【導(dǎo)讀】化工原理課程設(shè)計(jì)。分離正庚烷-正己烷混合液的篩板式精餾塔工藝設(shè)計(jì)。原料組成：正己烷44%. 操作壓力、回流比、單板壓降：自選。分離要求：塔頂苯含量不低于99%，殘液中苯含量不大于%。生產(chǎn)時(shí)間：年開工300天，每天三班8小時(shí)連續(xù)生產(chǎn)。冷卻水溫度：20℃。粘度、比熱、導(dǎo)熱系數(shù)）。寫出詳細(xì)計(jì)算步驟，并注明選用數(shù)據(jù)的來源。設(shè)計(jì)最終需裝訂成冊上交。，下達(dá)設(shè)計(jì)任務(wù)書天。，閱讀教材，擬定設(shè)計(jì)進(jìn)度1-2天。，撰寫設(shè)計(jì)說明書。原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品含正己烷摩爾分?jǐn)?shù)和平均摩爾質(zhì)量

　　

【正文】 傳質(zhì)有效區(qū) ③入口安定區(qū)和出口安定區(qū) Ws=50100mm。邊緣區(qū)：小塔 Wc=3050mm，大塔 5075mm。 化工原理課程設(shè)計(jì) ２３ 0 .0 7 5 0 .0 6ScW m W m?? 開孔區(qū)面積計(jì)算 開孔區(qū)面積 ： 22 2 12 ( si n )180a rxA x r s r? ??? ? ? ? ? 其中 1 . 2( ) ( 0 . 1 1 4 0 . 0 7 5 ) 0 . 4 1 122dsDx W W m? ? ? ? ? ? ? 1 . 2 0 . 0 6 0 . 5 422cDr W m? ? ? ? ? 故 22 2 1 4 112 ( 11 4 11 sin ) 92 m18 0 4aA ? ??? ? ? ? ? ? 239。 mAa ? 式中 CW— 邊緣區(qū)寬度， m aA— 開孔區(qū)面積 ， m2 DW— 弓形降液管寬度， m S— 破沫區(qū)寬度， m 篩孔計(jì)算及其排列 本 體系 所處理的物系無腐蝕性，可選用 3mm??碳鋼板， 取篩孔直徑 0 5d mm? 。 篩孔按正三角形排列，取孔中心距 t 為 03. 5 3. 5 5 17 .5t d m m? ? ? ? 篩 孔數(shù)目 n 為： 1. 15 8 0. 79 2 t ?? ? ? 個(gè) 式中 aA— 開孔區(qū)面積， m2 化工原理課程設(shè)計(jì) ２４ t— 孔間距， m 開孔率為 000 . 9 0 7 0 . 9 0 7 7 . 4 0 4 %3 . 5aA tA d? ? ? ? ? 精餾段 氣體通過篩孔的氣速為 0 0 0 . 4 7 2 1 8/0 . 0 7 4 0 . 7 9 2SS aVVu m sAA?? ? ? ?? 提餾段氣體通過篩孔的氣速為 39。39。39。0 0 0 . 5 4 0 8 9 . 1 7 /0 . 0 7 4 0 . 7 9 2SS aVVu m sAA?? ? ? ?? 篩板的流體力學(xué)驗(yàn)算 塔板壓降 干板阻力計(jì)算 干板阻力： 20xxh 0 . 0 5 1 ( ) ( )2 9 . 8 vVc LLuucc??? ? ? ?? 式中 0u— 氣體通過篩孔的氣速， m/s 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 由 0 / 5 / 3 ? ??查查干篩孔的流量系數(shù)圖得， 0 ? 化工原理課程設(shè)計(jì) ２５ 故 精餾段 28 3 . 2 3h 0 . 0 5 1 ( ) ( ) 0 . 0 2 8 90 . 7 7 2 6 1 2 . 7 3c m?? 提 餾段 39。29 . 1 7 3 . 6 1h 0 . 0 5 1 ( ) ( ) 0 . 0 4 2 30 . 7 7 2 6 1 4 . 1 9 8c m 氣體通過液層的阻力計(jì)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 . 4 7 2 1 0 . 4 4 1 3 /1 . 1 3 0 4 0 . 0 6 0 5SaTfVu m sAA? ? ??? 111220 0 . 4 4 1 3 3 . 2 3 0 . 7 9 3 1 k gF s m ??? ? ? ? 提餾段： 化工原理課程設(shè)計(jì) ２６ 39。 0 . 5 4 0 8 0 . 5 0 5 5 /1 . 1 3 0 4 0 . 0 6 0 5Sa TfVu m sAA? ? ???111220 0 . 5 0 5 5 3 . 6 1 0 . 9 6 k gF s m ??? ? ? ? 查充氣系數(shù)關(guān)聯(lián)圖， 精餾段 得?? 1h ( ) 0 .6 8 3 3 ( 0 .0 5 8 3 0 .0 1 1 7 ) 0 .0 4 7 8 3L w o wh h h m??? ? ? ? ? ? ?提餾段的??? 39。 39。 39。 39。1h ( ) 0 . 6 5 7 1 ( 0 . 0 4 8 1 0 . 0 2 1 9 ) 0 . 0 4 6L w o wh h h m??? ? ? ? ? ? ?式中 Lh — 板上 液層高度， m β— 充氣因數(shù)，無量綱。液相為水時(shí)， β=，為油時(shí)， β=~，為碳?xì)浠衔飼r(shí)， β=~ 液體表面張力的阻力計(jì)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 . 2 8 1 0 0 . 0 0 1 7 76 1 2 . 7 3 9 . 8 1 0 . 0 0 5mLhmgd??? ???? ? ??? 提餾段的為 339。39。104 4 1 3 . 0 6 1 0 0 . 0 0 1 76 1 4 . 1 9 8 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， mmN/ 氣體通過每層塔板的液柱高度 可按下式計(jì)算，即 1pch h h h???? 化工原理課程設(shè)計(jì) ２７ 精 餾段的為 0 . 0 2 8 9 0 . 0 4 7 8 3 0 . 0 0 1 7 7 0 . 0 7 8 5phm? ? ? ? ? 提餾段的為 0 . 0 4 2 2 0 . 0 4 6 0 . 0 0 1 7 0 . 0 9 1p ? ? ? ? ? 氣體通過每層塔板的壓降為 1 0 .7P P Lh g k P a??? ? ? 精 餾段的為 1 0. 06 5 61 2. 73 9. 81 47 1. 85 0. 7P P Lh g P a k P a??? ? ? ? ? ? ?（設(shè)計(jì)允許值） 提餾段的為 39。 39。 39。1 0 . 0 7 0 7 6 1 4 . 1 9 8 9 . 8 1 5 4 2 . 2 8 0 . 7P P Lh g P a k P a??? ? ? ? ? ? ?（設(shè)計(jì)允許值） 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 4 1 3( ) 0 .0 0 3 8 0 .11 3 .2 8 1 0 0 .4 0 .1 7 5av m T fue k g k gHh?????? ??? ? ? ???? ? ??? 同理，提餾段的為 0 .0 0 5 8 / 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 σm— 操作物系的液體平均表面張力， mmN/ au — 氣體通過篩孔時(shí)的速度， m/s 故在本設(shè)計(jì)中液沫夾帶量 ve在允許范圍內(nèi)。 漏液 對篩板塔，漏液點(diǎn)氣速： 0,min 0 1 ( ) /L L Vu C h h???? ? ? 化工原理課程設(shè)計(jì) ２８ 精餾段的為： 10 , m i n 4 . 4 0 . 7 7 2 ( 0 . 0 0 5 6 0 . 1 3 0 . 0 7 0 . 0 0 1 7 7 ) 6 1 2 . 7 3 / 3 . 2 3 5 . 3 2u m s ?? ? ? ? ? ? ? 實(shí)際孔速 10 8u m s??? 穩(wěn)定系數(shù)為 00 , m i n8 1 .5 0 4 1 .55 .3 2uK u? ? ? ? 同理，提餾段的為 0,min /u m s? ? ， 0 /u m s? ? 穩(wěn)定系數(shù)為 39。039。0 , m i n 9 .1 7 1 .8 2 1 .55 .0 5uK u? ? ? ? 式中 Lh— 板上液層高度， m 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(qiáng)降相當(dāng)?shù)囊褐叨龋?m 故在本設(shè)計(jì) 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 wh — 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 ?。 精 餾段的為 ( ) 0 .5 ( 0 .4 0 .0 5 8 3 ) 0 .2 2 9 2 mTwHh? ? ? ? ? d p L dH h h h? ?? 化工原理課程設(shè)計(jì) ２９ 板上不設(shè)進(jìn)口堰， 2200 . 0 0 1 6 70 . 1 5 3 ( ) 0 . 1 5 3 ( ) 0 . 0 0 3 4 30 . 7 2 0 . 0 1 5 5sdwlhmlh? ? ??液柱 0 . 0 7 8 5 0 . 0 7 0 . 0 0 3 4 3 0 . 1 5 1 9 0 . 2 2 9 2d p l dH h h h m m? ? ? ? ? ? ? ?液柱 提餾段的為 ( ) 0. 5 ( 0. 4 0. 04 81 ) 0. 22 41TwH h m? ? ? ? ? 39。39。d p L dH h h h? ? ? 39。 2 200 . 0 0 4 2 80 . 1 5 3 ( ) 0 . 1 5 3 ( ) 0 . 0 0 3 4 50 . 7 2 0 . 0 3 9 6sdwlhmlh? ? ?? 液 柱 39。39。 0 . 0 9 0 . 0 7 0 . 0 0 3 4 5 0 . 1 6 3 5 0 . 2 2 4 1d p l dH h h h m m? ? ? ? ? ? ? ?液 柱 液 柱 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 精餾段 漏液線 由 0,min 0 1 1 ( ) /L L Vu C h h???? ? ? ,min0,min 0sVu A? L w owh h h?? ()1000 how wLhEl? 得 23, m in 0 0 1 1 .4 { 0 .0 0 5 6 0 .1 3 [ ( ) ] } /1000 hs w L VwLV C A h E hl ? ??? ? ? ? ?2336002 . 8 44 . 4 0 . 7 7 2 0 . 0 5 9 { 0 . 0 0 5 6 0 . 1 3 [0 . 0 5 8 3 1 ( ) ] 0 . 0 0 1 7 } 6 1 2 . 7 3 / 3 . 2 31 0 0 0 0 . 7 2 sL? ? ? ? ? ? ? ? ? 230 . 2 2 . 1 6 4 2 0 . 4 8sL?? 由上表數(shù)據(jù)即可分別作出精餾段的漏液線 1。 ls vs 化工原理課程設(shè)計(jì) ３０ 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?????? 0 . 9 3 51 . 1 3 0 4 0 . 0 6 0 5ssasTfVVuVAA? ? ??? 2. ( )f L w owh h h h? ??? 1 ( ) 0. 8310 00 0. 72 sow sLhL? ? ? ? 故 232 . 5 2 . 5 ( 0 . 0 7 0 . 8 3 )f L sh h L? ? ? ? 22330 . 4 0 . 1 7 5 2 . 0 7 5 0 . 2 2 5 2 . 0 7 5T f s sH h L L? ? ? ? ? ? 3 . 2230 . 9 3 55 . 7 1 0 3[ ] 0 . 11 3 . 2 80 . 2 2 5 2 . 0 7 5svsVEeL????? 整理得 ?? 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。 ls vs 液相負(fù)荷下限線 對于平直堰，取堰上液層高度?作為最小液體負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)。 由式得 化工原理課程設(shè)計(jì) ３１ ( ) sow wLh E ml?? 取 E=1，則 3 32, m in 1000 ( ) / 3600sL m s??? 據(jù)此可作出與氣體流量無關(guān)的垂直液相負(fù)荷下限線 3。 液相負(fù)荷上限線 以 5s??作為液體在降液管中停留時(shí)間的下限：5fTsAHL? ??? 故 3, m i n 0 . 0 6 0 5 0 . 4 0 . 0 0 4 8 4 /55f