【正文】 產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量MF= 32+() 18=??MD = 32+() 18 =MW = 32+() 18 = 物料衡算原料處理量 F=W1=總物料衡算 F=D+W甲醇物料衡算 =+?聯(lián)立解得 D= W= 塔板數(shù)的確定 理論板層數(shù)的求取 相對揮發(fā)度的求取由 ，再根據(jù)表 51[7]數(shù)據(jù)可得到不同溫度下的揮發(fā)度，見表 52)1(Ayx???表 氣液平衡數(shù)據(jù)溫度/℃ x Y 溫度/℃ X Y100 表 揮發(fā)度溫度/℃ 揮發(fā)度 溫度/℃ 揮發(fā)度 78 66 所以 ??????m 求最小回流比及操作回流比泡點進料： .)()1(y ????????mq?故最小回流比為：= =inRDqxy..0).(取操作回流比為：R=2 =2 =? 求精餾塔的氣、液相負荷 =?? ()=1V?39。 +. 19kmol/h? 求操作線方程精餾段操作線方程為 （a）1 n1270914x560x422DnnRx..y ..??????提餾段操作線方程 （b）39。39。39。139。 ?????? mmm 采用逐板法求理論板層數(shù)由 得 qqxy=1+()?y)(??將 = 代入得相平衡方程 （c）)(x???聯(lián)立（a） 、 （b） 、 （c）式，可自上而下逐板計算所需理論板數(shù)。因塔頂為全凝則 由（c）式求得第一塊板下降液體組成 ??????利用（a）式計算第二塊板上升蒸汽組成為： ?交替使用式（a）和式（c）直到 ，然后改用提餾段操作線方程，直到nFx?為止。nWx?計算結(jié)果見表 3。表 塔板液氣相組成板號1 2 3 4 5 6 7 8Y X ≤x F ≤x W精餾塔的理論塔板數(shù)為 N T =8（包括再沸器）進料板位置 N F=3 實際板層數(shù)的求取 液相的平均粘度進料黏度：根據(jù)表 1，用內(nèi)插法求得 CF??查手冊 [4]得 ??A?smPa360?B? ).lg(6.)4lg(?LF求得 s?.塔頂物料黏度：用內(nèi)插法求得 ，ctD??查手冊 [4]得 ??A?smPa430?B?).lg(86.)lg(?LD求得 sa.?塔釜物料黏度：用內(nèi)插法求得 ，CW??查手冊得 ??A?smPa240?B? ).lg(8.)lg(17lg?LW求得 sa9.?精餾段液相平均黏度： ????LFD?精提餾段液相平均黏度： 194W提 精餾段和提餾段的相對揮發(fā)度根據(jù)表 52，用內(nèi)插法求得 8.?F?52.??w?則精餾段的平均揮發(fā)度 3491?精 提餾段的平均揮發(fā)度 .8..7FW提 全塔效率 ET 和實際塔板數(shù)全塔效率可用奧爾康公式： ()TL????所以精餾段 ()7TE???? 提餾段 .11精餾段實際板層數(shù) ?精提餾段實際板層數(shù) 塊39。1TE??提 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計算 操作壓力的計算 塔頂操作壓力 ?每層塔板壓降 7?進料板壓力 .???F塔底壓力 2310W?P精餾段平均壓力 )..(m提餾段平均壓力 ??’ 操作溫度計算依據(jù)操作壓力，由泡點方程通過試差法計算出泡點溫度，其中甲醇、水的飽和蒸氣壓由安托尼方程計算。計算結(jié)果如下：塔頂溫度 ??進料板溫度 9F塔底溫度 .Wt?精餾段平均溫度 (657.)/????提留段平均溫度 39。94t 平均摩爾質(zhì)量計算塔頂平均摩爾質(zhì)量計算由 ，??32()????.進料板平均摩爾質(zhì)量計算 ?yF ?2()27kg/molVmM????LF .塔底平均摩爾質(zhì)量計算 ??3()13kg/molVFmM????.精餾段平均摩爾質(zhì)量 ()/???5mLM提餾段平均摩爾質(zhì)量 39。(.)/.81kg/olVm???39。.0./ 平均密度計算 氣相平均密度計算由理想氣體狀態(tài)方程計算平均密度：精餾段氣相平均密度 3m/)(????mVVRTMP?提餾段氣相平均密度 39。 全塔氣相平均密度 3/?Vm? 液相平均密度計算液相平均密度依下式計算，即 V1ima???塔頂液相平均密度的計算由 ，查手冊 [4]得CtD? 3m/?A? 3m/?B?76./5../?LDm進料板液相平均密度的計算由 ，查手冊 [4]得CtF??.7 3/kg869A? 3m/?B?進料板液相的質(zhì)量分率 .???Aa 3/?LFm?由 ，查手冊 [4]得Ct?. 3/kg15?A 3m/?塔底液相的密度 3/??LFm?精餾段液相平均密度為 3m/.82/).(?L提餾段液相平均密度為 39。 3()/???全塔液相平均密度為 3m/)3..(?L 液體平均表面張力的計算液相平均表面張力依下式計算，即 Lmix???塔頂液相平均表面張力的計算由 ，查手冊 [4]得CtD? /N1?A?m/?B? /..???LDm進料板液相平均表面張力為： 由 ，查手冊 [4]得CtF?? m/N815A?m/?B?. ???LFm由 ，查手冊 [4]得Ct?? /N15A?/?B????LFm精餾段液相平均表面張力為： /)(??L?提餾段液相平均表面張力為： m/)(?Lm全塔液相平均表面張力為： /)(??L? 液體平均粘度計算見 精餾段液相平均黏度 ?LM?提餾段液相平均黏度 1 精餾塔的塔體工藝尺寸計算 塔徑的計算 精餾段塔徑計算精餾段的氣、液相體積流率為： ????..4/8Ls采用雙塔精餾，進行甲醇分離，則 39。 ?39。 0./sL由 式中的 C 由式 計算，其中 由史密斯關(guān)聯(lián)圖 [8]查maxLVuC??()L??20C取，圖的橫坐標(biāo)為： 1/2 1/????????????????取板間距 ，板上液層高度 ，=.6mLh=查史密斯關(guān)聯(lián)圖得 =..C.??????????取安全系數(shù)為 ，則空塔氣速為：????按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后為 D=塔截面積為： ???實際空塔氣速為： ./su提餾段塔徑計算提餾段的氣、液相體積流率為： ????采用雙塔精餾，進行甲醇分離，則 39。 ?39。 76msL由 式中的 C 由式 計算，其中 由史密斯關(guān)聯(lián)圖axLVuC??()L??20C查取，圖的橫坐標(biāo)為： ???????????????VLh?取板間距 ，板上液層高度 ，則=4mTH=.6mLh0..TL?查史密斯關(guān)聯(lián)圖得 =..??????????u取安全系數(shù)為 ，則空塔氣速為：????按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后為：D=塔截面積為： ???實際空塔氣速為： ./su 精餾塔有效高度的計算精餾段有效高度為： )5(1????THNZ）（ 精精提餾段有效高度為： .5)(T）（ 提提在進料板上方開一人孔，其高度為：故精餾塔的有效高度為： ????提精塔頂及釜液上的汽液分離空間高度均取 ，裙座取 2m，則精餾塔的實際高度為： ????實 塔板主要工藝尺寸的計算 溢流裝置計算全塔的氣、液相平均體積流率為： ?0mL因塔徑 D＝，可選用單溢流弓形降液管，采用凹形受液盤。 堰長 LW取 ??? 溢流堰高度 hW由 WLOh選用平直堰，堰上液層高度 由式O???????近似取 E=1，則 2/????????取板上清液層高度 Lh=故 ?? 弓形降液管寬度 Wd和截面 積 Af由 .8lD?查弓形降液管的參數(shù)圖 [6]，得 故 2..???0206dWD依式 驗算液體在降液管中停留時間，即36fThAHL?360fThAHL?? ..813???故降液管設(shè)計合理。 降液管底隙高度 h0039。036hWlu?取 39。.7m/s則 ?????故降液管底隙高度設(shè)計合理。選用凹形受液盤，深度 。39。Wh50? 塔板布置 塔板的分塊因 ，故塔板采用分塊板。查塔板分塊表得，塔板分為 6 塊。m20?D 邊緣區(qū)寬度確定取 39。 c=.5,? 開孔區(qū)面積計算開孔區(qū)面積 按式 計算aA221sin80arxx?????????其中 m64.)(3.)(2x?????故 22 ??? ???? ?? ? 篩孔計算及排列本設(shè)計所處理的物系無腐蝕性，可選用 碳鋼板，取利孔直徑3m??m50?d篩孔按正三角形排列，取孔中心距 t 為：m1530??dt篩孔數(shù)目 n 為：個022...96135At開孔率為： %.22???????????????td?氣體通過閥孔的氣速為： s/?AVus 塔板的流體力學(xué)驗算 塔板壓降 干板阻力 hc計算干板阻力 由式 計算????????由 ，查干篩孔得流量系數(shù)圖 [6]得， ??d ?c故 . ???????????ch 氣體通過液層的阻力 h1計算氣體通過液層的阻力 由式 計算L? ???1/21/()F?查充氣系數(shù)關(guān)聯(lián)圖，得 ?液柱036.).(.)(1 ??????OWh? 液體表面張力的阻力 hσ 計算液體表面張力的阻力 可按式 計算，即?0Lgd?? ????gdhL??氣體通過沒層塔板的液柱高度 hp可按下式計算，即 液柱 08..???hcP氣體通過每層塔板的壓降為： （設(shè)計允許值）?????? 液面落差對于篩板塔，液面落差很小，且塔徑和液流量均不大，故可忽略液面落差的影響。 液沫夾帶液沫夾帶量由下式計算，即 ?????????? 2..?故 氣液氣液 kg/2. ????????????eV故在本設(shè)計中液沫夾帶量 在允許范圍內(nèi)。Ve 漏液對篩板塔，漏液點氣速 u0,min可由下式計算，即0,min04.(.)/LVuCh????? )??? s/.1實際孔速 min,0u?穩(wěn)定系數(shù)為 0,??故在本設(shè)計中無明顯液漏。 液泛為防止塔內(nèi)發(fā)生液泛，降液管內(nèi)液層高度 Hd應(yīng)服從下式的關(guān)系，即 ??dTWHh???甲醇—水物系屬一般物系，取 ，??()2mT?而 dpLdh?板上不設(shè)進口堰， 可由下式計算，即 (39。).153().6du??? ??? ??TWh??故在本設(shè)計中不會發(fā)生液泛現(xiàn)象。 塔板負荷性能圖 漏液線由 0,min0()/LVCh?????,i,isVALhwo??=()10hEl得 2/3,min0 .84{.[()]}/hs wLVwVCAhEl???? = ??9.. 2/360284{[061()].09}???整理得 2/, sVL?在操作數(shù)據(jù)內(nèi)，任取幾個 值，依上式計算出 值，計算結(jié)果見表 54SSV表 漏液線Ls，m 3/s 0 Vs，m 3/s 由上表數(shù)據(jù)即可作出漏液線（1） 液沫夾帶線以 = 液/kg 氣為限，求 關(guān)系如下vesVL?由 ()avLTfHh?????..5Ssa sTfVuVA?.()fLwohh??==oh2/????????故 2/32/35(.) ss??? / / s sHh ??????????整理得 =S/在操作范圍內(nèi)，任取幾個值，依上式計算出值，計算結(jié)果見表 55表 液沫夾帶線Ls，m 3/s 0 Vs，m 3/s 由上表數(shù)據(jù)即可作出液沫夾帶線（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(biāo)準(zhǔn)。由式得owh2/????????取 E=1，則 ,???????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 =4s 作為液體在降液管中停留時間的下限，由 得? 4fTsAHL?? 3,???據(jù)此可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 ()dTwh???由 1。dpLdpcLwoHhhh????????聯(lián)立得 ()()Twowcd???忽略 ，將 與 ， 與 ， 與 的關(guān)系式代入上式，并整理得?owSdScSV22/339。39。39。SVbcL??式中 ()VA? 39。TwHh??? ()cl?2/3639。841()wdEl??將有關(guān)的數(shù)據(jù)代入，得 39。 .06(.)85a???