武汉工程大学化工与制药学院化工原理课程设计
表3-3不同温度下乙醇和水的表面张力
温度/℃ 乙醇表面张力/10-3N/m2 水表面张力/10-3N/m2
70 18 64.3 80 17.15 62.6 90 16.2 60.7 100 15.2 58.8 90?8016.2?17.15? , ?乙醇?17.08 乙醇表面张力：
90?80.1716.2??乙醇90?8090?80.17? , ?水?62.57 水表面张力：
60.7?62.660.7??水??1?x1?VW??????oxV1o?1W???1?x1?VW?xV?2W2??1?0.4621??22.63????0.4621?37.09???1?0.4621??22.63?0.4621?37.09?? ?0.292??W?B?lg???lg0.29??0.54
??o?2/3?q???oVo2/3?Q?0.441??????WVW???1.012 ?T??q?2A?B?Q??0.54?1.012??1.552
2??SW?联立方程组： A?lg?? , ?SW??SO?1
??SO?代入求得： ?SW=0.154 , ?SO?0.846
15
武汉工程大学化工与制药学院化工原理课程设计
?1/41/41/4m?0.154??62.57??0.846??17.08? , ?m?22.11mN/m
（2）提镏段： t2=90.94 V''ww?m?'?18924.134?19.48cm3/mol w V'm'o46o??'??50.77cm3/mol o0.906乙醇表面张力：
100?80100?90.94?15.2?16.215.2??' , ?'乙醇?15.69 乙醇水表面张力：
100?9058.8?60.7?100?90.9458.8??' , ?'水?60.52 水?'22W???1?0.0563??19.56???'????0.0563?49.25??5.57 o0.0563?49.25??1?0.0563??19.56?B'?lg?2??'W???'???lg5.57?0.75
oQ'?0.441???q???'2/3oV?T???'o?q??'2/3?WV'W????0.79
A'?B'?Q'?0.75?0.79?-0.04
??联立方程组： A'?lg??'2SW??'? , ??'SW??'So?1 So代入求得： ?'SW=0.6, ?'So?0.4
?'1/41/4m?0.6??60.52??0.4??15.69?1/4 , ?'m?44.35mN/m 3.4 精馏塔的塔体工艺尺寸设计
16
武汉工程大学化工与制药学院化工原理课程设计
3.4.1塔径的计算
精馏段的气、液相体积流率为
VVMv1(2.048?1)?82.2094?S?3600??35.87?2.0167m3/s
v13600?1.2380LL1?RD?ML1??2.048?82.2094?30.94S?LM?1.8189?10-3m33600?/s
L13600L13600?795.54(精馏段V=L+D=(R+1)+D,L=RD) 提馏段的气、液相体积流率为
V/?V?(R+1)D?3.048?82.2094?250.574kmol/h
L/?2.048?82.2094+241.5328?409.898kmol/h V's?V'Mv2250.574?3600??27.060.906?2.0789m3/s
v23600?L'?LM'L2409.898?19.575S3600???2.4118?10-3m3/s
L23600?924.134由 umax?C?L? v式中 C由式C?C?M20(20)0.2 计算，其中C20 由史密斯关联图查取
-31（1）精馏段L1h?L11.8189?10?3600V()2?3600(795.541.2380)2?0.0227 h?v12.0167?取板间距 HT?0.45m，板上液层高度hL?0.07m ，则
HT?hL?0.45?0.07?0.38m
17
武汉工程大学化工与制药学院化工原理课程设计
查图可得C20?0.078
C?C20(?M20)0.2?0.078?(22.110.2)?0.07958 20umax?0.07958795.54?1.238?2.0157m/s
1.238取安全系数0.7，则空塔气速为
u?0.7umax?0.7?2.0157?1.4110m/s
D?4Vs4?2.0167??1.35m ?u??1.4110按标准塔径圆整后为D=1.4m 塔截面积为AT??442.0167?1.310m/s 实际空塔气速为u?1.539D2???1.42?1.539m2
Lh?L212.4118?10-3?3600924.13412)?()2?0.0371 （2）提馏段 (Vh?V22.0789?36000.906同理，提馏段的板间距取 HT??0.45m，板上液层高度 hL??0.07m。C20??0.078
18
武汉工程大学化工与制药学院化工原理课程设计
C'?0.078?(u'max?0.091444.350.2)?0.0914 20924.134?0.906?2.9177m/s
0.906u'?0.7u'max?0.7?2.9177?2.0424m/s
D?'4V's?'?u4?2.0789?1.14m
??2.0424按标准塔径圆整后为D'=1.2m由于此塔精馏段板数居多，而且经圆整后的精馏段和提留段的塔径相差不大，所以提馏段塔径D'=1.4m 塔截面积为 AT??442.0789实际空塔气速为 u???1.351m/s
1.539D2???1.42?1.539m2
3.4.2精馏塔有效高度的计算;
精馏段有效高度：Z精=（N精-1）HT?(23?1)?0.45?9.9m提留段有效高度;
‘Z提=（N提-1）HT?(6?1)?0.45?2.25m
在进料板上方开一入孔，其高度为0.8m， 故精馏塔的有效高度为
Z=Z精+Z提+0.8=9.9+2.25+0.8=12.95m
3.5 塔板主要工艺尺寸的计算
3.5.1溢流装置计算
因塔径 D=1.4m ，可选用单溢流弓形降液管，各项计算如下： 3.5.1.1 堰长
依据溢流型式及液体负荷决定堰长,单溢流型塔板堰长取lw?0.6D?0.6?1.4?0.84m
同理，提馏段的为lw??0.6D??0.6?1.4?0.84m 3.5.1.2溢流堰高度
堰上液层高度应适宜，太小则堰上的液体均布差，太大则塔板压强增大，物沫夹
19
lW一般取为(0.6～0.8)D