【正文】 ? ? ? ? ?（在 5％ — 15％范圍內(nèi)）則每層板上的開孔面積 0A 為 39。ssWW? =（ 50～ 100mm） [1] 開孔區(qū)面積計(jì)算 23 b)依 ([3]： 69P 式 3— 21)： [ 3 ]22 2 12 s in180a RxA x R x R? ???? ? ?????計(jì)算開空區(qū)面積 （ 1）精餾段計(jì)算 ： 1 . 4 0 . 0 5 0 . 6 522CDR W m? ? ? ? ?， ? ? ? ?1 . 4 0 . 1 9 0 . 0 9 0 . 4 222dsDx W W? ? ? ? ? ? ? 2 2 2 1 20 . 4 22 0 . 4 2 0 . 6 5 0 . 4 2 0 . 6 5 s in 1 . 0 1 0 41 8 0 0 . 6 5aAm ? ???? ? ? ? ? ????? （ 2）提餾段計(jì)算： 1 . 4 0 . 0 5 0 . 6 522CDR W m? ? ? ? ?’ ? ? ? ?1 . 4 0 . 1 9 0 . 0 9 0 . 4 1 9 622dsDx W W? ? ? ? ? ? ?’ m 39。 邊緣區(qū)寬度確定 邊緣區(qū)寬度 39。 塔板布置 塔板的分塊： 因 D=1400mm≥ 800mm，故塔板采用分塊式。 /o ms? ? （一般在 [4] ） 依 ([3]： 69P 式 3— 20)： [ 3 ]39。 /o ms? ? （一般在 [4] ） 依 ([3]： 69P 式 3— 20)： [ 3 ]39。 0 .1 3 6 0 .1 3 6 1 .4 0 .1 9 0 4dW D m? ? ? ?， 39。 精餾塔有效高度的計(jì)算 有效高度計(jì)算公式為 ( 1 ) ( N 1 )TTTTNZ H HE? ? ? ? ?實(shí) 精餾段有效高度 Z 精 =（ N精 1） HT=（ 121） = 提餾段有效高度為 Z 提 =（ N提 1） HT=（ 121） = 在進(jìn)料板處開一個人孔，其高度為 ，故精餾塔的有效高度為 Z=（ Z 精 +Z 提） +=++= 精餾塔的實(shí)際高度為（塔的兩端空間：塔頂空間 ,塔底空間 ） Z 實(shí) =Z++= 塔板結(jié)構(gòu)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，采用平行受液盤。 / ms??? ? ? ? 故 4 4 1 . 3 1 1 . 3 6 2 73 . 1 4 2 0 . 8 9 8 1SVDm?? ?? ? ?? 截留面積為： 2 2 21 .4 1 .5 3 9 ( m )44TAD??? ? ? ? ? 實(shí)際空塔氣速為： ? ? ? ?m/s 按標(biāo)準(zhǔn) ,塔徑圓整為 ,則空塔氣速 。 對提餾段： 初選板間距 ? ，取板上液層高度 ? ， 故 h m? ? ? ?； 1 12 06 9 78 3 82 9 1 9S L mS v mLV ??? ? ? ? ??? ? ?? ? ? ? ????? ? ? ? 查“史密斯關(guān)聯(lián)圖 ”得 h m?? ， C20=；依式 20 20 ??????? ?CC 20 校正物系表面張力為 /mN m 時 0 . 2 0 . 220 1 9 . 2 80 . 0 7 2 0 . 0 7 1 52 0 2 0CC ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? 39?？蓞⒄障卤硭窘?jīng)驗(yàn)關(guān)系選取。 122 .09 1 220 .48 /L L qF K m ol h? ? ? ? ? ? 39。 ( 1 ) 172 .54 /V V q F K m ol h? ? ? ? 39。 s （ 5）提餾段液相平均粘度為： ,Lm? =(+） /2= mPa s ,l g 0. 45 48 l g 0. 28 ( 1 0. 45 48 ) l g 0. 28Lm? ? ? ? ? ?解出 ,Lm? = mPa s (3)塔底液相平均粘度的計(jì)算 18 由 w ? 1℃代入方程得 ： A? = s, B? = mPa s ,l g 0 .9 8 3 l g 0 .3 1 ( 1 0 .9 8 3 ) l g 0 .3 1Lm? ? ? ? ? ?解出 ,Lm? = , 8 0 0 .3 0 7 7 8 .9 6 7 8 9 .6 32Lm k g k m o l? ??? 液體平均表面張力計(jì)算 液相平均表面張力依下式計(jì)算，即 , 1nL m i ii x???? ? (1)塔頂液相平均表面張力的計(jì)算 由 Dt ＝ ℃代入方程得 ： A? =? = mN/m , 0. 98 3 21 .1 9 ( 1 0. 98 3 ) 21 .6 6 21 .2 0Lm? ? ? ? ? ? ? mN/m 17 (2)進(jìn)料板液相平均表面張力的 計(jì)算 由 ? ℃代入方程得 : A? = mN/m B? = mN/m , 0 .4 5 4 8 1 9 .8 8 ( 1 0 .4 5 4 8 ) 2 0 .5 0 2 0 .2 2Lm? ? ? ? ? ? ? mN/m (3)塔底液相平均表面張力的計(jì)算 由 ? ℃代入方程得 ： A? = mN/m , B? =, 0 .0 1 4 4 1 7 .4 3 ( 1 0 .0 1 4 4 ) 1 8 .3 5 1 8 .3 4Lm? ? ? ? ? ? ?mN/m （ 4）精餾段液相平均表面張力為 , 2 1 .2 0 2 0 .2 2 2 0 .7 12Lm? ???mN/m （ 5）提餾段液相平均表面張力為 , 1 8 .3 4 2 0 .2 2 1 9 .2 82Lm? ???mN/m 液體平均粘度計(jì)算 液相平均粘度依下式計(jì)算，即 ,lg lgL m i ix??? ? （ 1）塔頂液相平均粘度的計(jì)算 由 ? ℃代入方程得 ： A? =7 wxx?? v , W 0. 03 54 78 + mM ? ? ?（ 1 0. 03 54 ） 92= 15 L , W 0. 01 44 78 + mM ? ? ?（ 1 0. 01 44 ） 92=Kg/K mol (4)精餾段平均摩爾質(zhì)量 v , m 7 8 .2 4 8 2 .5 2 8 0 .3 82M ???Kg/K mol l, m 7 8 .5 8 8 5 .6 3 8 2 .1 12M ???Kg/K mol （ 5）提餾段平均摩爾質(zhì)量 v , m 9 1 .5 0 8 2 .5 2 8 7 .0 12M ???Kg/K mol l, m 9 1 .8 0 8 5 .6 3 8 8 .7 22M ???Kg/K mol 平均密度計(jì)算 （ 1）氣相平均密度計(jì)算 由理想氣體狀態(tài)方程計(jì)算，精餾段的平均氣相密度即 , 3, 1 0 5 . 5 8 0 . 3 8 2 . 8 48 . 3 1 4 ( 2 7 3 . 1 5 8 5 . 6 5 )m v mvmmPM k g mRT? ?? ? ??? 提餾段的平均氣相密度 ,39。 =0 .28 09 1= 05 1L?? ? 全塔效率 0 . 2 4 5 [ 5 ]0 . 2 4 510 . 4 9 ( ) 0 . 4 9 0 . 5 3 3 80 . 7 0 5 1TLEa ? ?? ? ? ? 實(shí)際板數(shù)的求取 精餾段實(shí)際板層數(shù) N(精 )=6/? 12, 提餾段實(shí)際板層數(shù) N(提 )=6/≈ 12， 進(jìn)料板在第 13塊板 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算 操作壓力計(jì)算 塔頂操作壓力DP＝ kPa 14 塔底操作壓力wP=+24 = 每層塔板壓降 △ P＝ kPa 進(jìn)料板壓力F＝ ＋ 12＝ 精餾段平均壓力 P m ＝（ ＋ ）／ 2＝ kPa 提餾段平均壓力 P m =（ +） /2 = kPa 操作溫度計(jì)算 利用上表數(shù)據(jù)用試差法計(jì)算結(jié)果如下： 塔頂溫度：由 99100 99 80. 21Dt ?? ?? 得 Dt = 進(jìn)料板溫度 :由 5055 50 ?? ?? 得 Ft = 塔底溫度 :由 1 1 0 .5 60 .0 3 5 2 01 0 1 0 9 .9 1 1 1 0 .5 6wt ?? ???得 wt = 精餾段平均溫度mt=（ ＋ ） /2 =℃ 提餾段平均溫度t=（ +） /2 =℃ 平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 （ 1）塔頂平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 由 xD=y1= 代入相平衡方程得 x1= , 0. 95 84 78 + mLDM ? ? ?（ 1 0. 95 48 ） 92=v, 0 .9 8 3 7 8 + mDM ? ? ?（ 1 0 . 9 8 3 ） 92=(2)進(jìn)料板平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 由上面理論板的算法，得 7 ? 7 fxx??，故 v , F 0 .6 7 6 9 7 8 + mM ? ? ?（ 1 0 . 6 7 6 9 ） 92=L , F 0 .4 5 4 8 7 8 + mM ? ? ?（ 1 0 . 4 5 4 8 ） 92=(3)塔底平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 由理論板計(jì)算得 39。7 wxx??所以提留段理論板 n=6 精餾塔效率的估算 00t ( 8 0 .1 1 1 0 .6 ) / 2 9 5 .4CC? ? ? ? 時，相對揮發(fā)度計(jì)算如下： 120 6. 35l g 55 = 162 . 211 9220 .24 95. 4AAp p K Pa? ?? ? 得 ： 1 3 4 3 . 9 4l g 6 . 0 7 8 = 6 4 . 7 5 2 02 1 9 . 5 8 9 5 . 4BBp p K P a? ?? ? 得 39。6 ? ??????? 提 餾 段 操 作 線 方 程 39。5 ? ??????? 提 餾 段 操 作 線 方 程 39。4 ? ??????? 提 餾 段 操 作 線 方 程 39。3 ? ??????? 提 餾 段 操 作 線 方 程 39。39。2 39。 ? ? ? 2239。?? ??????? 提 餾 段 操 作 線 方 程 39。不適宜處理粘性大的、臟的和帶固體粒子的料液 板式精餾塔的簡圖 常用數(shù)據(jù)表： 表 1 苯和甲苯的物理性質(zhì) 項(xiàng)目 分子式 分子量 M 沸點(diǎn)（℃） 臨界溫度 tC（℃） 臨界壓強(qiáng) PC（ kPa） 苯 A 甲苯 B C6H6 C6H5— CH3 表 2 苯和甲苯的飽和蒸汽壓 溫度 C0 85 90 95 100 105 8 0AP ,kPa 0BP ， kPa 表 3 常溫下苯 — 甲苯氣液平衡數(shù)據(jù)（ [2]： 8P 例 1— 1 附表 2） 溫度 C0 85 90 95 100 105 液相中苯的摩爾分率 汽相中苯的摩爾分率 0 0 表 4 純組分的表面張力 ([1]： 378P 附錄圖 7) 溫度 80 90 100 110 120 苯， mN/m 甲苯， Mn/m 20 表 5 組分的液相密度 ([1]： 382P 附錄圖 8) 溫度 (℃ ) 80 90 100 110 120 苯 ,kg/ 3m 甲苯 ,kg/ 3m 814 809 805 801 791 791 778 780 763 768 表 6 液體粘度 181。 (２ ) 操作彈性較小 (約 2～ 3)。 (４ ) 壓降較低，每板壓力比泡罩塔約低 30％左右。 (２ ) 處理能力大，比同塔徑的泡罩塔可增 加 10～ 15％。 塔板的類型為篩板塔精餾，篩板塔塔板上開有許多均布的篩孔，孔徑一般為 3~8mm，篩孔在塔板上作正三角形排列。塔底設(shè)置再沸器采用間接蒸汽加熱，塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送至儲罐。塔頂上升蒸氣采用全凝器冷凝，冷凝液在泡點(diǎn)下一部分回流至塔內(nèi)，其余部分經(jīng)產(chǎn)品冷卻器冷卻后送至儲罐。對于二元混合物的分離，應(yīng)采用連續(xù)精餾流程。 設(shè)計(jì)方案的選定及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的搜集 本設(shè)計(jì)任務(wù)為分離苯一甲苯混合物。然而，直接蒸汽加熱，由于蒸汽的不斷通入，對塔底溶液起了稀釋作用，在塔底易揮發(fā)物損失量相同的情況下，塔底殘液中易揮發(fā)組分的濃度應(yīng)較低，因而塔板數(shù)稍有增加。 加熱方式的選擇 蒸餾釜的加熱方式通常采用間接蒸汽加熱，設(shè)置再沸器。在實(shí)際的生產(chǎn)中進(jìn)料狀態(tài)有多種，但一般都將料液預(yù)熱到泡點(diǎn)或接近泡點(diǎn)才送入塔中，這主要是由于此時塔的操作比較容易控制，不致受季節(jié)氣溫的影響。