【正文】 g/m3 (3)液相密度： tF＝ 176。C ，查有機化合物液體粘度表可得， 181。水 ＝ mPa?s OHOHCHL xx 23 lg)1(lglg ??? ??? ， 181。C ，查醇類水溶液表面張力圖可得， σ 甲醇 ＝ mN/m 同理用內(nèi)插法可得： σ 水 ＝ mN/m σLF＝ σ 甲醇 x F ＋ σ 水 (1－ xF)＝ ＋ ＝ mN/m 表 11 精餾塔進料數(shù)據(jù)結(jié)果列表 符號 MLF MVF ρVF ρLF 181。L1＝ (181。LF) /2＝ (＋ )/2＝ mPa?s (6) 汽相流量 V1＝ (R＋ 1)D＝ ＝ V1’＝ ＝ kg/h (7) 液相流量 L1＝ RD＝ ＝ L1’＝ ＝ ： (1) 汽相平均相對分子質(zhì)量 MV2＝ (MVW＋ MVF)/2 ＝ ( ＋ )/2＝ kg/kmol (2) 液相平均相對分子質(zhì)量 ML2＝ (MLW＋ MLF)/2 ＝ ( ＋ )/2＝ kg/kmol (3) 汽相密度 ρV2＝ (ρVW＋ ρVF) /2＝ ( ＋ )/2＝ kg/m3 (4) 液相密度 ρL2＝ (ρLW＋ ρLF) /2＝ (＋ )/2＝ kg/m3 (5) 液相粘度 181。LW＋ 181。本設(shè)計采用的泛點氣速法確定。L＝ mPa?s 1 21 L1’＝ Wl＝ ＝ kg/h， V1’＝ WV＝ ＝ kg/h 代入上式可以求得 : uf＝ m/s 空塔氣速： u＝ ＝ = m/s t = (tF ＋ tD)/2 = (＋ )/2 ＝ ℃ 體積流量： Vs=(＋ )/(3600100) = m3/s 可得 D = [ 4Vs / (πu) ]1/2 = [ 4 / () ] 1/2 = m 圓整后， D=400 mm ， 對應(yīng)的空塔氣速 u= m/s 校核 D / d= 400 / 25 = 16 8，符合條件。L＝ mPa?s L1’＝ Wl＝ kg/h， V1’＝ WV＝ kg/h 代入上式可以求得 : uf＝ 空塔氣速： u＝ ＝ = m/s t = (tF＋ tW)/ 2 = (＋ ) / 2 ＝ ℃ 體積流量： Vs=(＋ ) / (3600100) = m3/s D= [ 4Vs/ (πu) ] 1/2 = [ 4 / () ] 1/2 = 圓整后， D=500mm ， 對應(yīng)的空塔氣速 u=校核 D / d = 500 / 25 = 20 8，符合條件。 因此，選用 D=500mm 為精餾塔的塔徑。要形成液膜，填料表面必須被液體充分潤濕，而填料表面的潤濕狀況取決于塔內(nèi)的液體噴淋密度及填料材質(zhì)的表面潤濕性能。 精餾段： U＝ 4L’ / (πD2ρL)＝ 4 / () 1 22 ＝ m3/ (m2?h) 提餾段： U＝ 4L’ / (πD2ρL)＝ 4 / () ＝ m3/ (m2?h) 為保證填料層的充分潤濕，必須保證液體噴淋密度大于某一極限值，該極限值稱為最小噴淋密度，以 Umin 表示。在吸收操作中，最小噴淋密 度可能會達到計算得出的這個值，但是在精餾過程中，最小噴淋密度可能只有所計算得的 1/3，甚至更小。 塔高的計算 對于 DN25 金屬環(huán)矩鞍填料，一般取的 HETP =355～ 485mm。 (1) 精餾段的填料層高度 在精餾段，空塔氣速 u＝ m/s，精餾塔的塔板數(shù)是 。 Z=HETPN T = 5= m 采用上述方法計算出填料層高度后，留出一定的安全系數(shù)，取 Z’=== m (3) 精餾塔的填料層高度 Z=＋ = m 1 23 填料層壓力降的計算 本設(shè)計中，散裝填料的壓降值由埃 克特通用關(guān)聯(lián)圖來計算。通過作圖得出交點，讀出過交點的等壓線值，得出每米填料層壓降值。 (1) 精餾段的壓降 經(jīng)計算得：橫坐標(biāo)： 縱坐標(biāo)： 查?？颂赝ㄓ藐P(guān)聯(lián)圖，可得 ?p/Z=30= pa/m 因此，精餾段的壓降 ?p1== pa (2) 提餾段的壓降 橫坐標(biāo)： 縱坐標(biāo)： 查?？颂赝ㄓ藐P(guān)聯(lián)圖，可得 ?p/Z=100=981 pa/m 因此，提餾段的壓降 ?p2=981= pa (3) 精餾塔的壓降 ?p=＋ = pa 表 13 精餾塔各部分工藝尺寸及相關(guān)物性 參數(shù) 精餾段 提餾段 全塔 空塔氣速 (m/s) 塔徑 (m) 每米填料層壓降 (pa/m) 981 總壓降 (pa) 填料層高度 (m) 1 24 七 、 附屬設(shè)備及主要附件的選型計算 冷凝器的選用 取全凝器的傳熱系數(shù) K=2400kJ /(m2?h?℃ )，選擇逆流操作。原料液是泡點回流，進出口溫度基本相等。 加熱器的選用 由于本設(shè)計選擇的是 ℃ 總壓是 300 kpa 的飽和水蒸汽作為加熱介質(zhì)，取傳熱系數(shù) K= kJ/m2*h*℃ 。 塔內(nèi)管徑的計算及選擇 本設(shè)計選用的是熱軋無縫鋼管。 (2) 回流管： 選用 WR=1 25 dR = [ 4L’ / (3600π?WR?ρL1) ] 1/2 = [ 4 / (3600) ] 1/2 = m 圓整后，選用的是 φ = 32mm 。 (4)塔釜出料管： 選用 WW = dV = [ 4W’ / (3600?π?WW?ρLW ) ] 1/2 = [ 4 / (3600) ] 1/2 = m 圓整后，選用的是 φ=32mm。貯槽的液面和塔頂一樣，可看做是常壓下操作，壓力差可近似看做是精餾段的壓力降， ?p1= pa。 液體分布器的選取 填料塔的傳質(zhì)過程要求塔內(nèi)任一截面上汽液兩相流體能均勻分布，從而實現(xiàn)1 26 密切接觸、高效傳質(zhì)，其中液體的初始分布至關(guān)重要。由于填料層不需分段，因此不需要液體再分布器。 D≤500mm的小塔多采用的是進 氣管分布，可使進氣管伸到塔的中心線的位置，管的末端向下開缺口，可使氣流折轉(zhuǎn)而上。 除霧沫器 為捕集出填料層氣體中所夾帶的液沫和霧滴，需在塔頂液體初始分布器的上方設(shè)置除霧沫器。 塔釜設(shè)計 料液在塔內(nèi)停留 5min 塔釜液量 LW＝ L’ (5 / 60)＝ (L’/ρL) (5 / 60)＝ m3 VW＝ LW＝ π d2 h / 4 已得到 d＝ ，可得 h＝ m 1 27 精餾塔主要設(shè)計參數(shù)匯總表 塔頂 塔釜 進料 精餾段 提餾段 氣相摩爾流量(kmol/h) 液相摩爾流量(kmol/h) 氣相質(zhì)量流量 (kg/h) 液相質(zhì)量流量 (kg/h) 摩爾分率 質(zhì)量分率 氣相平均相對分量(kg/kmol) 18 液相平均相對分量(kg/kmol) 18 氣相平均密度(kg/m3) 液相平均密度(kg/m3) 溫度 (℃ ) 平均粘度 (mPa?S) 1 28 八 、 參考文獻 陳鐘秀，顧飛燕。 北京： 化學(xué)工業(yè)出版社， 20xx 化學(xué)工程手冊編委會。化學(xué)工業(yè)出版社， 1989 柴誠敬等 。 化學(xué)工業(yè)出版社， 20xx 賈紹義等 。 化學(xué)工業(yè)出版社， 20xx 九 、 甲醇－水精餾塔設(shè)計條件圖（附圖二）