【正文】 vcU ?? 可計(jì)算臨界閥孔氣速 ocU ，即 smUvoc/ ??? ? cUU 00 ? ，可用Lvcc gUh ?????? 0 算干板靜壓頭降，即 mc )( 2 ????? (2)計(jì)算塔板上含氣液層靜壓頭降 fh 由于所分離的苯和氯苯混合液為碳?xì)浠衔?，可取充氣系?shù) ?? ，已知板上液層高度 ,?Lh 所以依式 Ll hh 0?? mhl ??? (3)計(jì)算液體表面張力所造成的靜壓頭降 ?h 由于采用浮閥塔板，克服鼓泡時(shí)液體表面張力的阻力很小，所以可忽略不計(jì)。所以這樣開孔是合理的。 5 . 9 1 1 3 . 1 9 6 1 0 . 5 7vFu? ? ? ? ? 所以閥孔動(dòng)能因子變化不大，仍在 9~12 的合理范圍內(nèi)，故此閥 孔實(shí)排數(shù)適用。7 5 6 5t mm t mm??、 的等腰三角形叉排方式排列，則設(shè)計(jì)條件下的閥孔氣速為smNdV s /)( 39。 （ 3） 開孔區(qū)面積計(jì)算 2 2 2 12 ( si n )180a xA x r x r r? ?? ? ? ? ? 其中 ： ? ? 1 .4 ( 0 .1 7 3 6 0 .0 6 5 ) 0 .4 6 1 4 m221 .4 0 .0 3 5 0 .6 6 5 m22dSCDx W WDrW? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? 故 22 2 1 23 . 1 4 0 . 6 6 5 0 . 4 6 1 42 [ 0 . 4 6 1 4 0 . 6 6 5 0 . 4 6 1 4 s in ( ) ] 1 . 1 2 m1 8 0 0 . 6 6 5aA ??? ? ? ? ? ? （ 4） 浮閥數(shù)計(jì)算及其排列 預(yù)先選取閥孔動(dòng)能因子 F 10? ,由 F0= vu ?0 可求閥孔氣速 u ， 即 smFuv/ ??? ? 每層塔板上浮閥個(gè)數(shù)為 )(44 2020???? ?? udVN s 浮閥的排列，考慮到各分塊的支承與銜接要占去一部分鼓泡區(qū)面積，閥孔排列采用等腰三角形叉排方式。由表 53 得，塔板分為 3塊。 ? 凹形受液盤及平直堰，不設(shè)進(jìn)口堰。39。 ????sTf LH（滿足要求） 降液管的底隙高度 oh 精餾段：取液體通過(guò)降液管底隙的流速 m/??ou ，則有： ????? ow sul Lh（ oh 不宜小于 ~，本結(jié)果滿足要求） mmhw ????? 故合理 提鎦段： 取液體通過(guò)降液管底隙的流速 m/??ou ，則有： 39。 圖 44 液體在降液管內(nèi)的停留時(shí)間 精餾段：????? sTf LHA?（滿足要求） 提鎦段：39。39。 ????? owLw hhh 驗(yàn)證： 39。 出口堰高 wh owLw hhh ?? 對(duì)平直堰 ? ? 3/2/0 0 2 8 whow lLEh ? 精餾段：由?Dlw及??wh lL，查化工原理課程設(shè)計(jì)圖55 得 1?E ， 圖 33 于是： mh ow )(3/2 ????（滿足要求） m0 4 9 1 0 ????? owLw hhh 驗(yàn)證：owwow hhh ???? (設(shè)計(jì)合理 ) 提鎦段： 由?Dlw及，??wh lL查化工原理課程設(shè)計(jì)圖 55 得 1?E ，于是： ? ? 39。 提鎦段堰上溢流強(qiáng)度? ? ? ?hm/m130~100hm/39。 故精餾塔的有效高度為 L ??? 塔板主要工藝尺寸的計(jì)算 溢流裝置計(jì) 算 因塔徑為 ，所以采用單溢流型的平頂弓形溢流堰、弓形降液管、凹形受液盤，且不設(shè)進(jìn)口內(nèi)堰。 ?????mWmLs MLL ? 液相體積流量/39。 33 ??hV 液相體積流量/ 3,39。39。 ??? ??? m mVmv RTMp 液體平均表面張力計(jì)算 表 44 組分的表面張力σ 溫度 80 85 110 115 120 131 σ A 苯 σ B 氯苯 液體平均表面張力依下式計(jì)算，即 iiLm x?? ?? 塔頂液相平均表面張力的計(jì)算 由 ℃?Dt ， 用內(nèi)插法得 第 17 頁(yè) 8580 , ????? AD?， N/, ?AD? 8580 , ????? BD? , m N /, ?BD? m N / ?????LD? 進(jìn)料板液相平均表面張力的計(jì)算 由 ℃?Dt ， 用內(nèi)插法得 11085 , ????? AF?， N/, ?AF? 11085 , ? ???? BF? , m N /, ?BF? mN/ ?????LF 塔底液相平均表面張 力的計(jì)算 由℃?Wt， 用內(nèi)插法得 115110 , ????? AW?，N/, ?AW? 115110 , ????? BW? , mN/ , ?B mN/ ?????LW? 精餾段液相平均表面張力為 mN/ )( ???L 提鎦段液相平均表面張力為 mN/ )(39。 ,39。 ???? 平均密度計(jì)算 液相平均密度 mLρ, 表 33 組分的液相密度 ρ （ kg/m3） 溫度，（℃） 80 90 100 110 120 130 140 ρ 苯 817 805 793 782 770 757 745 氯苯 1039 1028 1018 1008 997 985 975 純組分在任何溫度下的密度可由下式計(jì)算 苯 ： tA 1 8 8 ??ρ 氯苯 ： tB 0 6 5 1 2 4 ??ρ 式中的 t 為溫度，℃ 塔頂： 3, k g / 0 3 6 5 1 2 40 6 5 1 2 4 ?????? tBLD? 3, kg / ?????? mLDBLDBALDAmLDaa ???? 進(jìn)料板： 3, kg / ?????? tALF? 第 16 頁(yè) 3, k g / 0 3 6 5 1 2 40 6 5 1 2 4 ?????? tBLF? 3, kg / ?????? mLFBLFBALFAmLFaa ???? 塔底： 3, kg/ ?????? tALW 3, kg / ?????? tALD? 3, kg/ ?????? tBLW 3, kg/ ?????? mLWBLWBALWAmLWaa ??? 精餾段：? ? 3kg/???L? 提鎦段：? ? 3kg/39。 ?mT℃ 液相組成： 120210 2 ? ???? x， ?x 氣相組成： . 120210 2 ? ???? y， 所以 ? ? kmolkgM L /39。 塔頂： k P 0 0 1 ???Dp 加料板： k P 0 0 5 ????Fp 塔底： k P ????Wp 精餾段平均壓強(qiáng) ? ? k P 0 72/ 0 0 5 ???p 提鎦段平均壓強(qiáng) ? ? k P 1 42/ 1 0 939。 ? ? ? ? ????????? FBFAm xx ?? o g6 1 o g6 1 ????? mTE ? 實(shí)際塔板數(shù) pN （近似取兩段效率相同） 精餾段：?pN塊，取121?pN塊 提餾段：??p塊，取102塊 總塔板數(shù)2221 ??? ppp NN塊 第 14 頁(yè) 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算 計(jì)算平均溫度 mt 利用表 11數(shù)據(jù)，由拉格朗日差值法可得 塔頂溫度 9080 ???? ? Dt , ℃?Dt 加料板 9080 ???? ? Ft ， ℃?Ft 塔底溫度 140130 ????? Wt，℃92135Wt 精餾段平均溫度 ? ? ???mT ℃ 提鎦段平均溫度 ? ? ℃39。s 氯苯 粘度mPa s 的烴類物系，式中的 mμ 為全塔平均溫度下以進(jìn)料組成表示的平均粘度。 實(shí)際板數(shù)的求取 選用 mTE μl o ?? 公式計(jì)算。12121111101099887665544337??????????????????????????????wfxxyxyxyxyxyxxyxyxyxyxy據(jù)代入提餾段方程中。1 ???????? nnwnn xxVWxxVLy 用逐板法算理論板數(shù) )1()1(1 111111????????????DDxyxxxyxy???? )1(2222???????????yyxy?? 同理可算出如下值 ： 。39。 ????? hkmolV /39。 第 11 頁(yè) 010 1xyy=xf(x) 圖 11 苯 — 氯苯混合液的 x— y圖 在 yx~ 圖上，因 1?q ，查得?ey，而?? Fe xx， ?Dx 。s 0. 表 4 組分的液相密度 ρ （ kg/m3） 溫度，（℃） 80 90 100 110 120 130 140 ρ 苯 817 805 793 782 770 757 745 氯苯 1039 1028 1018 1008 997 985 975 表 5 組分的表面張力σ 溫度 80 85 110 115 120 131 σ A 苯 σ B 氯苯 表 6不同溫度下苯 — 氯苯的粘度 溫度 t， ℃ 60 80 100 120 140 苯 mPas 氯苯 mPas 表 7 板間距與塔徑的關(guān)系 塔徑 D/mm 300～ 500 500～ 800 800～ 1600 1600～ 2400 板間距HT/mm 200， 250， 300 250， 300， 350 300， 350， 400，450， 500 400， 450， 500，550， 600 表 8 塔板分塊數(shù)與塔徑的關(guān)系 塔徑 D/mm 800～ 1200 1400～ 1600 1800～ 2021 2200～ 2400 塔板分塊數(shù) 3 4 5 6 第 9 頁(yè) 物料衡算 塔的物料衡算 （ 1） 苯的摩爾質(zhì)量： ? /kg kmol 氯苯的摩爾質(zhì)量： BM = /kg kmol （ 2）原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率和平均摩爾質(zhì)量： ?????????WDFXXX hkmolWhkmolDhkmolFMMM/)(/)(/)(?????????????????? （ 3）物料衡算 由題所給條件為原料處理量 4萬(wàn) t/a 得 : 0 ????Fkmol/h 總物料衡算： WD?? 即 ??WD ???????????????? （ 1） 易揮發(fā)組分物料衡算： FwD FxWxDx ?? 即 ?? WD ???????? （ 2） 塔的物料衡算 總物料衡算： D+W= 苯物料衡算： +=? 第 10 頁(yè) 解得： D= /kmol h W= /kmol h 平衡線方程的確定 氯苯的相平衡數(shù)據(jù)，利用泡點(diǎn)方程和露點(diǎn)方程求取 yx~ 依據(jù) ? ? ? ???? BABt ppppx ??? /， tAxpy /?? ，將所得計(jì)算結(jié)果列表如下： 表 11 相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算 溫度 /℃ 80 90 100 110 120 130 140 ?ip 苯 760 1025 1350 1760 2250 2840 2900 氯苯 148 205 293 400 543 719 760 兩相摩爾分率 x 1 0