塔板高度可由Granville法计算[17]
HETP?340dp?mGM (2-16) LM式中:
HETP——等板高度,m;
dp——瓷矩鞍直径,m;
m——平衡曲线的斜率;
GM,LM——气相及液相的流量kmol/h。 平衡曲线的斜率可由表2-13所计算参数计算
m?0.9973?0.8295?0.2449
0.7177?0.0324气相及液相流仍用2.4.5所得结果,将所对应的参数代入式(2-16)得
HETP?340dp?mGM68.95?340?0.025?0.2449??3.47m LM41.37实际需要填料层高度为2?3.47?6.94m。
8乙酰化釜 ○
每小时进入乙酰化釜物料:柠檬酸 0.09kg 硫酸 0.147kg TBC 35.68kg 98%醋酸 15.31kg 杂质 0.01kg 合计:51.24kg
乙酰化釜中物料密度近似取l000kg/m3,装填系数取0.8,则所需乙酰化釜容积为:
V?51.24?41??0.26m3 10000.8进入乙酰化釜物流具有一定的腐蚀性,塔釜选公称容积为300L的搪玻璃系开式搅拌容器一台[12]。由热量衡算结果知,乙酰釜所需换热面积0.06m2,因此选乙酰化釜换热面积1.9m2满足换热要求。
9醋酸酐贮槽 ○
32
进入醋酸酐贮槽的醋酸酐质量分数为98%,则醋酸酐的平均密度:
0.020.98 ??1049.21083.0=1?=1082.3kg/m3
以贮存六天的量为准,装料系数取0.8,所需醋酸酐体积为:
V?15.311?6?24??2.40m3 1082.30.85醋酸酐的腐蚀性很强,因此选择公称容积为2.5m3立式平底平盖铝制容器一台[11]。
10醋酸酐计量槽 ○
醋酸酐每小时需用15.31kg,装填系数取0.8,则醋酸酐计量罐体积为:
V?15.311?4??0.071m3 1082.30.8选择公称容积为0.1m3,90?无折边锥形底平盖铝制容器一台[11]。
11脱酸塔 ○
进入脱酸塔物料:硫酸 0.147kg 杂质 0.32kg 柠檬酸0.09kg TBC 0.36kg 醋酸酐 5.00kg 醋酸 5.88kg ATBC 39.44kg 合计:51.24kg。
则进入脱酸塔物料的平均密度?近似取1000kg/m3。 装填系数取0.8,所需脱酸塔体积为
51.241?=0.06m3 10000.8进入脱酸塔的物料具有一定的腐蚀性,因此选择公称容积100L的搪玻璃蒸馏釜一台[12]。与计算结果0.13m2比较,脱酸塔的传热面积为0.84m2满足工艺要求。 1.脱酸塔精馏段的计算 其中醋酸酐和ATBC为主要组分
对ATBC,173℃饱和蒸气压133.32Pa(1mmHg)
33
343℃饱和蒸气压101325Pa(760mmHg)
由式(2-9)求得
C??18?0.19Tb[14]
其中Tb——正常沸点,K
则ATBC的C??18?0.19?616.15?99.07K
B446.15?99.07
BIn760?A?616.15?99.07In1?A?由上述两式得A?27.91,B?15215.75
当P=2666Pa(20mmHg)时,ATBC的沸点由式(2-9)计算得
In20?27.91?15215.75
T?99.07T?511.65K,t?238.50℃
当P=2666Pa(20mmHg)时,醋酸酐由式(2-9)得
3287.56
T?75.113287.56In20?16.3982?
T?75.11InP?16.3982?T?47.26℃时,ATBC的饱和蒸气压为:
15215.75320.41?99.07
P?2.334?10?4mmHgInP?27.91?T?511.65K时,醋酸酐的饱和蒸气压为:
3287.567095.76?75.11
P?7095.76mmHgInP?16.3982?塔顶、塔釜醋酸酐和ATBC的饱和蒸气压及二者相对挥发度见表2-17。
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表2-17 醋酸酐和ATBC的饱和蒸气压及相对挥发度 T(K) PH)g a (mmH)g PAT(BCmm醋酸酐4 320.41 20 2.33?4?1 0 85690
511.65 7095.76 20 354.8
平均相对挥发度用几何平均值计算:
a?a1a2?85690?354.8?5514
将醋酸和醋酸酐看作醋酸酐,则每小时进入脱酸塔的醋酸酐10.88kg;将其余物料看作ATBC,则进入脱酸塔的ATBC40.36kg。对应醋酸酐和ATBC物质的量分数分别为0.5152和0.4848。
塔顶物料为:醋酸酐10.48kg,ATBC0.32kg,相应醋酸酐和ATBC物质的量分数分别为0.9923和0.0077。
塔釜物料为:醋酸酐0.40kg,ATBC 40.04kg,相应醋酸酐和ATBC物质的量分数分别为0.0387和0.9613。
采用逐板法计算精馏段塔板,塔顶采用全凝器[18],y1?xD?0.9923。 由2.4.9知,回流比为1.5,则脱醇塔精馏段的操作线方程
y?xR1.50.9923x?D?x??0.6x?0.3969 R?1R?11.5?11.5?1由式(2-11)得
x1?y10.9923??0.2664
a1?(a1?1)y1354.8?(354.8?1)?0.9923由操作线方程得
y2?0.6x1?0.3969?0.6?0.2664?0.3969?0.5567
由式(2-11)得
x2?y20.5567??0.0035?0.0387
a1?(a1?1)y2354.8?(354.8?1)?0.5567 35

