化工原理课程设计?
精馏段:N精?7/ET?16.3层(取17层) 提馏段:N提?4/ET?9.3层(取10层) 四：塔工艺条件及物性数据计算 (一) 操作压强的计算Pm
塔顶压强PD=101.3取每层塔板压降△P=0.7kPa 则： 进料板压强：PF=101.3+17?0.7=113.2kPa
塔釜压强：Pw=101.3+10?0.7=108.3kPa
精馏段平均操作压强：P113.2?108.3m=
2?110.75=109.5 kPa 提馏段平均操作压强：P′101.3?113.2m =
2?107.25=116.8kPa. (二) 操作温度的计算
近似取塔顶温度为47.5℃,进料温度为58℃,塔釜温度为76℃
精馏段平均温度ttVD?tF47.5?58m(精)=2?2?52.5℃ 提馏段平均温度ttW?tF58?76m(提)?2?2?67℃ (三) 平均摩尔质量计算
塔顶摩尔质量的计算：由xD=y1=0.96查平衡曲线,得x1=0.927 MVDm?0.96?76?(1?0.96)?154?79.12kg/kmol
MLDm?0.927?76?(1?0.927)?154?75.07kg/kmol；
进料摩尔质量的计算：由平衡曲线查的： yF=0.582 xF=0.32； MVFm?0.582?76?(1?0.582)?154?98.98kg/kmol； MLFm?0.32?7?6(?10.?32)?154kg12k9.m；0o4 l/塔釜摩尔质量的计算：由平衡曲线查的：xW=0.024 x'1=0.0796
MVWm?0.024?764?(1?0.024)?154?152.128kg/kmol MLWm?0.0796?76?(1?0.0796)?154?147.79kg/kmol 精馏段平均摩尔质量：
MVm(精)?(79.12?98.98)2?89.05kg/kmol； MLm(精)?(75.07?129.04)2?102.06kg/kmol； 提馏段平均摩尔质量：
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M'Vm(提)?(98.98?152.128)2?125.55kg/kmol；
M'Lm(提)?(147.79?129.04)2?138.42kg/kmol；
（四) 平均密度计算：?m 1、液相密度?Lm：
①塔顶部分 依下式：
1??A?Lm???B（?为质量分率）；其中?A=0.941,?B=0.059；
LA?LB 即：1?0.941Lm?1260?0.0591295??Lm?1275.2kg/m3； ②进料板处：由加料板液相组成：由xF=0.32得?AF=0.203；
1?0.20LFm?1260?3?10.159?205?31513k.g3m3LF?m；/ ③塔釜处液相组成：由xW=0.024 得?AW=0.0253；
1?0.025LW1260?3?10.0159?25?53m?1636k.g3m3LW?m；/ 故 精馏段平均液相密度：
?Lm(精)?(753.4?867.9)2?810.7kg/m3；
提馏段的平均液相密度：
?3Lm提(?)(1636.?31513.?3)2kg15m7；4. 8/2、气相密度?Vm：
① 精馏段的平均气相密度
?pmMVm(精)109.5?91.97Vm(精)?RT?8.314?(52.25?23.1)?3.78kg/m3
② 提馏段的平均气相密度 ?p‘mMVm(提)Vm(提)?RT?116.8?125.558.314?(67.25?273.1)?5.18kg/m3
（五）液体平均表面张力 ?m的计算
n 液相平均表面张力依下式计算，及?Lm??xi?i
i?1 ①塔顶液相平均表面张力的计算 由tD=47.5℃查手册得： ?A?28.5mN/m； ?B?23.m6Nm/；
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?LDm?0.96?28.?5；0.?04?23.6mN28.m3 04/ ② 进料液相平均表面张力的计算 由tF=58℃查手册得： ?A?26.5mN/m； ?B?22.m6Nm/；
?LDm?0.32； 56?26.?5?(10.?32)?22.m6N2m3./ ③ 塔釜液相平均表面张力的计算 由tW=76.33℃查手册得：
?A?24.6mN/m； ?B?20.m8Nm/
?LWm?0.02?424.?5?(10.?024)?20.m2N2m；0. 精馏段液相平均表面张力为：
?m(精)?(20.17+51.24)2=35.71mN/m
提馏段液相平均表面张力为：
?m(提)?(23.56?20.69)2?22.13mN/m
（六）液体平均粘度的计算?Lm
液相平均粘度依下式计算，即?Lm??xi?i； 塔顶液相平均粘度的计算，由由tD=47℃查手册得： ?A?0.35mPas； ?B?0.7m2Pa；s ?LDm?0.96?0.3?30.?04?0.7m1P0.a；s3 6 进料板液相平均粘度的计算：由tF=58℃手册得： ?A?0.30mPas； ?B?0.6m4Pa；s ?LFm?0.32?0.2?80.?68?0.6m4Pa0.；s5 塔釜液相平均粘度的计算： 由tW=76℃查手册得： ?A?0.25mPas； ?B?0.5m1Pa；s ?LWm?0.04?0.2?50.?96?0.5m1P0.a；s4 9五、精馏塔气液负荷计算
精馏段：V=(R+1) D'=(2.92?1)?23.82?93.37kmol/h VVMVm(精)89.05s?3600??93.37?Vm(精)3600?3.78?0.61m3/s
L=RD= 2.9?223?.826km9.o5l6 h
LLMLm(精)77.18?102.06s?3600??3600?810.7?0.0027m3/s
Lm(精) Lh=3600?0.0027=9.72m3/h
3则：03- 8 -
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提馏段：V'?V?100.99kmol； ' V'Vm(提)s(提)?VM3600??93.37?125.553600?5.18?0.63m3/s；
Vm(提) L'=L+F=69.56+80.72=15；0. 28kmol/h L'LM'Lm(提)s?3600??150.28?138.423600?1574.8?0.0037m3/s；
Lm(提) L'3h?3600?0.0037?13.2m/h； 六、塔和塔板的主要工艺尺寸的计算
（一）塔径D 参考下表 初选板间距HT=0.40m,取板上液层高度HL=0.07m ①精馏段：
HT-hL=0.40-0.07=0.33
L11(sV)(?L?)2?(0.0023)(1394.3)2?0.0425 查图表 sV1.043.78C20=0.078；依公式
C?C0.220(?20)?0.078(26.0620)0.2?0.0733； u?L??v?0.07?81394?.33max?C??.781.m49s6
/v3.78 取安全系数为0.6，则：
u=0.6?umax=0.6?1.496=0.898m/s
故：D?4Vs??u?4?1.15??0.898?1.63m； 按标准，塔径圆整为1.8m,
则空塔气速为u?4Vs?D2?4?1.15??1.632?0.53m/s 塔的横截面积A?2?T?D?1.82?2.54m244
②提馏段： L'11 (s?'L20.002771574.8V')(')?()(5.14)2?0.0507；查图
s?V0.9560.2C20=0.068；依公式：C?C0.2?0.068??20(?20)?22.09??20???0.0694；
故： - 9 -
化工原理课程设计? umax?'L??'v1574.8?5.14?C?0.0694?1.213m/s ?v5.14 取安全系数为0.60，
u'?0.6?umax?0.6?1.213?0.7278m/s；
4Vs4?0.956??1.17m； ?u'??0.849为了使得整体的美观及加工工艺的简单易化,在提馏段与精馏段的塔径相差不大的情况下选择相同的尺寸; D'?故:D'取1.４m 塔的横截面积:A'T??444Vs4?0.956??0.49m/s 空塔气速为u'??D2??1.32板间距取0.4m合适
D'2??1.82?2.54m2
（二）溢流装置
采用单溢流、弓形降液管、平形受液盘及平形溢流堰，不设进流堰。各计算如下：
①精馏段：
1、溢流堰长 lw为0.7D，即：lw?0.7?1.8?1.26m； 2、出口堰高 hw hw=hL-how
9.72?6.8m查手册知： 由lw/D=1.26/1.8=0.7, Lhl2.5w?1.262.52.84?Lh?E??E为1.03 依下式得堰上液高度：how?1000?lw?232.84?9.72???1.03??1000?1.26?23?0.014m
故：hw?hL-how?0.07?0.014?0.056m 3、降液管宽度Wd与降液管面积Af
有lw/D=0.7查手册得Wd/D?0.14,Af/AT?0.08 故：Wd=0.14D=0.14 ?1.8=0.252m
Af?0.08?4D2?0.08??4?1.82?0.2034m2
??AfHTLs?0.2034?0.4?35.6s??5s,符合要求?
0.00234、降液管底隙高度h0
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