化工原理精馏设计计算（新）1(4)

??1?54.5x??x?1??吉利兰方程为y?1?exp????0.5?? （3）

??11?117.2x??x??其中x?R?Rm0.752?0.47??0.16096，把x值代入式（3）中可解得y=0.495 R?10.752?1S?Sm?0.485 可解得 S=12.92 S?1又 y?2.2.4总板效率的计算

总板

?T?理论板数?0.245?0.4（9?lh??l）

实际板数在平均温度为92.80C下，查得各组分液体黏度如下表所示：

组分i 0 C4C50 0C6 0C7 ?i(mPa?S) xFi c0.0835 0.35 0.1292 0.25 0.2734 0.25 0.2202 0.15 9Pa?S 由公式?l??xFi?i以及上表中的相关数据可得 ?l?0.162mi?1?0.245?0.162)9从而可得板效率为 ?T?0.49?(2.073=0.639

2.2.5实际塔板数的计算

由以上计算可知除去再沸器后的实际塔板数为 S实际?S-1?T?12.92?1?18.65 圆整为19

0.639 即实际塔板数为19块

2.2.6进料位置的确定

设m为提馏段板数，n为精馏段板数，理论板数为 NT=m+n+1

??xl??xhlog???x?????x?nh???lD??m??xl??xhlog???x?????x?h???lF????0.3750???1???log??F?0.0416?????1. ??log?0.5625?1???0.0625??????w?? 16

由NT=m+n+1 可知 12.92=m+n+1=2m+1

从而可解得 m=5.96（块） n=11.92-5.96=5.96（块） 即精馏段实际塔板数 na?n?T?5.96?9.33(块) 0.639将进料板并入精馏段，可取精馏段为10块板，则提馏段ma?19?10?9 即从上而下在第10块板进料

三． 浮阀塔板设计计算

3.1物性参数计算

3.1.1气液负荷的计算

L?RD?0.752?60.008?45.126Kmol

hV=(R+1)D=1.752?60.008=105.134Kmolh

L'?L?F?45.126?100?145.126Kmol

hV'?V?105.134Kmol

h3.1.2塔顶平均摩尔质量计算

根据塔顶的物料组成计算塔顶平均摩尔质量如下表所示： 组分i M yDi xDi 0 C4C50 0C6 0C7 ?、 1 1.009 70.52 64.56 58.124 0.5832 0.3135 18.222 33.898 72.151 0.3750 0.5459 39.387 27.057 86.178 0.0416 0.1480 12.754 3.585 100.205 0.0002 0.0016 0.1603 0.02004 MlDi MvDi

根据塔底的物料组成计算塔底平均摩尔质量如下表所示：

17

组分i M xwi ywi 0 C4C50 0C6 0C7 ? 58.124 2.5?10?5 0.00014 0.00145 0.00814 72.151 0.0625 0.1313 4.509 9.473 86.178 0.5625 0.6722 48.475 57.929 100.205 0.3750 0.2025 37.577 20.292 1 1.006 90.562 87.702 Mlwi Mvwi 由塔顶和塔底液体以及气体各对应的平均摩尔质量可得全塔的液体和气体的平均摩尔质量为 Mlm? Mvm74.957?90.562 ?82.76gmol263.909?87.702 ??75.81gmol23.1.3平均密度计算

3.1.3.1气体可由理想气体状态方程求得为

?vm?MP?RT76.131?405.3?9.986kg3

m70?1278.314?(?273.15)2?1?ai???lm3.1.3.2液体平均密度可依据式???????i进行计算

塔顶温度为tD?700C时对塔顶液体平均密度计算如下表所示： 组分i 0C4 C50 0C6 0C7 ?/ / ?i ai ?1????i??? ?lm515 0.525 0.0010194 572 0.419 610.1 0.0555 640.05 0.00031 0.00073252 0.000090968 0.000000484

0.0018434 由上表数据可得塔顶液相平均密度为 ?lmD??542.48kgm3塔底温度为tw?1270C时对塔底液体平均密度计算如下表所示

18

组分i 0 C4C50 0C6 0C7 ? 1 ?i ai ?1????i??? ?lm404.765 0.0014531 495.835 0.0497934 547.97 582.6 0.535264772 0.414925746 9.768?10?4 7.122?10?4

3.59??10?6 1.004?10?4 由上表数据可得塔底液相平均密度为 ?lmw?557.73kgm3由塔顶液相平均密度和塔底液相平均密度可得全塔液相平均密度为 ?lm??lmD??lmW2?542.48?557.73?550.11kg3

m23.1.4液体平均张力计算

由相应手册查得各组分的表面张力如下表所示： 组分i xDi 0 C4C50 0C6 0C7 ?1 0.5832 4.589 2.6763 2.5?10?5 1.734 0.00004335 0.3750 8.059 3.0221 0.0625 5.240 0.3275 0.0416 11.12 0.4626 0.5625 7.742 4.3549 0.0002 13.435 0.002687 0.3750 10.088 3.783 ?i ?lDm xwi 6.1637 1 8.4654 ?i ?lwm 其中上表中?lm??xi?i

由上表中相关数据可得塔内液相表面平均张力为 ?lm?6.1637?8.4654?7.3146mN

m23.1.5液体平均粘度计算

由相应手册查得各组分的黏度如下表所示：

19

组分i xDi 0 C4 C50 0.375 0.1615 -0.7918 -0.2969 0.0625 0.0911 0 C6 0 C7 ?1 0.5832 0.105 -0.9788 -0.5708 2.5?10?5 0.0565 0.0416 0.3415 -0.4666 -0.0194 0.5625 0.2072 -0.3845 0.0002 0.264 -0.5784 -0.000116 0.3750 0.1677 -0.2908 ?i lg?i lg?lmD -0.8873 1 -0.7403 xwi ?i lg?lmw -0.000031198 -0.06503 由上表可求得

?s ?lmw?0.181m8pa?s ?lmD?0.1296mpa因此可得液体平均粘度为?lm??lmD??lmw2?0.1296?0.1818?0.156mPa?S

23.1.6 气液体积流率 气体体积流率=

VMv105.134?76.131=?0.223m3/s

3600?v,m3600?9.986

液体体积流率=

?LMl,m3600?l,m??95.126?82.76?0.003975m3/s

3600?550.11 （在此L取平均液相流量即

45.126?145.126kmol/h）

2

3.2初选塔径

3.2.1 求上限空塔气速umax=C?LS因为??V?S??ρ:L??????ρV????0.5?L??V ?v??550.11?=0.132,取板间距??????9.98?60.5?0.003975???0.223 20

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