化工设计答辩

年分离30240吨苯-甲苯原料液板式精馏塔设计覃志欢2024年11月25日一、本设计的意义二、本设计的任务三、设计过程和结果分析四、设计总结和评述一、本设计的意义基本原理基本公式分析判断Excel应用团队协作一、本设计的意义煤石油苯-甲苯苯甲苯二、本设计的任务要求:在常压操作的连续精馏塔内分离苯-甲苯混合物，已知原料液的处理量为4200kg/h，组成为0.43（苯的摩尔百分率，下同），操作压力（塔顶表压）100KPa，单板压降≦0.68KPa，要求塔顶馏出液的组成为0.955，塔底釜液的组成为0.085，27℃的冷液进料，回流比R=1.6Rmin，全塔效率Et=60%，年工作300天，24小时运行。三、设计过程和结果分析1.精馏塔的工艺设计计算:总物料衡算:𝐷+𝑊=48.7797

(𝑎)0.955𝐷+0.085𝑊=0.43∗48.7797

_x001A_𝑏_x001B_由(a)与(b)联立解得𝐷=19.3437

kmol/h,W=29.4360

kmol/h。已知27℃冷液进料，由𝑞=_x001A_𝑟+_x001A_𝑐_x001B_𝑝_x001B_(_x001A_𝑡_x001B_𝐷_x001B_−_x001A_𝑡_x001B_𝐹_x001B_)_x001B_𝑟_x001B_=_x001A_354+1.85∗(94−27)_x001B_354_x001B_，计算得q=1.3501。由安托尼方程表达温度与饱和蒸汽压的关系:𝑙𝑛_x001A_𝑝_x001B_𝐴_x001B_𝜃_x001B_=6.032−_x001A_1260.35_x001B_𝑡+220.24_x001B_，𝑙𝑛_x001A_𝑝_x001B_𝐵_x001B_𝜃_x001B_=6.078−_x001A_1343.94_x001B_𝑡+219.58_x001B_。由饱和蒸汽压计算得𝛼=2.5174由进料方程:_x001A_𝑦_x001B_𝑛+1_x001B_=3.8563_x001A_𝑥_x001B_𝑛_x001B_−1.2282，相平衡方程:𝑦=_x001A_2.5147𝑥_x001B_1+1.5147𝑥_x001B_，联立解得_x001A_𝑥_x001B_𝑞_x001B_=0.5011，_x001A_𝑦_x001B_𝑞_x001B_=0.7196。则_x001A_𝑅_x001B_𝑚𝑖𝑛_x001B_=_x001A__x001A_𝑥_x001B_𝐷_x001B_−_x001A_𝑦_x001B_𝑞_x001B__x001B__x001A_𝑦_x001B_𝑞_x001B_−_x001A_𝑥_x001B_𝑞_x001B__x001B_=_x001A_0.955−0.7196_x001B_0.7196−0.5051_x001B_=1.0974，𝑅=_x001A_1.6𝑅_x001B_min_x001B_=1.7558。精馏段操作线方程:_x001A_𝑦_x001B_𝑛+1_x001B_=0.6371_x001A_𝑥_x001B_𝑛_x001B_+0.3465，提馏段操作线方程:_x001A_𝑦_x001B_𝑛+1_x001B_=1.4182_x001A_𝑥_x001B_𝑛_x001B_+0.03555。方程联立解得_x001A_𝑥_x001B_𝑞_x001B_=0.4891，_x001A_𝑦_x001B_𝑞_x001B_=0.6581。_x001A_𝑥_x001B_6_x001B_=_x001A__x001A_𝑦_x001B_6_x001B__x001B_2.5147−1.5147_x001A_𝑦_x001B_6_x001B__x001B_=_x001A_0.6854_x001B_2.5147−1.5147∗0.6854_x001B_=0.4642<_x001A_𝑥_x001B_𝑞_x001B_=0.4981则第6块板为进料板，精馏段理论板数为6−1=5块。_x001A_𝑥_x001B_11_x001B_=_x001A__x001A_𝑦_x001B_11_x001B__x001B_2.5147−1.5147_x001A_𝑦_x001B_11_x001B__x001B_=_x001A_0.1391_x001B_2.5147−1.5147∗0.1391_x001B_=0.0604<_x001A_𝑥_x001B_𝑤_x001B_=0.085则所需总的理论板数为11块，提馏段理论板数为11−5=6块（包括再沸器）已知全塔效率_x001A_𝐸_x001B_𝑇_x001B_=60%，则精馏段实际板数:𝑁=_x001A__x001A_𝑁_x001B_𝑇_x001B__x001B__x001A_𝐸_x001B_𝑇_x001B__x001B_=_x001A_5_x001B_60%_x001B_=8.33≈9提馏段实际板数:𝑁=_x001A__x001A_𝑁_x001B_𝑇_x001B__x001B__x001A_𝐸_x001B_𝑇_x001B__x001B_=_x001A_6_x001B_60%_x001B_=10全塔实际板数:𝑁=9+10=19物性数据摩尔质量密度表面张力环境条件温度压强2.精馏塔工艺条件及有关物性数据计算:精馏段平均压强:_x001A_𝑃_x001B_𝑚1_x001B_=_x001A__x001A_𝑃_x001B_𝐷_x001B_+_x001A_𝑃_x001B_𝐹_x001B__x001B_2_x001B_=_x001A_100+106.12_x001B_2_x001B_=103.06

𝐾𝑃𝑎提馏段平均压强:_x001A_𝑃_x001B_𝑚2_x001B_=_x001A__x001A_𝑃_x001B_𝑊_x001B_+_x001A_𝑃_x001B_𝐹_x001B__x001B_2_x001B_=_x001A_112.92+106.12_x001B_2_x001B_=109.52

𝐾𝑃𝑎精馏段平均温度:_x001A_𝑡_x001B_𝑚1_x001B_=_x001A__x001A_𝑡_x001B_𝐷_x001B_+_x001A_𝑡_x001B_𝐹_x001B__x001B_2_x001B_=_x001A_80.3537+93.25_x001B_2_x001B_=86.8038

℃提馏段平均温度:_x001A_𝑡_x001B_𝑚2_x001B_=_x001A__x001A_𝑡_x001B_𝑊_x001B_+_x001A_𝑡_x001B_𝐹_x001B__x001B_2_x001B_=_x001A_105.818+93.25_x001B_2_x001B_=99.534

℃精馏段平均摩尔质量（气相）:_x001A_𝑀_x001B_𝑉𝑚1_x001B_=_x001A__x001A_𝑀_x001B_𝑉𝐷𝑚_x001B_+_x001A_𝑀_x001B_𝑉𝐹𝑚_x001B__x001B_2_x001B_=_x001A_78.7409+82.9497_x001B_2_x001B_=80.8453

𝐾𝑔/𝑚𝑜𝑙精馏段平均摩尔质量（液相）:_x001A_𝑀_x001B_𝐿𝑚1_x001B_=_x001A__x001A_𝑀_x001B_𝐿𝐷𝑚_x001B_+_x001A_𝑀_x001B_𝐿𝐹𝑚_x001B__x001B_2_x001B_=_x001A_79.5947+86.1014_x001B_2_x001B_=82.8481

𝐾𝑔/𝑚𝑜𝑙提馏段平均摩尔质量（气相）:_x001A_𝑀_x001B_𝑉𝑚2_x001B_=_x001A__x001A_𝑀_x001B_𝑉𝑊𝑚_x001B_+_x001A_𝑀_x001B_𝑉𝐹𝑚_x001B__x001B_2_x001B_=_x001A_82.9497+89.4746_x001B_2_x001B_=86.2122

𝐾𝑔/𝑚𝑜𝑙提馏段平均摩尔质量（液相）:_x001A_𝑀_x001B_𝐿𝑚2_x001B_=_x001A__x001A_𝑀_x001B_𝐿𝑊𝑚_x001B_+_x001A_𝑀_x001B_𝐿𝐹𝑚_x001B__x001B_2_x001B_=_x001A_90.9383+86.1014_x001B_2_x001B_=88.5199

𝐾𝑔/𝑚𝑜𝑙精馏段气相平均密度:_x001A_𝜌_x001B_𝑉𝑚1_x001B_=_x001A__x001A_𝑃_x001B_𝑚1_x001B_∗_x001A_𝑀_x001B_𝑉𝑚1_x001B__x001B_𝑅𝑇_x001B_=_x001A_103.06∗80.8453_x001B_8.314∗(86.8038+273.15)_x001B_=2.7841

𝐾𝑔/_x001A_𝑚_x001B_3_x001B_提馏段气相平均密度:_x001A_𝜌_x001B_𝑉𝑚2_x001B_=_x001A__x001A_𝑃_x001B_𝑚2_x001B_∗_x001A_𝑀_x001B_𝑉𝑚2_x001B__x001B_𝑅𝑇_x001B_=_x001A_112.92∗86.2122_x001B_8.314∗(99.5340+273.15)_x001B_=3.1419

𝐾𝑔/_x001A_𝑚_x001B_3_x001B_精馏段液相平均密度:_x001A_𝜌_x001B_𝐿𝑚1_x001B_=_x001A__x001A_𝜌_x001B_𝐿𝐷𝑚_x001B_+_x001A_𝜌_x001B_𝐿𝐹𝑚_x001B__x001B_2_x001B_=_x001A_814.1311+798.2326_x001B_2_x001B_=806.1819

𝐾𝑔/_x001A_𝑚_x001B_3_x001B_提馏段液相平均密度:_x001A_𝜌_x001B_𝐿𝑚2_x001B_=_x001A__x001A_𝜌_x001B_𝐿𝑊𝑚_x001B_+_x001A_𝜌_x001B_𝐿𝐹𝑚_x001B__x001B_2_x001B_=_x001A_735.7638+798.2326_x001B_2_x001B_=766.9982

𝐾𝑔/_x001A_𝑚_x001B_3_x001B_精馏段液相平均表面张力:_x001A_𝜎_x001B_𝐿𝑚1_x001B_=_x001A__x001A_𝜎_x001B_𝐿𝐷𝑚_x001B_+_x001A_𝜎_x001B_𝐿𝐹𝑚_x001B__x001B_2_x001B_=_x001A_21.1640+20.0726_x001B_2_x001B_=21.6183

mN/m提馏段液相平均表面张力:_x001A_𝜎_x001B_𝐿𝑚2_x001B_=_x001A__x001A_𝜎_x001B_𝐿𝑊𝑚_x001B_+_x001A_𝜎_x001B_𝐿𝐹𝑚_x001B__x001B_2_x001B_=_x001A_18.9740+20.0726_x001B_2_x001B_=21.6183

mN/m塔体板间距塔径人孔有效高度3.精馏塔的塔体工艺尺寸计算取板间距_x001A_𝐻_x001B_𝑇_x001B_=0.4

𝑚,板上液层高度_x001A_ℎ_x001B_𝐿_x001B_=0.05𝑚则_x001A_𝐻_x001B_𝑇_x001B_−_x001A_ℎ_x001B_𝐿_x001B_=0.35

𝑚_x001A__x001A__x001A_𝐿_x001B_ℎ1_x001B__x001B__x001A_𝑉_x001B_ℎ1_x001B__x001B_(_x001A__x001A_𝜌_x001B_𝐿𝑚1_x001B__x001B__x001A_𝜌_x001B_𝑉𝑚1_x001B__x001B_)_x001B__x001A__x001A_1_x001B_2_x001B__x001B__x001B_=_x001A_9.695∗_x001A_10_x001B_−4_x001B__x001B_0.43_x001B__x001A_(_x001A_806.1819_x001B_2.7841_x001B_)_x001B__x001A__x001A_1_x001B_2_x001B__x001B__x001B_=0.3837查表可得_x001A_𝐶_x001B_20_x001B_=0.075,𝐶=_x001A_𝐶_x001B_20_x001B__x001A__x001A__x001A__x001A_𝜎_x001B_𝐿𝑚1_x001B__x001B_20_x001B__x001B__x001B_0.2_x001B_=0.075∗_x001A__x001A__x001A_21.6183_x001B_20_x001B__x001B__x001B_0.2_x001B_=0.07618_x001A_𝜇_x001B_𝑚𝑎𝑥_x001B_=𝐶∗_x001A__x001B__x001A__x001A_𝜌_x001B_𝐿𝑚1_x001B_−_x001A_𝜌_x001B_𝑉𝑚1_x001B__x001B__x001A_𝜌_x001B_𝑉𝑚1_x001B__x001B__x001B_=0.07618∗_x001A__x001B__x001A_806.1819−2.7841_x001B_2.7841_x001B__x001B_=1.2941

𝑚/𝑠取安全系数为0.6,则𝜇=0.6_x001A_𝜇_x001B_𝑚𝑎𝑥_x001B_=0.6∗1.2941=0.7668

𝑚/𝑠塔径𝐷=_x001A__x001B__x001A_4_x001A_𝑉_x001B_𝑠1_x001B__x001B_𝜇𝜋_x001B__x001B_=_x001A__x001B__x001A_4∗0.43_x001B_3.14∗0.7765_x001B__x001B_=0.8399𝑚,圆整为标准塔径即𝐷=1

𝑚_x001A__x001A__x001A_𝐿_x001B_ℎ2_x001B__x001B__x001A_𝑉_x001B_ℎ2_x001B__x001B_(_x001A__x001A_𝜌_x001B_𝐿𝑚2_x001B__x001B__x001A_𝜌_x001B_𝑉𝑚2_x001B__x001B_)_x001B__x001A__x001A_1_x001B_2_x001B__x001B__x001B_=_x001A_3.001∗_x001A_10_x001B_−3_x001B__x001B_0.5395_x001B__x001A_(_x001A_766.9982_x001B_3.1419_x001B_)_x001B__x001A__x001A_1_x001B_2_x001B__x001B__x001B_=0.09268查表得_x001A_𝐶_x001B_20_x001B_=0.0695,𝐶=_x001A_𝐶_x001B_20_x001B__x001A__x001A__x001A__x001A_𝜎_x001B_𝐿𝑚2_x001B__x001B_20_x001B__x001B__x001B_0.2_x001B_=0.0695∗_x001A__x001A__x001A_19.5233_x001B_20_x001B__x001B__x001B_0.2_x001B_=0.06917_x001A_𝜇_x001B_𝑚𝑎𝑥_x001B_=𝐶∗_x001A__x001B__x001A__x001A_𝜌_x001B_𝐿𝑚2_x001B_−_x001A_𝜌_x001B_𝑉𝑚2_x001B__x001B__x001A_𝜌_x001B_𝑉𝑚2_x001B__x001B__x001B_=0.06917∗_x001A__x001B__x001A_766.9982−3.1419_x001B_3.1419_x001B__x001B_=1.0783

𝑚/𝑠取安全系数为0.6,则𝜇=0.6_x001A_𝜇_x001B_𝑚𝑎𝑥_x001B_=0.6∗1.0783=0.6470

𝑚/𝑠塔径𝐷=_x001A__x001B__x001A_4_x001A_𝑉_x001B_𝑠2_x001B__x001B_𝜇𝜋_x001B__x001B_=_x001A__x001B__x001A_4∗0.5395_x001B_3.14∗0.6470_x001B__x001B_=1.0306𝑚，圆整为标准塔径即𝐷=1.2

𝑚两段塔径相差不大则取较大塔径为全塔塔径即全塔塔径𝐷=1.2

𝑚精馏段有效高度:_x001A_𝑍_x001B_精_x001B_=_x001A__x001A_𝑁_x001B_精_x001B_−1_x001B__x001A_𝐻_x001B_𝑇_x001B_=_x001A_9−1_x001B_∗0.4=3.2

𝑚提馏段有效高度:_x001A_𝑍_x001B_提_x001B_=_x001A__x001A_𝑁_x001B_提_x001B_−1_x001B__x001A_𝐻_x001B_𝑇_x001B_=_x001A_10−1_x001B_∗0.4=3.6

𝑚取人孔数为3，人孔高度为0.7m则精馏塔有效高度:𝑍=_x001A_𝑍_x001B_提_x001B_+_x001A_𝑍_x001B_精_x001B_+_x001A_0.7−0.4_x001B_∗3=7.7

𝑚溢流堰堰长弓形降液管宽度降液管面积溢流堰高度底隙高度安定区宽度无效区宽度开孔区面积筛板厚度孔径筛孔数塔板4.塔板主要工艺尺寸计算溢流堰堰长:_x001A_𝑙_x001B_𝑊_x001B_=0.661𝐷=0.661∗1.2=0.7932

𝑚弓形降液管宽度:_x001A_𝑊_x001B_𝑑_x001B_=0.15

𝑚降液管面积:_x001A_𝐴_x001B_𝑓_x001B_=0.08166_x001A_

𝑚_x001B_2_x001B_精馏段溢流堰高度:_x001A_ℎ_x001B_𝑊1_x001B_=_x001A_ℎ_x001B_𝐿_x001B_−_x001A_ℎ_x001B_𝑂𝑊1_x001B_=0.05−0.007626=0.04237

𝑚精馏段降液管底隙高度:_x001A_ℎ_x001B_01_x001B_=_x001A_ℎ_x001B_𝑊1_x001B_−0.006=0.04237−0.006=0.03637

𝑚提馏段溢流堰高度:_x001A_ℎ_x001B_𝑊2_x001B_=_x001A_ℎ_x001B_𝐿_x001B_−_x001A_ℎ_x001B_𝑂𝑊2_x001B_=0.05−0.000.01691=0.03309

𝑚提馏段降液管底隙高度:_x001A_ℎ_x001B_02_x001B_=_x001A_ℎ_x001B_𝑊2_x001B_−0.006=0.03309−0.006=0.02709

𝑚安定区宽度:_x001A_𝑊_x001B_𝑠_x001B_=0.08

𝑚，无效区宽度:_x001A_𝑊_x001B_𝑐_x001B_=0.06

𝑚开孔区面积:_x001A_𝐴_x001B_𝑎_x001B_=2_x001A_𝑥_x001A__x001B__x001A_𝑟_x001B_2_x001B_−_x001A_𝑥_x001B_2_x001B__x001B_+_x001A_𝜋_x001B_180_x001B_∗_x001A_𝑟_x001B_2_x001B_∗_x001A_𝑠𝑖𝑛_x001B_−1_x001B__x001A_𝑥_x001B_𝑟_x001B__x001B_=2_x001A_0.37_x001A__x001B__x001A_0.54_x001B_2_x001B_−_x001A_0.37_x001B_2_x001B__x001B_+_x001A_𝜋_x001B_180_x001B_∗_x001A_0.54_x001B_2_x001B_∗_x001A_𝑠𝑖𝑛_x001B_−1_x001B__x001A_0.37_x001B_0.54_x001B__x001B_=0.7313_x001A_

𝑚_x001B_2_x001B_筛板厚度:𝛿=0.004

𝑚，孔径:_x001A_𝑑_x001B_0_x001B_=0.005

𝑚筛孔数:𝑛=_x001A__x001A_1.155_x001B__x001A_𝑡_x001B_2_x001B__x001B__x001B__x001A_𝐴_x001B_𝑎_x001B_=_x001A__x001A_1.155_x001B__x001A_0.015_x001B_2_x001B__x001B__x001B_∗0.7313=3755

个开孔率:𝜑=0.907_x001A_(_x001A__x001A_𝑑_x001B_0_x001B__x001B_𝑡_x001B_)_x001B_2_x001B_=0.907_x001A_∗(_x001A_0.005_x001B_0.015_x001B_)_x001B_2_x001B_=10.08%精馏段气体通过筛板气速:_x001A_𝜇_x001B_0_x001B_=_x001A__x001A_𝑉_x001B_𝑠1_x001B__x001B__x001A_𝐴_x001B_0_x001B__x001B_=_x001A_0.43_x001B_0.1008∗0.7313_x001B_=5.8333

𝑚/𝑠提馏段气体通过筛板气速:_x001A_𝜇_x001B_0_x001B_′_x001B_=_x001A__x001A_𝑉_x001B_𝑠2_x001B__x001B__x001A_𝐴_x001B_0_x001B__x001B_=_x001A_0.5395_x001B_0.1008∗0.7313_x001B_=7.3160

𝑚/𝑠流体力学验算压降液泛漏液液沫夹带5.塔板流体力学验算由𝛿=0.004𝑚，_x001A_𝑑_x001B_0_x001B_=0.005𝑚，得_x001A__x001A_𝑑_x001B_0_x001B__x001B_𝛿_x001B_=_x001A_0.005_x001B_0.004_x001B_=1.25，查表得_x001A_𝐶_x001B_0_x001B_=0.785气体通过精馏段塔板的液柱高度:_x001A_ℎ_x001B_𝑝1_x001B_=_x001A_ℎ_x001B_𝑐1_x001B_+_x001A_ℎ_x001B_𝑙1_x001B__x001A_+ℎ_x001B_𝜎1_x001B_=9.725∗_x001A_10_x001B_−3_x001B_+0.03818+2.0304∗_x001A_10_x001B_−3_x001B_=0.04994

𝑚气体通过精馏段塔板的压降:∆_x001A_𝑃_x001B_𝑃_x001B_=_x001A_ℎ_x001B_𝑝1_x001B_∗_x001A_𝜌_x001B_𝐿𝑚1_x001B_∗𝑔=0.04994∗806.1819∗9.81

=394.9577

𝑃𝑎<0.68

𝐾𝑃𝑎气体通过提馏段塔板的液柱高度:_x001A_ℎ_x001B_𝑝2_x001B_=_x001A_ℎ_x001B_𝑐2_x001B_+_x001A_ℎ_x001B_𝑙2_x001B__x001A_+ℎ_x001B_𝜎2_x001B_=0.01815+0.03552+2.0758∗_x001A_10_x001B_−3_x001B_=0.05575

𝑚气体通过提馏段塔板的压降:∆_x001A_𝑃_x001B_𝑃_x001B_′_x001B_=_x001A_ℎ_x001B_𝑝2_x001B_∗_x001A_𝜌_x001B_𝐿𝑚2_x001B_∗𝑔=0.05575∗766.9982∗9.81

=419.4471

𝑃𝑎<0.68

𝐾𝑃𝑎精馏段与提馏段的压降符合设计的允许值。塔板上鼓泡层的高度:_x001A_ℎ_x001B_𝑓_x001B_=2.5_x001A_ℎ_x001B_𝐿_x001B_=2.5∗0.05=0.125

𝑚精馏段液沫夹带量:_x001A_𝑒_x001B_𝑣_x001B_=_x001A__x001A_5.7∗10_x001B_−6_x001B__x001B__x001A_𝜎_x001B_𝐿𝑚1_x001B__x001B__x001A_(_x001A__x001A_𝑢_x001B_𝑎_x001B__x001B__x001A_𝐻_x001B_𝑇_x001B_−_x001A_ℎ_x001B_𝑓_x001B__x001B_)_x001B_3.2_x001B_=_x001A__x001A_5.7∗10_x001B_−6_x001B__x001B__x001A_21.6383∗10_x001B_−3_x001B__x001B__x001A_∗(_x001A_0.41_x001B_0.4−0.125_x001B_)_x001B_3.2_x001B_=9.4645∗_x001A_10_x001B_−4_x001B_

𝑘𝑔液/𝑘𝑔气<0.1kg液/kg气提馏段液沫夹带量:_x001A_𝑒_x001B_𝑣_x001B_′_x001B_=_x001A__x001A_5.7∗10_x001B_−6_x001B__x001B__x001A_𝜎_x001B_𝐿𝑚2_x001B__x001B__x001A_(_x001A__x001A_𝑢_x001B_𝑎_x001B_′_x001B__x001B__x001A_𝐻_x001B_𝑇_x001B_−_x001A_ℎ_x001B_𝑓_x001B__x001B_)_x001B_3.2_x001B_=_x001A__x001A_5.7∗10_x001B_−6_x001B__x001B__x001A_19.5233∗10_x001B_−3_x001B__x001B__x001A_∗(_x001A_0.5141_x001B_0.4−0.125_x001B_)_x001B_3.2_x001B_=2.1699∗_x001A_10_x001B_−3_x001B_

kg液/kg气<0.1

kg液/kg气精馏段和提馏段的计算结果符合设计的允许值，不会发生过量液沫夹带。精馏段筛板漏液点气速:_x001A_𝜇_x001B_0,𝑚𝑖𝑛_x001B_=_x001A_4.43𝐶_x001B_0_x001B__x001A__x001B_(0.056+0.13_x001A_ℎ_x001B_𝐿_x001B_−_x001A_ℎ_x001B_𝜎1_x001B_)_x001A__x001A_𝜌_x001B_𝐿𝑚1_x001B__x001B__x001A_𝜌_x001B_𝑉𝑚1_x001B__x001B__x001B_=4.43∗0.785_x001A__x001B__x001A_0.056+0.13∗0.05−2.0304∗_x001A_10_x001B_−3_x001B__x001B_∗_x001A_806.1819_x001B_2.7841_x001B__x001B_=_x001A_5.9383𝑚_x001B_𝑠_x001B_>_x001A_𝜇_x001B_0_x001B_=5.8333

𝑚/𝑠精馏段筛板的稳定系数:𝐾=_x001A__x001A_𝜇_x001B_0_x001B__x001B__x001A_𝜇_x001B_0,𝑚𝑖𝑛_x001B__x001B_=_x001A_5.8333_x001B_5.9383_x001B_=0.9825<1.5即精馏段发生漏液。提馏段筛板漏液点气速:_x001A_𝜇_x001B_0,𝑚𝑖𝑛_x001B_′_x001B_=_x001A_4.43𝐶_x001B_0_x001B__x001A__x001B_(0.056+0.13_x001A_ℎ_x001B_𝐿_x001B_−_x001A_ℎ_x001B_𝜎2_x001B_)_x001A__x001A_𝜌_x001B_𝐿𝑚2_x001B__x001B__x001A_𝜌_x001B_𝑉𝑚2_x001B__x001B__x001B_=4.43∗0.785_x001A__x001B__x001A_0.056+0.13∗0.05−2.0758∗_x001A_10_x001B_−3_x001B__x001B_∗_x001A_766.9982_x001B_3.1419_x001B__x001B_=_x001A_5.44𝑚_x001B_𝑠_x001B_>_x001A_𝜇_x001B_0_x001B_′_x001B_=7.3160

𝑚/𝑠提馏段筛板的稳定系数𝐾=_x001A__x001A_𝜇_x001B_0_x001B_′_x001B__x001B__x001A_𝜇_x001B_0,𝑚𝑖𝑛_x001B_′_x001B__x001B_=_x001A_7.3160_x001B_5.44_x001B_=1.3449<1.5即提馏段发生漏液。取安全系数𝜑=0.4，则𝜑_x001A__x001A_𝐻_x001B_𝑇_x001B_+_x001A_ℎ_x001B_𝑤1_x001B__x001B_=0.4∗_x001A_0.4+0.0423_x001B_=0.1769

𝑚精馏段降液管内清夜层高度:_x001A_𝐻_x001B_𝑑_x001B__x001A_=ℎ_x001B_𝑝1_x001B__x001A_+ℎ_x001B_𝐿_x001B__x001A_+ℎ_x001B_𝑑_x001B_=0.04778+0.05+0.00153

=0.09931

𝑚液柱<0.1769

m即精馏段不会发生液泛。取安全系数𝜑=0.4，则𝜑_x001A__x001A_𝐻_x001B_𝑇_x001B_+_x001A_ℎ_x001B_𝑤2_x001B__x001B_=0.4∗_x001A_0.4+0.03309_x001B_=0.1732

𝑚提馏段降液管内清夜层高度:_x001A_𝐻_x001B_𝑑_x001B__x001A_=ℎ_x001B_𝑝2_x001B__x001A_+ℎ_x001B_𝐿_x001B__x001A_+ℎ_x001B_𝑑_x001B_=0.05174+0.05+0.00153

=0.1033

𝑚液柱<0.1732

m即提馏段不会发生液泛。塔板负荷性能图漏夜线液沫夹带线液相负荷下限线液相负荷上限线液泛线操作线6.塔板负荷性能图精馏段漏夜线方程:_x001A_𝑉_x001B_𝑠,𝑚𝑖𝑛_x001B_=4.43_x001A_𝐶_x001B_0_x001B__x001A__x001B_(0.0056+0.13[_x001A_ℎ_x001B_𝑤1_x001B_+_x001A_2.84_x001B_1000_x001B_𝐸_x001A__x001A__x001A__x001A_𝐿_x001B_ℎ_x001B__x001B__x001A_𝑙_x001B_𝑊_x001B__x001B__x001B__x001B__x001A_2_x001B_3_x001B__x001B_]−ℎ)_x001A__x001A_𝜌_x001B_𝐿𝑚1_x001B__x001B__x001A_𝜌_x001B_𝑉𝑚1_x001B__x001B__x001B__x001A_𝐴_x001B_𝑎_x001B_=4.43∗0.785_x001A__x001B__x001A_0.0056+0.13_x001A_0.04237+_x001A_2.84_x001B_1000_x001B_∗_x001A__x001A__x001A__x001A_3600𝐿_x001B_𝑠_x001B__x001B_0.7932_x001B__x001B__x001B__x001A_2_x001B_3_x001B__x001B__x001B_−2.0304∗_x001A_10_x001B_−3_x001B__x001B__x001A_806.1819_x001B_2.7845_x001B__x001B_∗0.08354=

0.2905_x001A__x001B_2.7103+30.2084_x001A__x001A_𝐿_x001B_𝑆_x001B__x001B__x001A_2_x001B_3_x001B__x001B__x001B_精馏段液沫夹带线方程:_x001A_𝑒_x001B_𝑣_x001B_=_x001A_5.7∗_x001A_10_x001B_−6_x001B__x001B__x001A_𝜎_x001B_𝐿𝑚1_x001B__x001B__x001A_(_x001A__x001A_𝑢_x001B_𝑎_x001B__x001B__x001A_𝐻_x001B_𝑇_x001B_−_x001A_ℎ_x001B_𝑓1_x001B__x001B_)_x001B_3.2_x001B_=_x001A_5.7∗_x001A_10_x001B_−6_x001B__x001B__x001A_21.6183∗10_x001B_−3_x001B__x001B__x001A_(_x001A__x001A_0.9530𝑉_x001B_𝑠_x001B__x001B_0.2941−1.9463_x001A__x001A_𝐿_x001B_𝑠_x001B__x001B__x001A_2_x001B_3_x001B__x001B__x001B_)_x001B_3.2_x001B_=0.1整理得_x001A_𝑉_x001B_𝑠_x001B_=1.9739−13.0602_x001A__x001A_𝐿_x001B_𝑠_x001B__x001B__x001A_2_x001B_3_x001B__x001B_精馏段液相负荷下限线:取_x001A_ℎ_x001B_𝑜𝑤_x001B_=0.006𝑚即有_x001A_ℎ_x001B_𝑜𝑤_x001B_=2.84∗_x001A_10_x001B_−3_x001B_𝐸_x001A__x001A__x001A_3600_x001A_𝐿_x001B_𝑠_x001B__x001B__x001A_𝑙_x001B_𝑤_x001B__x001B__x001B__x001B__x001A_2_x001B_3_x001B__x001B_=2.84∗_x001A_10_x001B_−3_x001B_∗_x001A__x001A__x001A_3600_x001A_𝐿_x001B_𝑠_x001B__x001B_0.7932_x001B__x001B__x001B__x001A_2_x001B_3_x001B__x001B_=0.006，整理得_x001A_𝐿_x001B_𝑠,𝑚𝑖𝑛_x001B_=6.766_x001A_∗10_x001B_−4_x001B__x001A_𝑚_x001B_3_x001B_/𝑠精馏段液相负荷上限线:取𝜃=3𝑠，则_x001A_𝐿_x001B_𝑠,𝑚𝑎𝑥_x001B_=_x001A__x001A_𝐴_x001B_𝑓_x001B__x001A_𝐻_x001B_𝑇_x001B__x001B_𝜃_x001B_=_x001A_0.0816∗0.4_x001B_3_x001B_=0.01088

_x001A_𝑚_x001B_3_x001B_/𝑠精馏段液泛线方程:_x001A__x001A_𝑉_x001B_𝑠_x001B__x001B_2_x001B_=1.943−3495.8397_x001A__x001A_𝐿_x001B_𝑠_x001B__x001B_2_x001B_−26.1027_x001A__x001A_𝑉_x001B_𝑠_x001B__x001B__x001A_2_x001B_3_x001B__x001B_精馏段操作线方程:斜率=_x001A__x001A_𝑉_x001B_𝑠1_x001B__x001B__x001A_𝐿_x001B_𝑠1_x001B__x001B_=_x001A_0.43_x001B_9.6953∗_x001A_10_x001B_−4_x001B__x001B_=443.5139则，_x001A_𝑉_x001B_𝑠_x001B_=443.5139_x001A_𝐿_x001B_𝑠_x001B_由上述方程作图得精馏段塔板负荷性能图,读图得操作弹性_x001A__x001A_𝑉_x001B_𝑠,𝑚𝑎𝑥_x001B__x001B__x001A_𝑉_x001B_𝑠,𝑚𝑖𝑛_x001B__x001B_=_x001A_1.2_x001B_0.5116_x001B_=2.3456提馏段漏夜线方程:_x001A_𝑉_x001B_𝑠,𝑚𝑖𝑛_x001B_=4.43_x001A_𝐶_x001B_0_x001B__x001A__x001B_(0.0056+0.13[_x001A_ℎ_x001B_𝑤2_x001B_+_x001A_2.84_x001B_1000_x001B_𝐸_x001A__x001A__x001A__x001A_𝐿_x001B_ℎ_x001B__x001B__x001A_𝑙_x001B_𝑊_x001B__x001B__x001B__x001B__x001A_2_x001B_3_x001B__x001B_]−ℎ)_x001A__x001A_𝜌_x001B_𝐿𝑚1_x001B__x001B__x001A_𝜌_x001B_𝑉𝑚1_x001B__x001B__x001B__x001A_𝐴_x001B_𝑎_x001B_=4.43∗0.785_x001A__x001B_(0.0056+0.13[0.03309+_x001A_2.84_x001B_1000_x001B_∗_x001A__x001A__x001A__x001A_3600𝐿_x001B_𝑠_x001B__x001B_0.7932_x001B__x001B__x001B__x001A_2_x001B_3_x001B__x001B_]−2.0758∗_x001A_10_x001B_−3_x001B_)_x001A_766.998_x001B_3.1419_x001B__x001B_∗0.08354=0.2905_x001A__x001B_1.9105+24.7064_x001A__x001A_𝐿_x001B_𝑆_x001B__x001B__x001A_2_x001B_3_x001B__x001B__x001B_提馏段液沫夹带线方程:_x001A_𝑒_x001B_𝑣_x001B_=_x001A_5.7∗_x001A_10_x001B_−6_x001B__x001B__x001A_𝜎_x001B_𝐿𝑚2_x001B__x001B__x001A_(_x001A__x001A_𝑢_x001B_𝑎_x001B__x001B__x001A_𝐻_x001B_𝑇_x001B_−_x001A_ℎ_x001B_𝑓2_x001B__x001B_)_x001B_3.2_x001B_=_x001A_5.7∗_x001A_10_x001B_−6_x001B__x001B__x001A_19.5233∗10_x001B_−3_x001B__x001B__x001A_(_x001A__x001A_0.9530𝑉_x001B_𝑠_x001B__x001B_0.3557−1.9463_x001A__x001A_𝐿_x001B_𝑠_x001B__x001B__x001A_2_x001B_3_x001B__x001B__x001B_)_x001B_3.2_x001B_=0.1整理得_x001A_𝑉_x001B_𝑠_x001B_=2.3522−12.6534_x001A__x001A_𝐿_x001B_𝑠_x001B__x001B__x001A_2_x001B_3_x001B__x001B_提馏段液相负荷下限线:取_x001A_ℎ_x001B_𝑜𝑤_x001B_=0.006

𝑚即有_x001A_ℎ_x001B_𝑜𝑤_x001B_=2.84∗_x001A_10_x001B_−3_x001B_𝐸_x001A__x001A__x001A_3600_x001A_𝐿_x001B_𝑠_x001B__x001B__x001A_𝑙_x001B_𝑤_x001B__x001B__x001B__x001B__x001A_2_x001B_3_x001B__x001B_=2.84∗_x001A_10_x001B_−3_x001B_∗_x001A__x001A__x001A_3600_x001A_𝐿_x001B_𝑠_x001B__x001B_0.7932_x001B__x001B__x001B__x001A_2_x001B_3_x001B__x001B_=0.006，整理得_x001A_𝐿_x001B_𝑠,𝑚𝑖𝑛_x001B_=6.766_x001A_∗10_x001B_−4_x001B__x001A_𝑚_x001B_3_x001B_/𝑠提馏段液相负荷上限线:取𝜃=3

𝑠，则_x001A_𝐿_x001B_𝑠,𝑚𝑎𝑥_x001B_=_x001A__x001A_𝐴_x001B_𝑓_x001B__x001A_𝐻_x001B_𝑇_x001B__x001B_𝜃_x001B_=_x001A_0.0816∗0.4_x001B_3_x001B_=0.01088

_x001A_𝑚_x001B_3_x001B_/𝑠提馏段液泛线方程:_x001A__x001A_𝑉_x001B_𝑠_x001B__x001B_2_x001B_=1.8689−5331.2607_x001A__x001A_𝐿_x001B_𝑠_x001B__x001B_2_x001B_−21.3432_x001A__x001A_𝑉_x001B_𝑠_x001B__x001B__x001A_2_x001B_3_x001B__x001B_提馏段操作线方程:斜率=_x001A__x001A_𝑉_x001B_𝑠2_x001B__x001B__x001A_𝐿_x001B_𝑠2_x001B__x001B_=_x001A_0.5395_x001B_3.2001∗_x001A_10_x001B_−3_x001B__x001B_=168.5885则，_x001A_𝑉_x001B_𝑠_x001B_=168.5885_x001A_𝐿_x001B_𝑠_x001B_由上述方程作图得提馏段塔板负荷性能图,读图得操作弹性_x001A__x001A_𝑉_x001B_𝑠,𝑚𝑎𝑥_x001B__x001B__x001A_𝑉_x001B_𝑠,𝑚𝑖𝑛_x001B__x001B_=_x001A_0.9543_x001B_0.4073_x001B_=2.34307.附属设备设计设需要冷却至40℃，冷却水入口温度20℃，出口温度45℃。计算得平均温差∆_x001A_𝑡_x001B_𝑚_x001B_=23.8138℃，取总传热系数𝐾=500𝑊/(_x001A_𝑚_x001B_2_x001B_∙℃)则全凝器的换热面积𝑆=_x001A_𝜑_x001B__x001A_𝐾∆𝑡_x001B_𝑚_x001B__x00