3.6 实际塔板数NP
NP?NT/ET?17/0.455?37.4，即38块(含塔釜)
其中，精馏段的塔板数为：13/0.455?28.6，即29块 4. 精馏塔主题尺寸的计算 4.1 精馏段与提馏段的体积流量 4.1.1精馏段
整理精馏段的已知数据列于表3(见下页)，由表中数据可知： 液相平均摩尔质量：M?Mf?M12??25.87?38.75?32.31kg/kmol
2液相平均温度：tm?tf?tD280?78.62?79.3oC 2表3 精馏段的已知数据
位置 进料板 塔顶(第一块板) x'f?0.5 质量分数 y1'?xD'?0.9 x1'?0.88 y1?xD?0.7788 x1?0.741 MLf?38.75 y'f?0.77 xf?0.2812 摩尔分数 yf?0.567 MLf?25.88 摩尔质量/kg/kmol MVf?33.88 温度/℃ 83.83 MVl?39.81 78.62 在平均温度下查得?H2O?971.8kg/m3,?CH3CH2OH?738kg/m3 液相平均密度为：
1?Lm?'xLm?CHCHOH32?'1?xLm?HO2
'其中，平均质量分数xLm?0.5?0.88?0.69 2所以，?Lm?794.9kg/m3
精馏段的液相负荷L?RD?33.39kmol/h
Ln?LM?Lm?33.39?32.31?1.357m3/h
794.9同理可计算出精馏段的汽相负荷。精馏段的负荷列于表4。
表4 精馏段的汽液相负荷
名称 平均摩尔质量/kg/kmol 平均密度/kg/m 3液相 32.31 794.9 1.357(0.000377汽相 36.845 1.274 3862.7(1.073体积流量/m3/h m3/s) m3/s) 4.1.2提馏段
整理提馏段的已知数据列于表5，采用与精馏段相同的计算方法可以得到提馏段的负荷，结果列于表6。
表5 提馏段的已知数据
位置 塔釜 'xW?0.005 进料板 x'f?0.5 y'f?0.77 质量分数 'yW?0.065 xW?0.002 摩尔分数 xf?0.2812 yW?0.026 yf?0.567 MLf?25.87 MLW?18.1 摩尔质量/kg/kmol MLV?18.7 MVf?33.88 温度/℃
99.38 83.83 表6 提馏段的汽液相负荷
名称 平均摩尔质量/kg/kmol 平均密度/kg/m 体积流量/m3/h 3液相 21.98 889.2 3.13(0.000869m3/s) 汽相 26.9 0.878 3999.2(1.1m3/s)
4.2 塔径的计算
由于精馏段和提馏段的上升蒸汽量相差不大，为便于制造，我们取两段的塔径相等。有以上的计算结果可以知道： 汽塔的平均蒸汽流量：
VS?(VSJ?VST)1.073?1.1??1.09m3/s 22(LSJ?ST)0.000377?0.000869??0.000623m3/s 22汽塔的平均液相流量：
LS?汽塔的汽相平均密度：
?V??VJ??VT2?1.274?0.878?1.076kg/m3
2794.9?889.2?842.05kg/m3
2汽塔的液相平均密度：
?L??LJ??LT2?塔径可以由下面的公式给出：
D?4VS ?u由于适宜的空塔气速u?(0.6~0.8)umax，因此，需先计算出最大允许气速umax。
umax?C?L??V ?V取塔板间距HT?0.4m，板上液层高度h1?60mm?0.06m，那么分离空间：
HT?h1?0.4?0.06?0.34m
功能参数：(LS?L0.00146863)??0.0382 VS?V1.1031.0335从史密斯关联图查得：C20?0.073，由于C?C20(?)0.2，需先求平均表面张力：
20全塔平均温度
TD?TF?TW76.2?80?3?99.383?86.19oC，在此温度下，乙醇的平均摩尔分数为0.741?0.2812?0.0023?0.341，所以，液体的临界温度：Tc??xTiic?0.307?(273?243)?(1?0.307)?(273?342.2)?609K 设计要求条件下乙醇~水溶液的表面张力?1?26dyn/m2 平均塔温下乙醇~水溶液的表面张力可以由下面的式子计算：
?2Tmc?T21.2609???(T)，?(273?86.5)2?[]1.2?26?19.95dyn/cm 1mc?T1609?(273?25)所以：
C?0.073(46.320)0.2?0.086 u?L??V842.05?max?C??0.086?1.076?2.4m/s V1.076u?0.7?2.4?1.68m/s
D?4?1.09??1.68?0.909m
根据塔径系列尺寸圆整为D?1000mm 此时，精馏段的上升蒸汽速度为：
u4VSJJ??D2?4?1.073??12?1.37m/s 提馏段的上升蒸汽速度为：
u4VSTT??D2?1.4m/s
4.3 塔高的计算
塔的高度可以由下式计算：
Z?HP?(N?2?S)HT?SHT?HF?HW
已知实际塔板数为N?40块，板间距HT?0.4m由于料液较清洁，无需经常清洗，可取每隔8块板设一个人孔，则人孔的数目S为：
S?38?1?4个 8取人孔两板之间的间距HT?0.6m，则塔顶空间HD?1.2m，塔底空间HW?2.5m，进料板空间高度HF?0.5m，那么，全塔高度：
Z?1.2?(38?2?4)?0.4?4?0.6?0.5?2.5?19.4m
5. 塔板结构尺寸的确定 5.1 塔板尺寸
由于塔径大于800mm，所以采用单溢流型分块式塔板。 取无效边缘区宽度WC?40mm，破沫区宽度WS?70mm， 查得lW?705mm
弓形溢流管宽度Wd?146mm 弓形降液管面积Af?0.0706m2
Af/AT?0.0706/0.7854?0.09
R?D/2?WC?0.5?0.04?0.46m
x?D/2?Wd?WS?0.5?0.146?0.07?0.284m
验算：
液体在精馏段降液管内的停留时间
化工原理万吨乙醇水溶液连续精馏塔设计课程设计
