rGL￠rGR×M=0.0286 =G￠rL(R+1)M1rL由手册查得#25金属鲍尔环的填料因子j=160 液相密度校正因子y=1 代入式：
20.2骣骣骣urjymLⅱrG鼢2L珑÷fGL?鼢÷log?=-1.6678-1.085log?0.29655log 鼢÷珑?÷ⅱ鼢珑rgGrG桫桫桫LLrGrL可得uf=1.2695 取液泛分率?f=0.7
所以空塔气速u=ffuf=0.8887m/s 5.2 塔径的计算
塔径可按照式3-7计算 其中Vf=所以DT=22.4D(R+1)(273.15+TD)
273.154创22.413.11?(2.7271)(273+64.58)=0.734m
3600创3.140.8887 273圆整塔径取DT=0.8m 5.3 填料层高度的计算 填料层高度h0=N?HETP24.99?0.55713.70m
由表１知道最佳进料位置Hf＝9.070m，假设的HA＝3.5m 所以提馏段高度＝Hf－HA＝9.070－3.5＝5.57m 精馏段高度＝h0－5.57=8.355m
5.4精馏塔塔体年投资折旧费及维修费用J1
塔体材料为碳钢，取HA=3.5m, b=0.005m, rs=7860kg/m3
H?N?HETP?HA=17.20m
16
Ws??DT?H?0.8116DT?b?s=1762 kg
根据式3-3得塔体费用CH=170741元/年 取M&SI=4.187，Fc=0.2 代入式3-2得J1=185872元/年 5.5冷凝器年运转费用J2
5.5.1冷凝器冷却水最佳出口温度t2,opt的确定
轾Cq?J2X-1=-w+CD犏犏?t2CpXlnX臌1-b[X-1-lnX]
TD?t1?(R?1)DrD?b?1其中 X?，CD?1.3?M&SI?abf1f2Fcb b?1TD?t2KD(TD?t1)t2,opt为
?J2?J?0的解，因为f(X)?2?0为非线性方程，无法直接求解，?t2?t22轾b-1X-1-lnX()()犏+lnX 2犏(X-1)犏臌故应采用数值方法，如牛顿迭代法（需对f(X)求导）。
骣X-1÷f'(X)=CD?÷??桫XlnX÷2-b取?=7200h,a=487,b=0.72,f1=1,f2=6.5, TD=64.58℃, t1=20℃
CP=4.174kJ/(kg??C),KD=1400kJ/(m2?h??C)
代入各项数据可得=49.26℃
5.5.2冷却水用量W及冷凝器传热面积AD的计算 根据式3-10得QD=1725980 kJ/h 根据式3-11,3-12得W=14132kg /h, 5.5.3
t2,optJ2的计算
AD=45.04 m2
取Cw=0.0002元/kg, 由式3-13得
J2=55878元/年；
5.6再沸器年运转费用或加热蒸汽费用进料为泡点进料，q=1,
J3
根据式3-14得加热蒸汽的流量Z=879.5 kg/h
17
J3=215486元/年
J5.7填料年折旧费用4
再由式3-5得取
Cpa=6384元/m3 ,根据式3-6得
J4=8788元/年
5.8 汽液负荷 5.8.1汽相负荷
TD=64.58?C下，塔顶蒸汽密度为1.15kg/m3，塔顶M=31.92g/mol
Vh=(R+1)D=48.86kmol/h=1356.18m3/h
5.8.2液相负荷
TD=64.58?C，回流液密度rL=752.63kg/m3 L=RD=35.75kmol/h=1.52m3/h
5.9 年总费用与回流比的关系
由5.4、5.5、5.6、5.7可以得出常规设计年总费用为J＝403644元/年
表1 常规设计与优化设计的比较
回流比 年总费用 增加费用% 回流比 年总费用 增加费用% 回流比 年总费用 增加费用% 回流比 年总费用 增加费用%
1 649853 63.13 1.025 402071 0.93 1.07 399220 0.21 1.5 457279 14.79
1.00001 493707 23.93 1.03 401658 0.82 1.08 399921 0.39 1.6 474383 19.08
1.001 434275 9.01 1.035 400776 0.6 1.09 400328 0.49 1.7 491301 23.33
1.005 416856 4.64 1.038 0.35 1.1 0.45 1.8 508465 27.63
1.01 409990 2.92 1.04 0.35 1.2 3.28 1.9 525403 31.89
1.015 406321 1.99 1.05 0 1.3 6.93 2 543550 36.44
1.02 403737 1.35 1.06 0.21 1.4 10.76
399781 399799 398376 399212
400188 411424 426002 441259
18
660000 J 560000 系列1 460000 360000 0.8 1.2 1.6 R/Rmin 2 2.4 图2 年总费用与回流比关系
6 填料塔水力学性能校核 6.1 泛点率校核 由结果得Ropt=2.603 所以Ropt×ML￠rG=G￠rL(Ropt+1)M1rG=0.02828 rL代入式
20.2骣骣骣urjymLⅱrG鼢2L珑fGL÷?鼢÷log?=-1.6678-1.085log?0.29655log 鼢÷珑?÷ⅱ鼢珑GrLG桫rLg桫桫rGrL得uf=3.1146 m/s 所以泛点率
u=28.53% uf6.2核算径比
19
DT800==32>8 dp256.3核算喷淋密度
由手册查得最小润湿率M.W.R=0.08 m3/(m.h) 填料比表面积at=209m2/m3 所以(Lv)min=(M.W.R)?at实际操作中
回流液L=RoptD=2.603?13.11回流液压体积VL=喷淋密度Lv=0.08?20916.72 m3/(m.h)
34.13kmol/h
L状M34.1253331.29==1.45m3 rL752.633600VL3600′1.45==10390.13 m3/(m.h) > (Lv)min
p2pDT0.8244rG=0.02828 rL6.4 填料塔压降
Ropt×ML￠rG=横坐标G￠rL(Ropt+1)M10.2uf2rGjymL纵坐标=0.01772
rLg由文献[7]查Ekert图可得压力降为8.8mmH2O/m 7 附属设备的设计与选型 7.1 塔顶冷凝器
7.1.1 初估冷凝器传热面积 7.1.1.1 冷凝器传热量
QD?VrD?(R?1)DrD?(Ropt?1)DrD 7-1
式中
QD
冷凝器传热量，kJ/h； 精馏段汽相流量，kmol/h；
冷凝器中汽相冷凝潜热，kJ/kmol； 塔顶产品流量，kmol/h；
V
rD
D
20