【正文】 σ m— 操作物系的液體平均表面張力， mmN/ C— 操作物系的負(fù)荷系數(shù) 取安全系數(shù) ，則空塔氣速為 m a /u u m s? ? ? ? 4 4 0 . 4 7 2 1 0 . 9 7 30 . 6 3 5 6sVDmu?? ?? ? ?? 式中 D— 塔徑， m Vs— 塔內(nèi)氣體流量， m3/s u— 空塔氣速，即按空塔截面積計算的氣體線速度， m/s 提 餾段 提餾段 的氣、液相體積流率為 39。1 61 6 ??? 正庚烷 smP a 2 5 1 0 ) 4 31 9 4 8(3 4 3 . 23 5 3 . 2 0 . 2 6 10 . 2 4 12 6 ?????? sm P axxm (2 smPa? T/K 1? /( mmN/ ) 2? /( mmN/ ) 化工原理課程設(shè)計 １４ 精餾段液相 平均黏度 ( KT ? ) 正己烷2 2 3 4 82 4 2 2 3 3 1 ? ??? ? smP a21 06 )43 (23 72 )1( 22 21 ????????? ??? t PA PB 由直線內(nèi)插法： 8 2 . 3 9 5 8 1 . 7 8 2 . 7 8 1 . 71 4 9 . 5 7 2 6 1 5 3 . 9 2 7 9 1 4 9 . 5 7 2 6AP????? KPa? 8 2 . 3 9 5 8 1 . 7 8 2 . 7 8 1 . 76 0 . 3 0 3 1 3 6 6 2 . 3 0 2 0 4 6 0 . 3 0 1 3 66 1 . 6 9 2BBPP K P a?????? 1 5 2 .6 2 .4 7 3 66 1 .6 9 2ABPP? ? ? ? 5 7 4 )4 7 3 1 0 6 ()( ????? ?LTE ?? 實際板層數(shù)求解 ET= 精餾段： N1=9/=16 提餾 段 ： N2=12/=21 實際總 板 數(shù)： 37 塊 化工原理課程設(shè)計 １２ 精餾塔正己烷 正庚烷物性參數(shù)的計算 操作溫度 利用表 一數(shù) 據(jù)內(nèi)插法 可求得 Dt 、 Wt Ct D )( ???? ??? Ct W )0 0 0 0 2 (0 0 0 3 8 8 ??????? 精餾段平均溫度 Cttt DF 01 0 4 ??? 提餾段平均溫度 Cttt WF 02 ??? 平均摩爾質(zhì)量 精餾段（ ℃ ） 液相組成： 7 3 8 )( 7 2 4 4 6 8 3 0 2 4 4 6 1 ???????x 氣相組成： 8 6 1 )( 8 7 0 2 9 4 5 6 2 7 0 2 9 1 ???????y K m o lKgM L /)7 3 8 ( 0 07 3 8 7 ?????? K m o lKgM V /)8 6 1 ( 0 08 6 1 7 ?????? 提餾段 (℃ ) 液相組成： 2 1 3 ) 4 ( 2 1 4 5 6 8 7 5 1 1 4 5 6 2 ???????x 氣相組成： 3 9 4 ) 4 ( 3 9 6 5 5 5 6 1 4 9 6 5 5 2 ???????y K m o lKgM L /)2 1 3 ( 0 02 1 3 7 ?????? K m o lKgM V /)3 9 4 ( 0 03 9 4 ?????? 化工原理課程設(shè)計 １３ 液相平均表面張力計算 液相平均表面張力依下式計算，即 iiniLm x ?? ??? ?1 表四：正己烷 1? 和正庚烷 2? 液相表面張力 精餾段液相平均表面張力 ( KT ? ) 正己烷 mmN /) 4 31 9 4 8(3 4 3 . 23 5 3 . 2 1 3 . 2 01 2 . 2 41 3 . 2 01 ?????? 正庚烷 mmN /) 4 31 9 4 8(3 4 3 . 23 5 3 . 2 1 5 . 3 81 4 . 3 51 5 . 3 82 ?????? mmNxxm /)()1( 12111 ????????? ??? 提餾段液相平均表面張力（ KT ? ） 正己烷 mmN / ??? 正庚烷 mmN / ??? mmNxxm /)()1( 22212 ??????????? ??? 液相平均黏度計算 液相平均粘度依下式計算 ：iiniLm x?? 1??? 表五：正己烷 1? 和正庚烷 2? 液相黏度 T/K )1 76 3 ?? 正庚烷： smP aL 化工原理課程設(shè)計 ５ 第 三 章 塔的工藝 設(shè)計 計算 精餾塔的物料衡算 、塔底產(chǎn)品的摩爾分?jǐn)?shù) 正己烷 的摩爾質(zhì)量 ol8 6 .1 7 2 Kg /mM A ? 正庚烷的摩爾質(zhì)量 ol1 0 0 .2 1 Kg /mM B ? 原料處理量為： hk m olF / 100 0300 00 ??? ?? 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品含正己烷摩爾分?jǐn)?shù)和平均 摩爾 質(zhì)量 4 7 7 0 0/)(1 7 ????Fx 9 9 1 )991(?????Dx 0 0 2 0 0/)(1 7 ????Wx mo lkgM F /)( ?????? k m o lkgk m o lkgMMWD /)( /)( ?????? ?????? 物料衡 算 總物料衡算 D+W＝ F 正己烷物料衡算 ????? WD 聯(lián)立解得 K m o lkgD /? 化工原理課程設(shè)計 ６ K m olkgW /? 正庚烷的回收率： ( 1 ) 1 0 0 % 9 9 . 2 %( 1 )WB FWxFx? ?? ? ?? 正己烷的回收率： 9 9 7 7 7 5 9 9 1 ????? FDA FxDx? 式中： F— 原料液流量， hKmol/ D— 流出液流量， hkmol/ W— 釜殘液流量， hKmol/ XF— 原料液中易揮發(fā)組分的摩爾分?jǐn)?shù) XD— 餾 出液中易揮發(fā)組分的摩爾分?jǐn)?shù) XW— 釜殘液中易揮發(fā)組分的摩爾分?jǐn)?shù) 理論板數(shù)的計算 正己烷正庚烷的平衡線 Antoine 常數(shù)值 組分 A B C PS 正己烷 KPa 正庚烷 mmHg 常壓下正己烷 正庚烷氣液平衡組成與溫度的關(guān)系 氣液平衡數(shù)據(jù) ： PA/KPa PB/KPa 液相中正己烷的摩爾分率x 氣相中正庚烷的摩爾分率 y 溫度 t/℃ 化工原理課程設(shè)計 ７ 正己烷正庚烷 txy圖如下： 化工原理課程設(shè)計 ８ 利用表一中數(shù)據(jù)由內(nèi)差可求得當(dāng) ?FX ，溶液的泡點溫度 Ft CtF ???????? )4 5 9 2 5 7 7 (4 5 9 2 5 2 5 6 2 求 q 值及 q 線方程 表二：正己烷和正庚烷的汽化熱 (求 ℃ ) 內(nèi)插法可得mo lKJr /)( ??????? mo lKJr /33)( 2 ??????? m olJm olKJxrxrr FFm /30 74 1/74 )47 (3347 )1(21 ??????????? 平均溫度 Ct ???? 溫度 T/K 正己烷r1(KJ/mol) 正庚烷 r2(KJ/mol) 化工原理課程設(shè)計 ９ 表三：正己烷和正庚烷的比熱容 (求 ℃ 下 ) 溫度 T/K 330 340 正庚烷 Cp2(J/(mol/K)) 內(nèi)插法： )//(2 3 9)3 3 07 3 3 3(3 3 03 4 0 3 4 3 72 Kmo lJC P ??????? 正己烷用 32 DTCTBTAC P ???? 已知： 1063 102 3 2 9106 3 1 0,104 1 8 27 3 ??? ????????? DCBA ， 所以 )//( KmolJC P ? )//()1(21 Km olJxCxCC FPFPP m ????? )( ????? mPm rCrq m q 線方程為11 ???? qxxq qy F 所以 ?? xy 由圖可看出 q 線與平衡線的交點（ ,） 所以 2 7 5 6 8 5 4 7 5 4 9 1 i n ??????? qqqD xy yxR 取 7 m in ???? RR 故精餾段操作線方程 3 4 5 6 ?????? xR xxR Ry D 提餾段： 1 . 9 1 2 1 . 4 1 4 0 . 8 9 /L R D k g m o l? ? ? ? qFy x xL qF W L qF W?? ? ? ? ?? ? ? ? 所以作下圖。 精餾塔選用篩板塔，配合使用 螺紋管式 換熱器。 冷凝器和冷卻劑的確定 本設(shè)計用水作為冷卻劑。但由于結(jié)構(gòu)上的原因，殼程不易清洗，因此不適宜用于高粘度的液體或較臟的加熱介質(zhì)。 本設(shè)計采用立式熱虹吸式再沸器，該再沸器是利用塔底單相釜液與換熱管內(nèi)氣液混合物的密度差形成循環(huán)推動力，構(gòu)成工藝物流在精餾塔底與再沸器間的流動循環(huán)。 當(dāng)然 有時也可采用直接蒸汽加熱。 本設(shè)計中采用 40℃進料。由于對于正己烷 — 正庚烷物系并沒有什么特殊要求，故本設(shè)計采用的是常壓進化工原理課程設(shè)計 ４ 料。 第二 章 工藝條件的使用和說明 操作壓力的確定 蒸餾操作通常在常壓、加壓和減壓下進行。 (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％。 板式塔為逐級接觸 的 氣－液傳質(zhì)設(shè)備，其種類繁多，根據(jù)塔板上氣－液接觸元件的不同，可分為 泡罩塔、浮閥塔、篩板塔、穿流多孔板塔、舌形塔、浮動舌形塔和浮動噴射塔等多種。 化工原理課程設(shè)計 ３ 板式塔類型 塔 設(shè)備主要分為板式塔和填料塔兩大類。 實際上，任何塔設(shè)備都難以滿足上述所有要求，況且上述要求中有 大部分 也是互相矛盾。 (5)耐腐蝕 而且 不易堵塞，方便操作、調(diào)節(jié)和檢修。對于減壓精餾操作，過大的壓力降使整個系統(tǒng)無法 繼續(xù) 維持 必要的真空度， 導(dǎo)致 破壞物系的操作。 (2)操作穩(wěn)定，彈性大，即當(dāng)塔設(shè)備的氣 (汽 )、液負(fù)荷 具 有較大范圍的變動時， 而且 仍能 夠 在較高的傳質(zhì)效率下進行穩(wěn)定的操作并應(yīng)保證長期連續(xù)操作所必須的可靠性。 蒸餾操作的規(guī)模往往較大，所需塔徑常達一米以上，故采用板式塔較多；吸收操作的規(guī)模一般較小，故采用填料塔較多 。氣、液在填料的潤濕表面上進行接觸，其組成沿塔高連續(xù)地變化。填料塔內(nèi)裝有各種形式的固體填充物，即填料。板式塔內(nèi)沿塔高裝有若干層塔板，液體靠重力作用由頂部逐板流向塔底，并 且 在各塊板上形成流動的液層；氣體 的推動力為 壓強差，由塔底向上穿過 每層 塔板上的液層而流向塔頂。 所以 ，蒸餾和吸收操作可在同樣的設(shè)備中進行。 化工原理課程設(shè)計 ２ 第一章綜述 精餾原理及其在生產(chǎn)中的應(yīng)用 塔設(shè)備是化工、石油等工業(yè)中 最 廣泛使用的重要生產(chǎn)設(shè)備。 本次設(shè)計結(jié)果為：理論板數(shù)為 21塊 （不含再沸器） ，塔效率為 %，精餾段實際 操作 板數(shù)為 16塊，提餾段實際 操作 板數(shù)為 21塊，實際總板數(shù)為37塊（不包括塔底再沸器）。缺點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壓降大。氣液兩相在塔板內(nèi)進行逐級接觸，兩相的組成沿塔高呈階梯式變化。 板式塔為逐級接觸式氣液傳質(zhì)設(shè)備。 板式塔內(nèi)裝有若干層 塔板 ，液體靠重力作用由頂部逐板流向塔底，并在各塊板面上形成流動的液層；氣體則靠壓差 的 推動，由塔底向上依次穿過各塔板上的液層而流向塔頂。 所以 ，蒸餾 、吸收、萃取、吸附等 操作可在 相同 的設(shè)