【導讀】化工原理課程設(shè)計。題目正己烷-正庚烷分篩板塔的設(shè)計。系（院）化學與化工系。專業(yè)化學工程與工藝。設(shè)計規(guī)模：苯―甲苯混合液處理量_____3___t/a. 生產(chǎn)制度：年開工300天，每天三班8小時連續(xù)生產(chǎn)。分離要求：塔頂苯含量不低于___99__%，塔底苯含量不大于％。建廠地區(qū)：大氣壓為760mmHg、自來水年平均溫度為20℃的某地。⑵課程設(shè)計成績評定表；⑶中英文摘要；⑷目錄；⑸設(shè)計計算與說明；⑹設(shè)計結(jié)果匯總；⑺小結(jié)；⑻參考文獻）。每項設(shè)計結(jié)束后列出計算結(jié)果明細表。設(shè)計最終需裝訂成冊上交。，下達設(shè)計任務(wù)書天。，撰寫設(shè)計說明書2天。原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品含正己烷摩爾分數(shù)和平均摩爾質(zhì)量.....4

　　

【正文】 22 故精餾段 29 . 3 3 1 3 . 2 3 3h 0 . 0 5 1 ( ) ( ) 0 . 0 3 9 30 . 7 7 2 6 1 3 . 6 1c m?? 提餾段 39。28 . 8 4 2 3 . 6 6 4h 0 . 0 5 1 ( ) ( ) 0 . 0 3 9 90 . 7 7 2 6 1 4 . 2 5c m?? 氣體通過液層的阻力計算 氣體通過液層的阻力： 1h Lh?? SaTfVu AA? ? ， 0VuaF ?? 式中 Vs— 塔內(nèi)氣體流量， m3/s AT— 塔截面積， m2 Af— 弓形降液管截面積， m2 0VuaF ?? 精餾段 0 . 5 0 0 2 0 . 4 8 4 /1 . 1 3 0 4 0 . 0 9 7 2Sa TfVu m sAA? ? ??? 111220 0 . 4 8 4 3 . 2 3 3 0 . 8 7 0 k gF s m ??? ? ? ? 提餾段的為 39。 0 . 4 7 4 0 . 4 5 9 /1 . 1 3 0 4 0 . 0 9 7 2Sa TfVu m sAA? ? ??? 111220 0 . 4 5 9 3 . 6 6 4 0 . 8 7 9 k gF s m ??? ? ? ? 查充氣系數(shù)關(guān)聯(lián)圖， 精餾段得 ?? 1h ( ) 0 .6 7 2 ( 0 .0 4 8 8 0 .0 1 1 2 5 ) 0 .0 4 0 3 5L w o wh h h m??? ? ? ? ? ? ? 提餾段的 ??? 39。 39。 39。 39。1h ( ) 0 . 6 6 8 ( 0 . 0 3 9 7 0 . 0 2 0 3 ) 0 . 0 4 0 0 8L w o wh h h m??? ? ? ? ? ? ? 化工原理課程設(shè)計 23 式中 hL— 板上液層高度， m β — 充氣因數(shù)，無量綱。液相為水時，β =，為油時，β =~，為碳氫化合物時，β =~ 液體表面張力的阻力計算 液體表面張力所產(chǎn)生的阻力：104 mLh gd???? 精餾段的為 3104 4 1 3 . 3 3 8 1 0 0 . 0 0 1 7 76 1 3 . 6 1 9 . 8 1 0 . 0 0 5mLhmgd??? ???? ? ??? 提餾段的為 339。39。104 4 1 3 . 0 5 1 1 0 0 . 0 0 1 7 36 1 4 . 2 5 9 . 8 1 0 . 0 0 5mL gd? ?????? ? ??? 式中 d0— 孔直徑， m σ m— 操作物系的液體平均表面張力， mN/m 氣體通 過每層塔板的液柱高度 可按下式計算，即 1pch h h h???? 精餾段的為 0 . 0 3 9 3 0 . 0 4 0 3 5 0 . 0 0 1 7 7 0 . 0 8 1 4 2phm? ? ? ? ? 提餾段的為 0 . 0 3 9 9 0 . 0 4 0 0 8 0 . 0 0 1 7 3 0 . 0 8 1 7 1p? ? ? ? ? 氣體通過每層塔板的壓降為 1 0 .7P P Lh g kPa??? ? ? 精餾段的為 1 0 .0 8 1 4 2 6 1 3 .6 1 9 .8 1 4 9 0 .1 1 0 .7P P Lh g P a k P a??? ? ? ? ? ? ?（設(shè)計允許值） 提餾段的為 39。 39。 39。1 0 . 0 8 1 7 1 6 1 4 . 2 5 9 . 8 1 4 9 2 . 3 7 0 . 7P P Lh g P a k P a??? ? ? ? ? ? ?（設(shè)計允許值） 化工原理課程設(shè)計 24 液沫夾帶 霧沫夾帶量：6 10 ()av m T fue Hh????? 精餾段的為 35 . 7 1 0 5 . 7 1 0 0 . 4 8 4( ) 0 . 0 0 3 5 0 . 11 3 . 3 3 8 1 0 0 . 4 2 . 5 0 . 0 6av m T fue k g k gHh?????? ??? ? ? ???? ? ? ??? 同理，提餾段的為 0 . 0 0 3 0 5 / 0 . 1 /ve k g k g k g k g? ?? 式中 Lh— 板上液層高度， m HT— 板間距， m σ m— 操作物系的液體平均表面張力， mN/m ua— 氣體通過篩孔時的速度， m/s 故在本設(shè)計中液沫夾帶量 ve在允許范圍內(nèi)。 漏液 對篩 板塔，漏液點氣速： 0,min 0 1 ( ) /L L Vu C hh???? ? ?10 , m i n 4 . 4 0 . 7 7 2 ( 0 . 0 0 5 6 0 . 1 3 0 . 0 6 0 . 0 0 1 7 7 ) 6 1 3 . 6 1 / 3 . 2 3 3 5 . 0 4 6u m s ?? ? ? ? ? ? ?精 餾 段 的 為實際孔速 10 m s??? 穩(wěn)定系數(shù)為 00 , m i n9 . 3 3 1 1 . 8 4 9 1 . 55 . 0 4 6uK u? ? ? ? 同理，提餾段的為 0 ,m in 4. 75 0 /u m s? ? ， 0 /u m s? ? 穩(wěn)定系數(shù)為 39。039。0 , m i n 8 . 8 4 2 1 . 8 6 1 . 54 . 7 5 0uK u? ? ? ? 式中 Lh— 板上液層 高度， m 化工原理課程設(shè)計 25 C0— 干篩孔的流量系數(shù) 1V?、 1L?— 分別為精餾段氣、液相平均密度， kg/m3 h?— 與液體表面張力壓強降相當?shù)囊褐叨龋?m 故在本設(shè)計中無明顯漏液。 液泛 為防止塔內(nèi)發(fā)生液泛，降液管內(nèi)液層高()d T wH H h??? 為防止塔內(nèi)發(fā)生液泛，降液管內(nèi)液層高 d T wh? 式中 HT— 板間距， m hw— 堰高， m φ — 系數(shù)，是考慮到降液管內(nèi)充氣及操作安全兩種因素的校正系數(shù)。易氣泡物系 ???，不易起泡物系 .???，一般物系，取 5??。 取 ??，則 精餾段的為 ( ) 0. 5 ( 0. 4 0. 04 88 ) 0. 22 4TwHh? ? ? ? ? d p L dH h h h? ? 板上不設(shè)進口堰， 39。 2 200 . 1 5 3 ( ) 0 . 1 5 3 ( 0 . 2 ) 0 . 0 0 6 1 2dh u m? ? ?液柱 0 . 0 8 1 4 2 0 . 0 6 0 . 0 0 6 1 2 0 . 1 4 7 5 0 . 2 2 4d p l dH h h h m m? ? ? ? ? ? ? ?液柱 提餾段的為 ( ) 0 .5 ( 0 .4 0 .0 3 9 7 ) 0 .2 2 0TwHh? ? ? ? ? 39。39。d p L dH h h h? ? ? 39。 39。 2 200 . 1 5 3 ( ) 0 . 1 5 3 ( 0 . 2 ) 0 . 0 0 6 1 2dh u m? ? ? 液 柱 39。39。 0 . 0 8 1 7 0 . 0 6 0 . 0 0 6 1 2 0 . 1 4 7 8 0 . 2 2 0d p l dH h h h m m? ? ? ? ? ? ? ?液 柱 液 柱 故在本設(shè)計中不會發(fā)生液泛現(xiàn)象。 化工原理課程設(shè)計 26 塔板負荷性能圖 漏液線 由 0,min 0 1 1 ( ) /L L Vu C hh???? ? ? ,min0,min0sVu A? L w owh h h?? ()1000 how wLhEl? 20 mAA a ???? ? 精餾段 由 hw= 得23,min 0 0 1 { [ ( )] } /1000 hs w L VwLV CA h E hl ???? ? ? ? 2336002 . 8 44 . 4 0 . 7 7 2 0 . 0 5 3 6 { 0 . 0 0 5 6 0 . 1 3 [0 . 0 4 8 8 1 ( ) ] 0 . 0 0 1 7 7 } 6 1 3 . 6 1 / 3 . 2 3 31 0 0 0 0 . 8 4 sL? ? ? ? ? ? ? ? ? 232 .5 0 7 0 .0 1 0 2 0 .0 9 7 sL?? 同理，提餾段的為 23, m in 2 .3 6 0 .0 0 9 0 3 1 0 .0 0 7 9sSVL? ?? 由上表數(shù)據(jù)即可分別作出精 餾段和提餾段的漏液線 1。 液沫夾帶線 以 /ve kg kg? 液 氣為限，求 ssVL?關(guān)系如下： 由 6 10 ()av m T fue Hh?????? TfVVuVAA? ? ??? 同理，提餾段的為 ?? .5 ( )f L w owh h hh? ??? 化工原理課程設(shè)計 27 4 1 ( ) 4910 00 4 sow sLhL? ? ? ? 同理，提餾段的為 shL? ? 故 232 . 5 2 . 5 ( 0 . 0 4 8 8 0 . 7 4 9 )f L sh h L? ? ? ? 22330 . 4 0 . 1 2 2 1 . 8 7 0 . 2 7 8 1 . 8 7T f s sH h L L? ? ? ? ? ? 同理，提餾段的為 230 .0 9 9 3 1 .8 7fshL? ?? 230 .3 0 0 7 1 .8 7T f sH h L?? ? ? 3 . 2230 . 9 6 80 . 4 2 7 0 . 0 0 1 [ ] 0 . 10 . 2 7 8 1 . 8 7svsVeL? ? ?? 整理得 231 .5 8 1 0 .0 6 3ssVL?? 同理，提餾段的為 231 .6 9 7 1 0 .5 5 4ssVL??? 在操作范圍內(nèi)，任取幾個 值，依上式計算出 值，計算結(jié)果 列于表 35。 表 35霧沫夾帶線計算結(jié)果 由上表數(shù)據(jù)即分別可作出精餾段和提餾段的霧沫夾帶線 2。 液相負荷下限線 對于平直堰，取堰上液層高度?作為最小液體負荷標準。由式得 2336002 .8 4 ( ) 0 .0 0 61000 sow w Lh E ml?? 取 E=1，則 3,m in 0 .0 0 0 7 1 7 /sL m s? 據(jù)此可作出與氣體流量無關(guān)的垂直液相負荷下限線 3。 液相負荷上限線 以 5s??作為液體在降液管中停留 時間的下限：5fTsAHL? ??? 故 3, m i n 0 . 0 9 7 2 0 . 4 0 . 0 0 7 7 8 /55f Ts AHL m s? ?? ? ? 化工原理課程設(shè)計 28 同理，提餾段的為 3,m 0 .0 1 4 2 4 /s imL m s? ? 據(jù)此可分別作出與氣體流量無關(guān)的垂直液相負荷上限線 4。 液泛線 令 ()d T wH H h??? 由 d p L dh h h? ??； 1pch h h h????； 1 Lhh??； L w owh?? 聯(lián)立得 ( 1) ( 1)T w ow cdH h hhhh???? ????????? 忽略h?，將 owh與 sL， dh與 sL， ch與 sV的關(guān)系式代入上式，并整理得 239。 2 39。 39。 2 39。 3s s saV b cL dL? ? ? 式中 39。 120 0 1 ()()VLa Ac??? 39。 ( 1)Twb H h? ??? ??? 39。( )wc lh? 239。3 0 (1 )( )wdE l??? ? ? 將有關(guān)的數(shù)據(jù)代入，精餾段 得 39。 ? 39。 ? 39。 ? 39。 ? 同理，提餾段的為 ??? ??? ?? ? ??? 故 精餾段 222 30 . 1 5 6 8 0 . 1 4 3 1 8 0 8 . 4 1 . 2 5 3s s sV L L? ? ?