武汉理工大学华夏学院化药系 化工原理课程设计
15.04?16.18?A?15.04?80?7078.99?80当tF?78.99℃时
64.6?66.2?B?64.6?80?7078.99?80?A?15.16mN/m
?B?64.76mN/m?F?15.16?0.232?64.76?(1?0.232)?53.25mN/m
12.8?13.91?A?13.91?100?9095.47?90当tW=95.47℃时
58.8?60.7?B?60.7?100?9078.99?80?A?13.30mN/m
?B?59.66mN/m?W?0.0113?13.30?（1-0.0113）?59.66?59.14mN/m
则精馏段液相平均表面张力为：?m(精）?提馏段液相平均表面张力为：?m(提)2.2.8操作压强 塔顶压强
P
D?D??F2???W?F220.18?53.25?36.72mN/m
253.25?59.14??56.20mN/m
2?=4+101.3=105.3kpa，取每层塔板压降ΔP=0.7kpa，则进料板压强为
PF=105.3+15.0×0.7=115.8kpa
塔底压强PW=105.3+(15.0+5.7)×0.7=119.8kpa
105.3?115.8=110.5kpa
2119.8?115.8提馏段平均操作压强P'm==117kpa
2精馏段平均操作压强Pm=
2.3
理论板的计算
理论板的计算方法：本次采用图解法计算。
根据表2-1的数据，绘出平衡曲线。泡点进料，所以q=1，q线方程为平行于y轴的一条直线。画出对角线，得到x-y曲线图， 2.3.1 最小回流比 故有
xD?yq0.931-0.65Rmin==0.672 得Rmin?0.672 ?Rmin?1xD?xF0.65?0.232取R=2Rmin=2?2.58?1.344 2.3.2求理论板
精馏段操作线方程为 y?Rx1.3440.931?D?x??0.572x?0.397 R?1R?11.344?11.344?1第 13 页 共 33 页
由于是泡点进料 则q线方程为：q=1
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又已知精馏段操作线方程，由梯级图解法确定理论板层数
NT=10..1-1=9.1块（不包括釜），其中精馏段理论板数为7块 ，提馏段为2.1块，第8
块为进料板
板效率与塔板结构，操作条件，物质的物理性质及流体力学性质有关，它反映了实际塔板上传质过程进行的程度。板效率可用奥康奈尔公式：ET?0.49(??L)?0.245计算。 式中，?—塔顶与塔底平均温度下的相对挥发度； ?L—塔顶与塔底平均温度下的液相粘度mPa.s。
（1）精馏段
已知：?1?4?1?0.3035mPa?s 所以：ET1?0.49?(4?0.3035)?0.245?0.467
NP精?提馏段
NT17??14.9块ET10.467已知：?1?9.7?2?0.3268mPa?s 所以：ET2?0.49?(9.7?0.3268)?0.245?0.36.9
NP提?NT22.1??5.7块ET20.369 全塔所需实际板数：NP?14.9?5.7?20.6块 全塔效率：ET?NT29.1??45.3% NP提20.1 加料板位置在第16块塔板
2.4 塔径的初步设计
2.4.1气液相体积流量计算 (1)精馏段
V=(R+1)D=(1+1.344)×223.51=523.91kmol/h Vs=
VMVm?精?3600?Vm?精??523.91?29.22?3.80m3/s
3600?1.12L=RD=1.344×223.51=300.40kmol/h
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LS=
LMLM?精?3600?LM?精??300.4?26.01?2.65?10?3m3/s
3600?818.1Lh=2.65×10?3×3600=9.54m3/h (2)提馏段
V'=V+(q-1）F=V=523.91kmol/h L'=L+qF=300.40+1×930=1230.40kmol/h LS=
L’MLM?提?3600?LM?提??1230.40?19.73?7.37?10?3m3/s
3600?915.2Lh=7.37×10?3×3600=26.53m3/h Vs=
V'MVm?提?3600?Vm?提??523.91?23.88?3.74m3/s
3600?0.932.4.2塔径的确定
鲍尔环是一种应用较广的填料，本次设计采用不锈钢鲍尔环
表2-5不锈钢鲍尔环的特性数据
直径D 76 50 38 25 16
直径×高×壁
厚 76×76×1.2 50×50×0.8 38×38×0.6 25×25×0.5 16×16×0.3 堆积个
数 1830 6500 15180 51940 214000 堆积密度 308 314 3128 393 396 比表面积 71 109 146 219 362
空隙率 0.961 0.96 0.959 0.95 0.949
干填料因子 80 124 165 255 423
摘自《塔设备》
表2-6常用填料的气体动能因子设计值
尺寸 25 38 50
摘自《塔设备》
矩鞍 1.19 1.45 1.7 鲍尔环 1.35 1.83 2 矩鞍环 1.76 1.97 2.2
选取尺寸为38mm的鲍尔环， 此时F=1.83 （1）精馏段
已知 ?v1?1.12kg/m F=1.83 VS1?3.80m/s
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33武汉理工大学华夏学院化药系 化工原理课程设计
由F=u则D1??v得1.83=u11.12得 u1=1.729m3/s
4VS14?3.80??1.67m
3.14u13.14?1.7293.14?D12圆整D1=1.80m 横截面积A==2.54㎡
4空塔气速u1=
'VS1=3.8/2.54=1.5m/s A（2）提馏段
已知 ?v1?0.930kg/m3 F=1.83 VS1?3.74m3/s 由F=u则D1??v得1.83=u10.930得 u1=1.898m3/s
4VS24?3.74??1.58m
3.14u23.14?1.8983.14?D12圆整D1=1.60m 横截面积A==2.01㎡
4空塔气速u2=
'VS2=3.74/2.01=1.86m/s A 2.5 填料层高度及压降的计算
2.5.1填料层高度的计算
采用等板高度法计算填料层基本公式为z=HETP×NT (1)l理论版 NT1=7 NT2=2.1 (2)等板高度的计算
等板高度与众多因素有关，不仅取决于填料的类型和尺寸，而且受系统特性、操作条件及设备尺寸的影响，其计算公式为ln(HETP)=h-1.292ln?L+1.47ln?L 式中：HETP ——等板高度 （1)j精馏段
mpa.s 已知?L1?36.72?10N/m ?L1?0.3035
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