辽宁工业大学化工原理课程设计
2.4精馏塔的精馏段工艺条件及有关物性数据的计算
2.4.1精馏段的操作压力
塔顶操作压力 PD=P当地?P表?101.3?4?105.3kPa 每层塔板压降 Δp?0.7kPa
进料板压降 pF?105.3?0.7?12?113.7kPa 精馏段平均压降pm?(105.3?113.7)/2?109.5kPa
2.4.2精馏段的操作温度
由苯和甲苯混合液（理想混合液）的y?x数据查出各点温度 塔顶温度 tD?80.6?C 进料板温度 tF?91.3?C
精馏段平均温度 tm?(80.6?91.3)/2?85.95?C
2.4.3精馏段气、液混合物的平均摩尔质量
塔顶气、液混合物平均摩尔质量：由xD?y1?0.966，得x1?0.950。
MVDm?0.966??????????????????kg?kmolMLDm?0.920??????????????????kg?kmol
进料板气、液混合物平均摩尔质量：yF?0.652;
xF?0.431
MVFm?0.652???????????????????kg?kmolMLFm?0.431???????????????????kg?kmol
精馏段气、液混合物平均摩尔质量：
MVm?(78.48?85.356)/2???????kg?kmolMLm ?(79.12?85.966)/2???????kg?kmol化工原理课程设计
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2.4.4精馏段气、液相的平均密度
（1）气相平均密度 由理想气体状态方程计算，即
?Vm?pmMVm109.5?81.918??3kg/m3 RTm8.314?(85.95?273.15)（2）液相平均密度 液相平均密度计算公式
1??Wi/?i ?m塔顶液相平均密度：由tD?80.6?C，查得?A????kg?m3??B?803kg?m3.?LDm?1=814.8kg?m30.96/805?0.04/803
进料板液相平均密度：由
?A??????kg?m3??B?799.1kg?m3.
tF?91?C..，查得
进料板液相的质量分数为
0.431?78?0.3910.431????????????1?LFm?=800.5kg?m30.391/802.7?0.609/799.1 精馏段液相平均密度为
wA??Lm?(800.5?814.8)/2?807.7kg/m3
2.4.5精馏段液相平均表面张力
液相平均表面张力计算公式：
?Lm??xi?i
?3塔顶液相平均表面张力： 由tD?80.6℃，查得?A?21.?21 0N/m
?B?21.7?10?3 N/m
?LDm?(0.966?21.2?0.034?21.7)?10?3?22.22?10?3 N/m
进料板液相平均表面张力：
由tF?91.3℃ ,查得 ?A?19.8?10?3 N/m
?B?20.5?10?3 N/m
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?LFm?(0.431?19.8?0.569?20.5)?10?3?20.2?10?3 N/m ?Lm?(20.2?22.22)?10?3/2?21.21?10?3 N/m
精馏段液相平均密度为：
2.5精馏段的塔体工艺尺寸计算
2.5.1精馏段塔径和实际空塔气速的确定
（1）最大空塔气速和空塔气速
最大空塔气速计算公式：
umax?C?L??V ?V精馏段的气、液相体积流率为
qV,V?qn,VMVm3600?Lmqn,LMLm3600?Lm?152.91?81.918?1.16m3/s
3600?3101.94?82.543?0.00289m3/s
3600?807.7qV,L??求C，其中C20由附图1查取，图中横坐标为
qV,L?L1/20.00289?3600807.71/2()??()?0.0409 qV,V?V1.16?36003取板间距HT?0.4m，板上液层高度hL?0.06m，则
HT?hL?0.4?0.06?0.34m
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附图 1
查附图1得C20=0.070
C?C20(umax?C?Lm20)0.2?0.070?(21.20.2)?0.071 20?L??V807.7?3?0.071??1.163m/s ?V3u?0.6umax?0.7?1.163?0.814 m/s
取安全系数为0.6，则空塔气速为
（2）塔径
D?4qV,V?u?4?1.16?1.35m
3.14?0.814按标准塔径圆整后为
D=1.4m
塔截面积为
AT??4D2?qV,VAT?4??1.42?1.5386m2 1.16?0.754m/s 1.5386实际空塔气速为
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2.5.2精馏段精馏塔有效高度的求取
精馏段有效高度为
Z精?(N精?1)HT?(12?1)?0.4?4.4m
提馏段有效高度为
Z提?(N提?3)HT?(14?3)?0.4?4.4m
在进料板处及提馏段各开一个人孔，其高度均为0.8m，故精馏塔德有效高度为
Z?(Z精?Z提)?0.8?2?4.4?4.4?0.8?2?10.4m
2.6精馏段塔板主要工艺尺寸的计算
2.6.1精馏段溢流装置性能参数的确定
因塔径D=1.4m，可选用单溢流弓形降液管，采用凹型受液盘，各项计算如下：
（1）堰长lw
取lw?0.66D?0.66?1.4?0.924m
（2）溢流堰高度hw
溢流堰高度计算公式
hw?hL?how
选用平直堰，堰上液层高度how依下式计算，即
近似取E=1，则
2.84qV,L2/3how?E()
1000lw''
2.84qV,L2/32.840.00289?36002/3how?E()??1?()?0.0143m
1000lw10000.924取板上液层高度hL=0.06m，故
hw?hL?h0w?0.056?0.0143?0.0457m
（3）弓形降液管宽度Wd及将面积Af 由
Aflw?0.0722，?0.66，查得：ATD
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