苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计
由tF＝85.53℃，查手册得
?A?0.292(mPa?s);?B?0.297(mPa?s)?L,Dm?0.742?0.292?0.258?0.297?0.294(mPa?s)塔底液相平均粘度的计算 由tw＝105.0℃，查手册得
?A?0.244(mPa?s);?B?0.259(mPa?s)?L,Dm?0.077?0.244?0.923?0.259?0.258(mPa?s)
精馏段液相平均粘度为
0.311?0.294?L,m??0.303(mPa?s)2
提馏段液相平均粘度为
0.294?0.259?L,m??0.276(mPa?s)2
（7）气液负荷计算 精馏段：
V?(R?1)D?(1.31?1)?119?274.89(kmol/h)V?MVm274.89?79.09Vs???2.08(m3/s)3600?Vm3600?2.90L?R?D?1.31?119?155.89(kmol/h)LS?V?MLm155.89?80.21??0.0043(m3/s)3600?Lm3600?810.6
提馏段：
V?(R?1)D?(q?1)F?(1.31?1)?119?274.89(kmol/h)Vs?V?MVm274.89?84.79??2.02(m3/s)3600?Vm3600?3.21V?MLm304.89?86.39??0.0092(m3/s)3600?Lm3600?796.15L?R?D?qF?1.31?119?149?304.89(kmol/h)
LS?
1.4 精馏塔的塔体工艺尺寸计算
(1) 塔径的计算
塔板间距HT的选定很重要，它与塔高、塔径、物系性质、分离效率、塔的操作弹性，以及塔的安装、检修等都有关。可参照下表所示经验关系选取。
表7 板间距与塔径关系
塔径DT，m 0.3～0.5 0.5～0.8 0.8～1.6 1.6～2.4 2.4～4.0 板间距HT，200～300 250～350 300～450 350～600 400～600
16
苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计
mm
对精馏段：
初选板间距HT?0.40m，取板上液层高度hL?0.06m， 故HT?hL?0.40?0.06?0.34m；
?LS??V?S???L???????V????0.5?0.0043??810.65???????2.08??2.9?0.5?0.0346
0.2???查史密斯关联图 得C20=0.070；依式C?C20??
?20?????20.98?0.0713 校正物系表面张力为20.99(mN/m)时C?C20???0.072????0.0707
2020?????max
可取安全系数为0.7，则（安全系数0.6—0.8）， 故
???V810.6?2.90?C?0.0707?1.180(m/s)?V2.90
L??0.7?max?0.7?1.180?0.826(m/s)??
按标准,塔径圆整为2.0m,则空塔气速0.66m/s。 对提馏段：
初选板间距HT?0.40m，取板上液层高度hL?0.06m，
D?4VS?4?2.08?1.79(1m)3.14?0.826?L????0.0075?783.4?故HT?hL?0.40?0.06?0.34m；?S??Lm??0.0717 ????0.0901.37?2.90??VS???vm????查[2]：P165图3—8得C20=0.068；依式C?C20??=0.069
?20?0.21212校正物系表面张力为19.58mN/m时
?max?C???V796.15?3.21?0.069?1.08(m/s)?V3.21L??0.7?max?0.7?1.08?0.759(m/s)D?4VS???4?2.02?1.84(m)3.14?0.759
按标准,塔径圆整为2.0m,则空塔气速1.56m/s。
将精馏段和提溜段相比较可以知道二者的塔径不一致，根据塔径的选择规
17
苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计
定，对于相差不大的二塔径取二者中较大的，因此在设计塔的时候塔径取2.0m。
1.5 塔板主要工艺尺寸的计算
(1) 溢流装置计算 精馏段
因塔径D＝2.0m，可选用单溢流弓形降液管，采用平行受液盘。对精馏段各项计算如下：
a)溢流堰长lw：单溢流去lW=（0.6～0.8）D，取堰长lw为0.60D=0.60×2.0=1.20m b)出口堰高hW：hW?hL?hOW
lW/D?0.60,LhlW2.5?0.0043?3600?9.811.22.52/3查图可得，E?1.04，则how2.84?0.0043?3600???1.04??10001.2???0.016
故
hw?0.06?0.016?0.044(m)c)降液管的宽度Wd与降液管的面积Af：
Af/AT?0.0722 由lw/D?0.66查（[2]：得Wd/D?0.124，P170图3—13）
故 Wd?0.124D?0.124?1.6?0.198m，
Af?0.0722??4D2?0.0722?3.14?1.62?0.1452m2 4利用([2]：P170式3—10)计算液体在降液管中停留时间以检验降液管面积， 即??AfHTLs?0.1452?0.40?15.70s（大于5s，符合要求）
0.0037'?0.08m/s（0.07---0.25）d)降液管底隙高度ho：取液体通过降液管底隙的流速?o
依([2]：P171式3—11)：ho?Ls0.0037??0.035m符合（h0?hw?0.006） 'lw??o1.06?0.09e)受液盘
采用平行形受液盘，不设进堰口，深度为60mm 同理可以算出提溜段相关数据如下：
18
苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计
a)溢流堰长lw：单溢流去lW=（0.6～0.8）D，取堰长lw为0.66D=0.8×1.6=1.056m b)出口堰高hW：hW?hL?hOW
由lW/D?0.8Lh/lW2.5?23.34m 查知E=1.04,依式how?2.84?Lh?E?? 1000?lw?2323可得hOW?2.84?Lh?E???0.026m 1000?lW?故hw?0.06?0.026?0.034m
c)降液管的宽度Wd与降液管的面积Af： 由
lW/D?0.60
Afwd?0.100,?0.052AT查图得， D
故
wd?0.100D?0.20(m)Af?0.052AT?0.052?3.14?0.163(m2)
计算液体在降液管中停留时间以检验降液管面积， 即??AfHTLs15.16?11.6s（大于5s，符合要求）
'd)降液管底隙高度ho：取液体通过降液管底隙的流速?o?0.1m/s0.08m（/s0.07---0.25）
ho?Ls?0.0360.032（mm）符合（h0?hw?0.006） 'lw??o(2) 塔板布置
精馏段
①塔板的分块
因D≥800mm，故塔板采用分块式。塔极分为4块。对精馏段： a)取边缘区宽度
wc?0.04(m)(30?50mm)
安定区宽度
19
苯-甲苯连续精馏筛板塔的设计
ws?0.07(m)
??R2x?22sin?1?计算开空区面积 b)Aa?2?xR?x?180R??R?DD?wc?1?0.04?0.96(m)x??(wd?ws)?1?(0.2?0.07)?0.73(m)22，
解得，
Aa?2.50(m)
c)筛孔数n与开孔率?：取筛空的孔径d0为5mm，正三角形排列，一般碳的板
.0， 厚为3mm,取t/d0?33.5
?5?15.0故孔中心距t?3.05×5=17.5mm
筛孔数
1158?1031158000n??A??2.50?9453(个)a22t17.5
则每层板上的开孔面积A0为
2A??A?0.0740?2.50?0.185(m) 0a
气体通过筛孔的气速为
?0?VS2.08??11.24(m/s)A00.185
1.6 筛板的流体力学验算
塔板的流体力学计算，目的在于验算预选的塔板参数是否能维持塔的正常操
作，以便决定对有关塔板参数进行必要的调整，最后还要作出塔板负荷性能图。 (1) 气体通过筛板压强相当的液柱高度计算 精馏段：
a)干板压降相当的液柱高度hc：依d0/??5/3?1.67，查《干筛孔的流量系数》图得，C0=0.84由式
hc?0.051
?????0.051???????0.0327
u02evc0el11.2420.842.90810.6520