【正文】 ? 由 ???do ， 查篩板塔的汽液負(fù)荷因子曲線圖得 ?C 故 液柱mhc 2 ?????????? 2）氣體通過液層的阻力 lh 計(jì)算 Lhh ??1 本科畢業(yè)論文 smAA Vu fT sa / ????? )/( 21210 mskguF Va ????? ? 查充氣系數(shù)關(guān)聯(lián)圖得 ?? 。本次設(shè)計(jì)的處理物無(wú)腐蝕性且不易堵塞，故取篩孔徑 mmdO 10? 。 2） 塔板布置 ① 塔板的分塊 表 35 塔板分塊數(shù)表 塔徑 /mm 塔板分塊數(shù) 800～ 1200 3 1400～ 1600 4 1800～ 2020 5 2200～ 2400 6 因 mmD 2200? ，故塔板采用分塊式，由上表查得塔板分為 6 塊 ② 邊緣區(qū)寬度確定 溢流堰前的安定區(qū)域?qū)挾龋? mWs ? 溢流堰后的安定區(qū)域?qū)挾龋? mWs 39。 選用凹形受液盤 ，深度 mmhw 9039。0 ? ，則： mulLh wh 39。 ① 堰長(zhǎng) 根據(jù)一般經(jīng)驗(yàn)，單溢流弓形降液管其 Dlw )( ?? ， 則?。? mDl w ???? ② 流堰高度 wh 液上液層高度 how 采用弗蘭西斯公式 ： 32)(1 0 whow lLEh ??? hL —— 塔的液體流量 E —— 液流收縮因素 查液流收縮系數(shù)計(jì)算圖得： 1?E 則 : mhow ) (11000 32 ????? 取板上清液層高度 mmhL 90? 則 : mhhh owLw 0 4 8 4 1 ????? ③ 弓形降液管寬度 dW 和截面積 fA ： 由 ?D ， 查弓形降液管參數(shù)圖得 ?TAA ?D 則 ： mA f ??? ， mW d ??? 驗(yàn)算液體在降液管中停留時(shí)間，即： ssL HAh Tf ??? ????? 故降液管設(shè)計(jì)合理。計(jì)算結(jié)果列于下 24： 表 24 理論板層數(shù)計(jì)算表 序號(hào) y x 備注 序號(hào) y x 備注 1 8 改用提餾段操作線方程 2 3 9 4 10 5 11 6 12 7 進(jìn)料板 13 本科畢業(yè)論文 全塔效率： )( 2 5 ?? ?LE t ?? 實(shí)際塔板數(shù) 的求取 精餾段實(shí)際塔板數(shù) : 13 7 ???? TETNN 精精 精餾段實(shí)際塔板數(shù) : 10 5 ??? TTENN 提提 全塔實(shí)際塔板數(shù) : 23 ??? TTENN 精餾塔的塔體工藝尺寸計(jì)算 塔徑的計(jì)算 由VVLCu ? ?? ???m ax ，式中 C 由 )20( LCC ?? 求取， 其中 20C 由篩板塔汽液負(fù)荷因子曲線圖查取，圖橫坐標(biāo)為 ) () ()( 2121 ?????? VLhhVL ?? 取板間距 mHT ? ，板上液層高度 mhL ? ，則 mhH LT ???? 查篩板塔汽液負(fù)荷因子曲線圖得 ?C )2023 ()20( ????? LC ? smCuVVL / a x ??????? ? ?? 取安全系數(shù)為 ，則空塔氣速為： smuu /3 2 2 8 9 m a x ????? muVD S ????? ? 按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后為： mD ? 。 ??? DRV （ 提餾段的氣液相體積流率： SVMV / vms 3vm ?? ??? ? SLML LL / 3mm ?? ??? ? 本科畢業(yè)論文 塔板數(shù)的計(jì)算 理論塔板數(shù)的求取 精餾段的操作線方程： ???????????? nnDnn xxxRxR Ry提餾段操作線方程 ： )1()1(_)1()1(1 ????? ???? ??? nwnn xxFqDR DFxFqDR qFRDy 相平衡方程； (1 xy ????? ）?? 聯(lián)立精餾段操作線方程與進(jìn)料線 q 線方程求解得 ： ?qx ?qy 下面用相平衡方程和精餾段操作線方程進(jìn)行逐板計(jì)算，直到 qn xx ? 時(shí) ,改用提餾段操作線方程與相平衡方程繼續(xù)逐板計(jì)算，直至 wn xx ? 為止。 表 23 苯與甲苯的安托尼常數(shù) 組分 A B C 苯 1211 甲苯 1345 由安托尼方程求得： kPap A ?? kPap B ?? 相對(duì)揮發(fā)度： 525..2 ????? BApp? 最小回流比及回流比 由于是飽和液體進(jìn)料，有 q=1， q 線為一垂直線，在 xy 圖上交于一點(diǎn) d，故點(diǎn) d： ?? Fd xx ，根據(jù)相平衡方程有： )(1 )1(1 ???? ????? FFd xxy ?? 最小回流比： 59 78 i n ??????? dddD xy yxR 回流比： in2 ???? RR 全塔平均溫度 由苯與甲苯的氣液平衡數(shù)據(jù)作出 txy 圖 21， 根據(jù)塔頂、塔釜的氣液相組成在 txy 圖上查得： CtD ?? CtW ?? 全塔平均溫度 : ?????? WD ttT 本科畢業(yè)論文 x( 或 y)溫度 圖 21 苯 甲苯混合液的 txy 圖 平均黏度 表 35 苯與甲苯的液體黏度 溫度 C? 80 90 100 110 120 L? ,苯 /( smPa? ) L? ,甲苯 /( smPa? ) 在全塔平均溫度下的苯與甲苯的黏度： 679m P a., ?苯L? s0 .2 7 5 9 m P a ., ?甲苯L? 全塔溫度下的平均黏度： sm P am ???? 2 7 1 0 9 9 0 甲苯苯 ??? 相平均黏度依下式計(jì)算，即： ?? iiLm x ?? lglg 進(jìn)料板 物料的 平均黏度： 由 Ｃ＝Ｆ ? 查手冊(cè)得： PA ?? smP aB .?? 2 8 1 1 7 8 8 ??L F m? 解得： smP aL F m ?? 2 8 0 ? 塔釜液相平均黏度： 由 C?? 查手冊(cè)得： PA ?? smP aB .?? 本科畢業(yè)論文 再由 : 2 5 6 1 3 3 8 ??L W m? 解得： smP aL W m ?? 2 5 4 ? 提餾段液相平均黏度： sm P aLm ???? ? 平均摩爾質(zhì)量的計(jì)算 進(jìn)料板物料的平均摩爾質(zhì)量： 由理論塔板數(shù)計(jì)算得： ?F ?F k m o l/)7 2 2 ( 2 2 ??????VFM k m o l/)5 0 7 ( 0 7 ??????LDM 塔釜平均摩爾質(zhì)量： 由理論塔板的計(jì)算過程可得 ： ?y ?x k m o l/)0 9 6 ( 9 6 ??????VWM k m o lkgM LW /)( ?????? 提餾段平均摩爾質(zhì)量： k m olkgM Vm / ??? k m olkgM Lm / ??? 平均密度的計(jì)算 氣相平均密度的計(jì)算 : 由理想氣態(tài)方程計(jì)算 : m/)( vmp 3mvm ??? ???? RT M? 液相平均密度的計(jì)算 : 塔釜液相平均密度的計(jì)算： 由 CtW ?? ，查手冊(cè)得： m/ 3A ?? m/ 3?B? 塔釜的液相平均密度： m/ 1 3m ???LD? 進(jìn)料板液相的摩爾質(zhì)量： 由 Ｃ＝Ｆ ? 查手冊(cè)得： ｍ＝ ／ ３Ａ kg5 1 0 3? ｍ／＝ ３Ｂ ? 進(jìn)料板液相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)： 本科畢業(yè)論文 )( ????? ??A? 進(jìn)料板的液相密度： mkgL F M 3/( 1 ???? ）? 提餾段液相平均密度： mkgLM 3/ ???? 液相平均張力 液相平均表面張力依下式計(jì)算，即： ??? ni iiLm x1 ?? 進(jìn)料板液相平均表面張力： 由 Ｃ＝Ｆ ? 查手冊(cè)得： m/ NA ?? m/m5 6 7 NB ?? m/ NLF ???? 塔釜液相平均表面張力： 由 C?? 查手冊(cè)得： m/ NA ?? m/ NB ?? m/ NLW ???? 提餾段液相平均表面張力： m/ NL ???? 提餾段的氣液相體積流率 提餾段氣液相負(fù)荷： h/k m o l8 6 2 39。 A、 B、 C 是安托尼常數(shù)。塔頂上升蒸汽采用全凝器冷凝后，一部分作為回流，其余為塔頂產(chǎn)品，經(jīng)冷卻器冷卻后送至貯槽。 與國(guó)外相比，我們?cè)诰s理論若干方面確有先進(jìn)之處，在改造工業(yè)生產(chǎn)的精餾方面亦有獨(dú)到之處并取得顯著成效，但在試驗(yàn)設(shè)備規(guī)模與測(cè)量?jī)x器等方面的差距很大，由于研究力量不足，研究課題的多樣性 也 落后于國(guó)外 [7]。會(huì)議中（注：美國(guó)化學(xué)工程師 學(xué)會(huì) 1999 年年會(huì)），學(xué)者一再認(rèn)為在很長(zhǎng)的一段時(shí)期內(nèi)精餾不可能為一些新興分離過程所代替。降低精餾過程的能耗，對(duì)于節(jié)約能源，減少產(chǎn)品成本至關(guān)重要 [5]。根據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，化工過程中 本科畢業(yè)論文 40%70%的能耗用于分離，而精餾能耗又占其中的 95%[4] 。在各種新分離方法得到不斷開發(fā)和取得工業(yè)應(yīng)用之際，精餾在石油、天然氣、石油化工、醫(yī)藥和農(nóng)產(chǎn)品化學(xué)等工業(yè)中所起的作用不斷擴(kuò)大，其作為主要分離方法的地位也不會(huì)動(dòng)搖，精餾的應(yīng)用天地將更加廣闊 [3]。其發(fā)展方向已從常規(guī)精餾轉(zhuǎn)向普通精餾無(wú)法分離的問題，通過物理或化學(xué)手段改變物系的性質(zhì)，使組分得以分離，或通過耦合技術(shù)促進(jìn)分離過程，并且逐步向低能耗、低成本、清潔分離發(fā)展。 圖 12 板塔示意圖 文獻(xiàn)綜述 目前就苯 甲苯的分離來(lái)說，主要采用的是精餾分離。其缺點(diǎn)是穩(wěn)定操作范圍窄，小孔徑篩板易堵塞，不適宜處理粘性大的、臟的和帶固體粒子的料液。塔盤結(jié)構(gòu)由篩孔區(qū)、無(wú)孔區(qū)、降液管及塔板等組成。 篩板是在塔板上鉆有均布的篩孔，呈正三角形排列。與泡罩塔相比，篩板塔具有下列優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)能力大；塔板效率高，壓降低，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，塔盤造價(jià)減少 40%左右，安裝、維修都較容易。篩板塔是很早出現(xiàn)的一種板式塔。板式篩板塔、浮閥塔都是常用的塔類型，可以根據(jù)不同塔各自特點(diǎn)選擇所需要的塔 [2]。在板式塔中，氣液兩相逐級(jí)接觸，兩相的組成沿塔高呈階梯式變化，在正常的操作下，液相為連續(xù)相，氣相為分散相 [2]。氣體則在壓力差的推動(dòng)下，自 下而上穿過各層塔板的生氣道（泡罩、篩孔或浮閥等），分散成小股氣流，鼓泡通過各層塔板的液層。操作時(shí)，塔內(nèi)液體依靠重力作用，由上層塔板的降液管流至下一層塔板。板式塔為逐級(jí)接觸式的氣液傳質(zhì)設(shè)備，其結(jié)構(gòu)圖如圖 11 所示。填料塔內(nèi)有一定高度的填料，是氣液接觸和傳質(zhì)的基本構(gòu)件，屬微分接觸型氣液傳質(zhì)設(shè)備，液體在填料表面呈膜狀自上而下流動(dòng)，氣體呈連續(xù)相自下而上與液體作逆流流動(dòng)，并進(jìn)行氣液兩相的傳質(zhì)和傳熱，兩相的組份深度或溫度沿塔高連續(xù)變化 [1]。板式塔塔內(nèi)裝有一定數(shù)量的塔盤 ,是氣 液接觸和傳質(zhì)的基本構(gòu)件 。 塔設(shè)備是煉油、化工、石油化工等生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的氣液傳質(zhì)設(shè)備。甲苯幾乎不溶于水，但可以和二硫化碳、酒精、乙醚以任意比例混溶，在氯仿，丙酮和大多數(shù)其他常用有機(jī)溶劑中也有很好的溶解性。甲苯的熔點(diǎn) 為 95 ℃，沸點(diǎn)為 111 ℃。 甲苯是最簡(jiǎn)單，最重要的芳烴化合物之一。 苯在工業(yè)上最重要的用途 有： ? 做化工原料。然而現(xiàn)在隨著含鉛汽油的淡出，苯又被重新起用。 苯有減輕爆震的作用而能作為汽油添加劑。 早在 1920 年代，苯就已是工業(yè)上一種常用的溶劑，主要用于金屬 脫脂。苯比水密度低，密度為 ，但其分子質(zhì)量比水重。 distillation。為了體現(xiàn)精餾塔 設(shè)計(jì) 的完整性，本文又根據(jù)現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外的有關(guān)精餾