【正文】 00由表318可知，輕關(guān)鍵組分丙烷= 由公式(31)、(32)計(jì)算，取飽和液相進(jìn)料，進(jìn)行θ試差，得到下表：表316 T201確定θ基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表組分進(jìn)料組成XiF，mol%θ=乙烷丙烯丙烷丁烯合計(jì)所以，θ=，代入式(31)，計(jì)算得=。 全塔效率平均溫度T==(43+98)/2=℃查《石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊(cè)》得到各組分粘度[4]如下表： 表318 T201各組分粘度表組分乙烷丙烯丙烷丁烯,cP（%）則由奧康奈爾法：=丙烷=，則全塔效率== 實(shí)際塔板數(shù)的確定=/=假設(shè)塔板數(shù)為N=28塊塔板，假設(shè)合理。進(jìn)料在第18塊板。利用泡點(diǎn)方程試差法=，求。 表319 T201進(jìn)料溫度基本數(shù)據(jù)表組分乙烷丙烯丙烷丁烯（50℃）mpa（46℃）mpa所以，=46℃。可得表320 表320 T301清晰分割物料衡算表組分丙烯丙烷合計(jì)進(jìn)料質(zhì)量流量kg/h質(zhì)量分?jǐn)?shù)m%100摩爾流量kmol/h摩爾分?jǐn)?shù)mol%100塔頂餾出液質(zhì)量流量kg/h質(zhì)量分?jǐn)?shù)m%100摩爾流量kmol/h摩爾分?jǐn)?shù)mol%100塔釜餾出液質(zhì)量流量kg/h質(zhì)量分?jǐn)?shù)m%100摩爾流量kmol/h摩爾分?jǐn)?shù)mol%100 確定塔的操作壓力及溫度 確定塔操作壓力取=40℃，塔頂采用冷凝器，查得40℃下，塔頂各組分的飽和蒸汽壓，由=/以及泡點(diǎn)方程=1得=。 塔頂塔釜溫度的確定(1)塔頂溫度由前可知，=，由露點(diǎn)方程=1試差。(2)塔釜溫度的確定由前面計(jì)算知，=,用泡點(diǎn)方程=1，即=進(jìn)行驗(yàn)證，得到表327。 確定最小回流比以重關(guān)鍵組分丙烷為基準(zhǔn)，則有= /。由(31)得到，=。 進(jìn)料溫度的確定由前面計(jì)算知道，=，利用泡點(diǎn)方程試差法=，求。 表327 各塔操作條件匯總表操作參數(shù)T101T201T301T，℃回流404040塔頂534341進(jìn)料654654塔釜1529878P，atm回流塔頂進(jìn)料塔釜RN實(shí)際塔板數(shù) 2928精餾段塔板數(shù) 1518提餾段塔板數(shù) 1410 第四章 能量衡算 T101能量衡算 焓值衡算 表41 T101各組分焓值組分甲烷乙烯乙烷丙烯丙烷丁烯混合焓值回流40℃質(zhì)量分?jǐn)?shù)m%塔頂53℃質(zhì)量分?jǐn)?shù)m%進(jìn)料65℃質(zhì)量分?jǐn)?shù)m%塔釜93℃質(zhì)量分?jǐn)?shù)m%注：表41中的焓值單位kJ/kg 熱負(fù)荷的計(jì)算(1)計(jì)算冷凝器熱負(fù)荷QC[6]對(duì)圖41中方框做熱量衡算VQCLD圖41 冷凝器熱負(fù)荷計(jì)算圖冷凝器為泡點(diǎn)回流，由物料平衡得：QC=(L+D)(HV1－HLD)=(R+1)D() =(＋1)(－)=()(2)計(jì)算再沸器熱負(fù)荷QBDLWQBVF圖42 再沸器熱負(fù)荷計(jì)算圖由全塔熱量衡算式：QF+QB=QC+QD+QL+QW即：FHF+QB=DHD+QC+WHW+QL，其中QL=5%max(QB，QC)假設(shè) QL= 則：QB= (DHD+QC+WHW－FHF)/　 　　　=(++)/ =由于QBQC，所以假設(shè)成立?！?= kJ/(kg℃)，所以 (2)蒸汽用量(℃)，查得氣化潛熱rB=。查得=，=。表52 H u D 圓整 D^2H 400 450 500 2 600 根據(jù)塔體積最小原則，得出H=，D= (2)提餾段 查得各組分相應(yīng)密度數(shù)據(jù)如表52： 表53 T101提餾段各組分?jǐn)?shù)據(jù)組分T=152℃ P=乙烷丙烯丙烷丁烯合計(jì)氣液相摩爾分?jǐn)?shù)%100相對(duì)分子質(zhì)量氣液相平均分子質(zhì)量液相質(zhì)量分?jǐn)?shù)%100液相密度Kg/①液相密度的計(jì)算： =②氣相密度的計(jì)算：由于T101操作壓力P3atm，需用壓縮因子法求算壓縮因子Z： = =， = = ===，Pr==，=Z=+==PM平/ZRT=③計(jì)算塔徑：L39。=V= L=LM/= V=VM/=由波律初估計(jì)塔徑，取安全系數(shù)K=，取K=1 分別取板間距H=300,450,500,600mm 以H=450mm 為例u==則適宜的氣體流通截面上的氣速u=KKu=空塔氣速==塔徑D==同理做表算出其他H情況下的塔徑，并可列下表。②堰高：hw=50mm③溢流堰的型式采用平口堰由公式how=驗(yàn)證精餾段：how =6mm。所以選平口堰合適。(3)受液盤(pán)為保證側(cè)線采出的連續(xù)均勻，造成良好的正液封，并對(duì)改變液體流具有緩沖作用，有利于氣泡分離，全塔采用凹型受液盤(pán)，且不設(shè)進(jìn)口堰，盤(pán)深50mm。②降液管的面積及寬度查《化工原理課程設(shè)計(jì)》附十圖得到表58：表55 T101降液管標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)直徑，mm堰長(zhǎng)，mm寬度，mm板間距，mm降液管面積，cm2Ad/AT，%20001456314450315510(5)塔板布置 塔徑=2000mm，采用分塊式塔板。 (2)浮閥的排列：采用叉排式，等邊三角形排列 邊長(zhǎng)取75mm，高隨開(kāi)孔率變更。浮閥個(gè)數(shù)為214。浮閥個(gè)數(shù)為214。：塔壁到離它最近的閥孔中心線的距離：② 浮閥數(shù)的確定：精餾段：提鎦段：根據(jù)《化工原理課程設(shè)計(jì)》取標(biāo)準(zhǔn)浮閥數(shù)N=214受液區(qū)WC分布區(qū)邊緣區(qū)WFWd鼓泡區(qū)降液區(qū)破沫區(qū)圖51 塔板區(qū)域劃分示意圖弓形板矩形板通道板弓形板矩形板圖52 塔板分塊示意圖③閥孔排列：閥孔按照等腰三角形排列： (51)根據(jù)《化工原理課程設(shè)計(jì)》(235)、(236)、(237)式，已知=314mm.由經(jīng)驗(yàn)式 (52) (53) (54) 取W=，W=(51)至（54）式中，得到=，==65接近65mm，故取W=，W=。單板壓降計(jì)算公式：hp=++（以液柱高度表示）式中，：干板壓降，：液層壓降：克服液體表面張力壓降(1)精餾段 ① 干板壓降浮閥全開(kāi)前=浮閥全開(kāi)后= = （液柱）②液層壓降=β（+）充氣系數(shù),一般可取β=～,所以取β=. ：出口堰高 m：堰上液頭高，對(duì)平口堰可用。綜上，單板壓降為：= m(液柱)檢驗(yàn)：＜6mmHg所以，T201設(shè)計(jì)基本合理。所以，單板壓降=（液柱）檢驗(yàn)：＜6mmHg所以，T201設(shè)計(jì)基本合理。所以，=max()=%。合適。(三)降液管內(nèi)的液面高度 可由公式計(jì)算求得，其中：踏板上溢流堰出口處的液面高度，m。：塔板上液面落差，m。：液體流過(guò)降液管時(shí)的阻力損失，m液柱。 取相對(duì)泡沫密度ψ= =(+)= 可知滿足要求，塔板結(jié)構(gòu)參數(shù)合理。 取相對(duì)泡沫密度ψ= =(+)=可知滿足要求，塔板結(jié)構(gòu)參數(shù)合理。（1） 提鎦段：=， 所以=所以＞，合適。（五） 液體在降液管內(nèi)的停留時(shí)間t：精餾段：＞5S提鎦段：＞5S（六） 塔板的負(fù)荷性能圖：(1)精餾段：① 過(guò)量霧沫夾帶線令V=②淹塔線：a==b== c== d=(1+)= ③過(guò)量漏液線（氣相負(fù)荷下限線）： ④降液管超負(fù)荷線（液相負(fù)荷上限線）：取停留時(shí)間t=4s ⑤液相負(fù)荷下限線 L= ⑥實(shí)際操作時(shí)，精餾段負(fù)荷性能圖=，=取數(shù)值，計(jì)算出相應(yīng)的，作出負(fù)荷性能圖。操作彈性：操作彈性均在3～4范圍內(nèi)，符合要求，計(jì)算合理。 表57T101精餾段負(fù)荷性能匯總，4100120過(guò)量霧沫夾帶線，淹塔線，過(guò)量漏液線，液相負(fù)荷下限，降液管超負(fù)荷，圖53 T101精餾段負(fù)荷性能圖操作線與邊界線兩交點(diǎn)的縱坐標(biāo)分別為=，=。 T201的設(shè)計(jì)與選型選用板式塔(1)精餾段查得各組分相應(yīng)密度[7]數(shù)據(jù)如表511：表58T201精餾段各組分?jǐn)?shù)據(jù)表組分T=53℃ P=乙烷丙烯丙烷丁烯合計(jì)氣液相摩爾分?jǐn)?shù)%100相對(duì)分子質(zhì)量液相質(zhì)量分?jǐn)?shù)%100液相密度，kg/m3 M==①液相密度的計(jì)算：②氣相密度[8]的計(jì)算：v=PM平/ZRT=③計(jì)算塔徑：摩爾流量： L=RD= V=(R+1)D=體積流量：L=LM/=V=VM/=由波律初估計(jì)塔徑，取安全系數(shù)K=，取K=1 分別取板間距H=300,450,500,600mm 以H=450mm 為例u==則適宜的氣體流通截面上的氣速u=KKu=空塔氣速==塔徑D==同理做表算出其他H情況下的塔徑，并可列下表。=L+qF=V39。 表511 H u D 圓整 D^2H 400 450 500 1 600 根據(jù)塔體積最小原則，得出H=，D= [9]的計(jì)算由《化工原理課程設(shè)計(jì)》9293頁(yè)得到塔高：+H裙①塔頂空間高度：HD＝②進(jìn)料板間距HF=③塔釜高度:Hw，設(shè)停留時(shí)間為10分鐘 = = =H(N2)= = T201的塔體設(shè)計(jì)Ⅰ溢流裝置(1)板上溢流形式的確定由選擇單溢流(2)溢流裝置 ①堰長(zhǎng)：=1000=700mm根據(jù)《化工原理課程設(shè)計(jì)》附十圖得到=714mm。提餾段：how =6mm。由此可初步計(jì)算塔板清液層高度：精餾段：hl=hw+how= 提餾段：hl=hw+how=因140mm,故開(kāi)1個(gè)的淚孔，開(kāi)孔在守液盤(pán)中心線上。(4)降液管 ③ 底隙高h(yuǎn)b因?yàn)椴捎冒夹问芤罕P(pán)，所以降液管底隙高h(yuǎn)b等于盤(pán)深，即。 (1)浮閥的閥型 選用F1型重閥，閥孔徑為φ39mm，閥徑為48mm，質(zhì)量約33g。(3)塔板開(kāi)孔率由適宜閥孔氣速求開(kāi)孔率①精餾段=空塔氣速：開(kāi)孔率：由《化工原理課程設(shè)計(jì)》第142頁(yè)附十圖查標(biāo)準(zhǔn)系列，選用開(kāi)孔標(biāo)準(zhǔn)值。②提鎦段：=空塔氣速：開(kāi)孔率：由《化工原理課程設(shè)計(jì)》第142頁(yè)附十圖查標(biāo)準(zhǔn)系列，選用開(kāi)孔標(biāo)準(zhǔn)值。(4) 塔板布置① 區(qū)域劃分：對(duì)于分塊式塔板：～110mm～90mm：溢流堰到離它最近的一排浮閥中心