【正文】 .5 液體在降液管內(nèi)的停留時(shí)間t： 精餾段：=7701043600/=＞5s 提餾段：=＞5s 塔板的負(fù)荷性能圖： (1)精餾段：①過量霧沫夾帶線令= m3/h ②淹塔線：=108=+(―1―)= =105 =103 =(－105Lh2－103 Lh2/3/107)③過量漏液線（氣相負(fù)荷下限線）： m3/h④降液管超負(fù)荷線（液相負(fù)荷上限線）：取停留時(shí)間t=4s Lh=3600AdHT/t =3600770104⑤液相負(fù)荷下限線 Lh= =37= m3/h 取數(shù)值，計(jì)算出相應(yīng)的，作出負(fù)荷性能圖如下表516：表516 T201精餾段負(fù)荷性能匯總，203035過量霧沫夾帶線，淹塔線，過量漏液線，液相負(fù)荷下限，降液管超負(fù)荷，Vh，m3/hMNLh，m3/h 圖57 T201精餾段負(fù)荷性能圖M點(diǎn)為操作點(diǎn)，操作線與邊界線兩交點(diǎn)的縱坐標(biāo)分別為=，=，操作彈性：K=VM/VN =，操作彈性均在 3～4范圍內(nèi)，符合要求，計(jì)算合理。 漏液 精餾段：F0=U0= 提餾段： 可見精餾段、提餾段的閥孔動(dòng)能參數(shù)介于8~17之間，說明漏液在正常操作范圍內(nèi)。 (1)精餾段： = 則=+++=。：塔板壓降，m液柱。 因?yàn)镈g=1000mm＞900mm 所以，=%＜65%～70%。 (2)提餾段： ①干板壓降：同精餾段 浮閥全開前： hc1= 浮閥全開后： hc2= 所以， ②液層壓力降： = ==（+）=(+)=(液柱) ③忽略不計(jì)。 ：出口堰長(zhǎng)，m。：塔壁到離它最近的閥孔中心線的距離：浮閥數(shù)的確定：精餾段：=，提鎦段：=根據(jù)《化工原理課程設(shè)計(jì)》N0=76受液區(qū)WC分布區(qū)邊緣區(qū)WFWd鼓泡區(qū)降液區(qū)破沫區(qū)圖55 塔板區(qū)域劃分示意圖弓形板矩形通道弓形矩形圖56 塔板分塊示意圖 ③閥孔排列： 取Wc=105mm，Wf=100mm 代入上面(51)至（54）式中， 得到，x=250mm，r=400mm，Aa=，t= 接近65mm，故取Wc=105mm，Wf=100mm。 (2)浮閥的排列：采用叉排式，等邊三角形排列 邊長(zhǎng)取75mm，高隨開孔率變更。 (3)受液盤 為保證側(cè)線采出的連續(xù)均勻，造成良好的正液封，并對(duì)改變液體流具有緩沖作用，利于氣泡分離，全塔采用凹型受液盤，且不設(shè)進(jìn)口堰，盤深50mm。 ②堰高：hw=50mm ③溢流堰的型式采用平口堰 由公式how=驗(yàn)證 精餾段：how =6mm。 塔高的計(jì)算 有效段高度 塔釜高度HB 取塔釜停留時(shí)間為10分鐘： HB=4/πD2=410/60= 進(jìn)料段高度HF=，塔頂高度HD=，裙座4m 塔高：H=HD+HF+HB++4= 塔板的設(shè)計(jì)與布置 溢流裝置 (1)板上溢流形式的確定 由選擇單溢流 Lh 45m3/h，符合要求。表59 T101精餾段負(fù)荷性能匯總，248121418過量霧沫夾帶線，淹塔線，536過量漏液線，液相負(fù)荷下限，降液管超負(fù)荷，Vh，m3/hNMLh，m3/h 圖53 T101精餾段負(fù)荷性能圖 M點(diǎn)為操作點(diǎn)，操作線與邊界線兩交點(diǎn)的縱坐標(biāo)分別為=，=。 (1)精餾段：， 32=由《化工原理課程設(shè)計(jì)》(237)得到=．所以=所以Foa=()=所以＞，合適?！? 取相對(duì)泡沫密度ψ= =(+)= 可知滿足要求，塔板結(jié)構(gòu)參數(shù)合理。 ：塔板上液面落差，m。合適。 所以，+=（液柱） 檢驗(yàn)：1000/13600=＜6mmHg 所以，T101提餾段設(shè)計(jì)基本合理。 E：液流收縮系數(shù)，此處取E=。 塔板的水力學(xué)校核 塔板壓降 由前計(jì)算知，閥孔氣速3m/s。 提餾段：= 空塔氣速： 開孔率：=% 由《化工原理課程設(shè)計(jì)》第142頁(yè)附十圖查標(biāo)準(zhǔn)系列，%。 (1)浮閥的閥型 選用F1型重閥，閥孔徑為φ39mm，閥徑為48mm，質(zhì)量約33g。 由此可初步計(jì)算塔板清液層高度： 精餾段：hl=hw+how=50+= 提餾段：hl=hw+how=50+= 因＜140mm,故只開一個(gè)的淚孔，開孔在受液盤的中心線上。 (2)溢流裝置 ①堰長(zhǎng)：=800=560mm 根據(jù)《化工原理課程設(shè)計(jì)》附十圖得到=581mm。 三塔熱量衡算表 表44 三塔熱量平衡匯總 項(xiàng) 目質(zhì)量流率，kg/h熱量，KJ/hT101進(jìn)塔進(jìn)料4861106再沸器106小計(jì)106出塔冷凝器106塔頂106塔釜106損失104小計(jì)106T201進(jìn)塔進(jìn)料106再沸器106小計(jì)106出塔冷凝器106塔頂106塔釜105損失105小計(jì)106T301進(jìn)塔進(jìn)料106再沸器106小計(jì)106出塔冷凝器106塔頂106塔釜106損失105小計(jì)106第五章 設(shè)備工藝計(jì)算及選型 T101的設(shè)計(jì)與選型 選用板式塔 塔徑的計(jì)算 精餾段 查《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊(cè)》得各組分相應(yīng)密度[7]數(shù)據(jù)如表51：表51 T101精餾段各組分?jǐn)?shù)據(jù)表組分T=53℃ P=丙烷異丁烷正丁烷異戊烷合計(jì)氣相摩爾分?jǐn)?shù)，yi100相對(duì)分子質(zhì)量，M氣液相平均分子質(zhì)量，M平液相質(zhì)量分?jǐn)?shù)，100液相密度，kg/m3/104104104105103 ①液相密度的計(jì)算： kg/m3 ②氣相密度[8]的計(jì)算： 由于T101操作壓力P3atm，不能直接計(jì)算，需用壓縮因子法求算?！? (10)= (2)蒸汽用量 (℃)，查得氣化潛熱rB= T201 能量衡算 焓值計(jì)算 根據(jù)各部分組成的焓值計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如下表42：表42 T201混合焓值組分正丁烷異戊烷正戊烷異己烷正己烷混合焓值回流40℃質(zhì)量分?jǐn)?shù)m%塔頂45℃質(zhì)量分?jǐn)?shù)m%進(jìn)料50℃質(zhì)量分?jǐn)?shù)m%塔釜89℃質(zhì)量分?jǐn)?shù)m% 熱負(fù)荷的計(jì)算 (1)計(jì)算冷凝器熱負(fù)荷QC Qc=（R+1）D（HVhL） =(＋1)(－)=() (2)計(jì)算再沸器熱負(fù)荷QB QB=[(R+1)DHV+WHVFHFDRhL ]/ =[(202913+1)+－4681－]/=() 計(jì)算傳熱劑用量 (1)冷卻水用量，取循環(huán)上水為25℃，循環(huán)下水為35， (2)蒸汽用量，(℃)， T301 能量衡算 焓值計(jì)算表43 T301混合焓值組分正丁烷異戊烷正戊烷異己烷正己烷混合焓值回流40℃質(zhì)量分?jǐn)?shù)m%塔頂43℃質(zhì)量分?jǐn)?shù)m%進(jìn)料49℃質(zhì)量分?jǐn)?shù)m%塔釜54℃質(zhì)量分?jǐn)?shù)m% 熱負(fù)荷的計(jì)算 由全塔熱量衡算式：QF+QL+QB=QV+QW+Q’，即：FHF+DRHLD+QB=D（R+1）HV +WHW+Qˊ， 其中QL=5%max(QB，QC) 假設(shè) QL= (1)計(jì)算冷凝器熱負(fù)荷QC QC=(L+D)(HV1－HLD)=(R+1)D() =(＋1)(－) QC= (2)計(jì)算再沸器熱負(fù)荷QB QL= 其中QL=5%max(QB，QC) QB=[(R+1)DHV+WHVFHFDRhL ]/ =[(202913+1)+－4681－]/ QB= QBQC，所以假設(shè)成立。 進(jìn)料溫度及壓力的確定 查《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊(cè)》，T301進(jìn)料溫度基本數(shù)據(jù)如下表331。 確定最小回流比 由公式(32)、(33)計(jì)算，取飽和液相進(jìn)料，進(jìn)行θ試差，查《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊(cè)》得到下表328：表328 T301確定θ基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表組分進(jìn)料組成xiF，mol%θ=正丁烷異戊烷正戊烷異己烷正己烷合計(jì)100 所以，θ=。 塔T301物料衡算 清晰分割物料衡算表323 T301清晰分割物料衡算表組分正丁烷異戊烷正戊烷異己烷正己烷合計(jì)進(jìn)料質(zhì)量流量kg/h質(zhì)量分?jǐn)?shù)m%100摩爾流量kmol/h摩爾分?jǐn)?shù)mol%100塔頂餾出液質(zhì)量流量kg/h質(zhì)量分?jǐn)?shù)m%100摩爾流量kmol/h摩爾分?jǐn)?shù)mol%100塔釜餾出液質(zhì)量流量kg/h質(zhì)量分?jǐn)?shù)m%100摩爾流量kmol/h摩爾分?jǐn)?shù)mol%100 確定塔的操作壓力及溫度 確定塔操作壓力 取=40℃，塔頂采用冷凝器，查得40℃下，塔頂各組分的飽和蒸汽壓，由=/以及泡點(diǎn)方程=1得=，得到下表324：表324 T301塔頂各組分基本數(shù)據(jù)組分正丁烷異戊烷正戊烷Pi，atm 所以，=，取管線壓力= atm， 則=+=+=，設(shè)塔板數(shù)為84塊P=, 則=+NpP=+84=。進(jìn)料在第49塊板。 驗(yàn)證T201清晰分割是否成立 以重關(guān)鍵組分異戊烷為基準(zhǔn)，則有= /，得到下表318：表318 T201各組分相對(duì)揮發(fā)度表組分組分正丁烷異戊烷正戊烷異己烷正己烷45℃89℃ 由表318可知，輕關(guān)鍵組分正戊烷= W1= =1029，x1=W1/W=1032 同理可得：釜液異戊烷W2=1014，x2=1017 釜液正戊烷W3=1011，x2=1014 所以，T201按照清晰分割是合理的。查《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊(cè)》得表315：表315 T201回流罐各組分基本數(shù)據(jù)組分丁烷異戊烷戊烷異己烷己烷合計(jì)（40℃） 所以，=，線壓力取= =+=+= 采用板式塔，設(shè)為Np=85塊塔板 設(shè)單塊塔板壓降為=4mmHg=， 則=+Np=+85=。 進(jìn)料溫度及壓力的確定 =