【正文】 形受液盤，各項計算如下： 武漢工程大學郵電與信息工程學院課程設計說明書 13 (1).堰長 wl 取 wl ==?= (2).溢流堰高度 wh 由 w l owh h h?? ，選用平直堰，堰上液層高度 2 / 32 .8 4 ()1000ow LhhElw? 近似取 E=1,則 2 / 32 . 8 4 0 . 0 0 0 8 7 3 6 0 01 ( ) 0 . 0 0 81 0 0 0 0 . 6 6owhm?? ? ? ? 取板上清 液層高度 60Lh mm? ，故 6 08 52wh ? ? ? (3).弓形降液管寬度 dW 和截面積 fA 圖 23 弓形漿液管的參數 由 ? ，查圖 23，得 0 .0 7 2 2 , 0 .0 1 2 4f dTA WAD?? 故 20 . 0 7 2 2 0 . 0 7 2 2 0 . 7 8 5 0 . 0 5 6 70 . 1 2 4 0 . 1 2 4 1 . 0 0 . 1 2 4fTdA A mW D m? ? ? ?? ? ? ? 依式驗算液體在降液管中停留時間，即 武漢工程大學郵電與信息工程學院課程設計說明書 14 3600 3 6 0 0 0 . 0 5 6 7 0 . 4 0 2 6 . 0 7 50 . 0 0 0 8 7 3 6 0 0fThAH ssL? ??? ? ? ?? 故降液管設計合理 (4).降液管底隙高度 0h 0 39。 結合（ 31）、（ 32）得： F=63kmol/h D= 18kmol/h 武漢工程大學郵電與信息工程學院課程設計說明書 4 W=45kmol/h 塔板的確定 逐板法 法求取塔板數： 相對揮發(fā)度 a= 由相平衡方程和 q 線方程算得最小回流比為 R== Y=+ Y= Y1= x1= Y2= x2= Y3= x3= Y4= x4= Y5= x5= Y6= x6= Y7= x7= Y7 Y8= x8= Y9= x9= Y10= x10= Y11= x11= Y12= x12= Y13= x13= Y14= x14= Y15= x15= Y16= x16= Y17= x17=0,046 Y18= y18= 武漢工程大學郵電與信息工程學院課程設計說明書 5 Y19= x19= 總的理論板數 18(包括再沸器 )，進料板位置 7?FN 精餾段實際板層數： 10 提留段實際板層數： 17 精餾塔的工藝條件及有關物性數據的計算 以精餾段為例進行計算 塔頂操作壓力 0 0 1 ???DP KPa 每層塔板壓降 ??P KPa 進料板壓力 ????FP KPa 精餾段平均壓力 )( ???MP KPa XF= XD= 由內插值法求得： 進料板溫度 ?Ft ℃ 塔頂溫度 ?D ℃ 精餾段平均溫度 ??? FDm ttt℃ 塔頂平均摩爾質量的計算 由 ?? yxD ，再由平衡曲線得 1x = )( ??????V D mM kg/kmol )( ??????L D mM kg/kmol 進料板的平均摩爾質量計算 武漢工程大學郵電與信息工程學院課程設計說明書 6 由圖解理論板得 ?Fy 查平衡曲線得 ?Fx )( ??????V F mM kg/kmol )( ??????L F mM kg/kmol 精餾段平均摩爾質量 )( ???VmM kg/kmol )( ???LmM kg/kmol (1).氣相平 均密度計算 由理想氣體狀態(tài)方程計算，即 mvm vmmPMRT??? = 31 0 9 . 5 8 0 . 7 3 2 . 9 68 . 3 1 4 ( 8 6 . 5 6 2 7 3 . 1 5 ) k g m? ??? (2).液相平均密度計算 塔頂液相平均密度計算 由 ? ,查手冊得， 338 1 2 .7 , 8 0 7 .9ABk g m k g m???? 31 8 1 2 . 50 . 9 5 0 . 0 58 1 2 . 7 8 0 7 . 9Lom k g m? ? 進料板平均密度的計算 由 339 2 .0 5 , 8 0 1 .5 , 7 9 8 .1oF A Bt C k g m k g m??? ? ? 進料板液相平均密度的計算 由 339 2 .0 5 , 8 0 1 .5 , 7 9 8 .1oF A Bt C k g m k g m??? ? ?， 進料板液相的分率計算： 武漢工程大學郵電與信息工程學院課程設計說明書 7 3 1 AlF mkgm?????? ? ?? 精餾段液相平均密度為 3( 8 1 2 .5 7 9 9 .5 ) 8062lm kg m? ??? 塔頂液相平均表面張力的計算 由 ? ， 0 , 0ABmN m mN m????， 57 20. 5 43 21. 2 20. 53lD m m N m? ? ? ? ? ? 進料板液相平均表面張力的計算 由 ? , , N m m N m???? 5 19. 40 5 20. 0 19. 73L F m m N m? ? ? ? ? ? 精餾段液相平均表面張力為： ( 2 0 . 5 3 1 9 . 7 3 ) 2 0 . 1 32Lm m N m? ??? 塔頂液相平均粘度計算 ? ， , ,ABm Pa s m Pa s??? ? ? ? l g 57 l g( 9) 43 l g( 3 )L D m? ?? 解得 LDm? =? 進料板液相平均粘度的計算 : ? , , ,ABm Pa s m Pa s??? ? ? ? l g l g( ) l g( )L F m? ?? 解得 LFm? =? 精餾段液相平均表面張力為： ( 0 . 2 9 2 0 . 2 7 1 ) 0 . 2 8 22Lm? ???mPas? 武漢工程大學郵電與信息工程學院課程設計說明書 8 以提 餾 段為例進行計 算 每層塔板壓降 ??P KPa 進料板壓力 ????FP KPa 精餾段平均壓力 )( ???MP KPa XF= Xw= 由內插值法求得： 進料板溫度 ?Ft ℃ 塔頂溫度 110tw ? ℃ 精餾段平均溫度 10 12 ??? Fwm ttt℃ 塔釜平 均摩爾質量的計算 由 ?? yxw ，再由平衡曲線得 1x = 0 .0 1 2 7 8 .1 1 ( 1 0 .0 1 2 ) 9 2 .1 3 9 1 .9 60 .0 0 5 7 8 .1 1 ( 1 0 .0 0 5 ) 9 2 .1 3 9 2 .0 6v wmlwmkgM k m o lkgM k m o l? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? 進料板平均摩爾質量計算 有圖解理論板 ,Fy ? 查平衡曲線得 ? . 0 .6 7 0 7 8 .1 1 ( 1 0 .6 7 0 ) 9 2 .1 3 8 2 .7 40 .4 5 7 8 .1 1 ( 1 0 .4 5 ) 9 2 .1 3 8 5 .8 2VFmLF mkgM k m o lkgM k m o l? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? 提餾段平均摩爾質量 ( 91. 96 82. 74) ( 92. 06 85. 82) vmmlkgM k m olkgM k m ol???? 武漢工程大學郵電與信息工程學院課程設計說明書 9 (1).氣相平均密度計算 由理想氣體狀態(tài)方程計算，即 mvm vmmPMRT??? = 31 1 7 .9 8 7 .3 5 3 .3 18 .3 1 4 (1 0 1 2 7 3 .1 5 ) kg m? ??? (2).液相平均密度計算 塔釜液相平均密度計算 由331 1 0 , 7 8 1 . 2 , 7 8 0 . 5ow A Bk g k gtC mm??? ? ? 31 7 8 0 . 50 . 0 1 0 . 9 97 8 1 . 2 7 8 0 . 5lw m kg m? ??? 進料板液相的分率計算： 3 1 AlF mkgm?????? ? ?? 提餾段液相平均密度為 3( 7 8 0 .5 7 9 9 .5 ) 7902wm kg m? ??? 5. 液體平均表面張力計算 塔釜液相平均表面張力的計算 由 110owtC? , 1 7 . 0 , 1 8 . 4ABm N m Nmm???? 0 . 0 1 2 1 7 . 0 0 . 9 8 8 1 8 . 4 1 8 . 3 8Lwm mN m? ? ? ? ? ? 進料板液相平均表面張力的計算 由 ? , 1 9 . 4 , 2 0 . 0ABm N m Nmm???? 0 . 4 5 1 9 . 4 0 0 . 5 5 2 0 . 0 1 9 . 7 3LF m mN m? ? ? ? ? ? 提餾段液相平均表面張力為： (1 8 . 3 8 1 9 . 7 3 ) 1 9 . 0 62wm mN m? ??? 武漢工程大學郵電與信息工程學院課程設計說明書 10 塔釜液相平均粘度的計算： 110 owtC? ， 1 , 1 ,ABmP a s mP a s??? ? ? ? l g 12 l g( 21 ) 88 l g( 61 )Lwm? ?? 解得 Lwm? =? 進料板液相平均粘度的計算 : ? , , ,ABm Pa s m Pa s??? ? ? ? l g l g( ) l g( )L F m? ?? 解得 LFm? =? 提餾段液相平均表面張力為： ( 0 .2 6 0 .2 7 1 ) 0 .2 6 62wm? ???mPas? 精餾塔的塔體工藝尺度計算 精餾段塔徑的計算 流率為： V=(R+1)D L=RD 取板間距 ? ，板 上液層高度 ? ， h m? ? ? ? 武漢工程大學郵電與信息工程學院課程設計說明書 11 圖 22 斯密斯關聯圖 查圖 22，得 20 ? 0 .2 0 .220m a x2 0 .1 3( ) 0 .0 7 2 ( ) 0 .0 7 2 12 0 2 08 0 6 2 .9 60 .0 7 2 1 .1 8 8 /2 .9 6LCms??? ? ???? 取安全系數為 ，則空塔氣速為 m a x0 .7 0 .7 1 .1 8 8 0 .8 3 2 /4 4 0 .4 0 1 0 .7 80 .8 3 2SmsVDm??? ? ?? ? ? ??? ? ?? 按標準塔徑圓整后為 D＝ 塔截面積為 2 2 21 . 6 0 . 7 8 544TA D m??? ? ? ? 實際空塔氣速為 0 .4 0 1= = 0 .5 1 2 /0 .7 8 5 ms? 提餾段的氣液相體積流率為： 武漢工程大學郵電與信息工程學院課程設計說明書 12 39。塔釜采用間接蒸汽加熱，塔底產品經冷卻后 送至儲罐。塔頂上升蒸氣采用全凝器冷凝，冷凝液在泡點 溫度 下一部分回流至塔內，其余部分產品經冷卻器冷卻后送至儲罐。對于二元混合物的分離，采用連續(xù)精餾流程。已知原料液的年處理量為 4 萬噸，原料組成為 (甲苯的 摩爾 分率 )，要求塔頂餾出液的組成為 ，塔底釜液含苯量 （質量分率）。 [2] 本課程設計的主要內容是 設計 過程的物料衡算， 塔 工藝計算， 塔板 結構設計以及 校核。另一方 面影響到所需傳熱面積的大小。節(jié)省能源，綜合利用余熱。在設計過程中不僅要考慮理論上的可行性，還要考慮生武漢工程大學郵電與信息工程學院課程設計說明書 2 產上的安全性、經濟合理性。實際操作表明，篩板在一定程度的漏夜狀態(tài)下操作使其板效率明顯下降，其操作的負荷范圍比泡罩塔窄，但設計良好 的塔其操作彈性仍可達到 23。為減少對傳質的不利影響，可將塔板的液體進入區(qū)制成突起的斜臺狀，這樣可以降低進口處的速度，使塔板上氣流分布均勻。 篩板塔是最早應用于工業(yè)生產的設備之一，五十年代之后，通過大量的工業(yè)實踐逐步改進了設計方法和結構。合理的設計和適當的操作篩板塔能滿足要求的操作彈性，而且效率高。與泡罩塔相比，板 式精餾 塔具有下列優(yōu)點：生產能力（ 20%— 40%）塔板效率（ 10%— 50%）而且結構簡單，塔盤造價減少 40%左右，安裝，維修都較容易 。本次設計任務為設計一定處理量的分離苯和甲苯混合物精餾塔。精餾過