【正文】 法之一。因此，對(duì)二元混合物連續(xù)精餾的研究無(wú)論是對(duì)節(jié)省投資，還是降低能耗，都具有非常重要的意義。典型的精餾設(shè)備是連續(xù)精餾裝置，包括精餾塔、再沸器、冷凝器等。位于塔底的再沸器使液體部分汽化，蒸汽沿塔上升，余下的液體作為塔底產(chǎn)品。在整個(gè)精餾塔中，汽液兩相逆流接觸，進(jìn)行相際傳質(zhì)。對(duì)不形成恒沸物的物系，只要設(shè)計(jì)和操作得當(dāng)，餾出液將是高純度的易揮發(fā)組分，塔底產(chǎn)物將是高純度的難揮發(fā)組分。兩段操作的結(jié)合，使液體混合物中的兩個(gè)組分較完全地分離，生產(chǎn)出所需純度的兩種產(chǎn)品。近年來(lái)人們逐漸重視對(duì)于將化學(xué)反應(yīng)和精餾過(guò)程結(jié)合起來(lái)的研究。按照反應(yīng)中是否使用催化劑可將反應(yīng)精餾分為催化反應(yīng)精餾過(guò)程和無(wú)催化劑的反應(yīng)精餾過(guò)程。這種非均相催化精餾過(guò)程能避免均相反應(yīng)精餾中存在的催化劑回收困難，以及隨之帶來(lái)的腐蝕、污染等一系列問(wèn)題。塔板是板式塔的主要構(gòu)件，分為錯(cuò)流式塔板和逆流式塔板兩類，工業(yè)中以錯(cuò)流式為主，常用的錯(cuò)流式塔板有：泡罩塔板，篩孔塔板，浮閥塔板。但泡罩塔并不因此失去重要性，因?yàn)槠渚哂幸韵聝?yōu)點(diǎn)：（1）塔板效率較高（2）操作彈性較大，在負(fù)荷變動(dòng)范圍較大時(shí)仍能保持較高的效率。（4）液氣比的范圍大。（6）操作穩(wěn)定可靠。然而泡罩塔經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)踐，積累的經(jīng)驗(yàn)比其他任何塔型都豐富。設(shè)計(jì)方案選定是指確定整個(gè)精餾裝置的流程、主要設(shè)備的結(jié)構(gòu)型式和主要操作條件。在實(shí)際的設(shè)計(jì)問(wèn)題中，上述四項(xiàng)都必須兼顧考慮。本設(shè)計(jì)選用泡罩塔，采用泡點(diǎn)進(jìn)料，（表壓）。熱量自塔釜輸入，物料在塔內(nèi)經(jīng)多次部分氣化與部分冷凝進(jìn)行精餾分離，由冷凝器和冷卻器中的冷卻介質(zhì)將余熱帶走。在每層板上，回流液體與上升蒸汽互相接觸，進(jìn)行熱和質(zhì)的傳遞過(guò)程。塔頂蒸汽進(jìn)入冷凝器中被冷凝，并將部分冷凝液送回塔頂作為回流液，其余部分經(jīng)冷凝器冷凝后送出作為塔頂產(chǎn)品，經(jīng)冷凝器冷卻后送入貯槽。塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送入貯槽。根據(jù)給定任務(wù)，對(duì)精餾裝置的流程、操作條件、主要設(shè)備型式及其材質(zhì)的選取等進(jìn)行論述。 (3)塔板設(shè)計(jì)：計(jì)算塔板各主要工藝尺寸，進(jìn)行流體力學(xué)校核計(jì)算。 (4)管路及附屬設(shè)備的計(jì)算與選型，如再沸器、冷凝器。(6)繪制精餾裝置工藝流程圖和精餾塔的設(shè)備圖。2 塔的工藝參數(shù)計(jì)算 苯和甲苯的物理性質(zhì)項(xiàng)目分子式分子量M沸點(diǎn)（℃）臨界溫度tC（℃）臨界壓強(qiáng)PC（kPa）苯AC6H6甲苯BC6H5—CH3——甲苯的氣液平衡數(shù)據(jù)溫度t℃液相中苯的摩爾分率x氣相中苯的摩爾分率y苯、甲苯的飽和蒸汽壓可用Antoine方程求算，即式中 t—物系溫度，℃；P0—飽和蒸汽壓，kPa； A、B、C—Antoine常數(shù)，其值見(jiàn)下表：組分ABC苯甲苯溫度(℃)8090100110120苯,kg/815甲苯,kg/810溫度(℃)8090100110120苯，mN/m甲苯，Mn/m溫度(℃)8090100110120苯（）甲苯（）溫度8090100110120苯，kJ/kg甲苯，kJ/kg 精餾塔的物料衡算 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率 苯的摩爾質(zhì)量甲苯的摩爾質(zhì)量、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量 原料處理量總物料衡算苯物料衡算聯(lián)立解得式中 F原料液流量 D塔頂產(chǎn)品量 W塔底產(chǎn)品量 理論塔板數(shù)NT的求取 苯一甲苯屬理想物系。 因泡點(diǎn)進(jìn)料，在圖2中作進(jìn)料線（q線），該線與平衡線的交點(diǎn)坐標(biāo)為yq=，xq=，此即最小回流比時(shí)操作線與平衡線的交點(diǎn)坐標(biāo)。其中精餾段理論板數(shù)為5層，（不包括釜）。計(jì)算結(jié)果如下： 塔頂溫度，進(jìn)料板溫度 塔底溫度精餾段平均溫度提餾段平均溫度塔頂平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 由代入相平衡方程得進(jìn)料板平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 由上面理論板的算法，得塔底平均摩爾質(zhì)量計(jì)算由xw=,由相平衡方程，得yw=精餾段平均摩爾質(zhì)量 提餾段平均摩爾質(zhì)量由理想氣體狀態(tài)方程計(jì)算，精餾段的平均氣相密度即 提餾段的平均氣相密度 液相平均密度依下式計(jì)算，即 塔頂液相平均密度的計(jì)算 由tD＝℃，查手冊(cè)得 ρLAD=，ρLBD=塔頂液相的質(zhì)量分率 aAD=求得ρLmD=進(jìn)料板液相平均密度的計(jì)算 由tF=℃，查手冊(cè)得 ρLAF=,ρLBF=進(jìn)料板液相的質(zhì)量分率 aAF=求得ρLmF=塔底液相平均密度的計(jì)算 由tW=℃，查手冊(cè)得 ρLAW=，ρLBW=塔底液相的質(zhì)量分率 aAW=求得ρLmW=精餾段液相平均密度為 提餾段液相平均密度為液相平均表面張力依下式計(jì)算，即 塔頂液相平均表面張力的計(jì)算 由tD=℃，查手冊(cè)得 σA=，σB=進(jìn)料板液相平均表面張力的計(jì)算 由tF=℃，查手冊(cè)得 σA=，σB=塔底液相平均表面張力的計(jì)算 由tW=℃，查手冊(cè)得 σA=，σB=精餾段液相平均表面張力為 提餾段液相平均表面張力為 液相平均黏度依下式計(jì)算，即 塔頂液相平均黏度的計(jì)算 由 tD=℃，查手冊(cè)得 μA=s進(jìn)料板液相平均黏度的計(jì)算 由tF=℃，查手冊(cè)得 μA=s塔底液相平均黏度的計(jì)算 由tW=℃，查手冊(cè)得 μA=s精餾段液相平均黏度為 提餾段液相平均黏度為 氣液負(fù)荷計(jì)算 精餾段：提餾段：3 精餾塔的塔體及塔板工藝尺寸計(jì)算選取泡罩塔尺寸齒縫高度 h=30mm齒縫寬度b1=5mm齒縫數(shù) n=32升氣管直徑齒縫總面積F4=48cm2泡罩底面積升氣管凈面積對(duì)精餾段：對(duì)提餾段：為了排列方便，我們選取泡罩?jǐn)?shù)為245個(gè)塔板間距HT的選定很重要，它與塔高、塔徑、物系性質(zhì)、分離效率、塔的操作彈性，以及塔的安裝、檢修等都有關(guān)。塔盤面積分為鼓泡面積、降液面積、穩(wěn)定區(qū)和無(wú)效區(qū)。有關(guān)計(jì)算式如下