【正文】 2 ???? m ② 提餾段 sm /..3 1Vc0u ??????????????????? ? ， 因 cuu 00? ，則 ch 可按式 ??LV20c uh ?? 計算， 得 hc， = （ 2）板上充氣液層阻力 1h 本設(shè)計分離正戊烷和正己烷的混合液，即液相為碳?xì)浠衔?，可取充氣系?shù) ?? 。? 以等腰三角形叉排方式作圖，根據(jù)圖五得閥數(shù) N=18 按 N=184 重新核算孔速及閥孔動能因數(shù)： smd/4220vv,0 Nqu ????? ??，， uF ???? ? ， 閥孔動能因數(shù)變化不大，仍在 912 范圍內(nèi)。 ?? 。t ，即 mmmNAt a 39。依式?????? ????????? ? RxRxRxA a 12022 s i n1802 ?計算鼓泡區(qū)面積，即 ?????? ????????? ? RxRxRxA a 12022 s i n1802 ? mWDR c ????? ? ? ? ? mWWDx sd ??????? 212022 i ..02 mA a ??????? ????????? ?? 浮閥排列方式采用等腰三角形叉排。202039。 圖 5 按 N=184 重新核算孔速及閥孔動能因數(shù)： smNdqu VV /44 220,0 ????? ?? ???? VuF ? 閥孔動能因數(shù)變化不大，仍在 9~12 范圍內(nèi)。 按 mmt 75? ， mmt 10039。 ????? 考慮到塔的直徑較大，必須采用分塊式塔板，而各分塊的支承與銜接也要占去一部分鼓泡區(qū)面積，因此排間距不宜采用 134mm，而應(yīng)小于此值，故取 23 mmmt 39。取同一橫排的孔心距 t=75mm=，則可按下式估 算排間距 39。 表 10 塔徑與塔板分塊數(shù)目 塔徑 /mm 8001200 14001600 18002021 22002400 22 分塊數(shù)目 3 4 5 6 （ 2）取邊緣區(qū)寬度 mWc ? ,安定 區(qū)寬度 mWs ? 。,l ?????? ， ? ?mm 1 0 6 2 0 1 0W ????? ， 故降液管底隙設(shè)計合理。3600 39。 提餾段 取 smu /139。0 ? ，則 mulhW0 1 1 6 0 0 0 0 4 4 6 0 039。 （ 5）降液管底隙高度 0h 計算公式 0LV,0 39。但是對于高壓下操作的塔及易起泡的物質(zhì)，停留時間應(yīng)更長些。 I、 J 為由橫坐標(biāo) K 值在圖中查得的縱坐標(biāo) 值， TA 為塔截面積（ 2m ）， f A 為降液管面積（ 2m ）， dW 為降液管寬（ m ）。 （ 2）堰長 wl Wl ED?? E 為堰長系數(shù)且常取 ～ ，本設(shè)計取 Wl E D?? = ?? m （ 3）溢流堰高度 hw 溢流堰高度計算公式 w L owh h h?? 選用平直堰，堰上液層高度 owh 依下式計算，即 320 LV, ?????????WW lEh 近似取 E=1，則 精餾段 ??????? ????????????? 3232 LV,WOW lEh 提鎦段 mlEWh0 2 9 8 3 6 0 00 1 0 0 0 0 0 3232,OW LV, ??????? ????????????? 取板上液層高度 hL=，故 精餾段 hhh OWLW ?? == 提鎦段 ??? h, ，OWLW hh = （ 4）弓形降液管寬度 Wd 及截面積 Af 20 為求降液管的寬（ Wd）和降液管的面積（ Af） ,需查圖 4 獲得，此圖的橫坐標(biāo)值為 wl /D,用 K 表示。 由表 8 塔板間距和塔徑的經(jīng)驗關(guān)系 [5]表可知該精餾 18 塔塔徑符合要求。, ????? ?? ， 按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后為 D， = 塔截面積為 22T DA2 m???? ?? ， 實際空塔氣速為 smq VV / T 39。20 ????????? ?????????? ?LmCC ? smVVC L /,39。V,L39。 3,39。, ????? ? sMqq LmLmLnLV /m 39。 339。 計算得 LFm? = smPa? 塔底液相平均黏度：由 tw=℃ ， A? = smPa? ， B? = smPa? 。 MVFm=72+86= kg/kmol MLFm=72+86= kg/kmol 塔底汽、液混合物平均摩爾質(zhì)量：第 8 板上液相組成 x=，查平衡曲線圖（見附圖 2），得 y= MVWm=72+86= kg/kmol MLWm=72+86= kg/kmol 精餾段汽、液混合物平均摩爾質(zhì)量： MVm=（ +） /2= kg/kmol MLm=（ +） /2= kg/kmol 提餾段汽、液混合物平均摩爾質(zhì)量： MVm,（ +） /2= kg/kmol MLm,=（ +） /2= kg/kmol 平均密度 12 查參考書 [4]得如下數(shù)據(jù)： 表 2 各組分 的液相密度與溫度的關(guān)系 溫度 正戊烷 正己烷 ℃ Kg/m3 Kg/m3 塔頂 610 640 進(jìn)料板 600 635 塔底 580 610 表 3 各組分的表面張力與溫度的關(guān)系 溫度 正戊烷 正己烷 ℃ mN/m mN/m 塔頂 進(jìn)料板 塔底 表 4 各組分的粘度與溫度的關(guān)系 溫度 正戊烷 正己烷 ℃ mPa?s mPa?s 塔頂 13 進(jìn)料板 塔底 a 精餾段 （ 1）氣相平均密度 由理想氣體狀態(tài)方程計算，即 ?? mVmmRTMp? Vm ? ? ??? ? kg/m3 （ 2）液相平均密度 液相平均密度計算公式： )( MxMxMx BBAAAAA ???? BBAAm ????? ??1 塔頂液相平均密度： )( MxMxMx BBAAAAA ???? = ??? ? = ??? 1? L D m 3/mkg 同理其余各數(shù)據(jù)計算結(jié)果如表 5： 表 5 各部分組成摩爾分?jǐn)?shù)、質(zhì)量分?jǐn)?shù)與平均密度 № xA xB wA wB 平均密度 ( 3/mkg ) 塔頂 進(jìn)料板 塔底 精餾段平均密度： Lm? =（ +） /2= 3/mkg b．提鎦段 14 （ 1）氣相平均密度 由理想氣體狀態(tài)方程計算，即 ??mmVm RTVmMp ,? ? ? ??? ? kg/m3 （ 2）提餾段平均密度：由表 5 得 ??Lm, （ +） /2=3 液相平均表面張力 液相平均表面張力計算公式： ?Lm=? iix? 塔頂液相平均表面張力：由 tD=， ? A= mN/m， ? B= mN/m ?LDm=? +? = mN/m 進(jìn)料板液相平均表面張力：由 tF=， ? A= mN/m， ? B= ?LFm=? +? = mN/m 塔底液相平均表面張力：由 tw=， ? A=12mN/m， ? B= ?LWm=? 12+? = 精餾段液相平均表面張力： ( ) / 2Lm LD m LFm? ? ???=（ +） = mN/m 同理提餾段液相平均表面張力為 mN/m 表 6 平均表面張力計算結(jié)果表 № xA xB 平均表面張力（ mN/m） 塔頂 進(jìn)料板 塔底 液相平均粘度 ： 混合液體平均 粘度計算公式： BAAA xx ??? l o g)1(l o gl o g ??? 塔頂液相平均黏度：由 tD=℃ ， A? = smPa? ， B? = smPa? 。 平均摩爾質(zhì)量 塔頂汽、液混合物平均摩爾質(zhì)量：由 xD=y1=，查平衡曲線圖得 x1=（見附圖 2）。s。塔頂及塔釜 11 溫度分別為： tD =℃ tw = ℃ 全塔平均溫度 tm=(+)/2=℃ 查參考書 [4]得定性溫度下物料的粘度： ??A 該式適用于液相粘度為 實際板層數(shù)的求取 精餾段實際板層數(shù) NP，精 =3/=≈6 10 提留段實際板層數(shù) NP，提 =5/=≈10 總實際板層數(shù) NP= NP，精 + NP，提 =16 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計算 操作壓力 塔頂操作壓力 pD=p 當(dāng)?shù)?+p 表 =+4= kPa 每層塔板壓降 Δp= 進(jìn)料板壓力 pF=+6= 精餾段平均壓力 pm1=(+)/2= 塔底壓力 pw=（ +16） = 提鎦段平均壓力 pm2=（ +） /2= 操作溫度 根據(jù)汽液相平衡數(shù)據(jù)畫出汽液相平衡圖，由不同部位的含量在圖（見附圖 2）中查得塔頂、塔底及加料板處的溫度并 計算精餾段、提鎦段的平均溫度。 ??= ?? 23 23 28 ,x , ?x （ 6）圖解法求理論板層數(shù) 采用圖解法 求理論板層數(shù)，如圖 1 所示。, 39。,39。, ????? 提鎦段的氣相負(fù)荷 hkm o lqq VnVn / 2 3,39。 （ 3）求最小回流比及操作回流比 采用作圖法求最小回流比，過點（ ， 0）作垂線，該線與平衡線的交點坐標(biāo)為xq=， yq=。 精餾塔的物料衡算 1．原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率 正戊烷的摩爾質(zhì)量 MA=72kg/kmol 正己烷的摩爾質(zhì)量 MB=86kg/kmol Fx = ? ? 2. 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量 6 MF=72+86= MD= 72+ 86= MW=72+86=3．物料衡算 產(chǎn)品正己烷產(chǎn)量 Wnq, 85 .32430 04 10 7???? =全塔物料衡算 Fnq, = Dnq, + Fnq, = Dnq, + 聯(lián)立解得 Dnq, =, = 塔板數(shù)的確定 1．理論層數(shù) NT 的確定 正戊烷 正己烷屬于理想體系，可采用圖解法求理論板層數(shù) （ 1）查得正戊烷 正己烷的汽液平衡數(shù)據(jù) [1]（表 1）繪出 txy 圖，如下 : 表 1 各組分組成與溫度的關(guān)系 x y t（ ℃ ） 1 1 40 45 50 55 60 65 0 0 7 txy08162432404856647280880 1x(y)t(℃)系列1系列2系列3系列4 圖 1 正戊烷 正己烷的 txy 圖 （ 2）求 q 值與 q 線方程： q 值計算過程由參考文獻(xiàn) [2]查得 過冷液體： r ttChH hhhHhH hHq FbPLLV FLLVLV FV )(1 ???? ??????? 式中， PLC 是進(jìn)料在溫度（ tb+tF） /2 下液體的定壓比熱容； 由圖 1 查得泡點溫度為 ℃ ，露點為 54℃ 。該物系屬于易分離物系，最小回流比較小，操作回流比取最小回流比的 2 倍。本設(shè)計進(jìn)料液溫度為 45℃ ，將原料液通過預(yù)熱器加熱至 45℃ 后送入精餾塔內(nèi)。 （ 2）塔頂正戊烷濃度不低于 95% （ 3）塔底產(chǎn)品含正己烷（ B）濃度： 95% （ 4）操作條件： 5 精餾塔的塔頂壓力 4 kPa（表壓） 進(jìn)料狀態(tài)