工艺技术分离醋酸水混合物常压精馏筛板塔的工艺设计0001

1、化工原理课程设计课程编号化工原理课程设计板式精馏塔设计院系:班级姓名:学号:学分:任课老师:课程成绩:2013年8月11日目录一、设计任务书 3二、概述 5三、设计条件及主要物性参数 11四、工艺设计计算 13五、精馏塔的塔体工艺尺寸计算 19六、塔板设计工艺设计 21七、塔板的校核 22八、塔板负荷性能曲 28九、辅助设备选型 35十、设计结果汇总表 42十一、对设计过程的评述和相关问题的讨论 43十二、主要符号说明 447-3 -一、设计任务书1设计题目分离醋酸水混合物常压精馏（筛板）塔的工艺2、设计条件1）生产能力：年产量D=3万吨（每年生产日按330天计算）；2）原料：含醋酸30%（摩

2、尔分数）的粗馏冷凝液，以醋酸一一水二元体系；3）采用直接蒸汽加热；4）采用泡点进料；5）塔顶馏出液中醋酸含量大于等于 99.9%;6）塔釜残出液中醋酸含量小于等于 2%；7）其他参数（除给出外）可自选；8）醋酸一一水的相对挥发度为a =1.65,醋酸密度为1.049,水的密度为0.998, 混合液的表面张力=20mN/m ；3、设计说明书的内容1）目录；2）设计题目及原始数据（任务书）；3）简述醋酸一水精馏过程的生产方法以及特点；4）论述精馏塔总体结构的选择和材料的选择；5）精馏过程的有关计算（物料衡算，理论塔板数，回流比，塔高，塔径, 塔板设计管径等）；7）主体设备设计计算及说明；8）附属设

3、备的选择；9）参考文献；10）后记及其他4、设计图要求1）绘制主要装置图，设备技术要求，主要参数，大小尺寸，部件明细表，标题栏；2）绘制设备流程图一张；3）用坐标纸绘制醋酸一一水溶液 y x图一张，并且用图解法求理论塔板数；4）用坐标纸绘制温度与气液相含量的关系图；化工原理课程设计二、概述蒸馏是利用液体混合物中各组分挥发度的不同并借助于多次部分汽化和部 分冷凝达到轻重组分分离的方法。蒸馏操作在化工、石油化工、轻工等工业生 产中中占有重要的地位。为此，掌握气液相平衡关系，熟悉各种塔型的操作特 性，对选择、设计和分析分离过程中的各种参数是非常重要的。蒸馏过程按操作方式可分为间歇蒸馏和连续蒸馏。间歇

4、蒸馏是一种不稳态 操作，主要应用于批量生产或某些有特殊要求的场合；连续蒸馏为稳态的连续 过程，是化工生产常用的方法。蒸馏过程按蒸馏方式可分为简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏和特殊精馏等。简 单蒸馏是一种单级蒸馏操作，常以间歇方式进行。平衡蒸馏又称闪蒸，也是一 种单级蒸馏操作，常以连续方式进行。简单蒸馏和平衡蒸馏一般用于较易分离 的体系或分离要求不高的体系。对于较难分离的体系可采用精馏，用普通精馏 不能分离体系则可采用特殊精馏。特殊精馏是在物系中加入第三组分，改变被 分离组分的活度系数，增大组分间的相对挥发度，达到有效分离的目的。特殊 精馏有萃取精馏、恒沸精馏和盐溶精馏等。精馏过程按操作压强可分为常压精

5、馏、加压精馏和减压精馏。一般说来， 当总压强增大时，平衡时气相浓度与液相浓度接近，对分离不利，但对在常压 下为气态的混合物，可采用加压精馏；沸点高又是热敏性的混合液，可采用减 压精馏。虽然工业生产中以多组分精馏为常见，但为简化起见，本书主要介绍两组 分连续精馏过程的设计计算2.1精馏操作对塔设备的要求精馏所进行的是气（汽）、液两相之间的传质，而作为气（汽）、液两相传质所 用的塔设备，首先必须要能使气（汽）、液两相得到充分的接触，以达到较高的传 质效率。但是，为了满足工业生产和需要，塔设备还得具备下列各种基本要求：（1）气（汽）、液处理量大，即生产能力大时，仍不致发生大量的雾沫夹带、 拦液或液泛

6、等破坏操作的现象。（2 ）操作稳定，弹性大，即当塔设备的气（汽）、液负荷有较大范围的变动 时，仍能在较高的传质效率下进行稳定的操作并应保证长期连续操作所必须具 有的可靠性。（3 ）流体流动的阻力小，即流体流经塔设备的压力降小，这将大大节省动 力消耗，从而降低操作费用。对于减压精馏操作，过大的压力降还将使整个系 统无法维持必要的真空度，最终破坏物系的操作。（4 ）结构简单，材料耗用量小，制造和安装容易。（5 ）耐腐蚀和不易堵塞，方便操作、调节和检修。（6 ）塔内的滞留量要小。2.2板式塔的常用塔型及其选用板式塔是一类用于气液或液液系统的分级接触传质设备，由圆筒形塔体和 按一定间距水平装置在塔内的

7、若干塔板组成。广泛应用于精馏和吸收，有些类 型（如筛板塔）也用于萃取，还可作为反应器用于气液相反应过程。操作时（以 气液系统为例），液体在重力作用下，自上而下依次流过各层塔板，至塔底排出； 气体在压力差推动下，自下而上依次穿过各层塔板，至塔顶排出。每块塔板上保持着一定深度的液层，气体通过塔板分散到液层中去，进行相际接触传质。 根据目前国内外实际使用的情况，主要塔型是泡罩塔、筛板塔及浮阀塔。2.2.1泡罩塔泡罩塔是历史悠久的板式塔，长期以来，在蒸馏、吸收等单元操作所使用 的塔设备中，曾占有主要地位，近三十年来由于塔设备有很大的进展，出现了 许多性能良好的新塔型，才使泡罩塔的应用范围和在塔设备中所

8、占的比重有所 减少。但泡罩塔并不因此失去其应用价值，因为它具有如下优点。 操作弹性较大，在负荷变动范围较大时仍能保持较高的效率。 无泄漏。 液气比的范围大。 不易堵塞，能适应多种介质。泡罩塔的不足之处在于结构复杂、造价高、安装维修麻烦以及气相压力降 较大。然而，泡罩塔经过长期的实践，积累的经验比其他任何塔型都丰富，常 用的泡罩已经标准化。在处理非腐蚀性物料时，整个泡罩塔盘都可用碳钢制造。 泡罩塔盘的蒸气压力降虽然高一些，但在常压或加压下操作时，并不是主要问 题。2.2.2筛板塔筛板塔也是很早出现的一种板式塔。20世纪50年代起对筛板塔进行了大 量工业规模的研究，逐步掌握了筛板塔的性能，并形成了

9、较完善的设计方法。 与泡罩塔相比，筛板塔具有下列优点：生产能力大（20%40%）,塔板效率高（10%15%），压力降低（30%50%），而且结构简单，塔盘造价减少 40% 左右，安装、维修都较容易。从而一反长期的冷落状况，获得了广泛应用。近年来对筛板塔盘的研究还在发展，出现了大孔径筛板(孔径可达2025mm)、导向筛板等多种型式。筛板塔盘上分为筛孔区、无孔区、溢流堰及降液管等几部分。工业塔常用 的筛孔孔径为38mm,按正三角形排列，孔间距与孔径的比为2.55。近年来 有用大孔径(1025mm)筛板的，它具有制造容易、不易堵塞等优点，只是漏 液点稍高，操作弹性较小。与泡罩塔操作情况类似，液体从上

10、一层塔盘的降液管流下， 横向流过塔盘， 经溢流堰进入降液管，流入下一层塔盘。依靠溢流堰来保持塔盘上的液层高度。 蒸气自下而上穿过筛孔时，分散成气泡，穿过板上液层。在此过程中进行相际 的传热和传质。筛板塔盘的特点如下。(1) 结构简单，制造维修方便。(2) 生产能力较大。(3) 塔板压力降较低。(4) 塔板效率较高，但比浮阀塔盘稍低。(5) 合理设计的筛板塔可具有适当的操作弹性。(6) 小孔径筛板易堵塞，故不宜处理脏的、黏性大的和带有固体粒子的 料液。2.2.3浮阀塔20世纪50年代起，浮阀塔已大量用于工业生产，以完成加压、常压、减 压下的精馏、吸收、脱吸等传质过程。大型浮阀塔的塔径可达10m,

11、塔高达83m, 塔板数有数百块之多浮阀塔是在泡罩塔的基础上发展起来的，它主要的改进是取消了升气管和 泡罩，在塔板开孔上设有浮动的浮阀，浮阀可根据气体流量上下浮动，自行调 节，使气缝速度稳定在某一数值。这一改进使浮阀塔在操作弹性、塔板效率、 压降、生产能力以及设备造价等方面比泡罩塔优越。但在处理粘稠度大的物料 方面，又不及泡罩塔可靠。浮阀塔广泛用于精馏、吸收以及脱吸等传质过程中。 塔径从200mm到6400mm,使用效果均较好。国外浮阀塔径，大者可达10m,塔高可达80m,板数有的多达数百块。浮阀塔之所以广泛应用，是由于它具有下列特点。(1) 处理能力大浮阀在塔盘上可安排得比泡罩更紧凑。因此浮阀

12、塔盘 的生产能力可比圆形泡罩塔盘提高 20%40%。(2) 操作弹性大 浮阀可在一定范围内自由升降以适应气量的变化，而 气缝速度几乎不变，因之能在较宽的流量范围内保持高效率。它的操作弹性为35,比筛板和舌形塔盘大得多。(3) 塔板效率高 由于气液接触状态良好，且蒸气以水平方向吹入液层，故雾沫夹带较少。因此塔板效率较高，一般情况下比泡罩塔高15%左右。(4) 压力降小 气流通过浮阀时，只有一次收缩、扩大及转弯，故干板压力降比泡罩塔低。在常压塔中每层塔盘的压力降一般为400666.6Pa浮阀的型式很多，国内已采用的浮阀，女口 V-1型、V-4型、V-6型、十字架 型和A型，其中常用的是V-1型和V

13、-4型。浮阀塔盘操作时的气液流程和泡罩塔相似；蒸气自阀孔上升，顶开阀片， 穿过环形缝隙，以水平方向吹入液层，形成泡沫。浮阀能够随着气速的增减在 相当宽广的气速范围内自由调节、升降，以保持稳定操作。-9 -化工原理课程设计2.3塔设备的用材塔设备与其他化工设备一样，置于室外、无框架的自支承式塔体，绝大多 数是采用钢材制造的。这是因为钢材具有足够的强度和塑性，制造性能较好， 设计制造的经验也较成熟。特别是在大型的塔设备中，钢材更具有无法比拟的 优点，因而被广泛地采用。为此，有些场合为了满足腐蚀性介质或低温等特殊 要求，采用有色金属材料（如钛、铝、铜、银等）或非金属耐腐蚀材料，也有 为了减少有色金属

14、的耗用量而采用渗铝、镀银等措施，或采用钢壳衬砌、衬涂 非金属材料的。用这类材料制成的塔设备，塔径一般都不大，当尺寸稍大时， 就得在塔外用钢架结构加强。此外，这些材料在制造、运输、安装等方面都各 有特点，在设计时还应参阅其他有关资料，认真加以考虑。可供制作塔设备内 件的材料，比之塔体用材，选择余地更大了。板式塔中的塔盘，以及浮阀、泡罩一类气液接触元件，由于结构较为复杂, 加之安装工艺和使用方面的要求（如浮阀应能自由浮动），所以仍是以钢材为主, 其他材料（如陶瓷、铸铁等）为辅。填料的用材，往往只考虑制造成型方面的 性能，所以可用多种材料制成同一型式和外形尺寸的填料，以满足不同场合需 要。如拉西环最

15、初是用瓷做的，以后又出现用钢、石墨或硬聚氯乙烯塑料等制 造；鲍尔环也有用钢、铝或聚丙烯塑料等制造；至于高效的丝网填料，则除了 用各种金属丝网外，还可将尼龙、塑料等编织成网，进而制得。总之，选材所 考虑得因素较多。三、设计条件及主要物性参数1、生产能力年产量：F=3万吨/年（每年生产日按330天计算）;分子量：Ma 60.05Mb 18.02Md60.05 0.999 18.02 (1-0.999)60.01130.0175Kmol /s3 1041000330 24 3600 60.012、原料以醋酸一一水二元体系，进料混合物为含醋酸初始浓度Xf0.3 0的粗馏冷凝液3、产品要求塔顶馏出液中醋

16、酸含量Xd 0.999塔釜残出液中醋酸含量Xw 0.024、进料状况：泡点进料（q 1）5、主要物性参数 .醋酸的分子量：60.05，水的分子量：18.02 .醋酸熔点为16.6C，沸点为117.9C，密度为1.049g/ml .常压：101.3KPa .在常压下，水的凝固点为 0C,沸点为100C，密度为0.998g/ml。水在0C的凝固热为 5.99KJ/mol（或80cal/g）,水在100C的汽化热为 40.6KJ/mol（或542cal/g） .醋酸一一水的相对挥发度为a 1.65，混合液的表面张力=20mN/m。 .温度为109.2C时，醋酸的粘度为：0.40mPa s，水的粘度为

17、：0.22mPa s ;温度为109.2C时，醋酸的粘度为：0.40mPa s，水的粘度为：0.22mPa s .醋酸一水气液平衡组成数据如下表所示醋酸一水(101.35kPs)温度/ C醋酸摩尔分数液相x气相y118.21.0001.000108.20.7300.606105.30.5450.435103.80.4120.293102.80.3100.210101.90.2310.155101.30.1670.114100.90.1140.081100.50.0700.050100.20.0320.023100.00.0000.000 '化工原理课程设计因为DXfXWFXdXWXFX

18、 L0.300.02所以D0.0175Xd0.9990.02因为F D W0.0050Kmol/s四、工艺设计计算4.1物料衡算xf =0.30, xd =0.999,xW=0.02, F=0.0175Kmol/s所以 W F-D 0.0175 -0.00500.0125 Kmol/s4.2理论板数的计算1）逐板计算（q=1）:xe = xf=0.30xd =0.999xw =0.02醋酸一一水的相对挥发度为a =1.6523 -所以相平衡方程:yna Xn1(a 1)Xn1.65xn10.65xn或Xnynyna - (a 1)yn 1.65 0.65 yn所以ye1.65xe1 0.65x

19、e1.65 0.3010.65 0.300.4142RminxD ye0.999 0.4142ye Xe0.4142 0.30所以R2Rmin25.1210.24精馏段操作线Yn 1RLnXd R-10.2410.24_ Xn0.99910.24 10.911X n 0.0889提馏段操作线RD FX(R 1) D10.240.0050Yn 1(R 1)0.0175(10.241)0.00501.222 xn 0.00445Xnxw(因 qi)D0.01750.0050XW(10.241)0.0050第一块塔板上升的气相组成YiXd 0.999由第一块塔板下降的液体组成V, yiD, XD12

20、nYn+1VL“2 XiX2Yi0.999Xl 1.65 0.65y；1.65-0.65 0.9990.9984F, Xf n；XniNi+1由第二块塔板上升的气相组成y20.911x；0.0889 0.911 0.9984 0.0889 0.9984m+1由第二块塔板下降的液体组成m+1 XmY20.9984X21.65 0.65y21.65-0.65 0.99840.9974由第三块塔板上升的气相组成N-1N-1V ,ywXm+4 XW, xwL , Xn-1'NY30.911禺 0.0889 0.911 0.9974 0.0889 0.9975逐板计算由第三块塔板下降的液体组成y

21、30.9975X 31.65 0.65 y31.65 -0.65由第四块塔板上升的气相组成y40.911x30.08890.911由第四块塔板下降的液体组成0.99590.99750.99590.08890.9962X4y1.65 0.65y40.99621.65-0.65 0.99620.9937如此反复计算得y50.9942X50.9905y0.9912X60.9856y?0.9868X70.9784y80.9802X80.9677y90.9705Xg0.9522y100.9564X100.9300yn0.9361X110.8988y120.9077X120.8563y 130.8690X

22、130.8008y140.8184X140.7320y 150.7558X150.6523y160.6831X160.5664y170.6049X170.4813y 180.5274X180.4035y190.4565X190.3373y 200.3962X200.2845<0.30由于X2°<Xf=0.30,因此精馏段所需理论板数为19块，第20块为加料板。对于提馏段：其操作线方程为yn i 1 .222 Xn 0.00445所以，第21块塔板上升的气相组成y211.222 x200.004450.3432由气液平衡关系式可知，第21块塔板下降的液体组成X 21y2i1

23、.65 0.65 y210.34321.65-0.65 0.34320.2405同理可知:y 220.2894X220.1980y 230.2375X230.1588y 240.1896X240.1242y 250.1473X250.0948y 260.1114X260.0706y 270.0818X270.0512y 280.0581X280.0360y 290.0395X290.0243y300.0252X300.0154<Xw =0.02故提馏段所需理论板数为10块。综上所述理论板层数为Nt 30 （不包含再沸器）进料板位置为自塔顶往下的第 20层即为Nf 202）图解法计算理论板

24、数 作图求（Xe，ye）根据醋酸一水（101.3MPa的汽-液平衡组成表可作出平衡线（附图1）因为q=1所以加料线Xe= Xf 0.30所以加料线与平衡线交于点（Xe， ye）= （ 0.30, 0.4142 求最小回流比Rmin因为Xd0.999Xe= xF0.30 ye 0.4142所以RminXD丫 eRmin 1XdXe 0.999y- 0.999 0.41420.8366Rmin =5.120.300 求RR=2 Rmin =2 X 5.12=10.24 精馏塔的操作方程因为 R=10.24 , Xd0.999所以Yn 1RLnXdR_110.24x11 .240.99911 .24

25、即 yn 10.911x n 0.0889 提馏段的操作方程yn 1L qFXnL qF-W LqF - WXwRD FXn(R 1) DD xw(因 q 1)(R 1) D因为R=10.24, D=0.0050Kmol/s ,W=0.0125 Kmol/sF =0.0175 Kmol/s ,Xw0.02所以10.240.0050yn 1(10.241)0.00500.0175Xn0.01750.0050(10.241) 0.0050xw即 yn1 1 .222 Xn 0.00445 在附图1上作出精馏段、提馏段的直线 由图可知：N理30块（不包括塔釜）加料板由上至下第20块板，精馏段共需19

26、块板，提馏段共需10块板4.3实际塔板计算板效率：利用奥康奈尔的经验公式Et 0.490.245L其中：一塔顶与塔底的平均温度下的相对挥发度l 塔顶与塔底的平均温度下的液相粘度，mpa s根据醋酸-水（ 101.3MPa的汽-液平衡组成表可画出温度组成图（附图由Xd 0.999，Xw 0.02可由图上推得tD 100.1°CtW 118.2°C1 。二 X（tD tw） 109.2 C2 2此时 Xb 0.238 Xa 1-Xb 1-0.238 0.762J0.22mPa s由粘度图（参见化工原理上册P276查出：X 0.40mPa s,如lUaXa b XB0.40 0.

27、762 0.22 0.2380.357mPa s0 245亠 亠“亠一 0 245所以Et0.49L0.491.650.357. N实N理3054块（第35块板进料）Et0.5580.558五、精馏塔的塔体工艺尺寸计算已知塔径计算中板间距H T 0.45mL RD 10.240.00500.0512 Kmol/sV ( R 1)D (10.24 1)0.0050 0.0562Kmol/s由附图1得第20块加料板Xf=0.30,对照附图2得此时tf 1075C1二 t=（tD tf）103.8C 此时 Xb 0.588 y 0.7072根据温度，查阅化工原理上册 P262表格和P272图可知3A

28、 952kg /mB3955.6kg /m液体分子量：m l60.05(1-0.588)18.020.58835.34气体分子量：m v60.05(1-0.707)18.020.70730.331XaXb11-0.588 0.588952955.6954.11kg/m3PMvRT101.325 30.338.314 (273.15 103.&0.981kg/m3WL LM l=0.0512 35.34 1.809kg/sW VM v 0.0562 30.331.705kg /sWL站 °.00190m3/sLh LS 36000.00190 36006.84m3/hVs Wl

29、 1705 1.738m3/sVh 1.738 3600 6256.8m3/hV 0.981WlvWV L1.8090.9811.705、954.110.0340根据筛板塔的泛点关联图（化工原理下册，P129图10-42）,得Cf200.083（表化工原理课程设计面张力S=20mN/m ) 由液体表面张力共线图（化工原理上册，P274图）可知,S A 19.6mN / m S B 58.4mN / m42 .41 mN / mS 19.6 (1 - 0.588)58.40.588液泛速度:UfC f 20（20汽V)0.50.083 (妙严(954- 11 0.981)05200.9813.0

30、07m/ s-27取泛点百分率为0.8Un 0.8 U f0.8 3.0072.4056m/sVs1.738Un 2.405620.722m选择单流型塔板，取lw 0.7D根据弓形降液管的宽度和面积（参见化工原理下册，P127图10-40）乞如 0.086 厲A10722 0.790m2A A1 0.0861-0.086d .4nT4 n790 1003m 调整到 D=1.1mATn D42 n 1.1220.9503m4Af0.086 at0.086 0.95030.0817mAnATAf0.95030.081720.8686mVs1.738Un2.001m/sA0.86861 w0.7D

31、0.71.10.77m实际泛点百分率：Un2.0010.665Uf3.007六、塔板工艺设计 选取平顶溢流堰，取hw=0.04m 米取垂直弓型降液管和平地受液盘，取 h0=0.04m 取液体进出口安定区宽度Ws Ws 0.08m边缘宽度Wc 0.04m 取孔径d00.006m 孔间距t=0.018m由弓型降液管的宽度和面积（参见化工原理下册， P127图10-40）,可推得Wd 0.145D 0.145 1.1 0.16mWdWd 0.16mDx2(Wd1 1 Ws).2(0.16 0.08)D r2Wc1 10.0420.51m0.31mAa22 r sin2 (0.31.0.5120.31

32、20.512sin10131)0.510.80m20.907 AaI2d00.800.907320.0806m2七、塔板的校核7.1精馏段(a) 板压降的校核0.08060.9503-2 0.08170.1024取板厚=6mm d0hdV ( U 0 )27 (c0)12 9.80.981(21.56)2954.11(0.850)0.0338mVs1.738 一 "U0 A21.560.080A。AT-2Af由干板孔流系数图(参见化工原理下册，P132图10-45)查得C0 =0.850Lh(lw)2'513.156.842"5(0.77)由液流收缩系数图(参见化工

33、原理下册，P134图10-48得 E=1.03二 how 2.84 10 Fa Ua V 2.209 0.981.2.188m s (kg m- )2由充气系数 和动能因子Fa间的关系图(参见化工原理下册，P132图10-46)得=0.56hL(how hw) 0.56 (0.01255 0.04) 0.0294m hf hL hd 0.02940.03380.0632m本设计常压操作，对板压降本身无特殊要求E(La/3 2.84 10 3 1.03 C684/3 0.01255mlw0.77Vs1.738Uas2.209m/sat 2Af0.9503 2 0.0817化工原理课程设计按Flv

34、 0.0340 和泛点百分率0.665Ls LVTT由液沫夹带关联图(参见化工原理下册，P132图10-47)得0.049°4L O'00190 954110.05480.1kg 液体/kg 干气1 0.0491.738 0.981(c) 溢流液泛条件校核hw =0.04m how=0.01255m hf =0.0632m =0 (忽略液面落差)L s 20.0019024hf 0.153 (-)20.153 ()5.822 10 4mIwh。0.77 0.044Hdhw howhf hf0.04 0.01255 0 5.822 100.0632 0.116m醋酸和水不易起泡

35、=0.8降液管内泡沫层高度.Hd0.116 _ .-Hfd -0.145m Ht hW 0.49m0.8不会发生溢流液泛(d)液体在降液管内停留时间校核Af H-Ls°.0817 °116 4.99 3s0.00190不会产生严重气泡夹带(e)漏液点的校核设漏液点的孔速UOW11 .3m/s ，相应的动能因子0.5ow0.511.3 0.08060.9503 2 0.08170.50.9811.146hc 0.00610.725hw0.006F1.23Ls1 w0.0061 0.725 0.040.0061.1461.230.001900.77UoW VAt2AfV0.03

36、13由筛板漏液点关联图（参见化工原理下册，P135图10-49）查得漏液点的干板压降hd=0.0093m液柱，由此求出漏液点孔速为U ow (2 22ghd LC0、o.52 9.8 0.0093 954.11 0.8482)。.50.98111.29m/s此计算值与假定值相接近,故计算结果正确塔板的稳定系数K=2U ow21.5611.291.91(1.5 2.0)V-29 -表明塔板有足够的操作弹性7.2提馏段tf 107.5Ctw 118.2 C丄(tftw)2112.85° C液体分子量:60.05(1-0.138)18.020.13854.25气体分子量:60.05(1-0

37、.207)18.020.20751.35L L qF0.051210.01750.0687kmol / sV V (1q)F V0.0562kmol / s由附图1查得Xb =0.138yB =0.207根据温度，查化工原理上册 P262和P272图可知,942kg /m3B 948.75kg /m311-XbXb1 3 942.93kg / m3 1-0.1380.138942948.75PMvRT101.325 51.358.314 (273.15 112.85)1.621kg /m30.068754.25 3.727kg/sWt 0.0562 51.352.886kg/sW0.00395

38、m3/s匚 942.93Lh 0.00395 3600314.22m /h化工原理课程设计忆叫鶴 1-78m3/sVh 1-78 3600 6408m3/hFlvW v 3.7276210.0535WV l L 2.886 942.93根据筛板塔的泛点关联图（参见化工原理下册，P129图10-42）,查得Cf20 =0.08(表面张力S=20mN/m )(a)降压板的校核hd1 V (U 0 )2C。12 9.8(J?156)20.0564m942.930.8500.7Lh14.2527.33(0.77)由液流收缩系数图（参见化工原理下册，P134图10-48得 E=1.047how 2.84

39、 103E(+)23 2.84 10 3 1,046 (詩 °Q208mUa1.78At 2Af0.9503 2 0.0817 2.262m/s-31 -1FaUaV052.262 1.6210.5 1.904m s (kg m 3护由充气系数B和动能因子Fa间的关系（参见化工原理下册，P132图10-46,得=0.58hL(how hw) 0.58 (0.0208 0.04) 0.0353mhf hL hd 0.03530.05640.0917m本设计常压操作，对板压降本身无特殊要求。(b) 液沫夹带量的校核V 1 78按 Flv 0.0535 Un 2.049m/sAn0.868

40、6 t 112.85C由液体表面张力共线图(参见化工原理上册，P274图10-46),得A 18.6mN/mB 56.8mN /m18.6 （1-0.138）56.8 0.138 23.87mN/m液泛速度:Uf Cf20（20）° 2（宁）0.50-08（第严（F）0.5 2696泛点百分率:Un 2249 0.76U f 2.696由液沫夹带关联图得0.05Ls l 0.05VS V 10.050.00395 942.930 06790 1 公斤液体0.06 9 公斤干气体1.78 1.621(c) 溢流液泛条件校核hw =0.04m h°w =0.0208m =0 h

41、f=0.0917mL s x 20.00395、23hf0.153 （lWh；）0.153 （0.77 0.04）2.516 10 mhf hf 0.04 0.0208 02.516 10 3 0.0917 0.155m醋酸和水不易起泡0.8降液管内泡沫层高度Hfd鱼逍 0.194m0.8Ht hW 0.49m不会发生溢流液泛(d) 液体在降液管内停留时间校核Af Hd 0.0817 0.1550.003953.206 3s不会产生严重气泡夹带(e) 漏液点的校核化工原理课程设计设漏液点的孔速Uow 9m/s相应的动能因子Ua0.5VU ow Ao0.5At2 Af V9 0.0806 i 6

42、210.50.9503 2 0.08171.174he 0.0061 0.725hw 0.006F1.23 匕lw0.0061 0.725 0.04 0.0061.174 1.230.003950.770.0344-35 -由筛板漏液点关联图（参见化工原理下册，P135图10-49）查得漏液点的干板压降hd =0.0099m液柱U ow(2ghd LC0)0.5V2 9.8 0.0099 942.93 0.85021.6219.03m/ s此计算值与假定值相接近，故计算结果正确塔板的稳定系数K=U0U ow21.569.032.39 (1.5 2.0)表明塔板有足够的操作弹性八、塔板负荷性能8

43、.1精馏段(a) 液相下限线令how 0.006 m并假设修正系数E=1.02how2.84 10 3E0.0062.84 10 3 1.022.071Lh (2.071)'20.772.295m3/h(lw)252.295(0.77)2'54.4110.7可由液流收缩系数(参见化工原理下册，P134图10-48)得 E=1.02表明结果正确 得附图3:线4(b) 液相上限线取停留时间3sAfHt 360030.0817 0.45 36003344.12 m3/h得附图3:线5(c) 漏液线第一点：Lh 8.64m3/hUow 11.29m /sA00.0806m2Vh 11.

44、29 3600 0.08063275.91m3/h第二点:3Lk 100m /hLsLk100 0.0278m3/s36003600设漏液点的孔速Uow16.7 m/s ，相应的动能因子0.5UoW VowA0At2 Af0.5V16.7 0.08060.9503 2 0.08170.9810.51.694hc 0.00610.725hw 0.006F1.23 Ll w0.0061 0.725 0.040.006 1.6941.230.02780.77由筛板漏液点关联图（参见化工原理下册，P135图10-49）查得漏液点的干板压降hd=0.0205m液柱，由此求出漏液点孔速为U OW(2ghd

45、lC。20.52 9.8 0.0205 954.11 0.84820.981)0.516.76m/s此计算值与假定值相接近，故计算结果正确Vh 16.76 3600 0.08064863.08m3/h则两点可得漏液线（附图3:线2）（d）过量液沫夹带线第一点：取 Flv 0.0340 令 e 0.1W 1.809kg / s WV 1.705kg/s0.1WLWV1.8090.11.7050.0861由液沫夹带关联图(参见化工原理下册，P132图10-47),得泛点百分率为0.773Uf 3.007m /s Un 0.77 3.0072.315m/s3Vh Un An 36002.0010.8

46、68636006257m /h,Ls、，0.00190 cc cc, 3 Z1Lh Vh6257 6.84m / hVs1.738第二点:取WFlv2 0.9810.0641ev 0.1.954.110.0476e 0.1Wl2 0.1e由液沫夹带关联图（参见化工原理W 下册，P132图10-47）,得泛点百分率为0.79v Flv 0.0641 Ht 0.45m由筛板塔的泛点关联图（参见化工原理下册，P129图10-42）,得Cf20 0.081化工原理课程设计-37 -UfCf20 （函）叫V )0.50.0810.242.4120954.11 0.9810.9812.934m/ sUn

47、0.79 2.9342.318m/s3Vh Un An 36002.318 0.8686 36007248.3m /h:Lh B 碁 必 2 黑 7248314.91m3/h两点可得过量液沫夹带线（附图 3:线1）（e）溢流液泛线Hd (Ht hw)0.8 (0.45 0.04)0.392m第一点：取 Lh 50m3 /h50(lw)25(0.77)2.596.1可由液流收缩系数得E=1.13how 2.84 10 3E(“)232.84l w10 3 1.13 (-)'30.052m0.77hlhdhf0.153 (亘)2(howhw)0.56H d (howhw0.153(0.05

48、2hfhl)50(07%2 °.°311m0.04)0.0515m0.392 (0.052 0.04 0.0311 0.0515)0.217m2 9.8 0.217 954.11 0.8482、。5,)54.54m/s0.981VhU 0A0 360054.540.08063600第二：!点：取Lh80m3/hlh80153.8l w0.7(lw)2.5(0.77)2.5DVUo(2ghdLC0 )0.5(315825.3m /h化工原理课程设计可由液流收缩系数得E=1.17how 2.84 10 3E(3 284 10 3 117 (鴛门 0.073m80hihdUohf0.153 (土)2lwho°153 (004)2 °.0796m(how hw)0.56 (0.073 0.04)0.0633mHd(howhw(2ghdLC0 )0.5hfhl) 0.392 (0.073 0.04 0.0796 0.0633)0.1361m2 9.8 0.1361 954.11 0.84820.981)0.543.19m/s-393Vh U0A0 360043.19 0.0806 360012532m