k g k m o lM k g k m o l?? ? ?? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? 精餾段平均摩爾質(zhì)量： k m o lkgM k m o lkgM LMVM /)( /)( ??? ??? 提餾段平均摩爾質(zhì)量： k m o lkgM k m o lkgM LMVM /)( /)( ??? ??? 精餾段氣相平均密度計算 由理想 氣體狀態(tài)方程計算，即： 3/)2 7 374(3 1 6 2 1 0 mkgRTMPmVmDVM ??? ???? 提餾段氣相平均密度計算 由理想 氣體狀態(tài)方程計算，即： 3/)( mkgRTMP mVmDVM ??? ???? 液相平均密度計算 塔頂液相平均密度的計算 由 66Dt ? ℃ ，通過物性數(shù)據(jù)軟件查得： 3 37 5 3 .9 9 /CH O H kg m? ? 2 /HO kg m? ? 31 / / ( 1 ) / D m k g m? ???? 進料板液相平均密度的計算 由 82Ft ? ℃ ，通過物性數(shù)據(jù)軟件查得： 3 37 3 4 .8 6 /CH O H kg m? ? 2 /HO kg m? ? 進料板液相的質(zhì)量分率： 7 5 )6 2 (326 2 326 2 ????? ??A? 31 78 5 / 50 / 73 6 ( 1 50 ) / 97 Fm k g m? ???? 塔底液相平均密度的計算 由 105Ft ? ℃，通過物性數(shù)據(jù)軟件查得： 3 37 0 5 .1 7 5 /C H O H kg m? ? 2 /HO kg m? ? 進料板液相的質(zhì)量分率： 0 2 9 )0 1 (320 1 320 1 ????? ??A? 31 94 38 / 29 8 / 70 75 ( 1 29 8 ) / 95 k g m? ???? 精餾段液相平均密度為： 3m7 7 1 . 2 3 5 k g /7 8 2 . 3 5 ) / 2( 7 6 0 . 1 2ρ LM ??? 提餾段液相平均密度為： 3/5 4 6 32/)7 3 4 8 2( mkgLM ???? 液體平均表面張力計算 塔頂液相平均表面張力的計算： 由 66Dt ? ℃ ， 得3 1 6 .6 4 3 /CH OH mN m? ? 2 /HO mN m? ? 0 . 9 6 5 1 6 . 6 4 3 ( 1 0 . 9 6 5 ) 6 5 . 0 6 1 8 . 3 4 /L D m m N m? ? ? ? ? ? ? 進料板液相平均表面張力的計算： 由 ℃82?Ft ，得 3 1 4 .8 1 6 /CH OH m N m? ? 2 /HO mN m? ? 0 . 6 2 8 1 4 . 8 1 6 ( 1 0 . 6 2 8 ) 6 2 . 2 2 3 2 . 4 5 /L F m m N m? ? ? ? ? ? ? 塔底液相平均表面張力為： 由 105Dt ? ℃， 得3 1 2 .2 5 7 5 /C H O H m N m? ? 2 /HO mN m? ? 0 .0 1 7 1 2 .2 5 7 5 ( 1 0 .0 1 7 ) 5 7 .8 5 5 7 .0 7 5 /Lwm m N m? ? ? ? ? ? ? 精餾段液相平均表面張力為： mmNLM /89 )( ???? 提餾段液相平均表面張力為： mmNLM /)( ???? 液體平均粘度計算 液相平均粘度依下式計算，即： iiLm x ?? lglg ?? 塔頂液相平均粘度的計算 : 由 66Dt ? ℃ ， 得3 0 .3 2 3 9CH OH mPa s? ?? 2 mPa s? ?? g 0 .9 6 5 g ( 0 .3 2 3 9 ) ( 1 0 .9 6 5 ) g ( 0 .4 3 1 6 ) 0 .4 8 5 2L D ml l l? ? ? ? ? ? 解出： mPa s? ?? 進料板液相平均粘度的計算 : 由 82Dt ? ℃ ， 得3 0 .2 7 2 1CH OH mPa s? ?? 2 mPa s? ?? g 0. 62 8 g( 0. 27 21 ) ( 1 0. 62 8 ) g( 0. 34 69 ) 0. 52 43LF ml l l? ? ? ? ? ? 解出： mPa s? ?? 塔底液相平均粘度的計算 : 由 105Dt ? ℃ ， 得3 OH mPa s? ?? 2 mPa s? ?? g 0. 01 7 g( 0. 22 ) ( 1 0. 01 7 ) g( 0. 27 1 ) 0. 56 86LW ml l l? ? ? ? ? ? 解出： mPa s? ?? 精餾段液相平均粘度為： ( 0. 32 72 0. 29 90 ) / 2 0. 31 31Lm m P a s? ? ? ? ? 提餾段液相平均粘度為： ( 0 .2 9 9 0 0 .2 7 ) / 2 0 .2 8 4 5Lm m P a s? ? ? ? ? 精餾段塔體工藝計算 精餾段的 氣、液相體積流率為 ： smLMLsmVMVLMLMSVmVmS/0 0 5 4 3 7 13 6 0 0 6 9 5 2 83 6 0 0/0 1 6 0 0 6 2 2 6 43 6 0 033?? ???????????? 最大空塔氣速 maxu 可依據(jù) 懸 浮液滴沉降原理導出，其結(jié)果為 ： VVLCu ? ?? ??m a x 式中 ： L? — 液相密度， 3/mkg ； V? — 氣相密度， 3/mkg ； C— 負荷因子， m/s， 負荷因子 C 值與氣液負荷、物性及塔板結(jié)構(gòu)有關(guān)，一般由實驗確定。史密斯等人匯集了若干泡罩、篩板和浮閥塔的數(shù)據(jù)，整理成負荷因子與影響因素間的關(guān)系曲線， 圖 中橫坐標 1/2/ ( / )s s L VLV??為無因次比值，稱為液氣動能參數(shù)，它是反映液、氣兩相的負荷與密度對負荷因子的影響；縱坐標 20C 為物系表面張力為 20 /mN m 的負荷系數(shù)；參數(shù) TLHh? 反映液滴沉降空間高度對負荷因子的影響。 C 的值由下式求得： )20( LCC ?? 式中 ： C— 操作物系的負荷因子， m/s； L? — 操作物系的液體表面張力， mN/m。 其中 20C 由 圖 查取，圖的橫坐標為： 2/12/1 ???????? ??????????VLSSVL ?? 取板間 距 mHT ? ，板上液層高度 mhL ? ，則 ： mhH LT ???? 負荷因子 C,由 圖 查得 ： ?C ???????????????? LCC ? smu / a x ??? 甲醇 水屬不易發(fā)泡物系，故取安全系數(shù)為 。 則 空塔氣速 u為： smuu / m a x ???? 塔徑用下式計算，即 ： muVD S ????? ?? 式中 ： D — 塔徑， m； sV — 氣體體積流量， sm/3 ； u — 空塔氣速， m/s 按標準塔徑圓整后為 2m=D 塔截面積為 ： 222 1 4 1 mDAT ???? ?? 實際空塔氣速為 ： smAVu TS /2 3 2 4 1 0 1 ??? 精餾段有效高度為 ： 1 ( 8 1 ) 0 . 6 4 . 2TZ H m? ? ? ? ?精 精（ N ） 提餾段有效高度為 ： 1 (1 0 1 ) 0 . 6 5 . 4TZ H m? ? ? ? ?提 提（ N ） 故在進料板上方開 — 人孔，其高度為 。 故精餾塔的有效高度為 ： 0 . 8 4 . 2 5 . 4 0 . 8 1 0 . 4Z Z Z m? ? ? ? ? ? ?精 提 、封頭尺寸的選擇 封頭又稱為端蓋或頂蓋，是容器的重要組成部分。常見形式有半球形、橢圓形、圓錐形和平板形。平板封頭由于受力狀態(tài)不好，要求的厚度大，故一般用于直徑小、壓力低的容器，但因平板封頭的制造容易，也常用于高壓容器。錐形封頭用作底蓋，便于收集或御除含固體的物料，它的錐角越大，其厚度也越大。承壓容器以半球形和橢圓形封頭最有利，半球形封頭的深度較深，制造較困難。 標準橢圓形封頭無論是幾何形狀或受力狀態(tài)都比較好，制造難度又不大，是圓筒形容器較合理的封頭形式。因此，在化工生產(chǎn)中得到較廣泛的應 用。在 本設計中，采用標準橢圓形封頭。 表 24 標準橢圓形封頭的尺寸范圍 封頭材料 碳素鋼、普通低合金鋼 不銹鋼、耐酸剛 公稱直徑/mm 3002600 4003200 500? 3002600 4003200 500? 封頭厚度/mm 48 1018 20? 39 1018 20? 直邊高度/mm 25 40 50 25 40 50 由 D=2m，選擇封頭厚度為 8mm 的不銹鋼，取筒體壁厚與封頭厚度相等 ，直邊高度 25h mm? 。 塔板形式有： 泡罩塔板 、 篩孔塔板 、 浮閥塔板 。 由于篩板結(jié)構(gòu)簡單，造價低；板上液面落差小，氣體壓降低，生產(chǎn)能力較大；氣體分散均勻，傳質(zhì)效率較高。故本設計選擇篩孔塔板。 因塔 徑 2m=D ，可選用單溢流弓形降液管，采用凹形受液盤。各項計算如下： （ 1） 堰長 wl 單溢流： Dlw )~(? 雙溢流： Dlw )~(? 式中： D —— 塔內(nèi)徑， m 。 取 mDl w ???? （ 2） 溢流堰高度 wh owwL hhh ?? 式中： Lh — 板上清液層高度， m ； owh — 堰上液層高度， m 。 由 owLw hhh ?? 選用平直堰，堰上液層高度 owh 由下式計算，即： 2 / 3 2 / 32 . 8 4 2 . 8 4 0 . 0 0 5 4 6 3 6 0 0( ) 1 ( ) 0 . 0 1 6 1 21 0 0 0 1 0 0 0 1 . 4 5 4SowwLh E ml ?? ? ? ? ? 液 柱 式中： sL — 塔內(nèi)液體流量， hm/3 ； E— 液流收縮系數(shù)。 （ 近似取 1E? ） 設計中，板上液層高度 Lh 由設計者選定。對常壓塔一般取為 ~ 。 取板上清液層高度： mhL ? 故 mhw ??? （ 3）降液管的設計 弓形降液管寬度 dW 和截面積 fA 由 0 .7 2 7wlD ? 查 圖 可 知 ： ? ? 故 mAA Tf ???? mDW d ???? 依下式驗算液體在降液管中停留時間，即 ： 3600 3 6 0 0 0 . 3 1 5 5 0 . 6= 3 4 . 6 7 53 6 0 0 0 . 0 0 5 4 6fTSAH ssL? ??? ? ?? 故降液管設計合理。 （ 4） 降液管底隙高度 oh 降液管底隙高度 oh 一般不應低于 mm6 。 0 . 0 0 5 4 6 3 6 0 0 0 . 0 1 5 0 23 6 0 0 ` 3 6 0 0 1 . 4 5 4 0 . 2 5SowoLhmlu ?? ?