得
Rm?1.36?0.9291?0.5433.08?0.0157.87?0.037????11.36?1.17311?1.17313.08?1.17317.83?1.1731?6.76?0.006?0.05?0.04?1?5.85取R=1.5Rm =1.5×5.85=8.78 根据公式:
R?Rm?0.43
R?1由以上数据查吉利兰图得：
N?Nm?0.26
N?1∴N=60.74≈61
所以乙苯塔的塔板数为N-1=60块
N精馏ZXW?[(H.F)(L.W)2()]0.206N提留ZL.FXH.DDN精馏?N提馏?61 4.3 加料板位置的确定
解得 N精馏=29.19 N提馏=31.81 所以加料板从顶部数起的第32块板
4.4 塔径及内件的计算
∵ V=L+D R=L/D
∴L?R?D?8.78?53.35?468.4kmol，
V?(R?1) D?(8.78?1)?53.35?521.8kmol；
M??xi?Mi?0.425?106?0.543?104?0.015?92?0.017?78?104.5Kg/Kmol
3 ?汽?(145/760?101.3?104.5)/[（101.3/273.15）?(273.15?85)]?15.2Kg/m查的进料温度下
?苯?808.5Kg/m3 ?甲苯?802.5Kg/m3 ?苯?20.9mN/m ?甲苯?21.2mN/m 近似取 ?液?0.（5?苯??甲苯）?805.5Kg/m3 ??0.5(?苯??甲苯)?21.05mN/m 4.4.1 气体流量
3Vs?nRT/P?521.8?101.3/273.15?(273.15?85)/(145/760?101.3) ?3586m/h
=0.9961m3/s 4.4.2 液体流量
LS?M?L/?液?468.4?104.5/805.5?60.77m3/s?0.02m3/s 液气流动参数：
选塔板间距：HT=500mm 板上液层高度hL=70mm
LS?L0.560.77805.50.2()??()?0.12VS?V358615.2
查图《化工原理课程设计》史密斯关联图得： C20?0.08
0.2?C?C20(?/20)0.2?(21.05/20)?0.08?0.08
umax?l??v805.5?15.2?C??0.08??0.577m/s?v15.2取实际气速为空塔气速的60%
u?0.6umax?0.346m/s D2?4Vs/u? D=1.92m
圆整至标准取D=2.2m
则：塔的横截面积AT为： AT?D2?/4?3.7994m2 4.4.3 堰的计算
取堰长为塔径的0.8倍， 得堰长lw?0.8?2.2?1.76m 出口堰高hw?hL-how
本设计采用平直堰，堰上液层高度how
how2.84Ls23?E()1000lw近似取E=1 则how=0.03m
故hw?hL-how?0.07?0.03?0.04m
因为(0.05?how)?hw?(0.1?how)，满足要求 ?lw/D?0.8
查图得 Af/AT?0.16 Wd/D?0.214
?Af?0.16?3.7994?0.6079m2Wd?0.214?2.2?0.4078m2验算降液管内停留时间：
AfHT0.6079?0.5????18sLS0.01686
停留时间大于5s所以降液设计合理 4.4.4 塔板布置 (1) 塔的分块
D=2.2m 采用分块式 查得分为6块 (2) 非开孔区
取溢流堰前安定区宽度Ws=65mm 进口堰后安定区宽度W’S=65mm 边缘区宽度Wc=0.035m (3) 开孔区面积计算
?Aa?2(xr2?x2?x?xr2sin-1)180r?D?(Wd?WS)?1.1?(0.248?0.065)?0.787m2Dr??WC?1.1?0.035?1.065m23.140.787?A?2(0.787?1.0165?0.787??1.0652sin?1)?2.95m21801.065 (4) 筛孔计算及排列
物料无腐蚀，选用δ=3mm碳钢板，取筛孔直径d0=5mm。筛孔按正三角排列，取孔心距t： t=3d0=3×5=15mm
开孔数目
1.155Aa1.155?2.95n???15143(个)22t0.015开孔率
Φ=A0/Aa=10.1% 筛孔气速
U0=Vs/A0=0.996/(0.101×2.95)=3.34m/s
4.5 筛板的流体力学验算
4.5.1 塔板压降 (1) 干板阻力
?hc?由d0?1?vu02??()2g?LC05?1.67查图得C0?0.772?31?15.23.342?hc??()?0.018（m液柱）2?9.8?805.50.772(2) 气体通过液层的阻力hl计算
hl??hLua?Vs0.996??0.312m/s(AT-Af)3.7994?0.607911F0?ua?v?0.31215.2?1.22kg2/(s?m2)查图得??0.63故hl??hL?0.63?0.07?0.044m(液柱)
(3) 液体表面张力阻力hσ的计算
4?4?21.05?10?3h????0.00213m液柱?Lgd0805.5?9.81?0.005气体通过每层塔板的液柱高度hp可按下式计算，即 hp?hc?hl?h??0.018?0.044?0.00213?0.0641m液柱气体通过每层塔板的压降为
?P?hp?lg?0.0641?805.5?9.81?508.9 Pa?0.7kPa设计允许值4.5.2 液面落差
对于筛板塔，液面落差很小，可以忽略液面落差的影响。 4.5.3 液沫夹带
ev?5.7?10?6?L(ua)3.2HT?2.5hL5.7?10?60.3123.2?()21.05?10?60.5?2.5?0.07?0.00024kg液/kg气?0.1kg液/kg气 故在本设计中，液沫夹带在允许范围内。
4.5.4 漏液
对筛板塔，漏点气速
u0,min?4.4C0(0.0056?0.13hL?h?)?L/?v?4.4?0.772(0.0056?0.13?0.07?0.00213)?805.5/15.2?2.77m/s实际孔速u0?3.34m/s?u0,min
故在本设计中无明显漏夜 4.5.5 液泛
为防止塔内发生液泛，降液管内液层高Hd应服从 Hd??(HT?hW)
取φ=0.65
φ(HT+hw)=0.65×(0.5+0.04)=0.351 而Hd=hp+hl+hd 板上不设进口堰
hd?0.153(Ls2)?0.0353lwh0
Hd=0.0353+0.07+0.0641=0.169m液柱
Hd≤φ(HT+hw)，故在本设计中不会发生液泛现象。 乙苯塔主要工艺条件一览表
表27 乙苯塔主要工艺条件
项 目
流量 温度
进料
压力
F
状态(q) 流量
塔顶
温度
D
压力
流量
塔底 W
温度 压力
单 位 Kmol/h t℃ mmHg 液体分率 Kmol/h t℃ mmHg Kmol/h t℃ mmHg
数 量
116.7 85 145 1 53.35 71.5 112.5 63.35 98 177.5 5.41×106
项 目
塔板型式 流程数 泛点气速Uf 实际气速U 塔横截面AT 气流通道截面Aa 降液管截面Af 堰高hw 堰长lw 开孔率
单位 精馏段 筛板 程 单 m/s 0.577 m/s m2 m2 m2 m m % m m/s m m m/s m 块 m
0.346 3.799 2.95 0.6079 0.04 1.76 10.1 0.005 3.34 0.018 0.044 2.77 37.75 第32块 0.5
塔顶冷凝负荷Q冷 kcal/h 塔底再沸负荷Q再 kcal/h 最小回流比Rmin 实际回流比R 实际塔板数NT 塔内径D 精馏段塔板数 提馏段塔板数
块 m 块 块
筛孔直径 气体通过筛孔气速
5.7176×106
U0
5.85 干板压降hc
气体通过液层压降
8.78
hl
60 漏液点气速Uo，min
2.2 32 28
塔高H总 加料板位置 板间距HT