【正文】 苯 甲苯板式精餾塔的工藝設(shè)計(jì) 26 液面落差 對于篩板塔，液面落差很小，且本例的塔徑和液流量均不大，故可忽略液面落差的影響。 液泛 為防止塔內(nèi)發(fā)生液泛，降液管內(nèi)液層高應(yīng)有 )(H d WT hH ?? ? 苯 甲苯物系屬一般物系，取 ?? ，則 mhH WT )()( ?????? 而 dLpd hhhH ??? 板上不設(shè)進(jìn)口堰， hd可由式 20 )39。 液沫夾帶 液沫夾帶量由式 ????????????fTaLV hHue ? （ 93） mhh Lf ????? ）（ 故 氣液氣液 kgkgkgeV /36 ???????? ???? ?? 故在本設(shè)計(jì)中液沫夾帶量 eV在允許范圍內(nèi)。 開孔區(qū)面積計(jì)算 開孔區(qū)面積 ???????? ??? ? rxrxrxa 1222 s i n1802A ? （ 84） 其中 ? ? ? ?mWDrmWWDxcsd ???????????? 故 21222 i n180 ????????? ???? ??a 篩孔計(jì)算及其排列 本題所處理的物系無腐蝕性，可選用 mm4?? 碳鋼板，取篩孔直徑 d0=5mm。查“塔板分塊數(shù)表”得，塔板分為 3塊。 苯 甲苯板式精餾塔的工藝設(shè)計(jì) 22 選用凹形受液盤，深度 h’w=50mm。 降液管底隙高度 h0 00 39。計(jì)算結(jié)果如下： 塔底溫度 tD=℃ 進(jìn)料板溫度 tF=99℃ 精餾段平均溫度 tm=(+99)/2=℃ 平均摩爾質(zhì)量的計(jì)算 塔底平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 由 xw =,查平衡曲線（見圖 11），得 y1= 苯 甲苯板式精餾塔的工藝設(shè)計(jì) 15 MVDm= +() =MLDm= +() =進(jìn)料平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 由圖解理論板（見圖 11），得 yF= 查平衡曲線（見圖 11），得 xF= MVFm= +() =MLFm= +() =提餾段平均摩爾質(zhì)量 MVm=（ +） /2=MLm=（ +） /2= 平均密度的計(jì)算 氣相平均密度計(jì)算 由理想氣體狀態(tài)方程計(jì)算，即 3mmmVM /)( mkgRT M V ??? ???? 液相平均密度計(jì)算 液相平均密度依下式計(jì)算，即 iia ?? //1 LM ?? （ 51） 塔底液相平均密度的計(jì)算 由 tw=℃ ,查“化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊 有機(jī)卷 1” P305 得 3A / m?? 3/ mB ?? 3L /???? 進(jìn)料板液相平均密度的計(jì)算 由 tF=99℃ ,查手冊得 3A / m?? 3/ mB ?? 進(jìn)料板液相的質(zhì)量分率 A ???? ?? 苯 甲苯板式精餾塔的工藝設(shè)計(jì) 16 3LF /.1kg792/ ???? 提餾段液相平均密度為 3LM /).( m???? 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 iix ?? /LM ?? （ 52） 塔底液相平均表面張力的計(jì)算 由 tw=℃ ,查手冊得 mmNA /?? mmNB /?? mmNL D m / ?????? 進(jìn)料板液相平均表面張力的計(jì)算 由 tF=99℃ ,查手冊得 mmNA /?? mmNB /?? mmNL F m / 0 2 2 7 ?????? 提餾段液相平均表面張力為 mmNLm /)( ???? 液體平均粘度計(jì)算 液相平均粘度依下式計(jì)算，即 iiLm x ?? lglg ?? （ 53） 塔底液相平均粘度的計(jì)算 由 tw=℃ ,查“化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊 有機(jī)卷 1” P303 得 ?? mA? ?? mB? l g 0 .2 3 6)0 1 (l g 0 .2 2 10 1 ???L Dm? ?? mL Dm? 苯 甲苯板式精餾塔的工藝設(shè)計(jì) 17 進(jìn)料板液相平均粘度的計(jì)算 由 tF=99℃ ,查“化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊 有機(jī)卷 1” P303 得 ?? mA? ?? mB? l g 0 . 2 6 g 0 . 2 5 ??L F m? sm P ??L F m? 提餾段液相平均 粘度 為 samLm ???? P2 4 9 )2 6 3 (? 第六章 精餾段的塔徑及塔板的計(jì)算 塔徑的計(jì)算 精餾段的氣、液相體積流率為 smVMV VmVms / 3????? ? smLML LmLms / 3????? ? 由 VVLmCu ? ?? ??m a x （ 61） 式中 20 20 ??????? LCC ?計(jì)算，其中的 C20由“史密斯關(guān)聯(lián)圖”查取，圖的橫坐標(biāo)為 0 4 4 6 0 3 6 0 00 0 2 5 2121hh ???????? ??????????VmLmVL ?? 取板間距 HT=,板上液層高度 hL=,則 HThL== 查“史密斯關(guān)聯(lián)圖”得 C20= 苯 甲苯板式精餾塔的工藝設(shè)計(jì) 18 ???????????????? LCC ? smCuVmVmLm / a x ????? ? ?? 取安全系數(shù)為 0. 7，則空塔氣速為 u=0. 7umax=0. 7 =muVD s ????? ? 按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后為 D= 塔截面積為 222 mDA T ???? ?? 實(shí)際空塔氣速為 smAVsu T / ??? 第七章 塔徑的計(jì)算 提餾段塔徑的計(jì)算 提餾段的氣、液相體積流率為 smVMV VmVms / 3????? ? smLML LmLms /00 00 00 3????? ? 由 VVLmCu ? ?? ??m a x （ 71） 式中 20 20 ??????? LCC ?計(jì)算，其中的 C20由“史密斯關(guān)聯(lián)圖”查取，圖的橫坐標(biāo)為 苯 甲苯板式精餾塔的工藝設(shè)計(jì) 19 2121hh ???????? ??????????VmLmVL ?? 取板間距 HT=,板上液層高度 hL=,則 HThL== 查“史密斯關(guān)聯(lián)圖”得 C20= ???????????????? LCC ? smCuVmVmLm / a x ????? ? ?? 取安全系數(shù)為 0. 7，則空塔氣速為 u=0. 7umax=0. 7 =muVD s ????? ? 按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后為 D= 塔截面積為 222 mDA T ???? ?? 實(shí)際空塔氣速為 smAVsu T / ??? 精餾塔有效高度的計(jì)算 精餾段有效高度為 Z 精 =(N 精 1)HT=(101) = 提餾段有效高度為 Z 提 =(N 提 1)HT=(171) = 在進(jìn)料板上方開一人孔，其高度為 故精餾塔的有效高度為 Z=Z 精 +Z 提 += 苯 甲苯板式精餾塔的工藝設(shè)計(jì) 20 第八章 塔板主要工藝尺寸的計(jì)算 溢流裝置計(jì)算 因塔徑 D=，可選用單溢流弓形降液管，采用凹形受液盤。求解結(jié)果為 總理論板層數(shù) NT=15(包括再沸器 ) 進(jìn)料板位置 NF=6 實(shí)際塔板數(shù)的求取 精餾段實(shí)際板層數(shù) N 精 =5/=≈ 10 提餾段實(shí)際板層數(shù) N 提 =9/=≈ 17 第四章 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 PD=+4= 每層塔板壓降 △ P = 進(jìn)料板壓力 PF=+ 10= 精餾段平均壓力 Pm=(+)/2= 操作溫度的計(jì)算 依據(jù)操作壓力，由泡點(diǎn)方程通過試差法計(jì)算出泡點(diǎn)溫度，其中苯甲苯的飽和蒸氣壓由安東尼方程計(jì)算， 計(jì)算過程略。39。39。 39。在圖 11中對角線上，自 e(,)作垂線 ef 即為進(jìn)料線 (q線 )，該線與平衡線的交點(diǎn)坐標(biāo)為 xq= yq= 故最小回流比為 i n D ?? ?????qqqxy y 取操作回流比為： R== = 求精餾塔的氣、液相負(fù)荷 L=RD= =V=(R+1)D=(+1) =L’ =L+F=+=V’ =V= 求操作線方程 精餾段操作線方程為 ?????? xxxVDxVLy D 提餾段操作線方程為 39。由手冊查得苯 甲苯物系的氣液平衡數(shù)據(jù)表 12，繪出 xy圖，如圖 12 求最小回流比及操作回流比。該物系屬易分離物系，最小回流比較小，故操作回流比是最小回流比的 2 倍。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。通過課程設(shè)計(jì)要求學(xué)生了解工程設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容，掌握化工設(shè)計(jì)的程序和方法，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決工程實(shí)際問題的能力，同時(shí)通過課程設(shè)計(jì)，還可以樹立正確的設(shè)計(jì)思想，培養(yǎng)實(shí)事求是嚴(yán)肅認(rèn)真的高度責(zé)任感的工作作風(fēng)同時(shí)也增強(qiáng)工程觀念、培養(yǎng)提高學(xué)生獨(dú)立工作的能力。學(xué)習(xí)化工設(shè)計(jì)基本知識的的初次嘗試。苯難溶于水，但易溶于酒精、乙醚、丙酮、氯仿、汽油、二硫化碳等有機(jī)溶劑。苯容易產(chǎn)生和積聚靜電。遇到高熱或明火極容易引起燃燒和爆炸。苯的蒸氣能與空氣形成爆炸性的混合物。能放出有毒蒸氣。它也是航空和 汽車 汽油的一種 成分 。作為溶劑它用于油類、 樹脂 、天然橡膠和 合成橡膠 、煤焦油、 瀝青 、醋酸纖維素，也作為溶劑用于纖維素 油漆 和清漆，以及用為照相制版、墨水的溶劑。甲苯與硝酸取代的產(chǎn)物三硝基甲苯一份甲苯和三份 硝酸 硝化，可得到 三硝基甲苯 （俗名 TNT，梯恩梯），是威力很大的 炸藥 。 圖 6 甲苯 甲苯的用途 甲苯不溶于水，但溶于乙醇和苯的溶劑中。s ，也就是說它的粘稠性弱于水