【正文】 ???? ??????進(jìn)料板液相平均表面張力為 由 ，查手冊(cè) [4]得8Ft?? ??092..?????由 ，查手冊(cè) [4]? 1N/????.. ?精餾段液相平均表面張力為： ()/??提餾段液相平均表面張力為： (35..)/?全塔液相平均表面張力為： (.)/?? 液體平均粘度計(jì)算見(jiàn) ，精餾段液相平均黏度 精餾塔的塔體工藝尺寸計(jì)算 精餾段的汽液相負(fù)荷 ???()27V?陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)第 13 頁(yè) 共 58 頁(yè)提餾段的汽液相負(fù)荷 39。 ????39。3koml/hV精餾段的氣、液相體積流率為： 3...0/sVmsM=6ρ???提餾段的氣、液相體積流率為： ..8m/s39。Vmsρ?1054910236.39。LsM=??采用雙塔精餾進(jìn)行甲醚分離，則該塔精餾段、提餾段汽液相體積流率為： ./ssV230msL?39。s=3239。..5/ssV??314017m2sL?由 式中的 C 由式 計(jì)算，其中 由史密斯關(guān)聯(lián)圖 [8]查取，圖maxLVuC?()L??20C的橫坐標(biāo)為： 1/??????????????取板間距 ，板上液層高度 ，=.6mLh063TLh陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)第 14 頁(yè) 共 58 頁(yè)圖 史密斯關(guān)聯(lián)圖查史密斯關(guān)聯(lián)圖得 =?????????=.35=取安全系數(shù)為 ，?..315/S4VDπu406==.按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后為 D=塔截面積為 ???實(shí)際空塔氣速為 =.3/s45u 提餾段塔徑的計(jì)算精餾段的汽液相負(fù)荷精餾段的氣、液相體積流率為 239。sV3=?陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)第 15 頁(yè) 共 58 頁(yè)由 式中的 C 由式 計(jì)算，其中 由史密斯關(guān)聯(lián)圖查取，maxLVuC??()L??20C圖的橫坐標(biāo)為： 1/??????????????取板間距 ，板上液層高度 ，=.6mLh0463TLh查史密斯關(guān)聯(lián)圖得 =??????????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 222=.45mTA?實(shí)際空塔氣速為： 精餾塔有效高度的計(jì)算精餾段有效高度為： (21)=NH???精 精 （ ）提餾段有效高度為： 3952提 提 （ ） m在進(jìn)料板上方開(kāi)一人孔，其高度為：故精餾塔的有效高度為： +????精 提 m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(shí)際高度為： 2452=9?實(shí) 塔板主要工藝尺寸的計(jì)算 溢流裝置計(jì)算因塔徑 D＝，可選用單溢流弓形降液管，采用凹形受液盤(pán)。各項(xiàng)計(jì)算如下： 堰長(zhǎng) Lw取 Wl==19m? 溢流堰高度 hw由 LO?陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)第 16 頁(yè) 共 58 頁(yè)選用平直堰，堰上液層高度 ???????近似取 E=1，則 2/==.6m19OWh???????故 . 弓形降液管寬度 Wd 和截面積 Af由 =查弓形降液管的參數(shù)圖 [6]，得 .故 2=0..??208dWD?依式 驗(yàn)算液體在降液管中停留時(shí)間，即36fThAHL?0fh?.???故降液管設(shè)計(jì)合理。 降液管底隙高度 h0039。36hWLlu的一般經(jīng)驗(yàn)數(shù)值為 取39。 .7~.28m/s39。?則 ?????故降液管底隙高度設(shè)計(jì)合理。選用凹形受液盤(pán)，深度 。39。50Whm? 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。20D? 邊緣區(qū)寬度確定取 Ws=W =， Wc=39。 開(kāi)孔區(qū)面積計(jì)算開(kāi)孔區(qū)面積 按式 計(jì)算aA221sin80rxx?????????陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)第 17 頁(yè) 共 58 頁(yè)其中 ()()???????.故 22212..??? ???? ?? ? 篩孔計(jì)算及排列本設(shè)計(jì)所處理的物系無(wú)腐蝕性，可選用 碳鋼板，取利孔直徑=3m?0md篩孔按正三角形排列，取孔中心距 t 為：0351mtd??篩孔數(shù)目 n 為個(gè)22...9315087At?開(kāi)孔率為： %...?????????????td?氣體通過(guò)閥孔的氣速為： ==.289m/s3sVuA? 塔板的流體力學(xué)驗(yàn)算 塔板壓降 干板阻力 hc計(jì)算干板阻力 由式 計(jì)算????????由 ，查干篩孔得流量系數(shù)圖 [7]得， 0/? ?故 液柱2890301c .h. ..??????????? 氣體通過(guò)液層的阻力 h1計(jì)算氣體通過(guò)液層的阻力 由式 計(jì)算L=?12120=9kg//F..()?查充氣系數(shù)關(guān)聯(lián)圖，得 。??液柱106430860WOhb().(..).????? 液體表面張力的阻力 hσ 計(jì)算液體表面張力的阻力 可按式 計(jì)算，即?0Lgd??液柱.??????氣體通過(guò)沒(méi)層塔板的液柱高度 可按下式計(jì)算，即Ph陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)第 18 頁(yè) 共 58 頁(yè)液柱 10360320965mPch....?????氣體通過(guò)每層塔板的壓降為： （設(shè)計(jì)允許值）9521981kPa7pLg....???? 液面落差對(duì)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(jì)算，即 ??????????2..?故 326357401/kg01/ ...??????????液 氣 液 氣故在本設(shè)計(jì)中液沫夾帶量 在允許范圍內(nèi)。Ve 漏液對(duì)篩板塔，漏液點(diǎn)氣速 可由下式計(jì)算，即0,minu0,min04.(.)/LVuCh????? 720632619205.)./??? 91/s.實(shí)際孔速 0058,minuu?穩(wěn)定系數(shù)為： 0215,.?故在本設(shè)計(jì)中無(wú)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???甲醚—甲醇—水物系屬一般物系，取 ，????=(4+.6)=23m而 dpLd?板上不設(shè)進(jìn)口堰，h d 可由下式計(jì)算，即 液柱22022u39。1381.().(..?） 液柱960597d?? ??TWHh??故在本設(shè)計(jì)中不會(huì)發(fā)生液泛現(xiàn)象。 塔板負(fù)荷性能圖 漏液線由 0,min0()/LVCh?????=0,in,i0SVA陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)第 19 頁(yè) 共 58 頁(yè)LWOh??= 2/()10hwEl得 2/3,min .84{.[()]}/0hs wLVwVCAhEl??? = ..93?? 2/362.[()]??整理得 2/3, sVL??在操作數(shù)據(jù)內(nèi)，任取幾個(gè) 值，依上式計(jì)算出 值，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表 4SSV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 ()aLTfuHh????..Ssa sTfVuA?()fLwoh??==oh2/32/????????故 2/32/() ss??? / / s sHh ??????????整理得 =S2/在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)值，依上式計(jì)算出值，計(jì)算結(jié)果于表 45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(fù)荷下限線對(duì)于平直堰，取堰上液層高度 = 作為最小液體負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)。由式得owh陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)第 20 頁(yè) 共 58 頁(yè)2/????????取 E=1，則 ,min284360Ls???????據(jù)此可作出與氣體流量無(wú)關(guān)的垂直液相負(fù)荷下限線（3） 液相負(fù)荷上限線以 =4s 作為液體在降液管中停留時(shí)間的下限，由 得? fTsAH=4L?? 3,???據(jù)此可作出與氣體流量無(wú)關(guān)的垂直液相負(fù)荷下限線（4） 液泛線令 ()dTwh??由 1。pLdpcLwohh???????聯(lián)立得 ()owcdH??忽略 ，將 與 ， 與 ， 與 的關(guān)系式代入上式，并整理得h?owSdSSV22/339。39。39。SVbc?式中 ()VLA?? 39。TwHh??? 2039。.153/()cl 2/3639。84()wdEl??將有關(guān)的數(shù)據(jù)代入，得 39。 .13(.)a???????? 39。4(64642b????(.)c? 2/33039。2810(.).?????????故 22/ ssVL? 在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè) Ls 依上式計(jì)算出 Vs 計(jì)算結(jié)果列于表 46表 液泛線Ls，m 3/s 0 Vs，m 3/s 由上表數(shù)據(jù)即可作出液泛線（5）根據(jù)以上各線方程，可作出篩板塔的負(fù)荷性能圖，如圖所示陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)第 21 頁(yè) 共 58 頁(yè)精 餾 塔 負(fù) 荷 性 能 圖0123456780 Vs圖 篩板塔的負(fù)荷性能圖在負(fù)荷性能圖上，作出操作點(diǎn) A，連接 OA，即作出操作線，由圖可看出，該篩板的操作上限為液泛控制，下限為液漏控制，由上圖查得 ,?,?故操作彈性為 , 精餾塔接管尺寸計(jì)算 塔頂蒸氣出口管的直徑操作壓力不大時(shí)，蒸氣導(dǎo)管中常用流速為 12~20 m/s，蒸氣管的直徑為 ，其中4sVdu??塔頂蒸氣導(dǎo)管內(nèi)徑 m 塔頂蒸氣量 m3/s，取 ，則Vds 12/sVu? ??查表取 5.? 回流管的直徑塔頂冷凝器械安裝在塔頂平臺(tái)時(shí)，回流液靠重力自流入塔內(nèi)，流速 可取 ~ m/s。取Ru，?????查表取 ?? 進(jìn)料管的直徑采用高位槽送料入塔，料液速度可取 ，取料液速度 ，則s/~4uF????陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)第 22 頁(yè) 共 58 頁(yè) 進(jìn)料管的直徑： ????查表取 ?? 塔底出料管的直徑一般可取塔底出料管的料液流速 為 ~ m/s，循環(huán)式再沸器取 ~ m/s，取塔底出料wu管的料液流速 為 m/s，則，塔底出料管的直徑 dw 為：=.8935WFLd????查表取 5??陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)第 23 頁(yè) 共 58 頁(yè)5 甲醇精餾塔結(jié)構(gòu)計(jì)算 設(shè)計(jì)方案的確定本設(shè)計(jì)任務(wù)為分離甲醇－水混合物。對(duì)于二元混合物的分離，應(yīng)采用連續(xù)精餾流程。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)。塔頂上升蒸氣采用全凝器冷凝，冷凝液在泡點(diǎn)下一部分加回流至塔內(nèi)，其余部分經(jīng)產(chǎn)品冷卻器冷卻后送至儲(chǔ)罐。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。 精餾塔的物料衡算 原料液及塔頂和塔底的摩爾分率甲醇的摩爾質(zhì)量 MA=32kg/kmol水的摩爾質(zhì)量 MB=18kg/??? 原料液及塔頂和塔底產(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(duì)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(jiàn)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 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)第 24 頁(yè) 共 58 頁(yè) 66 所以 ??????m 求最小回流比及操作回流比泡點(diǎn)進(jìn)料： .)154()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(fù)荷 =? ()=1V?39。 463+2F .kol/h 求操作線方程精餾段操作線方程為 （a）1 n170914x560x4222DnnRx..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=+()?y)1(??將 = 代入得相平衡方程 （c）)1(x???聯(lián)立（a） 、 （b） 、 （c ）式，可自上而下逐板計(jì)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(jì)算第二塊板上升蒸汽組成為： 7260y12?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 為止。nFx?nWx?計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表 3。陜西理工