【正文】 w — 潤(rùn)濕速率 ,m3/(m 下標(biāo) max— 最大的； min— 最小的； L—— 液相的； V— — 氣相的θ —— 液體在降液管內(nèi)停留時(shí)間 ,s； μ —— 粘度 ,mPa對(duì)于二元混合物的分離，應(yīng)采用常壓下的連續(xù)精餾裝置。將原料液通過(guò)預(yù)熱器加熱后送入精餾塔內(nèi)。該物系屬易分離物系，最小回流比較小，操作回流比取最小回流比的 倍。 精餾塔的物料衡算 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分?jǐn)?shù) 苯的摩爾質(zhì)量 78 /AM kg km ol? 甲苯的摩爾質(zhì)量 92 /BM kg km ol? 0 . 4 5 / 7 8 0 . 4 9 10 . 4 5 / 7 8 0 . 5 5 / 9 2Fx ??? 0 . 9 6 / 7 8 0 . 9 6 60 . 9 6 / 7 8 0 . 0 4 / 9 2Dx ??? 0 . 0 4 / 7 8 0 . 0 4 70 . 0 4 / 7 8 0 . 9 6 / 9 2Wx ??? 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均 摩爾質(zhì)量 0 .4 9 1 7 8 0 .5 0 9 9 2 8 5 .1 2 6FM ? ? ? ? ? 0 .9 6 6 7 8 0 .0 3 4 9 2 7 8 .4 7 6DM ? ? ? ? ? 遼寧工業(yè)大學(xué)化工原理課程設(shè)計(jì) 化工原理課程設(shè)計(jì) 第 8 頁(yè) 共 30 頁(yè) 物料衡算 產(chǎn)品產(chǎn)出量 , 4000 5 0 . 9 7 ( / )7 8 . 4 7 6nDq k m o l h? ? ?? 總物料衡算 , F n Wqq?? 苯物料衡算 ,0 .4 9 1 0 .9 6 6 0 .0 4 7n F n Wqq? ? ? ? ?? ? ? 聯(lián)立解得 ,F,1 0 5 .4 9 9 /5 4 .5 2 9 /nnWq k m o l hq k m o l h?? 塔板數(shù)的確定 理論板層數(shù) 的確定 (1)求最小回流比及操作線回 流比 由于是飽和液體進(jìn)料，查表得苯 — 甲苯的相對(duì)揮發(fā)度α =。39。39。,39。 39。 塔頂?shù)谝粔K塔板上升蒸氣進(jìn)入冷凝器，冷凝為飽和液體。 離開第一塊理論板的液體組成 1x 應(yīng)與 1y 平衡，可由相平衡關(guān)系求得。以此類推，基本過(guò)程如下 ： 11 ??? ???? xxy D 相平衡 22 ??? ??? xy 相平衡 33 ??? ??? xy 相平衡 44 ??? ??? xy 相平衡 55 ??? ??? xy 相平衡 66 ??? ??? xy 相平衡 Fxxy ???? ??? 77 相平衡 第 7塊板為加料板 88 ??? ??? xy 相平衡 99 ??? ??? xy 相平衡 1010 ??? ??? xy 相平衡 1111 ??? ??? xy 相平衡 1212 ??? ??? xy 相平衡 Wxxy ???? ??? 1313 相平衡 因此 總理論板數(shù)為 13（包括蒸餾釜），精餾段理論板數(shù)為 6，第 7塊板為進(jìn)料遼寧工業(yè)大學(xué)化工原理課程設(shè)計(jì) 化工原理課程設(shè)計(jì) 第 10 頁(yè) 共 30 頁(yè) 板。 （ 2）求實(shí)際塔板數(shù) 精餾段實(shí)際板層數(shù) P, 6 / 12N ??精 提留段實(shí)際板層數(shù) P, 7 / 14N ??提 總實(shí)際板層數(shù) P PP,N N 12 14 26N ? ? ? ? ?， 提精 遼寧工業(yè)大學(xué)化工原理課程設(shè)計(jì) 化工原理課程設(shè)計(jì) 第 11 頁(yè) 共 30 頁(yè) 精餾塔的精餾段工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算 精餾段 的 操作壓力 塔頂操作壓力 DP = P P 1 0 1 .3 4 1 0 5 .3 k Pa? ? ? ?當(dāng) 地 表 每層塔板壓降 kPa?Δ 進(jìn)料板壓降 105 .3 12 113 .7Fp k P a? ? ? ? 精餾段平均壓降 (105 .3 113 .7 ) / 2 109 .5mp k Pa? ? ? 精餾段 的 操作溫度 由 苯和甲苯混合液（理想混合液）的 yx? 數(shù)據(jù) 查出各點(diǎn)溫度 塔頂溫度 ?? 進(jìn)料板溫度 ?? 精餾段平均溫度 ( 8 0 .6 9 1 .3 ) / 2 8 5 .9 5 Cmt ? ? ? ? 精餾段氣、液混合物的 平均摩爾質(zhì)量 塔頂氣、液混合物平均摩爾質(zhì)量：由 1 ?? ， 得 1 ? 。 ? 0 .6 5 2 k g k m o l0 .4 3 1 k g k m o lVFmL F mMM ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? 精餾段氣、液混合物平均摩爾質(zhì)量： ( 7 8 . 4 8 8 5 . 3 5 6 ) / 2 k g k m o l( 7 9 . 1 2 8 5 . 9 6 6 ) / 2 k g k m o lVmLmMM ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? 遼寧工業(yè)大學(xué)化工原理課程設(shè)計(jì) 化工原理課程設(shè)計(jì) 第 12 頁(yè) 共 30 頁(yè) 精餾段氣、液相的 平均密度 （ 1）氣相平均密度 由理想氣體狀態(tài)方程計(jì)算，即 31 0 9 . 5 8 1 . 9 1 8 3/8 . 3 1 4 ( 8 5 . 9 5 2 7 3 . 1 5 )m V mVmmpM k g mRT ?? ? ? ??? （ 2）液相平均密度 液相平均密度計(jì)算公式 1 /iim W??? ? 塔頂液相平均密度： 由 ??，查得 33kg m 80 3 kg m .AB? ? ?? ? ? ?? ? ? 31 = 8 1 4 .8 k g m0 .9 6 / 8 0 5 0 .0 4 / 8 0 3L D m? ? ?? 進(jìn)料板液相平均密度：由 91..3FtC??，查得33k g m 7 9 9 .1 k g m .AB? ? ? ? ? ?? ? ?? ? ? 進(jìn)料板液相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0 .4 3 1 7 8 0 .3 9 10 .4 3 1Aw ???? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? 31 = 8 0 0 .5 k g m0 .3 9 1 / 8 0 2 .7 0 .6 0 9 / 7 9 9 .1L F m? ? ?? 精餾段液相平均密度為 3( 80 0. 5 81 4. 8 ) / 2 80 7. 7 /Lm k g m? ? ? ? 精餾段 液相平均表面張力 液相平均表面張力計(jì)算公式 ： Lm i ix???? 塔頂液相平均表面張力： 由 ? ℃ ， 查 得 10A? ??? N/m 10B? ??? N/m 33( 0. 96 6 21 .2 0. 03 4 21 .7 ) 10 22 .2 2 10LD m? ??? ? ? ? ? ? ? N/m 進(jìn)料板液相平均表面張力： 由 ? ℃ ,查得 10A? ??? N/m 10B? ??? N/m 遼寧工業(yè)大學(xué)化工原理課程設(shè)計(jì) 化工原理課程設(shè)計(jì) 第 13 頁(yè) 共 30 頁(yè) 33( 0. 43 1 19 .8 0. 56 9 20 .5 ) 10 20 .2 10LF m? ??? ? ? ? ? ? ? N/m 精餾段液相平均密度為： 33( 20 .2 22 .22 ) 10 / 2 21 .21 10Lm? ??? ? ? ? ? N/m 精餾段 的塔體工藝尺寸計(jì)算 精餾段 塔徑 和實(shí)際空塔氣速的確定 （ 1）最大空塔氣速和空塔氣速 最大空塔氣速計(jì)算公 式 ： m ax LVVuC????? 精餾段的氣、液相體積流率為 , 1 5 2 . 9 1 8 1 . 9 1 8 1 . 1 63 6 0 0 3 6 0 0 3n V V mVV LmqMq ? ?? ? ??3/ms , 1 0 1 . 9 4 8 2 . 5 4 3 0 . 0 0 2 8 93 6 0 0 3 6 0 0 8 0 7 . 7n L L mVL LmqMq ? ?? ? ??3/ms 求 C，其中 20C 由 附圖 1 查取，圖中橫坐標(biāo)為 , 1 / 2 1 / 2,0 . 0 0 2 8 9 3 6 0 0 8 0 7 . 7( ) ( ) 0 . 0 4 0 91 . 1 6 3 6 0 0 3VL LV V Vqq ?? ?? ? ?? 取板間距 ? m，板上液層高度 ? m，則 ? ? ? ?m 遼寧工業(yè)大學(xué)化工原理課程設(shè)計(jì) 化工原理課程設(shè)計(jì) 第 14 頁(yè) 共 30 頁(yè) 附圖 1 查 附圖 1 得 20C = 0 . 2 0 . 220 2 1 .2( ) 0 .0 7 0 ( ) 0 .0 7 12 0 2 0LmCC ?? ? ? ? m a x 8 0 7 . 7 30 . 0 7 1 1 . 1 6 33LVVuC ???? ?? ? ? ?m/s 取安全系數(shù)為 ，則空塔氣速為 m a 63 14uu? ? ? ? m/s （ 2）塔徑 ,4 4 1 .1 6 1 .3 53 .1 4 0 .8 1 4VVqD u? ?? ? ??m 按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后為 D= 塔截面積為 221 .4 1 .5 3 8 644TAD??? ? ? ?2m 實(shí)際空塔氣速為 , 1 .1 6 0 .7 5 41 .5 3 8 6VVTqu A? ? ?m/s 遼寧工業(yè)大學(xué)化工原理課程設(shè)計(jì) 化工原理課程設(shè)計(jì) 第 15 頁(yè) 共 30 頁(yè) 精餾段 精餾塔有效高度的 求取 精餾段有效高度為 ( 1 ) (1 2 1 ) 0 .4 4 .4TZ N H? ? ? ? ? ?精 精 m 提餾段有效高度為 ( 3 ) (1 4 3 ) 0 .4 4 .4TZ N H? ? ? ? ? ?提 提m 在進(jìn)料 板處及提餾段各開一個(gè)人孔，其高度均為 ，故精餾塔德有效高度為 ( ) 2 2 10 .4Z Z Z? ? ? ? ? ? ? ? ?提精m 精餾段 塔板主要工藝尺寸的計(jì)算