【正文】 aPm 94 .3 552 99 .2 5589 .4 55 ????（提） （ 2） 溫度 mt? 根據(jù)操作壓強，由下式計算操作溫度 BBAA xPxPP 00 ?? ，經(jīng)試差得到進料板溫度CtF ? ， ?Wt C0 ，則提餾段的平均溫度 ????mt C0 。 5 條線包圍區(qū)域為精餾段塔板操作區(qū)， P 為操作點， OP 為操作線。 漏液線（氣相負(fù)荷下限線 ） 500 ??? vuF ? 計算，則vu ?50 ? 又知024 udVN s?? 以 50?F作為規(guī)定氣體的最小負(fù)荷值，則有： 代入上式并整理得： smNFdVvS/4 3 3020m i n, ?? ?? 液相負(fù)荷下限線 取平堰、堰上液層高度 mhow ? 為液相負(fù)荷下限條件， ?E ， 則3/2m i n, )3 6 0 0(1 0 0 wSow lLEh ? ；即 32m i n, 6 0 011 0 0 0 ?????????? SL 整理上式得 smL s / 34m i n, ??? 在 VS— LS圖 4 中作線（ 5），即為液相負(fù)荷下限線，如 所附坐標(biāo)紙 所示。 根據(jù)以上可 整理得下式： 22 SSS LLV ??? 化 工 原 理 課 程 設(shè) 計 20 在操作范圍內(nèi)取 4 個 SL 值，依上式計算值列于附表中： ? ?smLS /3 3101 ?? 3102 ?? 3103 ?? 3104 ?? ? ?smVS /3 依表中數(shù)據(jù)在 VS— LS圖中作出霧沫夾帶線，如 所附坐標(biāo)紙圖中 （ 2）所示。 （五） 塔板負(fù)荷性能圖 霧沫夾帶線： 按泛點率 80%計算： 泛點率 %1 0 0????bFlsvLVsAKCZLV ?? ? ???????Ss LV 化 工 原 理 課 程 設(shè) 計 19 整理 得： SS LV 1 6 2 3 ?? 在操作范圍內(nèi)任取 2個 SL 值，依上式算出相應(yīng)的 SV 值列于附表中： ? ?smLS /3 ? ?smVS /3 依表中數(shù)據(jù)在 VS— LS圖中 做 出霧沫夾帶線，如 所附坐標(biāo)紙圖中 （ 1）所示。 故 mh p 0 6 9 3 3 3 4 3 ??? 則單板壓強： k P aPaghP LpP 6 9 3 ??????? ? 淹塔的驗算： 為了防止淹塔現(xiàn)象的發(fā)生 ，要求控制降液管中清夜的高度 ： )( WTd hHH ??? dLPd hhhH ??? ① 與氣體 通過塔板的壓強降所相當(dāng)?shù)囊褐叨??ph ② 液體通過降液管的壓頭損失 dh ：不設(shè)進口堰，則mhl Lhwsd )( 220??????? ????? ③ 板上液層高度，由以前設(shè) mhl ? 則 1 4 2 0 0 2 7 9 3 ????dh 取 ?? ， mHT ? ， mHW ? 則 ? ? ? ? ????? wT hH? 則有： ? ?wTd hHh ??? ，符合防止淹塔的要求。 按 110?N 重新 核算孔速： 20???? ?u 閥動能因子 ???F 塔板開孔率閥動能因子 ： % ??uu （四） 塔 板流體力學(xué)驗算 塔板的流體力學(xué)計算，目的在于驗算預(yù)選的塔板參數(shù)是否能維持塔的正常操作，以便決定對有關(guān)塔板參數(shù)進行必要的調(diào)整，最后還要作出塔板負(fù)荷性 能圖。 0 6 1 7 0 5 4 8 4 7 ?????? tNAt a 取 mmt 65?? 。 ?? mml Lh ow so 39。各項計算如下： a)溢流堰長 wl ：單溢流去 lW=（ ～ ） D，取堰長 wl 為 = = b)出口堰高 Wh ： OWLW hhh ?? 由 ??DlW 查 OWh 列線 圖， 近似取 E=,依式 3210 ?????????whow lLEh 可 查 得 ： mhOW ? 故 ： mh w 0 57 12 ??? c)降液管的寬度 dW 與降液管的面積 fA ： 由 ?Dlw 查 泛點負(fù)荷圖 得 ?DWd ， ?Tf AA 故 mDW d ???? ， 222 05 6 2 2 mDA f ?????? ? 計算液體在降液管中停留時間以檢驗降液管面積即 ： ssLHA s Tf ?????? 符合要求。 板間距與塔徑關(guān)系 塔徑 D， m ～ ～ ～ ～ ～ 板間距 HT，mm 200～ 300 250～ 350 300～ 450 350～ 600 400～ 600 初選板間距 mHT ? ，取板上液層高度 mhL ? ，故 ：mhH LT ???? ； 2121?????????????????????????vmLmSSVL ?? 查 史密斯關(guān)聯(lián) 圖得 C20=；依式 20 20 ??????? ?CC 校正物系表面張力為 mmN / 時 ： 0 8 43 5 8 ???????????????? ?CC smCVVL / 8 4 3 a x ?????? ? ??? 可取安全系數(shù)為 ，則（安全系數(shù) — ）： 化 工 原 理 課 程 設(shè) 計 15 sm /9 4 8 8 m a x ???? ?? 故 ： mVD S ????? ?? 按 工業(yè) 標(biāo)準(zhǔn) ,塔徑圓整為 ,則 塔的截面積為： 22 4 mDAT ?? ? 則實際 空塔氣速 smu / ??。 化 工 原 理 課 程 設(shè) 計 13 則平均表面張力為： mmNm / 4 9 5 0 ?????進? 則精餾段平均表面張力： mmNm /85 19 .66520 .05 ???? （ 6） 液體粘度 ???nilm ixi1 ?? 查得 塔頂溫度 下的苯和甲苯的黏度為 ： ?頂A? , ?頂B? ， 則塔頂混合液的黏度為： smP aL ??????? )(? 同理可查得進料溫度下本和甲苯的黏度為： ?進A? , ?進B? 則則進料混合液的黏度為： smP aL ??????? )(? 故精餾段平均液相粘度 ： m pa sLm ???? （ 7） 物性數(shù)據(jù)一覽表 壓 強 kPa DP 表面 張力 mmN/ D? FP F? mP m? 溫 度 C0 Dt 黏 度 mmN/ D? Ft F? mt m? 平 均 分 子 量 VDM 密 度 3/mKg LmD? lDM VfM LmF? VFM VmD? 精VMM LmF? 精lmM 化 工 原 理 課 程 設(shè) 計 14 （ 8） 氣液負(fù)荷計算 ? ? hK m o lDRV /)(1 ?????? / 3mMVV vmVmS ?????? ? hK m o lRDL / ???? smLMLs LmLm /0 0 1 7 5 6 0 0 6 0 0 3????? ? hmL h /3 32 60 00 01 7 5 3??? 三、精餾段 塔和塔板主要工藝尺寸計算 （一） 塔徑 塔板間距 HT的選定很重要，它與塔高、塔徑、物系性質(zhì)、分離效率、塔的操作彈性，以及塔的安裝、檢修等都有關(guān)。 查得在平均溫度下苯和甲苯的黏度為： 苯u =， 甲苯u =。由于影響的因素多而復(fù)雜，很難找到各種因素之間的定量關(guān)系，一般可采用下面的方法來確定總板效率。總板效率確定得化 工 原 理 課 程 設(shè) 計 10 是否合理，對設(shè)計的塔在建成后能否滿足生產(chǎn)的要求有重要的意義。 由以上所做精餾段和提餾段操作線，在 xy 圖上在其與平衡線之間做梯級， 從圖可讀出共需理論板數(shù) 13 塊 ， 其中 精餾段需要 6 塊 ， 提餾段 7 塊， 加料板位于第 7塊 （從上往下數(shù) ,不包括再沸器）。 由于 q=1，該直線是平行于 Y 軸的直線，如坐標(biāo)紙所做。 則 4 5 9 i n ?? ????? qq qD xy yxR 取 R=2Rmin=2 = 精餾段操作線方程為 : ?????????? xxxRxR Ry D 式中 y、 x──分別為精餾段任一截面處的氣液相易揮發(fā)組分的摩爾分?jǐn)?shù)； xD──塔頂易揮發(fā)組分的摩爾分?jǐn)?shù)； R──回流比， R＝ L/D； 所做操作線如坐標(biāo)紙所示。由圖 1 可知 xq=。 以塔內(nèi)衡摩爾流簡化假定為前提， 利用 直角梯級圖解法（ MT 法） 求取理論塔板數(shù)。=每小時的千摩爾流量為： K m o l/ h 5 8 9 444 29 2 .93F ???? FMF 21 .75 278 .11 916 99 .28D ???? DMD hKmol/ 29 .9785 .69 4425 93 .65W ???? WMW hKmol/ （ 二 ） 理論塔板數(shù)的計算 欲計算完成規(guī)定分離要求的所需的理論板數(shù)，須知原料液組成，選擇進料熱狀況和操作回流比等精餾操作條件，利用氣液平衡關(guān)系和操方程求算。 先求出最小回流比 Rmin，取操作回流比為最小回流比的 ～ 2 倍，即 R＝（ ～2） Rmin； 第三章 塔的工藝計算 一、 全塔物料衡算及塔板數(shù)的確定 （一） 物料衡算 查得苯和甲苯的相對分子量及其他物理量如下表： 苯和甲苯的物理性質(zhì) 項目 分子式 分子量 M 沸點（℃） 臨界溫度 tC（℃） 臨界壓強 PC（ kPa） 苯 A 甲苯 B C6H6 C6H5— CH3 ???Dx ???Fx 03 ???Wx 平均分子量 ：計算平均分子量得： 化 工 原 理 課 程 設(shè) 計 8 K m o lKgM F /)( ?????? K m o