【正文】 621 ????? ??Aa ? ? 1 mkgL F M ???? （ 5） 精餾段液相平均密度的計(jì)算： )( mkgL F M ???? 液相平均表面張力的計(jì)算 液相平均表面張力依據(jù)下式計(jì)算： iiLM x?? ?? （ 1） 塔頂液相平均表面張力的計(jì)算： 由 30?DT ℃ ，查化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)得： mmNA ?? mmNB ?? mmNL F M )9 9 9 (0 4 9 9 ??????? （ 2） 進(jìn)料板液相平均表面張力的計(jì)算： 由 5?FT ℃ ，查化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)得： mmNA ?? mmNB ?? mmNL F M )0 1 4 7 ( 1 4 7 ??????? （ 3） 精餾段液相平均表面張力： mmNLM )( ???? 低沸精餾塔的塔體工藝尺寸的計(jì)算 圖 24為低沸精餾塔示意圖。各項(xiàng)計(jì)算如下： （ 1） 堰長 WL m4 6 ???? DL W （ 2） 溢流堰高度 Wh 由 OWLW hhh ?? ，選用平直堰，堰上液層高度 OWh ： 32 ????????? WhOW LLEh 近似取 1?E ，則 ： mLLEhWhOW 32 ??????? ????????????? 取板上清液層高度 mm40?Lh ，故 m0 2 1 ???W （ 3） 弓形降液管寬度 DW 和截面積 FA 由 ?DLW 得 ： ?TF AA ?DWD 故 ： mDW D ???? mAA TF ???? 驗(yàn)算液體在降液管中停留時(shí)間，即 ： ssL HAh TF 0036 00 ??? ????? 故降液管設(shè)計(jì)合理。 化學(xué)與環(huán)境工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 塔板布置 （ 1） 塔板的分塊 因 mmD 800700 ?? ， 故塔板采用整塊式。 （ 3） 開孔區(qū)面積計(jì)算 開孔區(qū)面積 aA ： ???????? ??? ? rxrxrxA a 1222 s in1802 ? mWDr C ????? 故 ： 212 i n180 mA a ????????? ???? ?? （ 4） 篩孔計(jì)算及其排列 選用 mm3?? 碳鋼板，取篩孔直徑 mmd 5? 。 ??d? 07 ??? ????? FT aFT AA AAA A 由干板孔流系數(shù)圖，確定孔流系數(shù) ?C 。 由式 : ? ? ? ? mhhhh OWWdp 0 4 1 2 1 ???????? ? 液柱 由式 : 20 ?????????? hLLhWSr 得： mh r 2 ??????? ??? 液柱 取泡沫相對(duì)密度 ?? 。 液沫夾帶 由式 :6????????????????? ?LTFTgV hHAAVe ? 得： 36?????????????????????Ve ????????? ? 干氣液體干氣液體 kgkgkgkg 0 0 1 6 ?? 化學(xué)與環(huán)境工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 可見液沫夾帶量可以允許。 mh 3 ??? ??? ?? 液柱 由式： ? ?gLOW hhCu ? ???? 0 得： ? ? smu OW ??????? 87 ??? OWuuK 可見不會(huì)發(fā)生漏液現(xiàn)象。 低沸塔接管的選型 進(jìn)料管的選型計(jì)算 進(jìn)料流量 ： hKmolF ? 進(jìn)料的平均摩爾質(zhì)量 ： hK m o lM L F M ? 進(jìn)料的平均密度 ： mkgL F M ?? ?? 由 文獻(xiàn) [1]得： uqd ? 一般液體流速為 sm3~ ，氣體流速為 sm30~10 。 塔頂氣體進(jìn)入冷凝管的選型計(jì)算 塔頂氣體流量 ： hKmolV ? 塔頂氣體的平均摩爾質(zhì)量 ： K m o lkgM V D M ? 由 30?DT ℃ ，查化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)得： 化學(xué)與環(huán)境工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 mkga ?? 3894 mkgb ?? ? ? 3/???? 塔頂氣體的平均密度 ： mkg?? 由 文獻(xiàn) [1]得： uqd ? 一般液體流速為 sm3~ ，氣體流速為 sm30~10 。 塔頂回流管的選型計(jì)算 塔頂回流量 ： hKmolL ? 塔頂回流的平均摩爾質(zhì)量 ： K m o lkgM LD M ? 塔頂回流的平均密度 ： mkgL D M ?? ?? 由 文獻(xiàn) [1]得： uqd ? 一般液體流速為 sm3~ ，氣體流速為 sm30~10 。 塔底出液管徑的確定 塔底出液量 ： hKmolW 185? 塔底出液的平均摩爾質(zhì)量 ： K m o lkgM W ? 由于塔底出液含有 % 的氯乙烯，塔底出液的平均密度近似為氯乙烯在 50 ℃ 的密度。 由 hmMWq WV ????? ?，取 smu 2 ，則： mmmuqd V ????? 由 文獻(xiàn) [1]附錄 十七 中查普通無縫鋼管的選用細(xì)則 ， 確定選用： mmmm 457 ?? ，其內(nèi)徑為 ? ? mmd 494257 ???? 。 ?? 塔底蒸汽的平均摩爾質(zhì)量 ： K m o lkgMM W ?? 塔底蒸汽的平均密度 ： 3855 mkg?? 由 文獻(xiàn) [1]得： uqd ? 一般液體流速為 sm3~ ，氣體流速為 sm30~10 。 化學(xué)與環(huán)境工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 低沸塔設(shè)計(jì)結(jié)果一覽表 項(xiàng)目 符號(hào) 單位 精餾段計(jì)算數(shù)據(jù) 平均壓力 MP KPa 平均溫度 MT ℃ 氣相體積流量 SV sm3 液相體積流量 SL sm3 實(shí)際塔板數(shù) N 個(gè) 14 板間距 TH m 塔的有效高度 Z m 塔徑 D m 空塔氣速 u sm 堰長 WL m 堰高 Wh m 堰寬 DW m 底隙高度 0h m 清液層高度 Lh mm 40 孔徑 d mm 5 孔間距 t mm 15 孔數(shù) n 個(gè) 1186 開孔區(qū)面積 aA 2m 閥孔氣速 0u sm 塔板壓降 ph m 液注高度 降液管停留時(shí)間 ? s 降液管清液層高度 dH m 液沫夾帶 Ve 干氣液體 kgkg 化學(xué)與環(huán)境工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 3 高沸精餾塔工藝設(shè)計(jì) 高沸塔的物料衡算 在高沸塔中，主要進(jìn)行氯乙烯和二氯乙烷的分離。 原料液及塔頂，塔底的摩爾分率 氯乙烯的摩爾質(zhì)量 ： K m o lkgM A ? 二 氯乙烷的摩爾質(zhì)量 ： K m o lkgM B ? 進(jìn)料： ???Fx 塔頂： ???Dx 塔底： ???Wx 原料液及塔頂，塔底的平均摩爾質(zhì)量 K m o lkgM F )9 8 7 ( 8 7 ?????? K m o lkgM D )9 9 9 ( 9 9 ?????? K m o lkgM W )0 0 1 4 ( 0 1 4 ?????? 物料衡算 原料液處理量： hKm olF / ?? 總物料衡算： WDF ?? WD?? 氯乙烯的物料衡算 ： WD ????? 0 0 1 4 9 9 8 7 8 2 解得： hKmolD 180? hK m olW ? 化學(xué)與環(huán)境工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 hK m o lF ? 氯乙烯 二氯乙烷 hKmolD 180? 氯乙烯 二氯乙烷 hK m o lW ?氯乙烯 二氯乙烷 圖 31 高沸精餾塔 表 31 高沸塔物料衡算計(jì)算結(jié)果 組分 進(jìn)料 F 塔頂 D 塔底 W 流量 hKmol 180 由表 31可知物料平衡。 精餾塔的氣液相負(fù)荷 hK m o lRDL ???? hK m o lDRV 2 7 01 8 0)()1( ?????? hK mo lFLL / ?????? hK m o lVV /270??? 求操作線方程 精餾段操作線方程： ???? xxVDxVLyD 提餾段操作線方程： 0000 ?????????? xxVWxVLyW 圖解法求理論板層數(shù) 化學(xué)與環(huán)境工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 圖 33 圖解法求取塔板數(shù) 采用圖解法求得理論板層數(shù)為： 總理論板層數(shù) ?TN ， 進(jìn)料板位置 2?FN 。 所以：精餾段實(shí)際板層數(shù) ： ??精N 提餾段實(shí)際板層數(shù) ： ??提N 高沸塔其他物性數(shù)據(jù)的計(jì)算 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算，以精餾段為例進(jìn)行計(jì)算 。各項(xiàng)計(jì)算如下： （ 1） 堰長 WL 取 ： mDL W 7 9 ???? （ 2） 溢流堰高度 Wh 由OWLW hhh ??選用平直堰，堰上液層高度 OWh ： 3/210 ????????? WhOW LLEh 近似取 1?E ，則 ： mlLEhWhOW 3/23/2 ??????? ????????????? 取板上清液層高度 mmhL 40? ， 故 mh W 0 2 1 ??? 化學(xué)與環(huán)境工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 （ 3） 弓形降液管寬度 DW 和截面積 FA 由 ?DLW 得 ： ?TF AA ?DWD 故 ： mAA TF ???? mDW D ???? 驗(yàn)算液體在降液管中停留時(shí)間，即 ： sL HAh TF ??? ????? 故降液管設(shè)計(jì)合理。 塔板布置 （ 1） 塔板的分塊 因 mmD 800? ，故塔板采用分塊式。 （ 2） 邊緣區(qū)寬度確定 取 mWW SS 39。篩孔按正三角形排列，取孔中心距 ： 化學(xué)與環(huán)境工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 3?dt mmt 1553 ??? 篩孔數(shù)目 n 為： 22 ???? t An a 開孔率為： % 2200 ????????????????? tdAAa? 氣體通過閥孔的氣速為： smAVu S ???? 高沸塔塔板校核 降液管液泛 取板厚 mm3?? ，取篩孔直徑 mmd 50 ? 。 smAVu S ??? 由式： 20021 ????????? CughLgd ?? ? ?清液柱m 得： mh d 1 2 ??????????? 由式： smAA Vu FT Sa ?????? 故氣相動(dòng)能因子 : ? ?smkguF VMaa ????? ? 查動(dòng)能因子 aF 確定充氣系數(shù) ?? 。 mhhhH rLpd 0 9 7 0 3 5 3 ??????? mhH WT ???? 可見，滿足 ? ?WTd hHH ??? 21，即降液管不會(huì)發(fā)生液泛。 漏液 由式：4 dhL??? ? 計(jì)算克服液體表面張力的作用引起的壓降。 由塔板校核結(jié)果可見，塔板結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇基本合理，所設(shè)計(jì)的各項(xiàng)尺寸可用。 由 hmMFq L F MV 6 8 2 ????? ?，取 smu 2? ，則： mmmuqd V ????? 由 文獻(xiàn) [1]附錄 十七 中查普通無縫鋼管的選用細(xì)則，確定選用 ： mmmm ?? ， 其內(nèi)徑為 mmd 61)(68 ???? 。 由 hmMVq V DMV 1 7 0 ????? ?，取 smu 20? ，則： mmmuqd V 36 ????? 由 文獻(xiàn) [1]附錄 十七 中查普通無縫鋼管的選用細(xì)則，確定選用： mmmm 332 ?? ，其內(nèi)徑為 mmd 26)23(32 ???? 。 由 hmMLq L DMV ????? ?，取 smu ? ，則： mmmuqd V 36 ????? 由 文獻(xiàn) [1]附錄 十七 中查普通無縫鋼管的選用細(xì)則，確定選用 ： mmmm ?? ，其內(nèi)徑為 mmd 38)(45 ???