QW’ QD QF QL QW QV 图4 全塔热量衡算示意图
2.5.2.1热量衡算式
根据热量衡算式，可得：
'QF?QV?QD?QW?QW?QL
由设计条件知： QL＝5%QV＝0.05QV ∴ QF＋0.95QV＝QD＋QW＋QW’ 式中 QF——进料带入系统的热量； QV——加热蒸汽带入系统的热量； QD——馏出液带出系统的热量； QW——釜残液带出系统的热量； QW‘——冷却水带出系统的热量； QL——热损失。 2.5.2.2各股物流的温度
由各股物流的组成，根据气液平衡数据表，可得各股物流的温度分别为： tF＝93.40C tD＝81.730C tW＝1100C 2.5.2.3基准态的选择
以105.3kPa、81.730C的液态苯和甲苯为热量衡算的基准态，且忽略压力的影响，则：
QD=0
2.5.2.4各股物流热量的计算
由于温度变化不大，采用平均温度：
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81.73?110?95.870C 2的比热容计算各股物流的热量。 据： Cpm＝a＋bT＋cT2＋dT3 查得：
（苯） a=－7.2733 b=770.541×10－3 c=－1648.18×10－6 d＝1897.84×10－9 （甲苯）a=1.80826 b=812.223×10－3 c=-1512.67×10－6 d＝1630.01×10－9 故苯的比热容为：
tm?Cpm苯＝－7.2733＋770.541?10－3?369.02－1648.18?10－6?369.022＋1897.84?10－9?369.023 ＝147.99[J/(mol.K)]甲苯的比热容为：
Cpm甲苯＝1.80826＋812.223?10－3?369.02－1512.67?10－6?369.022＋1630.01?10－9?369.023 ＝177.46[J/(mol.K)]
由此可求得进料与釜残液的热量分别为：
QF?FxC(Fpm苯?21.0?8Ft?81.73?)F?(1Fx/)p甲苯mC)F?t(81.73)12717.?0.486(1(?904.46?618)1.73)0.4?6114?7.99?(94.?681?.73?)?44458.k9J5(h
QW?WxWCpm苯(tW?81.73)?W(1?xW)Cpm甲苯(tW?81.73)?11.61?0.035?147.99?(110?81.73)?11.61?0.965?177.46?(110?81.73)?57906.46(kJ/h)将以上结果代入到热量衡算式中：
44458.95＋0.95QV＝0＋57906.46＋1084.9
解得： QV＝15297.27（kJ/h） 热损失为： QL＝0.05QV＝0.05×15297.27＝764.86（kJ/h） 2.5.2.5加热蒸汽的用量
设加热蒸汽的用量为qm’，则： QV＝qm’.r 已知蒸气的压力为5kgf/cm2（绝压），查得改压力下蒸汽的汽化热为
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r＝2113kJ/kg
由此可求得再沸器的加热蒸汽用量为：
Q15279.27'qm?V??7.24(kg/h)
r2113将以上数据列入下表：
表4 热量衡算表 基准：1h
输 入
项目 进料 加热蒸汽
总计
数量 kJ 44458.95 15297.27
59756.22
项目 馏出液 釜残液 冷却水 热损失
输 出
数量 kJ 0 57906.46 1084.9 764.86 59756.22
2.6塔板的分布
塔的直径D=700mm,小于800mm,所以采用整板式 （1） 边缘区宽度确定
取WS=WS'=0.065m,WC=0.035m （2）开孔区面积计算
开孔区面积按下式计算，即
?R2XAa=2(XR?X+Sin-1)
180R22其中 X=D/2-（Wd+Ws）=0.7/2-(0.0.0868+0.065)=0.198m
R=D/2-WC=0.7/2-0.035=0.315m
X?R2-1
故 Aa=2(XR?X+Sin)
R180220.198?0.3152-1
=2×(0.198×0.315?0.198+ Sin0.315)
18022=0.159m2
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图 5 塔板布置图
2.6.2塔板布置及浮阀数目与排列
取阀孔动能因子F0=10，用下式求孔速u0,即
u0?依式N?F0?V=5.482m/s
?4Vsd0uoVsd02uo2求每层塔板上的浮阀数，即：
N??4＝
0.293?4＝40
?(0.04)2?5.842本设计所处理的物系无腐蚀性，可选用δ=3 mm碳钢板，取孔径d0=0.04m。依式
N??4Vsd0uo2求每层塔板上的浮阀数，
浮阀排列方式釆用等边三角形叉排。取同一横排的孔心距t=0.075m=75mm，则由下式估算孔心距t′，即
t′＝
0.319A0＝＝0.1037m 40?0.075Nt塔的直径小于800mm,所以采用整板式.
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按 t=0.075m ,t′＝0.075m 以等边三角形叉排方式作图，见图6排得阀孔数为44个。
按N＝44重新核算孔速及阀孔动能因数：
u0?Vs??0.293?9.106
4d2?0V40.042?44又由uF00??可得F0＝9.106
V阀孔动能因数变化不大，仍在9－12范围内。
塔板开孔率＝u/u0 =0.761/5.302×100%=14.35%<15%,符合要求。
图6浮阀塔板孔数排列
2.7塔板的流体力学验算
2.7.1 气相通过浮阀塔板的压强降 气体通过塔板压降hp可根据下式计算：
hp=hc+hl+hδ
2.7.1.1 干板阻力hc 干板阻力hc 可由下式计算 0.175H0c=19.9
u?
L其中 U73.10c =1.825?＝9.085m/s
V
20