【正文】 設(shè)備的設(shè)計(jì)主要有： 1）熱量衡算求取塔頂冷凝器、冷卻器的熱負(fù)荷和所需的冷卻水用量 ；再沸器的熱負(fù)荷和所需的加熱蒸氣用量； 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) ５ 2）選定冷凝器和再沸器的型式求取所需的換熱面積并查閱換熱器標(biāo)準(zhǔn)，提出合適的換熱器型號(hào)； 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) ６ 第二章 精餾塔工藝設(shè)計(jì)計(jì)算 物料衡算 塔的物料衡算 （ 1）苯的摩爾質(zhì)量： ? /kg kmol 甲苯的摩爾質(zhì)量： BM = /kg kmol （ 2）原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量： 0 . 4 5 7 8 . 1 1 ( 1 0 . 4 5 ) 9 2 . 1 3 8 5 . 8 3 /0 . 9 8 5 7 8 . 1 1 ( 1 0 . 9 8 5 ) 9 2 . 1 3 7 8 . 3 2 /0 . 0 1 5 7 8 . 1 1 ( 1 0 . 0 1 5 ) 9 2 . 1 3 9 1 . 9 3 /DWM k g k m o lM k g k m o lM k g k m o l? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?F （ 3）物料衡算 總物料衡算： F D W?? 即 100DW?? ???????????????? （ 1） 易揮發(fā)組分物料衡算： FwD FxWxDx ?? 即 0 .9 8 5 0 .0 1 5 8 5 0 .4 5DW? ? ? ? ? ????????????? （ 2） 由 (1)和 (2)解得 = 4 4 . 8 5 k m o l / h = 5 5 . 1 5 k m o l / h 板數(shù)的確定 操作回流比的求取 （ 1）相對(duì)揮發(fā)度的計(jì)算 根據(jù)化學(xué)工程手冊(cè) 109 頁 Antoine 方程常數(shù)（有機(jī)物值）得 化合物 A B C 溫 度 范圍℃ 苯 6— 137 甲苯 16— 104 由表可知 t 的共用區(qū)間為 6＜ t＜ 104℃又因?yàn)榧妆降恼７悬c(diǎn)為 ℃，苯的沸點(diǎn)為℃ 所以 ℃＜ t＜ ℃。 當(dāng) t=81℃時(shí)，將 A、 B、 C 分別代得：苯 0A 1 2 0 6 .3 5lo g 6 .0 2 3 8 1 2 2 0 .2 4p ?? ? 甲苯： 0B 1 3 4 3 .9 4lo g 6 .0 7 8 8 1 2 1 9 .5 8p ?? ? 則 0Ap = akp 0Bp = akp 2） 0Ap = akp 0Bp = akp 3） 0Ap = akp 0Bp = akp 4） 0Ap = akp 0Bp = akp 5） 0Ap = akp 0Bp = akp 6） 0Ap = akp 0Bp = akp 7） 0Ap = akp 0Bp = akp 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) ７ 8) 0Ap = akp 0Bp = akp 9 ） 0Ap = akp 0Bp = akp 10） 0Ap = akp 0Bp = akp 因?yàn)楸?甲苯屬于理想物系 所以烏拉爾定律代入 ? = 0Ap / 0Bp 則 1? =同理 α 2= α 3= α 4= α 5= α 6= α 7= α 8= α 9= α 10= 則 10 1023 2 .5 1? ? ? ?? ??? ? （ 2）求最小回流比及操作回流比。1 8 6 .9 6 C2DFm ttt ??? 提餾段平均溫度： 176。 ①塔頂平均密度的計(jì)算： Dt =℃時(shí) ,查《化工原理》 (上 )得 338 1 4 . 4 / 8 0 9 . 5 /ABk g m k g m???? ? ?0 . 9 8 5 7 8 . 1 1 0 . 9 8 2 40 . 9 8 5 7 8 . 1 1 1 0 . 9 8 5 9 2 . 1 3Aa ???? ? ? ? 30 . 9 8 2 4 0 . 0 1 7 61 / ( ) 8 1 4 . 3 /8 1 4 . 4 8 0 9 . 5L D m k g m? ? ? ? ②對(duì)于進(jìn)料板： Ft =℃時(shí)得 338 0 0 . 0 / 7 9 6 . 8 /ABk g m k g m???? 0 . 3 8 2 9 7 8 . 1 1 0 . 3 4 50 . 3 8 2 9 7 8 . 1 1 0 . 6 1 7 1 9 2 . 1 3Aa ???? ? ? 30 . 3 4 5 0 . 6 5 51 / ( ) 7 9 7 . 9 /8 0 0 7 9 6 . 8L F m gm? ? ? ? ③對(duì)于塔底： ? ℃時(shí)得 337 8 0 . 5 / 7 8 0 . 5 /ABk g m k g m???? 0 . 0 1 5 7 8 . 1 1 0 . 0 1 2 70 . 0 1 5 7 8 . 1 1 0 . 9 8 5 9 2 . 1 3Aa ???? ? ? 30 . 0 1 2 7 0 . 9 8 7 31 / ( ) 7 8 0 . 5 /7 8 0 . 5 7 8 0 . 5L W m k g m? ? ? ? （ 3）精餾段平均液相密度 : 31 8 1 4 . 3 7 9 7 . 9 8 0 6 . 1 k g m22L D m L F mLm ??? ? ?? ? ? ? 提餾段平均液相密度 : 32 7 9 7 . 9 7 8 0 . 5 7 8 9 . 2 k g m22L W m L F mLm ??? ? ?? ? ? ? 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) １２ 液體平 均表面張力計(jì)算 依下式計(jì)算 L 1nm i ii x?????? （ 1）對(duì)于塔頂： 1 18 0 . 5 2 1 . 2 1 m N m , 2 1 . 6 4 m N m0 . 9 8 5 2 0 . 2 1 ( 1 0 . 9 8 5 ) 2 1 . 6 4 2 0 . 2 3 m N mF L A L BL F mtC ????? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? （ 2）對(duì)于進(jìn)料板： 1 19 3 . 4 1 1 9 . 6 5 m N m , 2 0 . 3 7 m N m0 . 3 8 2 9 1 9 . 6 5 ( 1 0 . 3 8 2 9 ) 2 0 . 3 7 2 0 . 0 9 m N mF L A L BL F mtC ????? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? （ 3）對(duì)于塔底： 1 111 0 9 . 8 3 1 7 . 6 8 m N m , 1 8 . 4 4 m N m0 . 0 1 5 1 7 . 6 8 ( 1 0 . 9 8 5 ) 1 8 . 4 4 1 8 . 4 3 m N mW L A L BL W mtC ??? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? （ 4）精餾段平均表面張力： 1L1 2 0 . 2 3 2 0 . 0 9 2 0 . 1 6 m N m2m? ?? ? ? 提餾段平均表面張力： 1L2 1 8 . 4 3 2 0 . 0 9 1 9 . 2 6 m N m2m? ?? ? ? 精餾塔體工藝尺寸的計(jì)算 塔徑的計(jì)算 （ 1）精餾段的氣液體積流率為 311111 7 3 . 9 1 5 8 0 . 9 6 1 . 3 8 0 2 m s3 6 0 0 3 6 0 0 2 . 8 5VmSVmVMV ? ?? ?? ? ? ??? 311111 3 0 . 0 6 5 8 2 . 7 0L 0 . 0 0 3 7 m s3 6 0 0 3 6 0 0 8 0 6 . 1LmSLmLM ? ?? ?? ? ? ??? m a x LVVuC?????? （由式 20 ()20CC ??） 20C 由史密斯關(guān)聯(lián)圖查取，圖的橫坐標(biāo)為 11220 . 0 0 3 7 3 6 0 0 8 0 6 . 1( ) ( ) 0 . 0 4 51 . 3 8 0 2 3 6 0 0 2 . 8 5h LhVLV ?? ?? ? ?? 取板間距 HT= 板上液層高度 hL= HT hL= = 查得 史密斯關(guān)聯(lián)圖 到 20 ? 0 . 2 0 . 220 2 0 . 1 6( ) 0 . 0 7 ( ) 0 . 0 72 0 2 0LCC ?? ? ? ? 1m a x 8 0 6 . 1 2 . 8 50 . 0 7 1 . 1 7 5 m s2 . 8 5u ?? ? ? ? 取安全系數(shù)為 ，則空塔速度為 m a x0 . 7 0 . 7 1 . 1 7 5 0 . 8 2 3 /u u m s? ? ? ? 塔徑 4 4 1 . 3 8 0 2 1 . 4 6 1 6m3 . 1 4 0 . 8 2 3sVD u? ?? ? ?? 按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整為 ? 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) １３ （ 2）提餾段氣液相體 積流率計(jì)算 ,2 31,21 7 1 .9 1 5 8 7 .6 1 .2 9 9 m s3 6 0 0 3 6 0 0 3 .2 2VmsVmVMV ? ?? ?? ? ? ??? ,2 31,22 2 7 .0 6 5 8 9 .1 9 0 .0 0 7 1 m s3 6 0 0 3 6 0 0 7 8 9 .2LmsLmLML ? ?? ?? ? ? ??? ( )20LCC ??式 中 由 計(jì) 算 其中的 20C 查史密斯關(guān)聯(lián)圖，圖的橫坐標(biāo)為 11220 . 0 0 7 1 3 6 0 0 7 8 9 . 2( ) ( ) 0 . 0 8 5 61 . 2 9 9 3 6 0 0 3 . 2 2h LhVLV ?? ?? ? ?? 取板間距 HT= 板上液層高度 hL= HT hL= = 查 史密斯關(guān)聯(lián) 圖得到 20 ? 0 . 2 0 . 220 1 9 . 2 6( ) 0 . 0 6 5 ( ) 0 . 0 6 52 0 2 0LCC ?? ? ? ? 1m a x 7 8 9 . 2 3 . 2 20 . 0 6 5 1 . 0 1 6m s3 . 2 2u ?? ? ? ? 取安全系數(shù)為 ，則空塔速度為 1m a x0 . 7 0 . 7 1 . 0 1 6 0 . 7 1 0 m suu? ? ? ? ? 塔徑 4 4 1 . 2 9 9 1 . 5 2 7 m3 . 1 4 0 . 7 1 0sVD u? ?? ? ?? 按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整為 ? 根據(jù)上述精餾段和提留段塔徑的計(jì)算，可知全塔塔徑為 ? 截面積 221 . 6 1 . 6 2 . 0 1 0 m44TAD??? ? ? ? ? 實(shí)際空塔氣速 ,1 11 .3 8 0 2 0 .6 8 7 m s2 .0 1 0sTVu A? ? ? ? 精餾段塔和塔板主要工藝尺寸計(jì)算 精餾塔有效高度的計(jì)算 精 餾 段 有 效 高 度 為 11( (1 4 1 ) 0 . 4 5 . 2 mZ ? ? ? ? ?TN 1 ) H 提 餾 段 有 效 高 度 為 22( (16 1 ) 6 mZ ? ? ? ? ?TN 1)H 在進(jìn)料板上方開一個(gè)小孔，氣高度為 故精餾塔的有效高度為 12 0 .8 1 2 mZ Z Z? ? ? ? 溢流裝置計(jì)算 因 ? ，可 采用單溢流弓型降液管，采用凹形受液盤，不設(shè)進(jìn)口堰，各項(xiàng)計(jì)算如下： （ 1）溢流堰長 Wl 0 .6 6 0 .6 6 1 .6 1 .0 5 6 mWlD? ? ? ? (2) 溢流堰高度 Wh W L OWh h h?? 選平直堰，堰上液高度為 OWh ，近似取 E=1， 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) １４ 223333 3 6 0 0 0 . 0 0 32 . 8 4 1 0 ( ) 2 . 8 4 1 0 1 ( ) 0 . 0 1 3 41 . 0 5 6hOWWLh E ml?? ?? ? ? ? ? ? ? ? 取板上清液層高度 60mmLh ? 故 0 . 0 6 0 . 0 1 3 4 0 . 0 4 6 6 mW L O Wh h h? ? ? ? ? (3)弓形降液管的寬度 dW 與降液管的面積 fA 由 ? 查弓型降液管圖 得 Wd/D=， Af/AT= 故