陕西科技大学毕业设计
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y?0.972
表3－5 异丙苯和过氧化氢异丙苯的气液平衡数据
T/℃ α x y
74 55.43 0.623 0.972
88 32.59 0.335 0.943
94.5 19.89 0.212 0.841
100 19.03 0.186 0.811
116 17.13 0.078 0.592
（3）塔内操作压力 ：
表3－6 塔内操作压力
组分
塔顶
异丙苯 过氧化氢异丙苯
404 27
饱 和 蒸 汽 压 Pa
进料 19887 1056
塔底 7539 136
（4）平均相对挥发度为：
pA?404塔顶 ： aD????14.969
pB27pA?19887进料 ： aF????18.832
pB1056pA?7536塔底 ： aW???55.411 ?pB136 全塔平均相对挥发度 ： am?aDaM?14.969?55.411?28.8 （5）最小回流比 ：Rmin?1?xDa?1?xD????? ??1?xF1?xF??1?0.88328.8?1?0.883?????
28.8?1?0.6991?0.699? ?0.35 取操作回流比 ：
R?2Rmin?0.7 3.1.3全塔理论塔板数 （1）最小理论塔板数
采用芬克斯方程计算 ：
年产9万吨苯酚丙酮车间氧化工段工艺设计 13
Nmin??xD??1?xWlg????1?x?D??xW?????????1 （3-6）
lgamlg????0.883??1?0.365?????1?0.883????0.365????lg28.8?1
?8.997
（2）理论塔板数
采用李德公式计算 ：
Y?0.545827?0.591422X?0.002743X X?R?RminR?1 式中 ： Y?N?Nmin
N?2 上式适用条件为 ： 0.01＜X＜0.9 则：
X?R?Rmin0.7?0. R?1?30.?71?50.206 Y?0.545827?0.591422?0.205?0.0027430.205
?0.411 所以 ：
N?NminN?2?0.411
2 N?Y?Nmin1?Y?16.63（不包括再沸器）
按标准圆整N为17（不包括再沸器） 3.1.4 精馏段理论塔板数 （1）最小理论塔板数
采用芬克斯方程计算 ：
3-7）
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nmin??xD??1?xFlg????1?x?D??xF?????????1 （3-8）
lgamlg????0.883??1?0.699??????1?0.883????0.699?????lg28.8?1 ?4.09
（2）理论塔板数
采用李德公式计算 ：
Y?0.545827?0.591422X?0.002743X X?R?RminR?1 式中 ： Y?N?nmin
N?2上式适用条件为 ： 0.01＜X＜0.9
则：
X?R?Rmin R?1?0.7?0.350.?71?0.206 0.01＜X＜0.9
Y?0.545827?0.591422?0.205?0.0027430.205
?0.411 所以 ：
N?nminN?2?0.411 N?2Y?nmin2?0.411?4.091?Y?1?0.411?9.65
（不包括再沸器）
按标准圆整N为10（不包括再沸器）
3.1.5板效率及实际塔板数
（1）在已知条件下的全塔效率可以由下式进行计算 ：
3-9）
（年产9万吨苯酚丙酮车间氧化工段工艺设计 15
由全塔效率 ： E?NT?100% （3-10） NP式中 ： E——全塔效率；
NT——理论版层数； Np——实际板层数
,O塔板效率由奥康奈尔（connell）关联方程计算 ：
E?0.49???u??0.245 （3-11）
式中 ： ?——塔顶与塔底平均温度下的相对挥发度；
u——塔顶与塔底平均温度下的液相粘度
E?0.49??28.8?0.08? ?0.3993 （2） 加料位置
由精馏塔的计算可知，精馏塔的加料板位于从塔顶往下数的第11块塔板。
3.1.6塔和塔板主要工艺尺寸计算 （1）塔高
根据给定的分离任务，由理论塔板数计算塔的有效（接触段）高度。 Z??0.245
NT ?HT （3-12）
ETNT——塔内所需的理论板层数; ET——总板效率; HT——塔板间距，m;
式中 ： Z——塔高，m;
采用较大的板间距可以允许有较高的空塔气速，而不至于产生严重的雾沫夹带现象，塔径虽可以小些，但塔高要增加，
取板间距：HT=600mm ，板上清夜层高度：HL=100mm 则: Z=6.645m （2） 塔径
根据圆管内的流量公式，可以写出塔径与气体流量及空塔气速的关系， 即： D??
4Vs ?? （3-13）
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式中 ： D?——塔径， m；
Vs——塔内气体流量， m3/s；
?——空塔气速，即空塔计算的气体线速度，m/s。
塔径的计算关键在于确定适宜的空塔汽速U， 有：
Umax?C??L??V??V （3-14）
式中 ： Umax——极限空塔汽速，m/s；
C——负荷系数；
?L——液相密度， Kg/m3； ?V——汽相密度，Kg/m3。
负荷系数的值取决于阻力系数及液滴直径，可以由使密斯负荷关联图查得。首先，取塔板液上层高度hL为0.1 m，则HT-HL=500 mm
精馏段操作压力 ： 常压P=35 mmHg 操作温度 ： T=375.5 K 物质的物性：
气态密度?V?PM4749?120.19??0.182Kg/m3 RT8.314?(273.5?102)液体密度?L?897Kg/m3 表面张力??24.3mN/m
液相负荷L?32.11m3/h
气相负荷V?5635.609m3/h
由化工手册查得粘度：μL=0.08 平均相对挥发度：α=28.8 αμL=2.305
L?利用公式: LV?()(L)0.5 (3-15)
V?V代入数值： LV?(32.118970.5)()?0.4
5635.6090.182由图查得： C20?0.15
C2020?10?3?()?又利用公式 C (3-16)
C2020?10?3?() C?0.16代入数值，得： C?塔板允许有效空塔气相速度（以截面积扣除降液管面积计算的速度）
umax?C?L??V (3-17) ?V