化工原理課程設(shè)計(jì)--苯_甲苯連續(xù)精餾塔的設(shè)計(jì)解讀

1、苯-甲苯連續(xù)精微篩板塔的設(shè)計(jì)化工原理課程設(shè)計(jì)苯-甲苯連續(xù)精微篩板塔的設(shè)計(jì)專業(yè)班級(jí) ：09級(jí)化學(xué)工程與工歹2班姓 名：吳凡平學(xué) 號(hào)：06109240指導(dǎo)老師：M設(shè)計(jì)地點(diǎn)：東南大學(xué)成賢學(xué)院2011年9月目錄序百-4 -二板式精儲(chǔ)塔設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) -5 -三設(shè)計(jì)計(jì)算-6 -3.1 設(shè)計(jì)方案的選定及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的搜集 -6 -3.2 精儲(chǔ)塔的物料衡算-9 -3.2.1 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率 9 -3.2.2 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量 .-9 -3.2.3 物料衡算.-.9 -3.3 塔板數(shù)的確定-9 -3.3.1 理論塔板數(shù)的確定 9 -3.3.2 全塔效率的計(jì)算 -.13 -3.3.

2、3 求實(shí)際板數(shù)-.14 -3.4 精儲(chǔ)塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算 -14 -3.4.1 操作壓力的計(jì)算 -.14 -3.4.2 操作溫度的計(jì)算 -.15 -3.4.3 平均摩爾質(zhì)量的計(jì)算.-.16 -3.4.4 平均密度的計(jì)算 -.17 -3.4.5 液體平均表面張力的計(jì)算 -20 -3.4.6 液體平均黏度的計(jì)算 -21 -3.4.7 氣液負(fù)荷計(jì)算-.22 -3.5 精微塔的塔體工藝尺寸計(jì)算 -23 -3.5.1 塔徑的計(jì)算-.23 -3.5.2 有效塔高的計(jì)算 -.25 -3.6 塔板主要工藝尺寸的計(jì)算 -25 -3.6.1 溢流裝置計(jì)算-.25 -3.6.2 塔板布置-.28 -3

3、.7 篩板的流體力學(xué)驗(yàn)算 -29 -3.7.1 塔板阻力-.29 -3.7.2 漏液點(diǎn)-.30 -3.7.3 霧沫夾帶-.31 -3.7.4 液面落差-.31 -3.7.5 液泛的校核-.32 -3.8 塔板負(fù)荷性能圖 -33 -四設(shè)計(jì)結(jié)果一覽表-41 -五板式塔得結(jié)構(gòu)與附屬設(shè)備 -42 -5.1 附件的計(jì)算-42 -5.1.1 配管.-.42 -5.1.2 冷凝器.-.44 -5.1.3 冉沸器.-.45 -5.2 板式塔結(jié)構(gòu) -46 -六參考書(shū)目-47 -七設(shè)計(jì)心得體會(huì) -47 -八 附錄：苯-甲苯連續(xù)精儲(chǔ)過(guò)程板式精儲(chǔ)塔示意圖 -49 -一序已化工原理課程設(shè)計(jì)是綜合運(yùn)用化工原理課程和有關(guān)先

4、修課程（物理化學(xué)，化工制圖等）所學(xué)知識(shí)，完成一個(gè)單元設(shè)備設(shè)計(jì)為主的一次性實(shí)踐教學(xué)， 是理論聯(lián)系實(shí)際的橋梁，在整個(gè)教學(xué)中起著培養(yǎng)學(xué)生能力的重要作用。 通過(guò)課程 設(shè)計(jì)，要求更加熟悉工程設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容， 掌握化工單元操作設(shè)計(jì)的主要程序及 方法，鍛煉和提高學(xué)生綜合運(yùn)用理論知識(shí)和技能的能力，問(wèn)題分析能力，思考問(wèn)題能力，計(jì)算能力等。精儲(chǔ)是分離液體混合物（含可液化的氣體混合物）最常用的一種單元操作， 在化工，煉油，石油化工等工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。精儲(chǔ)過(guò)程在能量劑驅(qū)動(dòng)下（有 時(shí)加質(zhì)量劑），使氣液兩相多次直接接觸和分離，利用液相混合物中各組分的揮 發(fā)度的不同，使易揮發(fā)組分由液相向氣相轉(zhuǎn)移，難揮發(fā)組分由氣相向液相轉(zhuǎn)

5、移， 實(shí)現(xiàn)原料混合液中各組分的分離。 根據(jù)生產(chǎn)上的不同要求，精儲(chǔ)操作可以是連續(xù) 的或間歇的，有些特殊的物系還可采用衡沸精儲(chǔ)或萃取精儲(chǔ)等特殊方法進(jìn)行分 離。本設(shè)計(jì)的題目是苯-甲苯連續(xù)精微篩板塔的設(shè)計(jì)，即需設(shè)計(jì)一個(gè)精儲(chǔ)塔用來(lái) 分離易揮發(fā)的苯和不易揮發(fā)的甲苯， 采用連續(xù)操作方式，需設(shè)計(jì)一板式塔將其分 離。二板式精儲(chǔ)塔設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)一、設(shè)計(jì)題目苯-甲苯連續(xù)精微篩板塔的設(shè)計(jì)。二、設(shè)計(jì)任務(wù)(1)原料液中苯含量：質(zhì)量分率=50%(質(zhì)量)，其余為甲苯。(2)塔頂產(chǎn)品中苯含量不得低于95 % (質(zhì)量)。 殘液中苯含量不得高于5% (質(zhì)量)。生產(chǎn)能力：40000t/y苯產(chǎn)品，年開(kāi)工300天。三、操作條件(1)精儲(chǔ)塔頂

6、壓強(qiáng)：常壓(2)進(jìn)料熱狀態(tài)：泡點(diǎn)進(jìn)料回流比：自選 單板壓降壓：0.7kPa四、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求(1)設(shè)計(jì)方案的確定及流程說(shuō)明塔的工藝計(jì)算塔和塔板主要工藝尺寸的設(shè)計(jì)塔高、塔徑以及塔板結(jié)構(gòu)尺寸的確定；塔板的流體力學(xué)驗(yàn)算；塔板的負(fù)荷性能圖(4)編制設(shè)計(jì)結(jié)果概要或設(shè)計(jì)一覽表(5)輔助設(shè)備選型與計(jì)算(6)繪制塔設(shè)備結(jié)構(gòu)圖：采用繪圖紙徒手繪制五、時(shí)間及地點(diǎn)安排(1)時(shí)間：2011.8.15 2011.9.9(第 1 周第 4 周)(2)地點(diǎn)：東南大學(xué)成賢學(xué)院六、參考書(shū)目1夏清，陳常貴？化工原理下冊(cè)？天津：天津大學(xué)出版社，20052任曉光？化工原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)？北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009三設(shè)計(jì)計(jì)算3.1設(shè)

7、計(jì)方案的選定及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的搜集本設(shè)計(jì)任務(wù)為分離苯一甲苯混合物。由于對(duì)物料沒(méi)有特殊的要求，可以在常 壓下操作。對(duì)于二元混合物的分離，應(yīng)采用連續(xù)精儲(chǔ)流程。設(shè)計(jì)中采用泡點(diǎn)進(jìn)料， 將原料液通過(guò)預(yù)熱器加熱至泡點(diǎn)后送入精儲(chǔ)塔內(nèi)。塔頂上升蒸氣采用全凝器冷 凝,冷凝液在泡點(diǎn)下一部分回流至塔內(nèi)，其余部分經(jīng)產(chǎn)品冷卻器冷卻后送至儲(chǔ)罐。 該物系屬易分離物系，最小回流比較小，故操作回流比取最小回流比的1.91388倍。塔底設(shè)置再沸器采用間接蒸汽加熱， 塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送至儲(chǔ)罐。其中由于 蒸儲(chǔ)過(guò)程的原理是多次進(jìn)行部分汽化和冷凝， 熱效率比較低，但塔頂冷凝器放出 的熱量很多，但其能量品位較低，不能直接用于塔釜的熱源，在本次設(shè)

8、計(jì)中設(shè)計(jì) 把其熱量作為低溫?zé)嵩串a(chǎn)生低壓蒸汽作為原料預(yù)熱器的熱源之一，充分利用了能量。塔板的類型為篩板塔精儲(chǔ)，篩板塔塔板上開(kāi)有許多均布的篩孔， 孔徑一般為 38mm篩孔在塔板上作正三角形排列。 篩板塔也是傳質(zhì)過(guò)程常用的塔設(shè)備， 它 的主要優(yōu)點(diǎn)有：(1 )結(jié)構(gòu)比浮閥塔更簡(jiǎn)單，易于加工，造價(jià)約為泡罩塔的60%,為浮閥塔的80%左右。(2 )處理能力大，比同塔徑的泡罩塔可增加 1015%。(3 )塔板效率高，比泡罩塔高15%左右。(4 )壓降較低，每板壓力比泡罩塔約低 30%左右。篩板塔的缺點(diǎn)是：(1 )塔板安裝的水平度要求較高，否則氣液接觸不勻。(2 )操作彈性較小(約23)。(3 )小孔篩板容易堵

9、塞。下圖是板式塔的簡(jiǎn)略圖：進(jìn)料L' m塔底產(chǎn)品或理液圖1板式精憎塔表1苯和甲苯的物理性質(zhì)項(xiàng)目分子式分子量M沸點(diǎn)（C）臨界溫度t C（ C）臨界壓強(qiáng)Pc（kPa）苯A78.1180.1288.56833.4甲苯BGH5CH92.13110.6318.574107.7表2 苯和甲苯的飽和蒸汽壓溫度0c80.1859095100105110.6Pa0 ,kPa101.33116.9135.5155.7179.2204.2240.0PB , kPa40.046.054.063.374.386.0表3常溫下苯一甲苯氣液平衡數(shù)據(jù)（2 :P8例1 1附表2）溫度0C80.1859095100105液

10、相中策的摩爾分率1.0000.7800.5810.4120.2580.130汽相中苯的摩爾分率1.0000.9000.7770.6300.4560.262表4純組分的表面張力（1 :P378附錄圖7）溫度8090100110120苯,mN/m21.22018.817.516.2甲苯，Mn/m21.720.619.518.417.3表5組分的液相密度（1 : P382附錄圖8）溫度（C）8090100110120苯,kg/ m3814805791778763甲苯,kg/ m3809801791780768表6液體粘度吠（1 : P365 ）溫度（C）8090100110120苯（mPa .s ）

11、0.3080.2790.2550.2330.215甲苯（mPa .s ）0.3110.2860.2640.2540.228表7常壓下苯一一甲苯的氣液平衡數(shù)據(jù)溫度t c液相中苯的摩爾分率x氣相中苯的摩爾分率 y110.560.000.00109.911.002.50108.793.007.11107.615.0011.2105.0510.020.8102.7915.029.4100.7520.037.298.8425.044.297.1330.050.795.5835.056.694.0940.061.992.6945.066.791.4050.071.390.1155.075.580.8060

12、.079.187.6365.082.586.5270.085.785.4475.088.584.4080.091.283.3385.093.682.2590.095.981.1195.098.080.6697.098.880.2199.099.6180.01100.0100.0-15 -3.2精微塔的物料衡算3.2.1 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率 物料衡算式：D W-FDxD WxW=FxF苯的摩爾質(zhì)量;:二甲苯的摩爾質(zhì)量 M b -92.13kg/kmolXf0.5/78.110.5/78.11 0.5/92.13= 0.541Xd0.95/78.110.95/78.11 0.05/9

13、2.13= 0.957Xw0.05/78.110.05/78.11 0.95/92.13= 0.05843.2.2原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量MF =0.541 78.11 1 -0.541 92.13 = 84.55kg /kmolM d =0.957 78.11 1 -0.957 92.13=78.71kg/kmol= 0.0584 78.111 -0.0584 92.13 = 91.31kg/kmol3.2.3物料衡算原料處理量kmol / h40000000 cl rF = =65.784.55 300 24總物料衡算 D W =65.7苯物料衡算 0.541F -0.957D

14、 0.0584W聯(lián)立解得D =0.353kmol/hW =0.304kmol/h式中F 原料液流量D-塔頂產(chǎn)品量W-塔底產(chǎn)品量3.3塔板數(shù)的確定3.3.1 理論塔板數(shù)的確定(1)相對(duì)揮發(fā)度的計(jì)算苯的沸點(diǎn):80.1 C甲苯的沸點(diǎn):110.6 C由安托因方程BIgP =A t C及網(wǎng)絡(luò)上關(guān)于苯和甲苯的安托因系數(shù)國(guó)編輯詞條安托因方程安托尼(AntmnE)方程是一個(gè)最簡(jiǎn)單的三夢(mèng)整盛汽壓方程，其一般形式為log P = A - B /1 +C式中P溫度口寸的愍汽壓，Kpa調(diào)度,七AB防常數(shù)組分ABC落60231206.35220.4甲茉6.0781343.9421958有關(guān)物性數(shù)據(jù)可在各種手冊(cè)申杳到。如

15、:1206351 :l.c p -甲奉 UiPfJ2O413-13.54r-219.<8圖2:苯和甲苯的安托因系數(shù)(來(lái)自百度網(wǎng)絡(luò)) T=80.11 C時(shí)苯:lgPA'=6.023甲苯：lgPB、=6.0781206.35=2.008580.1 220.41343.941.593480.1 219.58解得：PA -101.98KPaPB =39.21KPa T=110.6 C 時(shí)苯:lgPA '=6.023 -1206.35= 2.3784110.6 220.41343.94甲本：lgPB =6.078=2.00767110.6 219.58解得：PA =239.02KP

16、aPB'-101.78KPa貝U 80.1 C時(shí) 叫=旦=101.98 =2.600Pb39.21PA239.02110.6 C 日寸 o( 2 = ： = 2.348PB101.78:-33 = 2600 2.348 = 2.471(2)最小回流比的求取由于泡點(diǎn)進(jìn)料即飽和液體進(jìn)料，所以取 q=1, q線為一條垂直線xq =xF =0.541:52.471 0.541-ya = = = 0.744q 11-1 xq1 2.471-1 0.541R 二，Xd- 1-Xd_10.957 2.471 1 -0.957 = 1 045in ：- -1 | Xf1-Xf 2.471 -1 _0.

17、54110.541通常操作回流比可取最小回流比的1.12倍，即R = (1.12Rmin,則取R =1.91 38圈in = 2(3)求精儲(chǔ)塔的氣液相負(fù)荷L=RD=2 35.3=70.6kmol/hV -JR 1 D -：'：2 1 35.3=105.9 kmol/hL, =RD+qF =2黑35.3+1黑65.7=136.3kmol/h (泡點(diǎn)進(jìn)料 q=1)V =R1D-1-qF = 21 35.3-(1-1) 65.7 =105.9kmol/h(4)求操作線方程精微段操作線方程:RXdyn 1xny R 1 n R 120.957xn2 12 1-0.67xn 0.319提儲(chǔ)段操作

18、線方程:L qFm 1 L qF -W70.6 65.7 xm70.6 65.7 -30.430.470.6 65.7 -30.40.0584=1.287xm -0.0168(5)逐板法求理論板數(shù)相平衡方程y =2.471x1 1.471x變形得：x =2.471 -1.471y用精微段操作線和相平衡方程進(jìn)行逐板計(jì)算:y1= xD =0. 957y1y1: 1 - y1= 0.900Y2= 0.67x10.319 =0.922x2 =y22.471 -1.471y2= 0.827Y3=0.67x20.319=0.873x3y32.471 -1.471y30.736V4=0.67x330.319

19、 = 0.812x4y42.471 -1.471y40.636V5=0.67x40.319=0.745x5y52.471 -1.471y50.541x5 =0.541" =0.541故精儲(chǔ)段理論板數(shù)n=4用提儲(chǔ)段操作線和相平衡方程繼續(xù)逐板計(jì)算:Y6=1.287x5-0.0168 =0.679x6y62.471 -1.471y50.462Vi-1.287x6-0.0168=0.578x7y72.471 -1.471y70.356y8= 1.287x7-0.0168 =0.441y82.471 -1.471y80.242V9 =1.287X8 -0.0168 =0.295x9 =y9 =

20、0.1452.471 -1.471y9y10 = 1.287x9 -0.0168=0.170x10 'y =0.0762.471 -1.471y10V11 =1.287x10 -0.0168=0.081y11xn 二？= 0.0342.471 -1.471y11Xii V 0. 034 :二 Xw V 0. 0584故提儲(chǔ)段理論板數(shù)n=6 （不包括塔釜）理論板數(shù)一共10塊，進(jìn)料板為第5塊1.1.2 全塔效率的計(jì)算由于塔頂壓強(qiáng)為常壓Pd =101.3 KPa ,單板壓降為0.7 KPa ,理論板為10塊，故塔釜壓強(qiáng) PW=101.3+0.7M9=107.6KPa。經(jīng)chemCADl合計(jì)算

21、的塔頂溫度Td =81.126 C,塔釜溫度Tw =110.179 C所以全塔平均溫度Tm=95.6525 Co查液體黏度共線圖圖3:液體粘度共線圖分別查得苯、甲苯在平均溫度下的粘度% =0.268(mPa S ), % =0.274(mPa S)平均粘度由公式，得L =0.541 0.268 0.459 0.274 = 0.271 mPa S根據(jù)奧康奈爾(O'connell)公式計(jì)算全塔效率 ET .0 2450 245ET =0.49-1=0.49 2.471 0.27=0.5411.1.3 求實(shí)際板數(shù)精儲(chǔ)段實(shí)際板層數(shù)N精=上一 =7.39%&塊) 0.541提儲(chǔ)段實(shí)際板層

22、數(shù)6N 提=11.09 %11(塊)0.541全塔共有塔板19塊，進(jìn)料板在第9塊板。3.4 精微塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算3.4.1 操作壓力的計(jì)算塔頂操作壓力P= 101.3 kPa每層塔板壓降 P= 0.7 kPa進(jìn)料板壓力 PF = 101.3+0.7 X 8= 106.9 kPa塔底操作壓力 '=101.3+0.7X19= 114.6 kPa精微段平均壓力 Pm1= ( 101.3+106.9 ) /2=104.1 kPa提儲(chǔ)段平均壓力 Pm2= (106.9+114.6 ) /2 =110.75 kPa苯-甲苯連續(xù)精微篩板塔的設(shè)計(jì)chemCADH合計(jì)算得3.4.2 操作

23、溫度的計(jì)算根據(jù)上式計(jì)算出的壓力，經(jīng)過(guò) 塔頂溫度tD =81.126 Cw * -<*y *t*- - w w- - 三* - ww w a wwwei-4w1Q1-3000.S330Q0.JT2021,0001.Q22i-ooa1.00061.4541D1.3QD,網(wǎng)口口O.P7209L.DOQ1.0 22i.oaoi.ooa01.413101.300CL 9360口0.97375l.DOD1.022i.oaoi .oca01.372101.3flD口口074601.0001.022l.OODi.aoaS1.330101.3000.&4OQDD.ST54fiL. g 口1.0.2

24、2l.ODOi.ooa101.300口-MM口，箝依，l.g1.0001.0001Q1-30QQ 門(mén)44QQD/S7717r, g口1.Q22l-OOQl.OQQ01.2071D1.30D口，946口口0.578011.0001.022i.oaoi.ooa眸6 T沖3口口口-q 0O.p7B96gig1.022工皿口1, DDOI01.126101.SODfluS5OQDfl.9797D1.0001.021i-oaoi: ooa01.065101.300口金口口fl. 3自仃"i.aoo1.021i.Dflfll.ODfl01-044101.3000.&3400o.mn1.0

25、311.0001.000日】皿31Q1-3000.S560Q0/S92221, g口1.Q211.0001.0000.9631D1.30D0 , 95和口a.90303l.DQQ1.0211,000i.ooaBO.9221D133QDD.9C0Ma.5030bi.Doa1, 口 21i .oao1, DDQi80.0921D1.30D口"®2 口口O.S-Sd?!l.DCO1 s 021l.OQDi.aoaaO.B411D1.3D00.&440QO.ea554L. g 口1.0211.000l.QOQmm1.01.300風(fēng)川前。工.gq1.0 £11.00

26、0i.oaaBO.TfiO101,300口門(mén),口口0,S97ie1,g口1.Q211.000l.DOD90.7201D1.30Da.9100D口.9日和口L.DCO1.020i.oaoi.ooaB*6 日口1D1.3QD0.P720D.9BSS2i.Doa1.020i.oaoi. ddoiBO.£401D1.30D口 "丁4口口口*9自963i.ooa1.020l.OQDi.ooa皿3年目IQl.SflCl口皿酊口口 "中口4 41.0001. O SOl.Oflfli.aoQnn.n4i m .nno. «mrmn .帆1 51Ai. nnni rks

27、ni .Ann1. non圖4： chemCA擬合計(jì)算得塔頂溫度進(jìn)料板溫度tF = 93.665 C94,2071D5.90D口 TT配口0.69111.L.0061. Q 2Oi,oaoi.ooa9m 口1口5.90口0 .-46000.592921. DOti1.020i.oao1.000194.113IDfi.SOD0.46200CL 694 521.DO41.020l.OQDi. aooi94.1"1口后.9口口D.440DQ.t9E221.DC4l.flSO1.000i.ooa94.0391口島"口口0.4196000.-697911L-0M1. o sol.oa

28、a1.000?-CQ3口口口卡守口口grtitwL Qg，口”l-OUOl.QOU513Hg461D5.90D口可領(lǐng)口口0r7D12eL.0051.0 20i.oaol.OQD93uH9口iDs.sao口 T9N0口0.7D2S51. DO51.020l-OQD1 ,DDOI93.B331DS.90D0.494UD0.704621.DO51.020l-OODi. aoai93.7771口$.5口口D.49£QD口.7 口馥 91.005i.flSOi.oaaiL.aoa口口機(jī)啟”口口口51.0311.加口1.口 g歸3.B85*3皿皿0.705»3L.DO9lrD211,0

29、009Jb6Q91D5b90D口血 £ 口口0711215L.OOS1.021l.OQDi.ooa93.5531口5.9口口口5口口口0. 7120 91. DO51.021i.oaD1 ,DDOi93/9TlDfi.9£DCK5口 6口口0.714531.DO41,021l-OOD1, 口。口91.442106.9QDD.5QBQD口£酎G1. DO41.0511.000i.ooa».3S£1皿軸口口.31?？诳?177&L.M41.0311.000i.QClQ93.3301口E.5口口口 $1 牙口口 r 71541.1,0041,

30、0311-ODD1,00093,2151D5.9QD口,914Q口0.721031.004i.azii.oaol.OOD93.22口iDs.sao0.516QD0.722641. DO41.0211-OQD1.0D0i93IDfi.SODD.910M0.724251.DO41, Q21l.OQDi. ooa”.l口 q1口后一5口口D.520QD0.725851.004i. 口至 1i.oaaiL.aoaW-0341口&一 軸口口維口口037451.0911.0001.00052-99-¥1QI5-9DD口.524口口口 CZS口41,0041,022l-OCDl.COO圖5

31、: chemCA擬合計(jì)算得進(jìn)料板溫度塔底溫度tw =112.430 C113,765114-60D口 M4QD0.05S56L.DS01.000i.oaoi.ooa113. SM1H u6QD0.0260D0.0(53251. D871 .ODOi.oaoi .om113-555iij.eaD0 M 甘口口u067691.DS6l.MDl-OODi. acai113.4S1114.£0D0.030QD0.075D1.0S51.0001.000i.ooa113.341114.口 .03和口0.07705l.DDOl.oaa1.000口3才43114.60QQ-03400口心 164l.

32、 口 Hl.DQQl-OOC1.000113,14011.600口 36口口009616L.0A31.000i.oaoi.ooa114.600,0300.090651. D821.000l-OQD1 ,DDOi112-9351U.6QDOuOlOOD0.095121.DS21.0DOl-OOD1, ODQi112.B33114.?？诳贒.S42QD0.09955i.asi1.000i.ooai.aoa114 .附口0 -M4000.103371. CABl.«01.000i. oao112-631114.60D口5 45 口口口;1口杼 331, 口利1,000l-ODDl.DOOi

33、mm工IN-6 口口口心修口口.11卻口L 口7511EM口口工，口0口|1：1：243 口114皿口 EM口口口117口3W7811 口 口口1皿口IE 0口112.33111J.6QD0.052CID0.121331.0701.0DOi.oaDl.ODO112.SSI1L4.G口口D.0540DD.125fiD1D71i.aoo1.000i.ooa112,132114.6口口口國(guó)開(kāi)口口口1. DDli.oaa1.000112-034114-SOQ3134 cHI , Q7Sl-OUOJLE?？?11,936J.H6 口口rOCODDar13S27L.D751.001i.oaol.OOD11

34、4-6QDD.0C2M.142441. D741.0D1l-OQD1 ,ODOI111174111J.60D口皿4口口»1455B1.D74lstlDli-oaoi. aoai工1L1.毋114.£00D.15O7D1D73l.flflli.oaaiL.aoa111 了114.百口口口.。戰(zhàn)口口0.1S4fi01 Q721.0011.0001.000111-451114.60D口曲 0 口口0/15e07工，Q721,001l-OCDl.COO圖6: chemCA擬合計(jì)算得塔釜溫度精儲(chǔ)段平均溫度 tm1= ( 81.126+93.665 ) /2 = 87.40 C提儲(chǔ)段平

35、均溫度 tm2= (93.665+112.43 ) /2 =103.05 C3.4.3 平均摩爾質(zhì)量的計(jì)算塔頂平均摩爾質(zhì)量計(jì)算由xD=y1=0.957，代入相平衡方程得 x1=0.900ML,Dm = 0.900 父 78.11 + (1 -0.900 X 92.13 = 79.51(kg / kmol)MV,Dm = 0.957 父 78.11 + (1 -0.957 爐92.13 = 78.71(kg / kmol)進(jìn)料板平均摩爾質(zhì)量計(jì)算由上面理論板的算法，得 y =0.745 ,Xf =0.541MV,Fm = 0.745 父 78.11 +(1 -0.745¥92.13 =

36、81.69(kg/kmol)ML,Fm =0.54178.11 +(1 -0.541 卜92.13 = 84.55( kg/kmol)塔底平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 由Xw =0.034,由相平衡方程，得yw =0.081Mv,w = 0.081 x 78.11+(1-0.081) x 92.13 = 90.99(kg / kmol)Mi,wm = 0.034 x 78.11+(1 - 0.034) m 92.13 = 91.65( kg / kmol)精微段平均摩爾質(zhì)量-56 -MVm78.71 81.692= 80.2(kg/kmol)79.51 84.55MLm =82.03(kg/kmol)提儲(chǔ)

37、段平均摩爾質(zhì)量81.69 90.99MVm =86.34(kg/kmol)84.55 91.65MLm =88.1(kg/kmol)3.4.4 平均密度的計(jì)算 氣相平均密度計(jì)算由理想氣體狀態(tài)方程計(jì)算，精儲(chǔ)段的平均氣相密度即：VmPVmRT.104.1 80.28.314 87.40 273.15= 2.79(kg/m3)提儲(chǔ)段的平均氣相密度PVm110.75 86.34RTm8.314 103.05 273.153= 3.05(kg/m )液相平均密度計(jì)算液相平均密度依下式計(jì)算，即LALB由溫度可以查有機(jī)液體相對(duì)密度共線圖可以得到對(duì)應(yīng)的液體密度L_ln.r-pr二l三-三Litue-le-ee

38、-eze-0-1fl.7n,6 - -E-一 一 一E-二 二二二一 一E-MEZ1二£"£-=-=£-圖7:有機(jī)液體相對(duì)密度共線圖a.塔頂液相平均密度的計(jì)算由tD= 81.126 C,查共線圖得PA =805kg/m3：B =801.2 kg/m3塔頂液相的質(zhì)量分率求得二 A0.957 78.110.957 78.11 1 -0.957 92.13= 0.9510.95 0.05陽(yáng)=+ 行Pl Dm：ld805 801.2,m, m= 804.8kg/m3b.進(jìn)料板液相平均密度的計(jì)算由t d= 93.665 C ,查共線圖得：A =798.2kg/m3

39、：B =793.8kg/m3塔頂液相的質(zhì)量分率求得"a0.541 78.110.541 78.11 1 -0.541 92.13= 0.501：?L,Fm+出0 得Plf798.2 793.8, m= 795.99kg/m3c.塔底液相平均密度的計(jì)算由tw= 112.43 C,查共線圖得7A =774.6kg/m3：B =773.2kg/m3塔頂液相的質(zhì)量分率求得a0.034 78.110.034 78.11 1 -0.034 92.13=0.02910.029 1 -0.029 砥=+得：lw774.6773.2, m3PLW =773.24kg/m3精儲(chǔ)段液相平均密度為804.8

40、 795.99= 800.39 kg/m3提儲(chǔ)段液相平均密度為795.99 773.24= 784.62 kg/m33.4.5 液體平均表面張力的計(jì)算n由公式：lLm =£ Xl3及查有機(jī)液體的表面張力共線圖得液體張力可以計(jì)算液體L 1表面張力圖8:有機(jī)液體的表面張力共線圖a.塔頂液相平均表面張力的計(jì)算由t d= 81.126 C,查共線圖得二 a =21.21(mN/m)% =21.39(mN/m)仃L,Dm =0.95721.21 +0.043M 21.39 = 21.22(mN/m)b.進(jìn)料板液相平均表面張力的計(jì)算由tF= 93.665 C,查共線圖得0 A =19.62(mN

41、/m)；=B =20.05(mN/m)仃L Fm =0.54119.62 + 0.459 父 20.05 = 19.82(mN / m) c.塔底液相平均表面張力的計(jì)算由tw= 112.43 C,查共線圖得工 A =17.48(mN/m)cB =18.12(mN/m) j,Wm =0.029x17.48+0.971x18.12 = 18.10(mN/m)精儲(chǔ)段液相平均表面張力為L(zhǎng)m21.22 19.82= 20.52(mN /m)提儲(chǔ)段液相平均表面張力為19.82 18.10二& =2=18.98(mN/m)3.4.6 液體平均黏度的計(jì)算n由公式：之由=£為叫及查液體黏度共線

42、圖得液體黏度可以計(jì)算液體黏度 i 1鬻蠹費(fèi)器皿瑞sis喜然黑倦說(shuō)罌Itsm第RaR»soM3Du>口 TT 二二二i 二二-二- L r - ”!.1 L n - 一 II 一 : L L圖9:液體黏度共線圖三 I: 一三&-=_-二一二一-三二,二 一一 h 一 一 拿 i_E_E-=一三一-一二二-二一-二二二-=-hE_二-二二一a.塔頂液相平均黏度的計(jì)算由t d= 81.126 C,查共線圖得JA =0.314(mPa s) % = 0.329(mPa s)NL,Dm = 0.957m0.314+0.043m0.329 = 0.315(mPa s)b.進(jìn)料板液相

43、平均黏度的計(jì)算由t F= 93.665 C ,查共線圖得A =0.289(mPa s) % =0.312(mPa s)NL,Fm =0.541M0.289+0.459M0.312 = 0.300(mPa s)c.塔底液相平均黏度的計(jì)算由tw= 112.43 C,查共線圖得A =0.239(mPa s) B = 0.256(mPa s)“ =0.029m0.239+0.971 父0.256 = 0.256(mPa s)精儲(chǔ)段液相平均黏度為L(zhǎng)m0.315 0.3002= 0.308(mPa s)提儲(chǔ)段液相平均黏度為0.300 0.2562= 0.278(mPa s)3.4.7 氣液負(fù)荷計(jì)算精儲(chǔ)段：

44、V=(R 1)D=(2 1) 35.5=105.9 kmol/hVsVM Vm3600 %105.9 80.23600 2.79-0.85L = RD =2 35.3 = 70.6kmol/hLsVMLm3600 ：Lm70.6 82.033600 800.39= 0.0020一 3 /m /s提儲(chǔ)段:V =(R 1)D (q-1)F =(2 1) 35.5=105.9kmol/h一 3 /m /s、, VMvm 105.9 86.34VS 二二二 0.833600 7Vm3600 3.05L=RD qF=2 35.3 1 65.7 =136.3 kmol/hLsVM Lm3600 ：Lm13

45、6.3 88.13600 784.62= 0.00433 /m /s"*2<20 !3.5 精微塔的塔體工藝尺寸計(jì)算3.5.1 塔徑的計(jì)算塔板間距HT的選定很重要，它與塔高、塔徑、物系性質(zhì)、分離效率、塔的操 作彈性，以及塔的安裝、檢修等都有關(guān)?？蓞⒄障卤硭窘?jīng)驗(yàn)關(guān)系選取。表8板間距與塔徑關(guān)系塔徑 D, m 0.3 0.50.5 0.80.8 1.61.6 2.42.4 4.0板間距 HT, mm 200300250350300450350600400600對(duì)精儲(chǔ)段：初選板間距HT=0.40m,取板上液層高度hL= 0.06m,故 HT -hL =0.400.06 = 0.34m

46、 ;0.50.0020 ¥800.39 7 八c =0.0399、0.85 人 2.79 )查史密斯關(guān)聯(lián)圖 得Go=0.074 ;依式C = C20校正物系表面張力為 仃=20.52mN/m時(shí)0.20.22o 2,20.52、C =C20 I = 0.074X I =0.074420 <20 )2 20 )L :L - ：V800.39 - 2.79u C=0.07441.258:V,2.79可取安全系數(shù)為0.7,則(安全系數(shù)0.60.8), 故u =0.7umax =0.7 1.258 =0.8 80 6 m/sm/sD _ 4Vs _4 0.85一，二u 一 3.14 0.

47、8806= 1.109按標(biāo)準(zhǔn)，塔徑圓整為1.2m,則空塔氣速0.27m/s。對(duì)提儲(chǔ)段：初選板間距HT=0.40m,取板上液層高度hL = 0.06m,故 HT -h_ =0.400.06 = 0.34m ；0.50.5'Ls 丫旦f0.0043 丫784.62 : 京人E ') 、0.83 > 3.05 J=0.0831查史密斯關(guān)聯(lián)圖 得C20=0.068 ;依式C(2C20 皿校正物系表面張力為 仃=18.98mN/m時(shí)0.20.2一-18.98、C =C20 = 0.068 父 =0.06720，< 20 )u max=0.067 父、784.62-3.05 -

48、1.073.05m/s可取安全系數(shù)為0.7,則（安全系數(shù)0.60.8）, 故u = 0.7umax = 0.7 1.07 = 0.7 4 9 m/s= 1.184Vs =4 0.83;二u 一 3.14 0.749按標(biāo)準(zhǔn)，塔徑圓整為1.2m,則空塔氣速0.26m/s將精儲(chǔ)段和提溜段相比較可以知道二者的塔徑不一致，根據(jù)塔徑的選擇規(guī)定，對(duì)于相差不大的二塔徑取二者中較大的，因此在設(shè)計(jì)塔的時(shí)候塔徑取1.2m。3.5.2 有效塔高的計(jì)算精儲(chǔ)段有效塔高乙=8-1 0.4 =2.8 m提儲(chǔ)段有效塔高Z2 = 11 -1 0.4 =4 m在精儲(chǔ)段和提儲(chǔ)段各設(shè)人孔一個(gè)，高度為 600mm,故有效塔高Z =2.8

49、 4 0.6 2 =8.0 m3.6 塔板主要工藝尺寸的計(jì)算3.6.1 溢流裝置計(jì)算精儲(chǔ)段因塔徑D- 1.2m,可選用單溢流弓形降液管，采用平行受液盤(pán)。對(duì)精儲(chǔ)段各項(xiàng)計(jì)算如下：a）溢流堰長(zhǎng)lw :單溢流區(qū)l后（0.60.8） D,取堰長(zhǎng)lw為0.60D=0.60 X1.20=0.72mb）出口堰局 hw ： hw = hL howLh0.0020 3600 作 q7lw/D =0.60,275-=16.37l w 0.72查液流收縮系數(shù)計(jì)算圖可以得到液流收縮系數(shù)E。3版密晝濯蹩.IX)圖11：液流收縮系數(shù)計(jì)算圖查得E=1.039，則hOW2.841000284 1.03910002/30.0020 360