【正文】 第三章 輔助設(shè)備及選型 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計 29 167。 塔板負荷性能圖 液沫夾帶線的繪制 液沫夾帶線上線時， ev= 液 /Kg 干氣，泛點是 80%. 則有 1F = %80% ????pFLsVLVsAKCZLV ?? ? （ 1）精餾段： 6 98 28 374ssVL???? ?? 整理可得： 1. 09 15 .8 7ssVL?? （ 2）提餾段： 8 1 74ssVL?????? ?? 整理得： 6 7ssVL???? 液泛線的繪制 當降液管中泡沫總高度 dH =? （ HT+ wh ）時將出現(xiàn)液沫 () pT w L d c dH h h h h h h?? ? ? ? ? lL＋ ＋ h + h + h + 由此確定液泛線 ()TwHh??222 300036002 .8 45 .3 4 0 .1 5 3 12 1 0 0 0v S SwL w wU L Lhg l h l? ????? ? ? ???? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ???（ ） 而式中閥孔氣速 U0與體積流量有如下關(guān)系。泛點 % ????pFLsGLGsAKcZLVF ??? 塔板上液體流程長度 2 1 2 0 .1 5 1 0 .6 9 8LZ D wd m? ? ? ? ? ? 塔板上液流面積 2 0 .7 5 8 2 0 .0 7 3 8 0 .6 3 7 4p T fA A A? ? ? ? ? ?m2 苯和甲苯混合液可按正常物系處理，取 物性系數(shù) K 值， K=,在從泛點負荷因數(shù)圖中查得負荷因數(shù) CF=,將以上數(shù)值 分別代入上式，得泛點率 F1為 1 140 4 8 100 % 3%1 8 74F ? ? ? ??? ? ??? 為避免霧沫夾帶過量，對于大塔，泛點需控制在 80%以下。 = WC= ③浮閥數(shù)目，閥孔排列及塔板布置 預(yù)選取發(fā)空功能因子 F0=12 精餾段： 010 1 12 7 . 0 7 /2 . 8 8vFu m s?? ? ? 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計 22 每層塔板上的浮閥數(shù)目2200 71 ( ) sVNdu?? ? ??? 個 2 2 2A 2 a r c s i n180p Xx R X R R???? ? ?????鼓 泡 面 積 其中 R=D/2– WC=– = x=D/2– （ Wd+WS） =– = 2 2 2 120 .3 4 92 0 .3 4 9 0 .4 5 0 .3 4 9 ) 0 .4 5 sin )1 8 0 0 .4 50 .3 7 7 9ppAAm? ????（ （ ） － （ ＋ （ ） 提餾 段： 010112 /Fu m s?? ? ? 2200 70 ( ) 74 sVNdu?? ? ??? 個 浮閥板流體力學(xué)驗算 1) 氣體通過浮閥塔板的靜壓頭降 ?hhhh lcf ??? c干 板 壓 降 h 7 3 .1 5 .9 /2 .8 8ocU m s?? 因為 1o ocUU? , 221 1 7 . 0 7 2 . 8 85 . 3 4 5 . 3 4 0 . 0 4 92 2 9 . 8 1 8 0 7 . 4 1 9 6o vc LUhmg ??? ? ? ? ? ? ??? ②板上漏層阻力 即塔板上含氣液層靜壓頭降 選充氣因數(shù) ε 0= Lh = 0? lh = = ③液體表面張力造成的靜壓頭降 對浮閥塔板，克服鼓泡時液體表面張力阻力很小，計算時 ?h 一般可以忽略。 當氣體流量已知時，由于閥孔直徑給定，因而塔板上浮閥的數(shù)目 N即浮閥數(shù)就取決于閥孔的氣速 0u ,并可按下式求得： 2021SVndu?? 閥孔的氣速 0u 常根據(jù)閥孔的動能因子 00VFu?? 來確定。 閥孔一般按正三角形排列，常用中心距有 7 100、 12 150mm 等幾種，它又分為順排和錯排兩種，通常認為錯排時兩相接觸情況較好，采用較多。 浮閥布置設(shè)計 浮閥的形式很多，如 F1 型、十字架型、 V4型、 A 型、 VO型等，目前應(yīng)用吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計 21 最廣泛的是 F1 型（相當于國外 V1型）。 塔板工藝尺寸的計算 溢流裝置的設(shè)計 由精餾段塔徑 D= 則溢流裝置可采用單溢流，弓型降液管，平行受液盤及平直溢流堰，不設(shè)進口堰。 tD=℃ 1 ? / ( )kJ kmol K? 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計 14 2 ? / ( )kJ kmol K? 12 (1 )pD p D p DC C x C x? ? ? ? ?/ ( )kJ kmol K? = / ( )kJ kmol K? ： tW=℃ 1 ? / ( )kJ kmol K? ； 2 ? / ( )kJ kmol K? 12 (1 )pW p W p WC C x C x? ? ? ? ? = / ( )kJ kmol K? Ft =℃： 1 ? / ( )kJ kmol K? 2 ? / ( )kJ kmol K? 12(1 )P P F P FC C x C x? ? ? ? = / ( )kJ kmol K? Dt =℃ : 1 393 .776 /r KJ Kg? 2 379 .625 /r KJ Kg? 12 (1 )DDr r x r x? ? ? ? ? = 39 3. 77 6 0. 98 37 9. 62 5 (1 0. 98 )? ? ? ? = 塔頂 12(1 )D DDM M x M x? ? ? ? = (1 )? ? ? ? /kg kmol? （ 1） 0℃時塔頂氣體上升的焓 VQ 塔頂以 0℃為基準， DpDVDQ V C t V M?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? /K J h? （ 2）回流液的焓 RQ 此 為泡點回流，據(jù) t x y?? 圖查得此時組成下的泡點 Dt ，用內(nèi)插法求得回流液組成下的 39。 對于苯 (A)，其中 ? ， ? 即： 5 4 5 .6 4 5 4 5 .6 4lg2 7 3 .1 5 2 6 5 .3 4LA t? ??? 1 ?當 ℃時， ,1 ,15 4 5 . 6 4 5 4 5 . 6 4l g 0 . 2 5 4 /8 5 . 9 2 7 3 . 1 5 2 6 5 . 3 4L A L A m p a s??? ? ? ?? 2 ?當 ℃時， , 2 , 25 4 5 . 6 4 5 4 5 . 6 4l g 0 . 2 9 1 m /1 0 0 . 0 9 5 2 7 3 . 1 5 2 6 5 . 3 4L A L A p a s??? ? ? ?? 對于甲苯 (B)，其中 ?? ， ?? 即： 4 6 7 .3 3 4 6 7 .3 3lg 2 7 3 .1 5 2 5 5 .2 4L t? ? ??? 1 ?當 ℃時， ,1 ,14 6 7 . 3 3 4 6 7 . 3 3l g 0 . 2 9 5 5 /8 5 . 9 2 7 3 . 1 5 2 5 5 . 2 4LL m p a s????? ? ? ?? 2 ?當 ℃時， , 2 , 24 6 7 . 3 3 4 6 7 . 3 3l g 0 . 2 6 3 7 /1 0 0 . 0 9 5 2 7 3 . 1 5 2 5 5 . 2 4LL m p a s????? ? ? ?? 又精餾段的液相組成：1 0 . 9 8 0 . 5 0 0 . 7 422DFxxx ? ?? ? ? 提餾段的液相組成： F2 0 . 5 0 . 0 3 0 . 2 6 522Wxxx ? ?? ? ? ?精餾段的平均液相粘度： ? ? ? ?, 1 , 1 1 , 1 11 0 .7 4 0 .2 5 4 1 0 .7 4 0 .2 9 5 5 0 .2 6 4 8 m /L L A L Bx x p a s? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 提餾段的平均液相粘度： ? ? ? ?, 2 , 2 1 , 2 21 0 .2 9 1 0 .2 6 5 0 .2 6 3 7 1 0 .2 6 5 0 .2 7 0 9 m /L L A L Bx x p a s? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?精餾段的板效率 ? ? ? ?0 . 2 4 5 0 . 2 4 5, 1 1 10 .4 9 0 .4 9 2 .5 9 0 5 0 .2 6 4 8 0 .5 3 7TLEa ? ??? ? ? ? ? ? ? 提餾段的板效率 ? ? ? ?0 . 2 4 5 0 . 2 4 5, 2 2 20 .4 9 0 .4 9 2 .4 7 0 .2 7 0 9 0 .5 4 1TLEa ?? ? ? ? ? ? ? 138 實際板數(shù)的計算及全塔效率的計算 ? ?? ?T,1T,28 15E 0 .5 3 78 15E 0 .5 4 1PTPTNNNN????精精提提＝ 塊＝ 塊 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計 12 ?全塔所需實際塔板數(shù)： ? ?PN 15 15 30P PNN??提精 ＋ ＝ ＝ 塊，實際加料板為第 17塊板 . 167。 47 5 89 6 。 77 29 38 0 。 60 3 44 2 。39。Wx = ???? ? ,Fx = ???? ? 塔板數(shù)的確定 (1)相對揮發(fā)度的計算 查表 321 得常壓下苯 甲苯氣液平衡組成與溫度關(guān)系如下表： 利用表中數(shù)據(jù)由插值法可求得 tF,tD,tW 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計 8 ○1 8 0 .2 1 8 0 .6 6 8 0 .6 69 9 9 7 9 8 9 7Dt??? 得 : tD =℃ XF= 時 得 tF =℃ XW = 時 得 tW=℃ 122 相對揮發(fā)度 ? m的計算 苯 — 甲苯的飽和蒸汽壓可用安托因方程求解，即： Lg 0p =A BtC? 式中： t：物系溫度，單位：℃ . 0p ：飽和蒸汽壓 /Kpa， A,B,C,— Antoine 常數(shù)，見如下表 12： 表 12 組分 A B C 苯 (A) 甲苯 (B) 即：苯 甲苯的安托因方程分別為：oAoB 6. 03 2 6. 07 8p tp t?? ??? ? 對于塔頂： ? ℃，則：oA1 2 0 6 .3 5l g 6 .0 3 2 1 0 4 .7 18 0 .4 2 2 0 .2 41 3 4 3 .9 4l g 6 .0 7 8 3 9 .6 2 88 0 .4 1 2 1 9 .5 8oAooBBp p Kp ap p Kp a? ? ? ??? ? ? ?? 1 0 4 .7 2 2 .6 4 23 9 .6 2 8oAoBpa p? ? ? ?頂 同 理塔底： W ? ℃，則：oA1 2 0 6 .3 5l g 6 .0 3 2 2 3 2 .2 7 31 0 8 .7 9 2 2 0 .2 41 3 4 3 .9 4l g 6 .0 7 8 9 6 .6 0 51 0 8 .7 9 2 1 9 .5 8oAooBBp p Kp ap p Kp a? ? ? ??? ? ? ?? 2 3 2 .2 7 3 2 .4 0 49 6 .