【正文】 0 6 . 1 6x = 0 . 9 2 1 69 0 / 1 0 6 .1 6 + 8 . 7 / 1 3 4 . 2 2 + 0 . 9 7 5 / 1 8 2 . 2 7 0 . 3 2 5 / 1 6 8 . 2 7 4F ??乙 苯 8 . 7 / 1 3 4 . 2 2x = 0 . 0 7 0 59 0 / 1 0 6 .1 6 + 8 . 7 / 1 3 4 . 2 2 + 0 . 9 7 5 / 1 8 2 . 2 7 0 . 3 2 5 / 1 6 8 . 2 7 4F ??二 乙 苯 0 . 9 7 5 / 1 8 2 . 2 7x = 0 . 0 0 5 8 1 59 0 / 1 0 6 .1 6 + 8 . 7 / 1 3 4 . 2 2 + 0 . 9 7 5 / 1 8 2 . 2 7 0 . 3 2 5 / 1 6 8 . 2 7 4F ??二 苯 基 乙 烷 0 . 3 2 5 / 1 6 8 . 2 7 4x = 0 . 0 0 2 0 8 59 0 / 1 0 6 .1 6 + 8 . 7 / 1 3 4 . 2 2 + 0 . 9 7 5 / 1 8 2 . 2 7 0 . 3 2 5 / 1 6 8 . 2 7 4F ??二 苯 基 甲 烷 表 摩爾分?jǐn)?shù) 原料液流量 F = 0 . 9 2 1 6 1 0 6 . 1 6 + 0 . 0 7 0 5 1 3 4 . 2 2 + 0 . 0 0 5 8 1 5 1 8 2 . 2 7 + 0 . 0 0 2 0 8 5 1 6 8 . 2 4 1 0 8 . 7 1 0 2 /FM k g k m o l? ? ? ?? 73 . 5 1 0= 4 0 . 6 5 1 1 k m o l /h3 3 0 2 4 1 0 8 . 7 1 0 2? ???原 料 液 流 量 F 塔頂乙苯 的 摩爾 分?jǐn)?shù) 塔頂乙苯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 %，二乙苯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 % 9 9 . 6 / 1 0 6 . 1 6x = 0 . 9 9 6 89 9 . 6 / 1 0 6 . 1 6 0 . 4 / 1 3 4 . 2 2D ?? = 10 6. 16 0. 99 68 + ( 1 0. 99 68 ) 13 4. 22 10 6. 24 98 /DM k g k m ol? ? ? 塔釜乙苯的摩爾分?jǐn)?shù) 塔釜的主要成分為乙苯為 %（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），二乙苯 %，二苯基甲烷%，二苯基乙烷 %。 表 乙苯（ A）與二乙苯（ B）的飽和蒸汽與溫度的數(shù)據(jù)關(guān)系 溫度 t/℃ pA/kpa PB/kpa 溫度 t/℃ pA/kpa PB/kpa 110 150 120 160 130 170 140 180 將體系視為乙苯 二乙苯的雙組份理想體系 所以 = ABPP? ，由此求得 1 150、 160、 170、 180 攝氏度下的相對(duì)揮發(fā)度。y = x 1 . 0 4 7 2 x 0 . 0 0 1 6V 39。WmmWxL V? ? ? （ 1?9） 填料塔溫度的計(jì)算 （ 1）填料塔進(jìn)料的溫度 填料塔在常壓進(jìn)行， P= 查《石油化工數(shù)據(jù)手冊(cè)》 [3]和《石油化工數(shù)據(jù)手冊(cè)續(xù)篇》 [4]用內(nèi)插法求得特定溫度下的壓力。 139130 ? ???? AP kPaPA ? 混合溶液可視為理想液體，氣液相平衡遵從拉烏爾定律 又因 PPk i? （ 1?10） ?? PPk AA （ 1?11） 而且 k=ii iyx （ 1?12） 則 ??? FAA Xky （ 1?13） 同理求得 0 2 0 )1( ???? FBB Xky （ 1?14） 因?yàn)? ??? BA yy 所以進(jìn)料溫度為 139℃ 時(shí)符合進(jìn)料要求。 設(shè)進(jìn)料溫度為 139℃ 溫度與飽和蒸汽壓關(guān)系見表表 。 得 tD=139℃ （ 3） 填料塔塔釜的溫度 同理 tW=180℃ 北京化工大學(xué)北 方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 第二章 能量衡算 第 節(jié) 基本數(shù)據(jù) 查 《石油化工數(shù)據(jù)手冊(cè)》 [3]和《 石油化工數(shù)據(jù)手冊(cè)續(xù)篇》 [4] 表 不同溫度下的摩爾比熱容 進(jìn)料摩爾熱容 進(jìn)料方式為泡點(diǎn)進(jìn)料 q=1,xq=xF，進(jìn)料溫度 tf=139℃ 1 3 0 1 3 9 1 3 0 1 4 0=2 2 5 . 7 5 2 2 5 . 7 5 2 2 9 . 6 9 8pc??苯 Cp 乙苯 =℃ 同理 Cp 二乙苯 =℃ Cp 二苯基甲烷 =℃ Cp 二苯基乙烷 =℃ 塔頂摩爾熱容 塔頂溫度 tD=137℃ 同理 Cp 乙苯 ℃ Cp 二乙苯 =℃ Cp 二苯基甲烷 =℃ 溫度 /℃ 130 140 150 160 170 180 190 CP 乙苯 /KJ/kmol℃ CP 二乙苯 /KJ/kmol℃ CP 二苯基甲烷 /KJ/kmol℃ CP 二苯基乙烷 /KJ/kmol℃ 北京化工大學(xué)北 方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 Cp 二苯基乙烷 =℃ 塔釜摩爾熱容 塔釜溫度 tW=180℃ 同理 Cp 乙苯 ℃ Cp 二乙苯 =℃ Cp 二苯基甲烷 =℃ Cp 二苯基乙烷 =℃ 表 精餾塔內(nèi)特殊溫 度下的摩爾熱容 溫度 /℃ 137 139 180 CP 乙苯 /KJ/kmol℃ CP 二乙苯 /KJ/kmol℃ CP 二苯基甲烷 /KJ/kmol℃ CP 二苯基乙烷 /KJ/kmol℃ 第 節(jié) 能量衡算 圖 填料塔能量衡算 北京化工大學(xué)北 方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 進(jìn)料液熱量 QF 進(jìn)料溫度為 tF=139℃ 原料液平均摩爾比熱容： pC = 2 2 8 . 5 1 3 6 0 . 9 2 1 6 2 9 9 . 3 3 0 0 . 0 7 0 5 3 1 5 . 5 6 7 0 . 0 05 8 1 5 3 4 2 . 7 8 6 0 . 0 0 2 0 8 5= 2 3 4 . 2 5 0 6 K J /k m o l? ? ? ? ? ? ?℃ （ 2?1） 原料液的焓： 23 50 6 13 9 = 32 56 37 5K J /Fph C t k m ol? ? ? （ 2?2） 原料液帶入的熱量： 40. 651 1 325 60. 837 5= 132 363 62 K J /FFQ F h h? ? ? （ 2?3） 塔頂 蒸汽帶出的熱量 QV 塔頂溫度為 tD=137℃ 塔頂料液平均摩爾比熱容： 2 2 8 .1 9 6 8 0 .9 9 6 8 2 2 8 .4 2 7 6 K J /pC k m o l? ? ? ? ?（ ） ℃ （ 2?4） 塔頂料液的焓： PC 2 2 8 .4 2 6 7 1 3 7 3 1 2 9 4 .4 5 7 9 K J / k m o lDht? ? ? ? （ 2?5） 回流液帶入的熱量 QL:（泡點(diǎn)回流） LP C 228 .4276 137 = 312 12 K J / km olht? ? ? （ 2?6） 955 37. 474 5 312 94. 581 2 = 932 921 .65 7 K J /L L LQ L h R D h h? ? ? ? ? （ 2?7） 塔頂蒸汽的焓（ r 為汽化熱） v 3 6 1 0 1 .1 + 2 2 8 .4 2 7 6 1 3 7 6 7 3 9 5 .6 8 1 2 K J /ph r C t k m o l? ? ? ? ? ℃ （ 2?8） 塔頂蒸汽帶出的熱量 ? ?VQ h ( 1 ) 0 . 7 9 5 5 1 3 7 . 4 7 4 5 6 7 3 9 5 . 6 8 1 2= 4 5 3 4 7 4 9 . 7 3 2 0 K J /VVV R D hh? ? ? ? ? ? ? （ 2?9） 塔底產(chǎn)品帶出的熱量 QW 塔釜溫度為 tw=180℃ 北京化工大學(xué)北 方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 釜液平均摩爾比熱容： pC = 2 2 8 . 5 1 3 6 0 . 0 3 2 5 2 9 9 . 3 3 0 0 . 8 7 2 7 3 1 5 . 5 6 7 0 . 0 2 6 1 3 4 2 . 7 8 6 0 . 0 6 8 7= 3 0 0 . 4 3 7 7 K J /k m o l? ? ? ? ? ? ?℃ （ 2?10） 釜液的焓： W 30 37 7 13 9 = 41 76 37 5K J /ph C t k m ol? ? ? （ 2?11） 釜液帶出去的熱量： Q 766 417 60. 837 5= 132 657 .47 64 K J /WW W h h? ? ? （ 2?12） 塔釜再沸器熱負(fù)荷 QB 精餾塔熱損失 Qn 可由熱傳遞速率方程計(jì)算，一般估算為 nQ= BQ B F L VQ + Q + Q = Q + Q nW Q? （ 2?13） B V F L )Q = 1 .1 ( Q + Q Q Q = 2 6 7 8 7 2 4 .0 9 9 K J/hW ?? （ 2?14） 絕對(duì)壓力 下水蒸氣的最高溫度為 220℃ 。==（ 3?29） 液相流量： L=RD==（ 3?30） L39。==（ 3?38） 液相流量： L=L+qF=L+F=+=（ 3?39） L39。 表 精餾段、提餾段數(shù)據(jù)結(jié)果 精餾段 提餾段 氣相平均相對(duì)分子質(zhì)量JM / kg / kmol 液相平均相對(duì)分子質(zhì)量LM / kg / kmol 氣相密度 ρV/kg/m3 液相密度 ρL/kg/m3 氣相摩爾流量 kmol/h 北京化工大學(xué)北 方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 氣相質(zhì)量流量 kg/h 液相黏度 mPa?S 液相摩爾質(zhì)量 kmol/h 液相質(zhì)量流量 kg/h 第 節(jié) 填料的選擇 填料是填料塔的核心構(gòu)件，它提供了氣、液兩相相接觸傳質(zhì)與傳熱的表面，與塔內(nèi)件一起決定了填料塔的性質(zhì)。 本設(shè)計(jì)選用規(guī)整填料，金屬板波紋 250Y 型填料。 與散裝填料相比，規(guī)整填料結(jié)構(gòu)均勻、規(guī)則、有對(duì)稱性，當(dāng)與散裝填料有相同的比表面積時(shí)，填料空隙率更大，具有更大的通量，單位分離能力大。 與各種板式塔相比，不僅傳質(zhì)面積大幅度提高，而且全塔壓降及效率有很大改善。鑒于 250Y 型填料整齊的幾何機(jī)構(gòu)，顯示出良好的抗堵性能，因而能在某些散裝填料塔不適宜的場合使用，擴(kuò)大了填料塔的應(yīng)用范圍。 北京化工大學(xué)北 方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 第 節(jié) 塔徑設(shè)計(jì)計(jì)算 精餾段塔徑計(jì)算 由貝恩 霍根關(guān)聯(lián)式