【正文】 9 11 0 0 0 0 甲苯 0.35 2116.765 271 22973.285 371 2085.001 48 22755.799 928 7 068 乙苯 0.48 2902.992 361 27343.455 210 46 862 8 161 2844.938 043 26796.814 s o l F in d D W?? x AD?? x BD?? x CD?? x BW?? x CW?? x DW??? ?2 . 9 3 6 9 9 104?3 . 2 2 6 8 6 104?0 . 2 1 0 90 . 7 7 0 4 80 . 0 1 8 6 20 . 0 1 0 6 80 . 8 3 0 4 30 . 1 5 8 8 9??????????????????????? D s o l 0 m o lhr 2 .9 3 6 9 9 10 4? m o lhr??? W s o l 1 m o lhr 3 .2 2 6 8 6 10 4? m o lhr??? xAD sol 2 ??? xBD sol 3 04 8??? xCD sol 4 2??? xBW sol 5 ??? xCW sol 6 04 3??? xDW sol 7 88 9??? 化工原理課程設計 11 鄰二甲苯 0.09 11 318 90 0 0 0 0 911 39 889 6 合計 1 6047.9 1 61638.5 1 2626.90 1 29369.9 1 3420.99 1 32268.6 塔的適宜工作條件 操作壓力的計算 1. 塔頂壓力的計算 設回流罐的溫度 t=45℃ 根據(jù)安托因方程 求各組分在 t 下的飽和蒸汽壓 所以回流罐的壓力 由于壓力小于 1atm，減壓操作，為方便起見，我們采用常壓冷回流 故塔頂凝液罐壓力為1atm 常壓精餾，蒸汽通過塔頂餾出線及冷凝器的阻力為 Δ P := 所以 塔頂壓力為 PD := = kPa lo g P sk P a??? ??? A BC t??? lo g P1( ) 6 .0 6 0 3 9 5 1 2 2 5 .1 8 82 2 2 .1 5 5 45???? ?? lo g P3( ) 6 .0 6 9 9 1 1 4 1 6 .9 2 22 1 2 .4 3 4 45???? ?? lo g P2( ) 6 .0 8 6 5 7 6 1 3 4 9 .1 5 02 1 9 .9 7 8 5 45???? ?? F in d P1 P2?? P3??( ) 2 9 .8 0 8 3 6 9 1 8 7 7 8 3 5 7 2 4 9 79 .8 8 6 2 3 2 8 8 9 5 6 6 8 2 4 7 0 9 73 .6 8 0 3 5 3 6 4 5 2 2 5 2 2 0 0 0 5 6???? ????? P b 2 9 .8 0 8 3 7 x AD 9 . 8 8 6 2 3 3 x BD? 3 . 6 8 0 3 5 4 x CD? 1 3 .9 7 2 3 5??? 化工原理課程設計 12 2. 塔底壓力的計算 設定實際塔板數(shù)為 30塊，單板壓降取 5mmHg NP := 30 Δ P0 := PW := PD + NP Δ P0 = atm 所以 塔底壓力為 PW = kPa 操作溫度的確定 常壓操作，可近似認為是理想體系 1．塔頂溫度的計算 由露點方程得 tD := 176。 C 設第 15塊板進料 PF := PD + 15Δ P0 = kPa 因為是泡點進料所以由泡點方程可以求得 進 料溫度為 tF := 176。 塔板效率的計算 平均塔溫 tm 下相對揮發(fā)度 實際塔板數(shù)為 與之前假設的 30塊塔板相差無幾，取 31塊 X R Rm in?? ?R 1? 0 .2 3 3 8 3??? c 1?? NT root f c( ) c??( )?? NT ? t m t D t W?2 12 27 7??? P 2 t m 10 5 .9 9 9 1 2 71 2 5 3 .2 7 32 0 3 . 9 2 6 7 t m????? ???1 7 5 .2 0 4 7 1??? P 3 t m 10 6 .0 6 9 9 11 4 16 .9 2 22 1 2 . 4 3 4 t m????? ???8 5 .0 1 3 4 2??? kPa kPa ?m P2tmP3tm 09 1??? E T 0 .4 9 ? m ? l? ? 0 .24 5? 0 .5 9 0 0 3??? ? l 0 . 1 9 9 9 x 1F 0 . 2 0 2 4 x 2F? 0 . 2 4 8 0 x 3F? 0 . 2 6 1 9 x 4F? 0 . 2 2 7 3 2??? N NT 1?ET 89??? f c( ) c Nm in?? ?c 2? 2???化工原理課程設計 19 進料位置的確定： 已知 所以精餾段塔板數(shù) 14 塊，提餾段 16 塊， 進料位置為 15 塊塔板處。 綜上兩種方法， 精餾段 取板間距為 500mm, 塔徑為 1000mm 時，最佳 u m a x 0 .0 5 5 g H T1 2 L 12V 12??? ??? ? L? V?? L ? V?? V??? ??? 1 .6 1 1 5 7 ms??? K ?? Ks ?? u 0 .9 K Ks u m a x 9 8 7 ms??? D 4 2 .6 1 6 7 10 3?? ?? 9 8 7 3 6 0 0 m 0 .9 0 5 0 4 m??? HT 500mm?? u m a x 0 .0 5 5 g H T1 2 L 12V 12??? ??? ? L? V?? L ? V?? V??? ??? 1 .6 9 8 7 4 ms??? K ?? Ks ?? u 0 .9 K Ks u m a x 0 9 9 ms??? D 4 2 .6 1 6 7 10 3?? ?? 0 0 9 9 3 6 0 0 m 0 .8 8 18 4 m??? 化工原理課程設計 27 Simth法 第一組板間距 600mm 表 54 各組分密度表 Tw=℃ 苯 甲苯 乙苯 鄰二甲苯 kg/cum kg/cum kg/cum kg/cum vapor liquid 提餾段，以最低的一塊板為例 液相密度 氣相密度 液相流率 ? LW 1x AW7 3 2 . 8 9 0 4 kgm 3??????x BW7 3 8 . 5 8 6 4 kgm 3??????? x CW7 4 7 . 3 7 9 8 kgm 3??????? x DW7 6 5 . 6 6 8 7 kgm 3???????????????7 5 0 . 1 3 1 4 4 kgm 3??? ? VW 3 . 0 7 6 4 5 9 kgm 3 x AW 3 . 6 6 9 8 9 8 kgm 3 x BW? 4 . 2 7 2 5 9 8 kgm 3 x CW? 4 . 2 7 8 5 2 7 kgm 3 x DW? 4 . 2 6 7 1 kgm 3??? L 4 F m L 1? 1 8 9 3 10 5? m o lhr??? M w M A x AW M B x BW? M C x CW? M D x DW? 0 . 1 0 6 0 2 kgm o l??? L 41 L 1 Mw 7 .4 4 8 1 6 10 3? kghr??? L 42 L 41?LW 914 m3hr??? V4 V1 9 .9 6 2 4 9 10 4? m o lhr??? V 41 V 4 Mw 5 6 1 8 10 4? kghr??? V 42 V 41? VW 2 .4 7 5 1 8 10 3? m3hr??? L 42V42??? ????LW?VW??? ???0 .5 31 9? 化工原理課程設計 28 設塔板間距為 HT := 600mm = 板上液層高度為 hL := 70mm = 則 HT hL = 由 Smith氣相 負荷因數(shù)關系圖可得 C20 := 表 55 塔底溫度下各組分的表面張力 苯 甲苯 乙苯 鄰二甲苯 N/m N/m N/m N/m 取第二組板間距 500mm HT := 500mm = 板上液層高度為 hL := 70mm = 則 HT hL = 由 Smith 氣相負荷因數(shù)關系圖可得 C20 := ? 0 . 0 1 2 9 2 8 Nm x AW 0 . 0 1 4 1 5 8 Nm x BW? 0 . 0 1 5 3 9 6 Nm x CW? 0 . 0 1 6 5 8 3 1 Nm x DW? 0 . 0 1 5 5 7 Nm??? C C 20?Nm0 .0 2????????0 .2ms 0 .11 12 9 ms??? u m a x C ? L ? V?? ?? V 9 5 6 4 ms??? u um a x 69 5 ms??? D 4 2 .4 3 6 8 4 10 3?? ?3 .14 8 1 3 3 6 0 0 m 0 .8 5 19 1 m??? ? 0 . 0 1 2 9 2 8 Nm x AW 0 . 0 1 4 1 5 8 Nm x BW? 0 . 0 1 5 3 9 6 Nm x CW? 0 . 0 1 6 5 8 3 1 Nm x DW? 0 . 0 1 5 5 7 Nm??? 化工原理課程設計 29 取第三組板間距 450mm HT := 450mm = 板上液層高度為 hL := 70mm = 由 Smith氣相負荷因數(shù)關系圖可得 C20 := C C 20?Nm0 .0 2????????0 .2ms 0 .0 8 9 4 1 ms??? u m a x C ? L ? V?? ?? V 6 2 3 1 ms??? u um a x 36 2 ms??? D 4 2 .4 3 6 8 4 10 3?? ?? 0 .9 5 4 5 7 3 6 0 0 m 0 .9 5 0 2 m??? 則 HT hL? m? ? 0 . 0 1 2 9 2 8 Nm x AW 0 . 0 1 4 1 5 8 Nm x BW? 0 . 0 1 5 3 9 6 Nm x CW? 0 . 0 1 6 5 8 3 1 Nm x DW? 0 . 0 1 5 5 7 Nm??? C C 20?Nm0 .0 2????????0 .2ms 0 .0 7 8 ms??? u m a x C ? L ? V?? ?? V 8 4 ms??? u um a x 18 8 ms??? D 4 2 .4 3 6 8 4 10 3?? ?? 0 .8 3 2 7 1 3 6 0 0 m 1 7 3 5 m??? 化工原理課程設計 30 表 56 smith法算提餾段塔徑結果表 Smith 法 HT D D 圓整 HTDD mm mm mm mm 1 450 1200 648000000 2 500 1000 500000000 3 600 1000 600000000 三者對比后， HT=500mm 時最佳。 故取塔徑為 1000mm, 板間距為 600mm， 即 D := 1000mm HT := 600mm。