第一节设计方案的简介。
一·设计方案论证。
二·苯和甲苯精馏流程简图及说明。
第二节基础数据。
一．安托因方程。
a .b. c～安托因常数 t～物系温度（）
附表安托因常数。
2．常压下，苯和甲苯的沸点。
a: 苯 80.1 b：甲苯 110.6 p=101.325kpa
根据安托因方程求出和
根据求出根据求出
苯和甲苯的平衡数据表。
在坐标纸上画出t-x-y x-y -t 的图纸。
3．基础物性。
第三节工艺计算。
一物料衡算。
1.已知物料的质量分率。
由得。d=27.73kmol/h w=12.11kmol/h
表。二确定回流比。
1.最小回流比 q=1
2.由芬克斯方程确定nmin
所以（不包括再沸器）
三确定精馏段。
由查t-x-y图，得。
由查t-图，得。
由芬克斯方程确定。
不包括加料板）
由r=（1.1～2.0) 列出下表。
以为例计算，
由即得： 同理可得。
在坐标纸上画出图图。
1.用捷算法确定理论板层数。
最适回流比。
同理得。由得。
又**法得。
四．确定实际塔板层数。
由得到 由表示平均相对挥发度。
表示平均液相粘度（m
由查t-x-y图得。
由查-t图和图，得到，
查的ab 在下的粘度为则。
由查图得则。
由查图和图得到：
查得ab在下的粘度为则。
不包括再沸器)
不包括加料板)
表。第四节设备计算。
一提溜段为设计依据，确定混合物的
q=1 由，查的t-x-y图。
由查的t-x-y图得此温度的组成
气相密度。由得。
2.确定提溜段液体平均黏度。
由查的此温度下的黏度。
mpa*s 0.273mpa*s
3.液体比热容。
由查得。4.平均表面张力。
由查得。5.汽化潜热。
由查得。6.提溜段平均体积流量。
由=得。表4-1
二．浮阀塔工艺尺寸的计算。
1.设计板间距。
塔高。2.塔径。
板间距。取板上液层高度
查史密斯关联图。得： 取。
标准塔径圆整，得d=1000mm
检验：u=m/s 此值在0.6~0.8之间，合理。
3.塔截面积。
表4-2三．溢流装置的设计。
板式的溢流的溢流装置包括流堰、降液管和受液盘等几部分。
1.降液管类型与溢流方式
降液管有圆形与弓形两类。
凡直径在2.2m以下的浮阀塔，一般采用单溢流；大于2.2m的塔可采用双溢流及阶梯式溢流。d=1<2.2m,则选用单溢流。
2.溢流装置的设计计算。
1）出口堰（溢流堰）
取。1）堰长。
2）堰高 =0.06
2）弓形降液管的宽度和截面积。
由查弓形降液管的宽度与面积图，得，，，
液体在降液管中停留时间。
3.降液管底隙高度。
降液管底隙高度一般不宜小于20~50mm
四．塔板布置。
1.塔板有整块式和分块两种。直径在800mm以下的小塔采用整块式塔板；直径在1200mm以下的大塔通常都采用分块式塔板，以便通过入孔装拆塔板；直径在800~1200mm之间时，可根据制造与安装具体情况，任意选择一种结构。
（1）鼓泡区：此区为气、液传质的主要区域。
（2）溢流区：降液管及受液盘所占的区域为溢流区。
（3)泡沫区：鼓泡区与溢流区之间的区域为泡沫区，也称安定区。
宽度ws可按下述范围选取，即。
当d<1.5m时，ws=60~75mm；
当d>1.5m时，ws=80~110mm；
取ws=70mm
（4)无效区：无效区也称边缘区。
宽度wc视具体需要而定，小塔为30~50mm，大塔可达50~70mm。
为防止液体经无效区流过而产生“短路”现象，可在塔板上沿塔壁设置挡板。取wc=60mm
2.浮阀的数目与排列。
动能因数的数值常在9~12之间，取=10
阀空极速。每层塔板上的阀孔数n
浮阀在塔板鼓泡区内的排列有正三角形与等腰三角形两种方式，按照阀孔中心联线与溢流方向的关系，又有顺排与叉排之分。对整块式塔板，多采用正三角形叉排，孔距t为75~125mm。
鼓泡区面积：
式中。arcsinarcsin
阀孔总面积。
等腰三角行排列所以t=75mm
设计的塔板为分块式塔板那，多采用等腰三角形叉排，孔心距。
82mm根据以上数据在坐标纸上作图，排除鼓泡区内可以布置的阀孔总数为。
按=78重新核算孔速和。
在9~12之间符合要求。
开孔率： =
表4-3第五节流体力学验算。
一、1、气相通过浮阀塔板的压强降。
干板阻力。板上所有浮阀刚好全部开启时，气体通过阀孔的速度称为临界孔速，以表示。
对f1型重阀可用以下经验公式求取值。
阀全开前1）
阀全开后2）
联立（1）（2）得。
将g=9.8m/s代入。
板上充气液层阻力。
本设备分离苯和甲苯的混合液，即液相为碳氢化合物，可取充气系数
液体表面张力所造成的阻力：此阻力很小，忽略不计。因此，与气体流经一层浮阀塔板的压强降所相当的液柱高度为。
单板压降。2.液泛。
为使液体能由上层塔板稳定的流入下层塔板，降液管内必须维持一定高度的液柱。降液管内的请液层高度用来克服相邻两层塔板间的压强降。
板上液层阻力和液体流过降液管的阻力。
为了防止液泛，应保证降液管中泡沫、液体总高度不超过上层塔板的出口堰，为此。
则。 符合防止淹塔的要求。
3、雾沫夹带。
通常用操作时的空塔气速与发生液泛是的空塔气速的比值作为估算雾沫夹带量的指标。此值称为泛点百分数。或称泛点率。
在下列泛点率数值范围内。一般可保证雾沫夹带量达到规定的指标，即。
大塔泛点率<80%
直径在0.9m以下的塔泛点率<70%
减压塔泛点率<75%
(式1）及式2）
板上液体流径长度。
板液流面积。
苯和甲苯为正常系统，可查取物性系数。
又由图可得泛点负荷系数
及。取泛点率=49.36%<80%
根据式-1，式-2计算出的泛点率都在80%以下，故可知雾沫夹带量能够满足的要求。
4.漏液。取阀孔功能因素作为控制漏液量的操作下限。取，此时漏液量接近10%
二、塔板负荷性能图。
1、雾沫夹带线
作出。按泛点率为80%计算如下：
整理可得。或式-3）
由式-3可知雾沫夹带线为直线，则在操作范围内任取两个值，依式-1算出相应的值列于附表1中，据此可作出雾沫夹带线（1）。
附表1：2）液泛线。
由上式确定泛液线，忽略式中。
因物系一定，塔板结构尺寸一定，则，，，及等均为定值，而与又有如下关系，即。
式中阀孔数与孔径亦为定值，因此可将上式简化为与的如下关系式：
即。或 （式—4）
在操作范围内取若干个值，依式-4算出相应的值列于附表2中。
附表2：据附表2作出泛液线（2）。
3.液相负荷上限线
液体最大流量应保证在降液管中停留时间不低于
即。以为液体在降液管中停留时间的下限，则。
求出上限液体流量ls值（常数）。在vs-ls图上液相负荷上限线与气体流量vs无关的竖直线（3）
4、漏液线
对于型重阀，依计算，则，又知，得。
以作为规定气体最小负荷的标准，则。
据此做出与液体流量无关的水平漏液线（4）
5）液相负荷下限线。
取堰上液层高度作为液相负荷下限线条件。依的计算式计算出的下限值，依此做出液相负荷下限线。该线为与气相流量无关的竖直线（5）取。则：
根据附表1.2及（3），（4），（5）可分别做出塔板符合性能图的（1），（2），（3），（4），（5）共5条线。
由塔板负荷性能图可以看出：
1）任务规定的气、液负荷下的操作点p（设计点），处在适宜操作区内的适中位置。
2）塔板的气相负荷上限由雾沫夹带控制，操作下限由漏液控制。
3）按照固定的液气比，由附图查出塔板的气相负荷上限，气相负荷下限，操作弹性。
现将计算结果汇总列于附表3中。
附表3 浮阀塔板工艺设计计算结果。
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