【正文】 能的利用 第二章 總體工藝設(shè)計(jì)計(jì)算 物料衡算與操作線方程 原料及產(chǎn)品組成 (xF, xD, xW, F) 使進(jìn)料達(dá) 到 泡點(diǎn)，預(yù)熱原料液所需熱 精餾塔的氣、液相負(fù)荷及操作線方程 塔板數(shù)的確定 理論塔板數(shù) 實(shí)際塔板數(shù) 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算 平均摩爾質(zhì)量 平均密度 液相平均表面張力 液相平均黏度 精餾塔的塔體工藝尺寸計(jì)算 塔徑的計(jì)算 精餾塔有效高度計(jì)算 塔板主要工藝尺寸的計(jì)算 溢流裝置計(jì)算 塔板布置及浮閥數(shù) 目與排列 塔板流體力學(xué)驗(yàn)算 氣相通過浮閥塔板的壓降 淹塔 霧沫夾帶 液泛線 液相負(fù)荷上限線 第三章 附屬設(shè)備計(jì)算 換熱器熱量計(jì)算 塔頂冷卻所需熱 原料液加熱到泡點(diǎn)所需熱量 塔頂冷凝器 物性參數(shù) 工藝尺寸結(jié)構(gòu) 物性數(shù)據(jù) 傳熱面積估算 塔底再沸器 設(shè)計(jì)方案的確定 物性數(shù)據(jù) 回 流液管徑 進(jìn)料管直徑 釜液排出管徑 封頭 常壓操作對(duì)設(shè)備要求低，操作費(fèi)用低，適用于 苯 甲苯 這類非熱敏沸點(diǎn)在常溫（工業(yè)低溫段）物系分離 ，連續(xù)蒸餾 集成度高，可控性好，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定 。 在 29 攝氏 度時(shí)苯與甲苯的狀態(tài)均為油狀液體，所以采用 q1。 加熱方式 由于蒸汽質(zhì)量不易保證，采用間接蒸汽加熱。 冷卻劑與出口溫度 冷卻劑選用經(jīng)濟(jì)的常溫水。根據(jù)實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，一般最適宜回流比的范圍為R＝（ ~2） Rmin， 該物系屬易分離物系，最小回流比較小， 所以在設(shè)計(jì)中把 操作回流比取最小回流比的 倍。在實(shí)際的生產(chǎn)操作中，由于浮閥塔具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、生產(chǎn)能力和操作彈性大、板效率高等優(yōu)點(diǎn)，因而是一種綜合性能較優(yōu)異的板型，所以本實(shí)驗(yàn)采用浮閥塔 。冷凝冷卻器安裝在較低的框架上，通過回流比控制期分流后，用回流泵打回塔內(nèi)，餾出產(chǎn)品進(jìn)入儲(chǔ)罐。 流程的確定 物料的儲(chǔ)和輸送 在流程中應(yīng)設(shè)置原料槽、產(chǎn)品槽以及離心泵。衛(wèi)士過程連續(xù)穩(wěn)定地進(jìn)行，產(chǎn)品還需用泵送入下一個(gè)工序。 同時(shí)，實(shí)際生產(chǎn)過程中，物流的狀態(tài)（流率、溫度、壓力）、加熱劑和冷卻劑的狀態(tài)都不可能避免地會(huì)有一定程度的波動(dòng)，因此必須在流程中設(shè)置一定的閥門（手動(dòng)或自動(dòng)）進(jìn)行調(diào)節(jié)，以適應(yīng)這種波動(dòng)，保證產(chǎn)品達(dá)到規(guī)定的要求。 選取適宜的回流比，使過程處于最佳條件下進(jìn)行，可使能耗降至最低。 若不計(jì)進(jìn)料、餾出液和釜液間的焓差，塔頂冷凝器所輸出的熱量近似等于塔底再沸器所輸入的熱量，其數(shù)量是相當(dāng)可觀的。如果采用釜液產(chǎn)品去預(yù)熱原料，塔頂蒸汽的冷凝潛熱去加熱能級(jí)低一些的物料，可以將塔頂蒸汽冷凝潛熱及釜液產(chǎn)品的余熱充分利用。例如，采用中間再 沸器和中間冷凝器的流程 [1]，可以提高精餾塔的熱力學(xué)效率。 第二章 總體工藝設(shè)計(jì)計(jì)算 以下設(shè)計(jì)計(jì)算中， A 代表苯， B 代表甲苯，苯、甲苯可視為理想溶液。所以根據(jù)物料組成，結(jié)合苯 甲苯的物系相圖中的壓強(qiáng)一定下（ P=）的溫度組成圖 [tx(y)圖 ]， 可以查得： 冷液體進(jìn)料溫度 0T =29oC 塔頂 xD = DT =81oC 塔板 xF = FT =98oC 塔底 xW = WT =109oC 精餾段平均溫度 1mT = 提餾段平均溫度 2mT = 使進(jìn)料達(dá)到泡點(diǎn)，預(yù)熱原料液所需熱 泡點(diǎn)下的飽和液體進(jìn)料則： q=1 其中，苯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為： ? ? ???? ?????? ??BFAF AFA MxMx Ma x 則甲苯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為： ?Ba 苯的比熱容 錯(cuò)誤 !未找到引用源。K) 甲苯的比熱容 pC =錯(cuò)誤 !未找到引用源。k） 進(jìn)料板 xF = ,， FT =98oC 所以所需熱量為 ? ? ? ? KJTTcFcFQ OFmBBmAAmBmAm 1454520??????? 相對(duì)揮發(fā)度 (?) iiLiiii PfxyK ???? 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 用安托因方程計(jì)算 : 苯的安托因常數(shù)為： ?A ?B 220?C 甲苯 的安托因常熟為： ?A ?B 219?C 苯與甲苯的飽和蒸汽壓 og P ??? tA tP B ??? 219 og 塔頂 DT =81oC 則代入數(shù)值得 ?1logAP ?1log BP ?? BAD PP? 進(jìn)料板 FT =98oC ?2logAP ?2log BP ?F? 塔底 WT =109oC ?3logAP ?3logBP ?w? 則全塔的平均相對(duì)揮發(fā)度 ?? ??3 WFD ???? 最小回流比 (Rmin) 平衡方程 xxxxy )1(1 ????? ?? ———— A 式 q=1 則 q 線方程為 ?? Fxx ———— B 式 聯(lián)立 A、 B 兩式的 ?dx ?dy 由此可得最小回流比為 804 537 i n ??????? dddD xy yxR 操作過程中去回流比為最小回流比的 倍，則7 0 6 0 4 in ???? RR 精餾塔的氣、液相負(fù)荷及操作線方程 ????? DRL kmol/h ? ? ? ? ??????? DRV kmol/h 由于泡點(diǎn)進(jìn)料 q=1 所以 39。 ?? VV kmol/h 精餾段操作線方程 DxVDxVLy ?? 帶入數(shù)值的 2 6 9 4 7 ?? xy 提餾段操作線方程 WxVWxVLy 39。39。39。39。39。 實(shí)際塔板數(shù) 對(duì)精餾塔，采 用相對(duì)揮發(fā)度與液相黏度的乘積為參數(shù)來表示全塔效率 錯(cuò)誤 !未找到引用源。則根據(jù)上面所述并查相關(guān)手冊(cè)得： DT =81oC sm P a???????? smPa?? ?????? sm P aBA ?????? ??? WT =109oC sm P aA ?? 23 ? smPaB ?? ? sm PaBAW ?????? ??? sm P aWDL ???? ??? 已知 ?? ? ? ? ? 2 ????? ??LTE ?? 由 TT NNE ? 得： 8EN T ???? 精精PN 7 ????TP ENN 提提 所以塔板的實(shí)際數(shù)為 281513 ????? 提精 PP NNN 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算 平均摩爾質(zhì)量 已知：苯的摩爾質(zhì)量 MA=78 kg/kmol 甲苯的摩爾質(zhì)量 MB=92 kg/kmol 塔頂處： ?? Dyy ?x ?????mVDM kg/kmol ?????mLDM kg/kmol 進(jìn)料板處： ?qy ?qx ?????mVFM kg/kmol ?????mLFM kg/kmol 塔底處： ?x 0 1 3 1 0 1 5 6 5 ????y ?????mVWM kg/kmol ?????mLWM kg/kmol 精餾段氣、液混合物的平均摩爾質(zhì)量： 2 ???mVM kg/kmol 2 ???mLM kg/kmol 提餾段氣、液混合物的平均摩爾質(zhì)量： 2 ???mVM kg/kmol 2 ???mLM kg/kmol 總體塔的氣、液混合物的平均摩爾質(zhì)量： 014 223 ???mVM kg/kmol 593 490 ???mLM kg/kmol 平均密度 A 氣相平均密度，由理想氣態(tài)方程計(jì)算： 塔頂 ? ? 3/71 mkgRTMP DV D mmVD m ??? ???? 進(jìn)料板 ? ? 3/77 63 mkgRTMP FVFmVF mm ??? ???? 塔底 ? ? 3/92 81 mkgRTMP WVWmV mm ??? ???? 精餾段 ? ? 31 /74 80 mkgRT MP mVmV mm ??? ???? 提餾段 ? ? 32 / mkgRT MP mVmV mm ??? ???? 氣相平均密度 3/2 mkgmV ???? B 液相平均密度，計(jì)算公式 ：iimW?? ??1 塔頂 DT =81oC 3/ mkgA ?? 3/ mkgB ?? 3/859 ???? 進(jìn)料板 FT =98oC 3/ mkgA ?? 3/ mkgB ?? 液相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)： 285 ???? ???????? ?? ????? ????? 3/296 mLF ???? 塔底 WT =109oC 3/ mkgA ?? 3/mkg?????????? 液相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)： ???? ??A?