?V,m?108.1?79.47?2.890kg/m3
8.314??273?84.5?(5)液体的平均表面张力σm
塔顶：σD,A?21.08mN/m；σD,B?26.02mN/m（80℃）
???A?B?D,m????? (5-7)
??AxB??BxA?D??21.08?26.02?D,m???21.08?0.014?26.02?0.986???21.14mN/m
进料板：?F,A?20.21mN/m；?F,B?25.26mN/m（89℃）
???A?B?F,m????x??x?? ?ABBA?F??.26?F,m??20.21?25?20.21?0.298?25.26?0.702???21.49mN/m
精馏段：?m??21.14?21.49?/2?21.32mN/m (6)液体的平均粘度μL,m
塔顶：查化工原理附录11，在80℃下有：
μLD,m??μAxA?D??μBxB?D?0.315?0.986?0.445?0.014?0.317mPa?s 加料板：?LF,m?0.28?0.702?0.41?0.298?0.390mPa?s 精馏段：?L,m??0.317?0.319?/2?0.318mPa?s
5.1.4精馏段的汽液负荷计算
汽相摩尔流率V??R?1?D?1.438?182.03?261.76kmol/h 汽相体积流量VVMV,m47s?3600??261.76?79.V,m.890?1.999m33600?2/s
汽相体积流量V?1.999m3/s?7196.4m3h/h
液相回流摩尔流率L?RD?0.438?182.03?79.73kmol/h
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(5-8)
液相体积流量Ls?LML,m3600?L,m?79.73?84.29?0.00220m3/s
3600?849.63液相体积流量Lh?0.00220m3/s?7.920m/h
冷凝器的热负荷Q?Vr??261.76?78.59??310?/3600?1771.45kW
5.1.5塔和塔板主要工艺结构尺寸的计算
(1)塔径
1.初选塔板间距HT?550mm及板上液层高度hL?70mm，则：
HT?hL?0.55?0.07?0.48m
2.按Smith法求取允许的空塔气速umax（即泛点气速uF）
?Ls??V?s???L???????V????0.5?0.00220??849.6??????1.9992.890????0.5?0.01887
查Smith通用关联图得C20?0.0925
???负荷因子C?C20???20?泛点气速：
0.2?21.32??0.0925??20??0.2?0.0937
umax?C??L??V?/?V (5-9)
umax?0.0937?849.6?2.890?/2.890?1.604m/s
3.操作气速
取u?0.7umax?1.12m/s 4.精馏段的塔径
D?4Vs/?u?4?1.999/3.14?1.12?1.508m
圆整取D?1600mm，此时的操作气速u?0.995m/s。 (2)塔板工艺结构尺寸的设计与计算 1.溢流装置
采用单溢流型的平顶弓形溢流堰、弓形降液管、平形受液盘，且不设进口内堰。
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(1)溢流堰长（出口堰长）lw 取lw?0.7D?0.7?1.6?1.12m
堰上溢流强度Lh/lw?7.920/1.12?7.701m3/?m?h??100~130m3/?m?h?，满足筛板塔的堰上溢流强度要求。
(2)出口堰高hw
hw?hL?how (5-10)
对平直堰how?0.00284E?Lh/lw?2/3
2.5由lw/D?0.7及Lh/lw查化工原理P111图5-5得E?1.01，?7.920/1.122.5?5.966，
于是：
how?0.00284?1.01?7.920/1.12?2/3?0.0106m?0.006m（满足要求）
hw?hL?how?0.07?0.0106?0.0594m (3)降液管的宽度Wd和降液管的面积Af
由lw/D?0.7，查化原下P112图5-7得Wd/D?0.14,Af/AT?0.09，即：
Wd?0.224m，AT?0.785D2?2.01m2，Af?0.181m2。 液体在降液管内的停留时间
??AfHT/Ls?0.181?0.55/0.00220?45.25s?5s（满足要求）
(4)降液管的底隙高度ho
液体通过降液管底隙的流速一般为0.07~0.25m/s，取液体通过降液管底隙的流速
??0.08m/s，则有： uoho?Ls0.00220??0.0246m（ho不宜小于0.02~0.025m，本结果满足要求） ?1.12?0.08lwuo2.塔板布置
(1)边缘区宽度Wc与安定区宽度Ws
边缘区宽度Wc：一般为50~75mm，D >2m时，Wc可达100mm。
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安定区宽度Ws：规定D?1.5m时Ws?75mm；D?1.5m时Ws?100mm； 本设计取Wc?60mm，Ws?100mm。 (3)开孔区面积Aa
π2x??Aa?2?xR2?x2?Rsin?1?180R??π0.476?? ?2?0.4760.742?0.4762??0.742sin?1?1800.740???1.304m2式中：x?D/2??Wd?Ws??0.8??0.224?0.100??0.476m
R?D/2?Wc?0.8?0.060?0.740m 3.开孔数n和开孔率φ
取筛孔的孔径do?5mm，正三角形排列，筛板采用碳钢，其厚度δ?3mm，且取
t/do?3.0。故孔心距t?3?5?15mm。
?1158?103??1158?103???每层塔板的开孔数n??2??Aa???152??1.304?6711（孔） t????每层塔板的开孔率φ?0.907?t/do?2?0.907?0.101（φ应在5~15%，故满足要求） 23每层塔板的开孔面积Ao?φAa?0.101?1.304?0.132m2 气体通过筛孔的孔速uo?Vs/Ao?1.999/0.132?15.14m/s 4.精馏段的塔高Z1
Z1??Np1?1?HT??8?1??0.55?3.85m
5.1.6塔板上的流体力学验算
(1)气体通过筛板压降hp和Δpp的验算
hp?hc?hl?hσ (5-11)
1.气体通过干板的压降hc
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?uo?hc?0.051?C?o??V?15.14?2.890??0.051?0.0621m ????0.8849.6???L22式中孔流系数Co由do/δ?5/3?1.67查P115图5-10得出，Co?0.8。 2.气体通过板上液层的压降hl
hl???hw?how???hL?0.57?0.07?0.040m 式中充气系数β的求取如下：
气体通过有效流通截面积的气速ua，对单流型塔板有：
ua?Vs1.999??1.093m/s
AT?Af2.01?0.181动能因子Fa?ua?V?1.0932.890?1.858
查化原P115图5-11得??0.57（一般可近似取β?0.5~0.6）。 3.气体克服液体表面张力产生的压降hσ
4?4?21.32?10?3h????0.00205m
?Lgdo849.6?9.81?0.0054.气体通过筛板的压降（单板压降）hp和Δpp
hp?hc?hl?h??0.0621?0.040?0.00205?0.104m
?pp??Lghp?849.6?9.81?0.104?866.8Pa?0.867kPa?0.7kPa（不满足工艺要求，需重新调整参数）。
现对塔板结构参数作重新调整如下： 取Wc?50mm，Ws?75mm。 开孔区面积Aa
π2x??Aa?2?xR2?x2?Rsin?1?180R??π0.501?? ?2?0.5010.7502?0.5012??0.7502sin?1?1800.750???1.382m2
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