苯-甲苯板式精餾塔的工藝設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 張力 ctW ?? ，根據表 3，即 不同溫度下苯 甲苯的表面張力表格 ，得塔底液相平均表面張力為 100110 ????? A? 得 mmA / ??? 100110 ????? B? 得 mmB / ??? 所以， ? ? ? ? mmxx BWAWW / ???????????? ??? 又 mmF / ??? ，則提餾段平均表面張力為： mmFW / ?????? ??? 三．理論塔板的計算 1. 理論塔板數的 T? 的求取 苯 甲苯屬理想物系，可采用圖解法求出理論塔板數。 1) 由表 1 可知苯 甲苯物系的氣液平衡 數據，繪出 yx? 圖 2) 求最小回流比及操作回流比 采用作圖法求最小回流比。在圖中對角線上，自點 ? ?, 作垂線 ef 即為即為進料線，該線與平衡線的交點坐標為 ?qx ， ?qy 故最小回流比： i n ??????? qq qD xy yxR 取操作回流比： m i n ???? RR 3) 求精餾塔的氣液相負荷 hk m o lDRL /0 1 ????? ? ? ? ? hk m o lDRV / ??????? 本設計為泡點進料， 1?q ，故 hk m o lFqLL /39。 ??????? ? ? hk m o lVFqV /2 1 39。 ????? 4) 求操作線方程 精餾段操作線方程為： ?????????? xxxVDxVLy D 提餾段操作線方程為： 39。 39。 39。39。39。39。 ?????????? xxxVWxVLy W 5) 圖解法求理論塔板數 采用圖解法求理論 塔板數，求解結果如下： 總理論塔板數： 12?TN (包括再沸器 ) 進料板位置： 6?FN 2. 實際塔板數的求取 塔板的效率反映了實際塔板上傳質過程進行的程度，并受操作條件、物質的物理性質、流體的力學性質以及其本身結構的共同影響。 塔板效率可用奧康奈爾公式 ? ? 2 4 ??? ??TE 計算。 已知精餾段的平均相對揮發度和平均粘度分別為 ?? ， smp ?? ? ，則 ? ? 3 3 8 3 5 ???? ?TE 精餾段實際所需塔板塊數為： 51 ??? TTp ENN 而提餾段的平均相對揮發度和平均粘度分別為 ?? ， smp ?? ? ，則 ? ? ???? ?TE 提餾段實際所需塔板數為： 722 ??? pTp ENN 所以，全塔實際所需塔板數為： 23131021 ????? ppp NNN 全塔效率： 0000 ??? pTT NNE 進料板位置： 11?FN 四．精餾塔塔徑工藝尺寸的初步計算： 1. 精餾段塔徑工藝尺寸的計算 精餾段氣液相體積流量的計算 已知精餾段液相的平均摩爾質量、平均密度、液相負荷分別為 k m olkgM L / ? ， 31 / mkgL ?? ， hkm olL /? 。氣相的平均摩爾質量、平均密度、液相負荷分別為 k m o lkgM V / ? ， 31 / mkgV ?? ， hkm olV /? 。 可求得質量流量： hkgLML L /3 1 3 6 4 ????? hkgVMV V /9 7 6 6 1 9 12 1 ????? 體積流量： smLL LS / 33111 ?????? ? smVV VS /2 23 60 9 76 6 19 1 3111 ???? ? 塔徑的求取 塔徑可按公式 uVD S??? ?4 求得，其中 ?u （安全系數） maxu? ，VVLCu ? ?? ???max ， 20 20 ??????? LCC ?， 20C 可由史密斯關聯圖查得，而安全系數的取值在 ~ 之間。 圖的橫坐標的確定： 0 4 3 6 4 0 52 2 3 105 6 6 5 213211111 ??????????????????? ?VLssVL ?? 取板間距為 mHT ? ，板上液層高度 mhL ? ，則 mhH LT ???? 查史密斯圖，得 ?C 0 7 1 ???????????????? LCC ? smu /2 3 1 7 1 a x ???? 令安全系數為 則 ?u smu /8 6 3 1 a x ???? muVD S 11 ??????? ? 按標準塔徑圓整，則精餾段塔徑為： mD ? 。 精餾段塔的截面積： 2221 23 mDA T ????? ? 實 際空塔氣速 smAVu TS / ??? 2. 提餾段塔徑工藝尺寸的計算 提餾段氣液相體積流量的計算 已知提餾段液相的平均摩爾質量、平均密度、液相負荷分別為 k m olkgM L / ? ， 32 / mkgL ?? ， hkm olL /39。? 。氣相的平均摩爾質量、平均密度、液相負荷分別為 k m olkgM V / ? ， 32 / mkgV ?? ， hk m olV /39。? 。 可求得質量流量： hkgLML L /0 6 0 9 2 5 39。22 ????? hkgVMV V /2 5 3 9 3 6 39。22 ????? 體積流量： smLL LS /1014 3 0 06 0 5 2 33222 ?????? ? smVV VS /232 253 4 3222 ???? ? 塔徑的求取 史密斯圖橫坐標的確定： 0 8 2 3 2 101 4 3 213212222 ??????????????????? ?VLssVL ?? 同樣取板間距為 mHT ? ，上液層高度 mhL ? ，則 mhH LT ???? 查史密斯圖，得 ?C 0 6 9 ???????????????? LCC ? smu /1 6 3 6 9 a x ???? 令安全系數為 則 ?u smu /8 1 6 3 a x ???? muVD S 22 ??????? ? 按標準塔徑圓整，則提餾段塔徑為： mD ? 。 提餾段塔的截面積： 22222 38 mDA T ????? ? 實際空塔氣速 smAVu TS / ??? 精餾段塔徑為 mD ? ，提餾 E 段 mD ? ，兩者相近，取上下塔徑一致，則精餾塔的塔徑為 mD ? 。 五．溢流裝置 因塔徑小于 1 米，可選用單溢流弓形降液管，凹形受液盤。 1. 精餾段溢流裝置 堰長 wl 取 mDl w ???? 溢流堰高度 Wh 出口堰高：本設計采用平直堰，堰上液高度 owh 按下式計算： 3/2 ??????????? WSow lLEh （近似取 1?E ） mlLEhWSow 3600105 6 6 3/233/211 ????????? ???????????????? ? 又 owWL hhh ?? ，取 mhL ? ，所以 mhhh OWLW ????? 弓形降液管寬度 dW 和截面積 fA 由 ?DlW ,查弓形降液管參數圖，得 ?TfAA ， ?DWd 故 mAA Tf ????? mDW d ????? 驗算液體在降液管中的停留時間，可用公式 Ls HA Tf ?? 3600? ，所以，精餾段液提在 降液管中的停留時間為： sL HA S Tf 6 0 0105 6 6 5 6 0 03 6 0 0 311 ??? ????? ?? 停留時間 s51?? ，則降液管設計合理。 降液管底隙高度 0h 00 ulLhWS?? 取降液管底隙的流速 smu / ? ，則精餾段降液管底隙高度為： mul Lh W S 30101 ?? ???? ?，取 mh ? mhh W ????? ，則符合要求。 2. 提餾段溢流裝置 堰長 wl 同樣取 mDl w ???? 溢流堰高度 Wh mlLEhWSow 3/233/222 ????????? ???????????????? ? 又 owWL hhh ?? ，取 mhL ? ，所以 mhhh OWLW ????? 弓形降液管寬度 dW 和截面積 fA 取提餾 段堰長與精餾段相同，則 mlW ? ， mAf ? ， mWd ? 。 驗算液體在降液管中的停留時間，也用公式 Ls HA Tf ?? 3600? ，所以，提餾段液體在降液管中的停留時間為： sL HA S Tf 322 ??? ????? ?? 停留時間 s52?? ，則降液管設計合理。 降液管底隙高度 0h 00 ulLhWS?? 取降液管底隙的流速 smuu / ?? ，則精餾段降液管底隙高度為： mul Lh W S 302202 ?????? ?，取 mh ? mhh W ????? ，則符合要求。 六．塔板分布及浮閥數 取閥孔動能因子 120?F ，孔徑 md ? ，破沫區寬度 mWs ? ，邊緣區寬度mWc ? 。 1. 精餾段浮閥數與排列 孔速 01u 為： smFuV/1001 ??? ? 則浮閥數目： 2 2 3 2012011 ??? ???? ?? ?? ud VN S 個 計算鼓泡區面積： mWDRC ????? ? ? ? ? mWWDx Sd ??????? 2222222 r c s 180a r c s in1802mRxRxRxAa??????? ??