【正文】 至儲罐。因為被加熱到泡點，混合物中既有氣相混合物，又有液相混合物，這時候原料混合物就分開了，氣相混合物在精餾塔中上升，而液相混合物在精餾塔中下降。液相混合物就從塔底一部分進入到塔底產(chǎn)品冷卻器中，一部分進入再沸器，在再沸器中被加熱到泡點溫度重新回到精餾塔。最終，完成苯與氯苯的分離。 ???Fx 98 2/???Dx 38%氯苯 原料儲存 原料預熱 精餾 再沸 %氯苯儲存 分配 冷凝 冷卻 98%苯儲存 冷卻 5 ???Wx 2）平均摩爾質(zhì)量 ? ? k g / k m o ??????FM ? ? k g /k m o ??????DM ? ? k g /k m o 1 1 20 0 2 8 0 2 8 ??????WM 3）料液及塔頂?shù)桩a(chǎn)品的摩爾流率 依題給條件：一年以 300天，一天以 24小時計，有： k g / 3 3 3t/a6 0 0 0 0 ???W ，全塔物料衡算： WDF WDF ????? ????? ? h83 33 .33 kg /kg / 30 5kg / 63 8??????WDF h7 4 . 0 7 k m o l/2 . 58 3 3 3 . 3 3 / 1 1k m o l/ 8 k m o l/ 5 ??????WDF （二）塔板數(shù)的確定 1）理論塔板數(shù) TN 的求取 苯 氯苯物系屬于理想物系，可采用梯級圖解法（ M R 將 yx~ 曲線及 yxt ~? 曲線。故有： 6 ??????? ee eDm xy yxR 考慮到精餾段操作線離平衡線較近，故取實際操作的回流比為最小回流比的 2倍，即： ???? mRR 精餾段操作線： ?????? xRxxR Ry D 提餾段操作線為過 ? ?, 和 ? ?, 兩點的直線。其中，精餾段 41?TN 塊，提餾段 ?TN 塊，第 5塊為加料板位置。該式適用于液相粘度為 ~ 塔的平均溫度為 (80+)=106℃（取塔頂?shù)椎乃阈g(shù)平均值），在此平均溫度下查化工原理附錄 11得： smPa ?? ， smPa ?? 。 8 （三）塔的精餾段操作工藝條件及相關物性數(shù)據(jù)的計算 1）平均壓強 mp 取每層塔板壓降為 。 ? ? ???mt ℃ 3）平均分子量 mM 塔頂： ?? Dxy ， ?x （查相平衡圖） ? ? k g /k m o , ??????mVDM ? ? k g /k m o , ??????mLDM 加料板： ?Fy ， ?Fx （查相平衡圖） ? ? k g /km o , ??????mVFM ? ? k g / k m o , ??????mLDM 精餾段： ? ? kg /km , ???mVM ? ? k g / k m o , ???mLM 4）平均密度 mρ mLρ, 塔頂： 3k g /, ?????? tρ ALD 3k g / 0 3 9800 6 5 1 2 40 6 5 1 2 4, ?????? tρ BLD 3k g / , ?????? mLDBLDBALDAmLD ρρaρ aρ 進料板： 3, k g / 0 6891 8 8 1 21 8 8 1 2 ?????? tALF? 9 3, k g / ?????? tBLF? 3, k g / ?????? mLFBLFBALFAmLFaa ???? 精餾段： ? ? 3, k g / 4 92/ 7 2 0 ???mL? mVρ, ? ? 3, k g / ??? ??? m mVmmV RTMp? 5）液體的平均表面張力 mσ 塔頂： mN /, ?ADσ ； mN /, ?BDσ （ 80℃） m N / , ??????? ??? ?????????? ??DABBABAmD xσxσ σσσ 進料 板： mN /, ?AF? ； mN /, ?BF? （ 89℃） m N / , ??????? ??? ?????????? ??FABBABAmF xx ?? ??? 精餾段： ? ? m N/ ???m? 6）液體的平均粘度 mLμ, 塔頂：查化工原理附錄 11，在 80℃下有： ? ? ? ? sm Pa ???????? , DBBDAAmLD xμxμμ 加料板： sm , ??????mLF? 精餾段： ? ? sm , ????mL? （四）精餾段的汽液負荷計算 汽相摩爾流率 ? ? k m o l/ 6 8 24 3 ????? DRV 汽相體積流量 / 3, ????? mVmVs VMV ? 汽相體積流量 /h7 1 9 6 .4 m/ 33 ??hV 液相回流摩爾流率 k m o l/ ???? RDL 10 液相體積流量 / 3, ????? mLmLs LML ? 液相體積流量 /h7. 9 20 m/sm00 22 33 ??hL 冷凝器的熱負荷 ? ?? ? 7 7 13 6 0 0/ ???? VrQ （五）塔和塔板主要工藝結(jié)構(gòu)尺寸的計算 1）塔徑 mm550?TH 及板上液層 高度 mm70?Lh ，則： ???? LT hH Smith法求取允許的空塔氣速 maxu （即泛點氣速 Fu ） 01 8 00 2 ??????????????????????????????VLssVL ?? 查 Smith通用關聯(lián)圖得 ?C 負荷因子 09 3 20 2 20 ??????????????? ?CC 泛點氣速： ? ? ? ? ????? VVLCu ??? m/s 取 m/ max ?? uu ????? uVD s ? 圓整取 mm1600?D ，此時的操作氣速 m/?u 。 ○ 1 溢流堰長（出口堰長） wl 取 ???? Dl w 11 堰上溢流強度 ? ? ? ?hm/m130~100hm/?????wh lL ，滿足篩板塔的堰上溢流強度要求。 液體在降液管內(nèi)的停留時間 ????? sTf LHA? （滿足要求） ○ 4 降液管的底隙高度 oh 液體通過降液管底隙的流速一般為 ~，取液體通過降液管底隙的流速m/??ou ，則有： m0 2 4 0 0 2 2 ????? ow so ul Lh （ oh 不宜小于 ~，本結(jié)果滿足要求） ○ 1 邊緣區(qū)寬度 cW 與安定區(qū)寬度 sW 邊緣區(qū)寬度 cW ：一般為 50~75mm， D 2m時， cW 可達 100mm。 12 ○ 2 開孔區(qū)面積 aA 180s in180212221222??????? ?????????? ?????πRxRπxRxAa 式中： ? ? ? ? ??????? sd WWDx m7 4 6 ????? cWDR n 和開孔率 φ 取篩孔的孔徑 mm5?od ，正三角形排列，篩板采用碳鋼，其厚度 mm3?δ ，且取?odt 。 每層塔板的開孔數(shù) 6 7 1 15 101 1 5 8101 1 5 8 2323 ?????????? ?????????? ?? aAtn （孔） 每層塔板的開孔率 ? ? 1 0 39 0 ??? odtφ（ φ 應在 5~15%，故滿足要求） 每層塔板的開孔面積 ???? ao AφA 氣體通過篩孔的孔速 m / 3 ??? oso AVu 1Z ? ? ? ? ?????? Tp HNZ （六）塔板上的流體力學驗算 1）氣體通過篩板壓降 ph 和 ppΔ 的驗算 σlcp hhhh ??? ch 22 ?????????????????LVooc Cuh ?? 式中孔流系數(shù) oC 由 ??δdo 查 P115圖 510得出， ?oC 。 σh m0 0 2 0 3 ??? ???? ?oL gdh ? ?? （單板壓降） ph 和 ppΔ ??????? ?hhhh lcp 0 . 7 k Pak ???????? pLp ghp ? （不滿足工藝要求，需重新調(diào)整參數(shù)）。 開孔區(qū)面積 aA 180s in180212221222??????? ?????????? ?????πRxRπxRxAa 式中： ? ? ? ? ??????? sd WWDx m7 5 5 ????? cWDR 開孔數(shù) n 和開孔率 φ 14 取篩孔的孔徑 mm5?od ，正三角形排列，篩板采用碳鋼，其厚度 mm3?δ ，且取?odt 。 每層塔板的開孔數(shù) 7 1 1 15 101 1 5 8101 1 5 8 2323 ?????????? ?????????? ?? aAtn （孔） 每層塔板的開孔率 ? ? 1 0 39 0 ??? odtφ（ φ 應在 5~15%，故滿足要求） 每層塔板的開孔面積 ???? ao AφA 氣體通過篩孔的孔速 m / 4 ??? oso AVu 氣體通過篩板壓降 ph 和 ppΔ 的重新驗算 m0 3 22 ?????????????????LVooc Cuh ?? 氣體通過篩板的壓降（單板壓降） ph 和 ppΔ m0 8 0 20 3 ??????? ?hhhh lcp 0 . 7 k Pak ???????? pLp ghp ? （滿足工藝要求） 2）霧沫夾帶量 ve 的驗算 氣（滿足要求）液氣液 / k 3???????? ???????????????????fTaV hHue? 式中： Lf hh ? ，驗算結(jié)果表明不會產(chǎn)生過量的霧沫夾帶。 通過流 體力學驗算，可認為精餾段塔徑及塔板各工藝結(jié)構(gòu)尺寸合適，若要做出最合理的設計，還需重選 TH 及 Lh ，進行優(yōu)化設計。 3/23/2m i n, ?????????????????? swsow Ll LEh / 34m i n, ???sL （ 55） 操作氣液比 0 80 0 2 2 ??ss LV Ls(m3/s)Vs(m3/s)液相體積流量氣相體積流 量 操作彈性定義為操作線與界限曲線交點的氣相最大負荷 max,sV 與氣相允許最小負荷 min,sV 之 18 比，即： 操作彈性 = ,max, ??ssVV 19 （八）精餾塔的設計計算結(jié)果匯總一覽表 精餾塔的設計計算結(jié)果匯總一覽表 項 目 符 號 單 位 計 算 結(jié) 果 精餾段 提餾段 平均壓強 Pm kPa 平均溫度 tm ℃ 平均流量 氣相 sV m3/s 液相 sL m3/s 實際塔板 數(shù) 1pN 塊 8 板間距 TH m 塔段的有效高度 Z m 塔徑 D m 空塔氣速 u m/s 塔板液流型式 單流型 溢 流 裝 置 溢流管型式 弓形 堰長 wl m 堰高 wh m 溢流堰寬度 dW m 底隙高度 oh m 板上清液層高度 Lh m 孔徑 od mm 5 孔間距 t mm 15 孔數(shù) n 個 7113 開孔面積 A0 m2 篩孔氣速 ou m/s 塔板壓降 pp? kPa 液體在降液管中的停留時間 ? S 降液管內(nèi)清液層高度 dH m 霧沫夾帶 Ve kg 液 /kg 氣 負荷上限 max,sL 霧沫夾帶控制 負荷下限 min,sL 漏液控制 氣相最大負荷 max,sV m3/s 氣相最小負荷 min,sV m3/s 操作彈性 20 （九）精餾塔的附屬設備與接管尺寸的計算 1）料液預熱器 根據(jù)原料液進出預熱器的熱狀況和組成首先計算預熱器的熱負荷 Q ，然后估算預熱器的換熱面積 A ，最后按換熱器的設計計算程序執(zhí)行。 3）塔釜再沸器 因為飽和液體進料，故 ?