【正文】 5202 21 ????? ttt ℃ 此溫度下冷卻水的比熱容 )/(1 8 CkgkJC PC ??? 沈陽(yáng)化工大學(xué)化工原理課程設(shè)計(jì) 第二章 精餾塔設(shè)計(jì)計(jì)算 16 所以 hkgWC /)2035( 46 ???? ?? 再沸器熱負(fù)荷的計(jì)算： 表 28 苯 氯苯比熱容 溫度 /℃ 80 100 120 140 苯)/( KkmolkJ ? 氯苯 4160 1166 172 178 表 29 苯 氯苯在不同溫度下混合物的比熱容（單位： )/( CkgkJ ?? ） 塔頂 塔釜 進(jìn)料 精餾段 提餾段 苯 氯苯 塔頂流出液的比熱容： )/(8 9 5 )( 1 )1( 211 CkgkJCxxCC PDDPP ????????????? 塔釜餾出液的比熱容： )/()()1( 212 CkgkJCxxCC PWWPP ????????????? 為簡(jiǎn)化計(jì)算，現(xiàn)以進(jìn)料焓，即 ℃ 時(shí)的焓值為基準(zhǔn)。 20 ℃ 全塔物料衡算 基礎(chǔ)計(jì)算 已知：原料液 kgF ?? ，質(zhì)量分?jǐn)?shù) ?Fx ， ?Dx ， ?Wx 原料液中單位時(shí)間質(zhì)量 ?F 1388930024 8 ??? hkg/ 取 14000 hkg/ ⑴ 進(jìn)料液、餾出液、塔釜液摩爾組成 進(jìn)料液摩爾組成 Fx = ）（? ? 餾出液摩爾組成 Dx = )(??? 塔釜液摩爾組成 Wx = )(??? 沈陽(yáng)化工大學(xué)化工原理課程設(shè)計(jì) 第二章 精餾塔設(shè)計(jì)計(jì)算 7 ⑵ 平均摩爾質(zhì)量 )4 8 9 ( 8 9 ??????FM /kg kmol )( ?????DM /kg kmol )0 4 2 ( 4 2 ??????WM /kg kmol 物料衡算 進(jìn)料液摩爾流量 ??F hkmol/ 總物料衡算 WDF ?? ⑴ 易揮發(fā)組分物料衡算 WDF xWxDxF ????? ⑵ 聯(lián)立 ⑴ ⑵ 兩式得 hkmolW hkmolD / /71?? 物料衡算圖如圖 21 所示 圖 21 物料衡算圖 沈陽(yáng)化工大學(xué)化工原理課程設(shè)計(jì) 第二章 精餾塔設(shè)計(jì)計(jì)算 8 求最小 回流比及操作回流比 因?yàn)?q=1，所以 Fq xx ? =，由表 23求 qy 即 489 q? 得 qy = 所以 minR ?? ????? qq qD xy yx 得出 ? = 操作溫度計(jì)算 根據(jù)表 25，用內(nèi)插法算得 進(jìn)料 10090 ?? Ft ?Ft ℃ 塔頂 9080 9 6 4 D ??? ?Dt ℃ 塔底 Wt120 ? ?Wt ℃ 精餾段平均溫度 892 ???mt℃ 提餾段平均溫度 1132 ????mt℃ 相對(duì)揮發(fā)度的計(jì)算 ⑴ 精餾段 已知： ?t ℃ 液相組成 1x ： 18090 1 ??? x ?x 氣相組成 1y ： 19080 1 ??? y ?y 沈陽(yáng)化工大學(xué)化工原理課程設(shè)計(jì) 第二章 精餾塔設(shè)計(jì)計(jì)算 9 精餾段相對(duì)揮發(fā)度 ?1?1111 xy xy?? ?? = ??? ）（ ）（ 精餾段相平衡 方程為 yyx ?? ⑵ 提餾段 已知： ?t ℃ 液相組成 2x ： 2 ???? x 氣相組成 2y ： 2 ???? y 提餾段相對(duì)揮發(fā)度 ?2? )( )( 22 ??? ????? ?? xy xy 提餾段相平衡方程為 yyx ?? 塔板數(shù)的計(jì)算 理論塔板數(shù)的確定 采用圖解法計(jì)算理論塔板數(shù) 精餾段操作線方程為 ?????? xxRxR RyD hk mo lRDL / 2 ???? hk mo lDRV / 1 5716 2 )1( ????? 提餾段操作線方程為 VWxxVLy W????? hk m o lqFL / 9 4 ?????? hk m o lVFqVV /)1( ?????? 所以操作線方程為： ?? xy 而 1?q ，所以 q 線方程為 ?? Fxx 沈陽(yáng)化工大學(xué)化工原理課程設(shè)計(jì) 第二章 精餾塔設(shè)計(jì)計(jì)算 10 圖 22 圖解法計(jì)算理論塔板數(shù) 由圖 22 可知精餾塔內(nèi)理論塔板數(shù)為 91=8 塊（不包括再沸器），其中精餾段理論塔板數(shù)為 3塊，提餾段理論 塔板數(shù)為 5塊 逐板計(jì)算法計(jì)算理論塔板數(shù)： 已知精餾段相平衡方程為yyx ?? 提餾段相平衡方程為yyx ?? 由逐板計(jì)算法算得各層塔板上的氣液組成，如表 27所示 表 27 各層踏板上的氣液組成表 y x 1 2 3 4 ≤ Fx 5 6 7 8 9 ≤Wx 精餾塔內(nèi)理論塔板數(shù)為 91=8 塊，其中精餾段 3塊，第 4塊為進(jìn)料板 實(shí)際塔板數(shù)的計(jì)算 ⑴ 全塔效率 塔內(nèi)平均溫度 1042 ????? WD ttt ℃ 沈陽(yáng)化工大學(xué)化工原理課程設(shè)計(jì) 第二章 精餾塔設(shè)計(jì)計(jì)算 11 板效率可由奧康奈爾公式 )( ?? LTE ?? 其中： ? —— 塔頂和塔底平均溫度下的相對(duì)揮發(fā)度； L? —— 塔頂和塔底平均溫度下的液相粘度 smPa? ① 精餾段 已知 ?? 該溫度下的各組分粘度為： ?苯? smPa? ， ?氯苯? smPa? 3 1 5 4 )1(m ?????????? FBFAii xxx ???? 板效率為： )( ???? ?TE 精餾段實(shí)際塔板數(shù)為 31 ??? TTp ENN塊 取 7塊 ② 提餾段 已知 ?? ?? 板效率為： )( ???? ?TE 提餾段實(shí)際塔板數(shù)為 522 ??? TTp ENN塊 取 11 塊 實(shí)際塔板數(shù)為 1811721 ????? PPP NNN 塊 全塔效率 %10018 19%100 ?????? PTT NNE 加料板位置在第八塊塔板 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 kPaP D ??? 每層塔板壓降 ?? 進(jìn)料板壓力 kPaP F ???? 塔底操作壓力 kPaP W ???? 精餾段平均壓力 kPaPm ??? 沈陽(yáng)化工大學(xué)化工原理課程設(shè)計(jì) 第二章 精餾塔設(shè)計(jì)計(jì)算 12 提餾段平均壓力 kaPm ??? 平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 塔頂平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 由 9 6 4 ?? yx D 查表 27，得 ?x k m olkgM k m olkgM L D mV D m /)( /)( ?????? ?????? 塔底平均摩爾 質(zhì)量計(jì)算 ?nx 查表 27，得 ?ny k molkgM V W m / 0 1 2)1 5 ( 5 ??????? k m o lkgM L W m / 1 1 2)0 4 2 ( 4 2 ??????? 進(jìn)料板平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 由表 27知， ??FFxy k m olkgM k m olkgM L F mV F m /)( /)( ?????? ?????? 精餾段平均摩爾質(zhì)量：k m olkgMk m olkgLm // Vm?????? 提餾段平均摩爾質(zhì)量：k m o lkgMk m o lkgMLmVm/ 042 / ???????? 平均密度的計(jì)算 ⑴ 氣相平均密度的計(jì)算 沈陽(yáng)化工大學(xué)化工原理課程設(shè)計(jì) 第二章 精餾塔設(shè)計(jì)計(jì)算 13 由理想氣體狀態(tài)方程計(jì)算，即 精餾段氣相平均密度為 311 /)( mkgRT MPmVmmVm ??? ???? 提餾段氣相平均密度為 322 /)( mkgRT MPmVmmVm ??? ?????? ⑵ 液相平均密度計(jì)算 液相平均密度依下式計(jì)算：iim ??? ??L1 塔頂液相平均密度的計(jì)算：由 ?Dt ℃，根據(jù)表 24，由內(nèi)插法得 3/ mkg?苯? ， 3/ 0 3 8 mkg?氯苯? 3/L D m ???? 進(jìn)料板液相平均密度計(jì)算：由 ? ℃，根據(jù)表 24，由內(nèi)插法得 3/ mkg?苯? ， 3/1020 mkg?氯苯? 進(jìn)料板液相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)算 A ???? 3/L F m ???? 塔底液相平均密度的計(jì)算：由 ?Wt ℃，根據(jù)表 24，由內(nèi)插法得 3/ mkg?苯? ， 3/ mkg?氯苯? 3/L W m ???? 精餾段液相平均密度為 3/ mkgLm ???? 同理可得，提餾段液相平均密度為 3/ mkgLm ????? 液相平均表面張力計(jì)算 液相平均表面張力依下式計(jì)算，即 i??? ??? iLm 塔 頂液相平均表面張力的計(jì)算 沈陽(yáng)化工大學(xué)化工原理課程設(shè)計(jì) 第二章 精餾塔設(shè)計(jì)計(jì)算 14 已知 ?Dt ℃，根據(jù)表 26，由內(nèi)插法算得 mmN / ?? ， mmNB /?? mmN / D m ?????? 進(jìn)料板液相平均表面張力的計(jì)算 已知 ?Ft ℃，根據(jù)表 26，由內(nèi)插法算得， mmN / ?? ， mmNB /?? mmNL F m / 5 4 ?????? 塔底液相平均表面張力的計(jì)算 已知 ?Wt ℃，根據(jù)表 26，由內(nèi)插法算得， mmNA /?? ， mmNB /?? mmNL W m / ?????? 精餾段液相平均表面張力為 mmNLm / ???? 提餾段液相平均表面張力為 mmNLm / ????? 液相平均粘度的計(jì)算 液相平均粘度依下式計(jì)算： iiLm x ?? lglg ?? 塔頂液相平均粘度的計(jì)算 已知 ?Dt ℃，根據(jù)表 22，由內(nèi)插法算得 sm P a ?? ? ， sm Pa ?? 4 2 7 ? )4 2 7 g (0 3 5 )3 0 7 g