板式精餾塔設計書(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 苯0 268 ， ，則： =0 .52 12 . ( 1 212 ) 95= 809L? ? ? ? ?0 268 39。 =0 .28 09 1= 05 1L?? ? 全塔效率 0 . 2 4 5 [ 5 ]0 . 2 4 510 . 4 9 ( ) 0 . 4 9 0 . 5 3 3 80 . 7 0 5 1TLEa ? ?? ? ? ? 實際板數的求取 精餾段實際板層數 N(精 )=6/? 12, 提餾段實際板層數 N(提 )=6/≈ 12， 進料板在第 13塊板 精餾塔的工藝條件及有關物性數據的計算 操作壓力計算 塔頂操作壓力DP＝ kPa 14 塔底操作壓力wP=+24 = 每層塔板壓降 △ P＝ kPa 進料板壓力F＝ ＋ 12＝ 精餾段平均壓力 P m ＝（ ＋ ）／ 2＝ kPa 提餾段平均壓力 P m =（ +） /2 = kPa 操作溫度計算 利用上表數據用試差法計算結果如下： 塔頂溫度：由 99100 99 80. 21Dt ?? ?? 得 Dt = 進料板溫度 :由 5055 50 ?? ?? 得 Ft = 塔底溫度 :由 1 1 0 .5 60 .0 3 5 2 01 0 1 0 9 .9 1 1 1 0 .5 6wt ?? ???得 wt = 精餾段平均溫度mt=（ ＋ ） /2 =℃ 提餾段平均溫度t=（ +） /2 =℃ 平均摩爾質量計算 （ 1）塔頂平均摩爾質量計算 由 xD=y1= 代入相平衡方程得 x1= , 0. 95 84 78 + mLDM ? ? ?（ 1 0. 95 48 ） 92=v, 0 .9 8 3 7 8 + mDM ? ? ?（ 1 0 . 9 8 3 ） 92=(2)進料板平均摩爾質量計算 由上面理論板的算法，得 7 ? 7 fxx??，故 v , F 0 .6 7 6 9 7 8 + mM ? ? ?（ 1 0 . 6 7 6 9 ） 92=L , F 0 .4 5 4 8 7 8 + mM ? ? ?（ 1 0 . 4 5 4 8 ） 92=(3)塔底平均摩爾質量計算 由理論板計算得 39。7 ? ， 39。7 wxx?? v , W 0. 03 54 78 + mM ? ? ?（ 1 0. 03 54 ） 92= 15 L , W 0. 01 44 78 + mM ? ? ?（ 1 0. 01 44 ） 92=Kg/K mol (4)精餾段平均摩爾質量 v , m 7 8 .2 4 8 2 .5 2 8 0 .3 82M ???Kg/K mol l, m 7 8 .5 8 8 5 .6 3 8 2 .1 12M ???Kg/K mol （ 5）提餾段平均摩爾質量 v , m 9 1 .5 0 8 2 .5 2 8 7 .0 12M ???Kg/K mol l, m 9 1 .8 0 8 5 .6 3 8 8 .7 22M ???Kg/K mol 平均密度計算 （ 1）氣相平均密度計算 由理想氣體狀態方程計算，精餾段的平均氣相密度即 , 3, 1 0 5 . 5 8 0 . 3 8 2 . 8 48 . 3 1 4 ( 2 7 3 . 1 5 8 5 . 6 5 )m v mvmmPM k g mRT? ?? ? ??? 提餾段的平均氣相密度 ,39。3, 1 1 3 . 9 8 7 . 0 1 3 . 1 98 . 3 1 4 ( 2 7 3 . 1 5 1 0 0 . 7 )m v mvmmPM k g mRT? ?? ? ??? （ 2）液相平均密度計算 液相平均密度依下式計算，即 由 Dt ＝ ℃，查手冊得 3381 5. 48 , 80 9. 99ABk g m k g m???? 塔頂液相的質量分率 ? ? ，則：,1 0. 98 81 5. 48 0. 02 80 9. 99 , 81 5. 37L D m L D m k g k m ol??? ? ? 由 tF＝ ℃，查手冊得 16 3380 1. 94 , 79 9. 17ABk g m k g m???? 進料板液相的質量分率 0 .4 5 4 8 7 8 0 .4 10 .4 5 4 8 7 8 ( 1 0 .4 5 4 8 ) 9 2A? ???? ? ? ? ,1 0. 41 80 1. 94 0. 59 / 79 9. 17 , 80 0. 30L F m L F m k g k m ol??? ? ? 由 tw＝ ℃，查手冊得 3377 6. 66 , 77 8. 99ABk g m k g m???? 塔底液相的質量分率 0 . 0 1 4 4 7 8 0 . 0 1 2 20 . 0 1 4 4 7 8 ( 1 0 . 0 1 4 4 ) 9 2A? ???? ? ? ? ,1 0 .0 1 2 2 / 7 7 6 .6 6 ( 1 0 .0 1 2 2 ) / 7 7 8 .9 9 , 7 7 8 .9 6L wm L wm k g k m o l??? ? ? ? , 8 1 5 . 3 7 8 0 0 . 3 0 8 0 7 . 8 42Lm k g k m o l? ??? 39。 , 8 0 0 .3 0 7 7 8 .9 6 7 8 9 .6 32Lm k g k m o l? ??? 液體平均表面張力計算 液相平均表面張力依下式計算，即 , 1nL m i ii x???? ? (1)塔頂液相平均表面張力的計算 由 Dt ＝ ℃代入方程得 ： A? =? = mN/m , 0. 98 3 21 .1 9 ( 1 0. 98 3 ) 21 .6 6 21 .2 0Lm? ? ? ? ? ? ? mN/m 17 (2)進料板液相平均表面張力的 計算 由 ? ℃代入方程得 : A? = mN/m B? = mN/m , 0 .4 5 4 8 1 9 .8 8 ( 1 0 .4 5 4 8 ) 2 0 .5 0 2 0 .2 2Lm? ? ? ? ? ? ? mN/m (3)塔底液相平均表面張力的計算 由 ? ℃代入方程得 ： A? = mN/m , B? =, 0 .0 1 4 4 1 7 .4 3 ( 1 0 .0 1 4 4 ) 1 8 .3 5 1 8 .3 4Lm? ? ? ? ? ? ?mN/m （ 4）精餾段液相平均表面張力為 , 2 1 .2 0 2 0 .2 2 2 0 .7 12Lm? ???mN/m （ 5）提餾段液相平均表面張力為 , 1 8 .3 4 2 0 .2 2 1 9 .2 82Lm? ???mN/m 液體平均粘度計算 液相平均粘度依下式計算，即 ,lg lgL m i ix??? ? （ 1）塔頂液相平均粘度的計算 由 ? ℃代入方程得 ： A? = s, B? = mPa s ,l g 0 .9 8 3 l g 0 .3 1 ( 1 0 .9 8 3 ) l g 0 .3 1Lm? ? ? ? ? ?解出 ,Lm? = s （ 2）進料板液相平均粘度的計算 由 ? ℃代入方程得 : A? = s, B? = mPa s ,l g 0. 45 48 l g 0. 28 ( 1 0. 45 48 ) l g 0. 28Lm? ? ? ? ? ?解出 ,Lm? = mPa s (3)塔底液相平均粘度的計算 18 由 w ? 1℃代入方程得 ： A? = s, B? = mPa s ,l g 0. 45 48 l g 0. 28 ( 1 0. 45 48 ) l g 0. 28Lm? ? ? ? ? ?解出 ,Lm? = mPa s （ 4）精餾段液相平均粘度為： ,Lm? =(+)/2= s （ 5）提餾段液相平均粘度為： ,Lm? =(+） /2= mPa s 精餾塔的主要工藝尺寸的計算 塔內 氣液負荷的計算 精餾段： ? ?1 ( 2 .4 2 1 ) 5 0 .4 5 1 7 2 .5 4 /V R D Km o l h? ? ? ? ? ? 31 7 2 .5 4 8 0 .3 8 1 .3 6 /3 6 0 0 3 6 0 0 2 .8 4VmSvmVMV m s?? ?? ? ?? 2 50 .45 12 9 /L RD K mol h? ? ? ? 31 2 2 . 0 9 8 2 . 1 1 0 . 0 0 3 4 /3 6 0 0 3 6 0 0 8 0 7 . 8 4LmLmLMLs m s? ?? ? ?? 30. 00 34 36 00 12 .2 4 /hL m h? ? ? 提餾段： 39。 ( 1 ) 172 .54 /V V q F K m ol h? ? ? ? 39。31 7 2 . 5 4 8 7 . 0 1 1 . 3 1 /3 6 0 0 3 6 0 0 3 . 1 9VmSvmVMV m s?? ?? ? ?? 39。 122 .09 1 220 .48 /L L qF K m ol h? ? ? ? ? ? 39。32 2 0 . 4 8 8 8 . 7 2 0 . 0 0 6 9 /3 6 0 0 3 6 0 0 7 8 9 . 6 3LmLmLML s m s? ?? ? ?? 0. 00 69 36 00 24 .8 4 /hL m h? ? ? 塔徑的計算 塔板間距 HT的選定很重要，它與塔高、塔徑、物系性質、分離效率、塔的操作彈性， 19 以及塔的安裝、檢修等都有關?？蓞⒄障卤硭窘涷炾P系選取。 板間距與塔徑關系 (5 ,148 頁 ) 塔徑 DT， m ～ ～ ～ ～ ～ 板間距 HT，mm 200～ 300 250～ 350 300～ 450 350～ 600 400～ 600 對精餾段： 初選板間距 ? ，取板上液層高度 ? ， 故 h m? ? ? ?； 1 12 LmS v mLV ??? ? ? ? ??? ? ?? ? ? ? ????? ? ? ? 查“史密斯關聯圖 ”得 h m?? ， C20=；依式 20 20 ??????? ?CC 校正物系表面張力為 /mN m 時 0 . 2 0 . 220 2 0 . 7 10 . 0 7 2 0 . 0 8 2 52 0 2 0CC ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? m a x 8 0 7 . 8 4 2 . 8 40 . 0 8 2 5 1 . 3 8 9 /2 . 8 4LVVC m s??? ?? ?? ? ? ? 可取安全系數為 ，則（安全系數 — ）， / ms??? ? ? ? 故 4 4 1 . 3 6 1 . 2 4 8 23 . 1 4 2 1 . 1 1 2SVDm?? ?? ? ?? 截留面積為： 2 2 21 .4 1 .5 3 9 ( m )44TAD??? ? ? ? ? 實際空塔氣速為： ? ? ? ?m/s 按標準 ,塔徑圓整為 ,則空塔氣速 。 對提餾段： 初選板間距 ? ，取板上液層高度 ? ， 故 h m? ? ? ?； 1 12 06 9 78 3 82 9 1 9S L mS v mLV ??? ? ? ? ??? ? ?? ? ? ? ????? ? ? ? 查“史密斯關聯圖 ”得 h m?? ， C20=；依式 20 20 ??????? ?CC 20 校正物系表面張力為 /mN m 時 0 . 2 0 . 220 1 9 . 2 80 . 0 7 2 0 . 0 7 1 52 0 2 0CC ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? 39。 m a x 7 8 9 . 6 3 3 . 1 90 . 0 7 1 5 1 . 1 2 2 6 /3 . 1 9LVVC m s??? ?? ?? ? ? ? 可取安全系數為 ，則（安全系數 — ）， 39。 / ms??? ? ? ? 故 4 4 1 . 3 1 1 . 3 6 2 73 . 1 4 2 0 . 8 9 8 1SVDm?? ?? ? ?? 截留面積為： 2 2 21 .4 1 .5 3 9 ( m )44TAD??? ? ? ? ? 實際空塔氣速為： ? ? ? ?m/s 按標準 ,塔徑圓整為 ,則空塔氣速 。 將精餾段和提溜段相比較可以知道二者的塔徑不一致，根據塔徑的選擇規定，對于相差不大的二塔徑取二者中較大的，因此在設計塔的時候塔徑取 。 精餾塔有效高度的計算 有效高度計算公式為 ( 1 ) ( N 1 )TTTTNZ H HE? ? ? ? ?實 精餾段有效高度 Z 精 =（ N精 1） HT=（ 121） = 提餾段有效高度為