2.汽相平均密度ρV,m

?V,m?pmMV,mRTm?107.4?79.65?2.88kg/m3

8.314??273?84?（五）液体的平均表面张力σm

附： 表4-2 组分的表面张力σ（mN/m） 温度，（℃） 80 21.2 26.1 85 20.6 25.7 110 17.3 22.7 115 16.8 22.2 120 16.3 21.6 131 15.3 20.4 σ 苯 氯苯 双组分混合液体的表面张力σm可按下式计算：

σm?

σAσB（xA、xB为A、B组分的摩尔分率）

σAxB?σBxA计算得，塔顶：σD,A?21.08mN/m；σD,B?26.02mN/m（80℃）

?σAσBσD,m???σx?σxBA?AB?21.08?26.02???????21.14mN/m?21.08?0.014?26.02?0.986??D?

进料板：σF,A?20.20mN/m；σF,B?25.34mN/m（88℃）

???A?B20.20?25.34????F,m??????20.20mN/m ??x??x?20.20?0.298?25.34?0.702??BA?F?AB精馏段：?m??21.14?20.20?/2?20.67mN/m

氯苯的汽化潜热：

常压沸点下的汽化潜热为35.3×10kJ/kmol。纯组分的汽化潜热与温度的关系可用下式表示：

r2r10.38?tc?t2????t?t???c1?0.383

（氯苯的临界温度：tc?359.2?C）

（六）液体的平均粘度μL,m

塔顶：查化工原理附录11，在80℃下有：

μLD,m??μAxA?D??μBxB?D?0.315?0.986?0.445?0.014?0.317mPa?s 加料板：?LF,m?0.28?0.702?0.41?0.298?0.318mPa?s 精馏段：?L,m??0.317?0.318?/2?0.3175mPa?s 五．精馏段的汽液负荷计算

汽相摩尔流率V??R?1?D?1.548?151.69?234.82kmol/h 汽相体积流量Vs?VMV,m3600?V,m?234.82?79.65?1.804m3/s

3600?2.883汽相体积流量Vh?1.804m3/s?6494.4m/h

液相回流摩尔流率L?RD?0.548?151.69?83.13kmol/h 液相体积流量Ls?LML,m3600?L,m?83.13?84.29?0.00229m3/s

3600?850.193液相体积流量Lh?0.00229m3/s?8.24m/h

冷凝器的热负荷Q?Vr??235.33?78.59??310?/3600?1593kW 六．塔和塔板主要工艺结构尺寸的计算 （一）塔径

1.初选塔板间距HT?450mm及板上液层高度hL?60mm，则：

HT?hL?0.45?0.06?0.39m

2.按Smith法求取允许的空塔气速umax（即泛点气速uF）

?Ls??V?s???L???????V????0.5?0.00229??850.19??????1.8042.88????0.5?0.0218

查Smith通用关联图得C20?0.08

???负荷因子C?C20???20?0.2?20.67??0.08??20??0.2?0.0805

泛点气速：

umax?C??L??V?/?V?0.0805?850.19?2.88?/2.88?1.3808m/s

3.取安全系数为0.7，则空塔气速为

u?0.7umax?0.9665m/s

4.精馏段的塔径

D?4Vs/?u?4?1.804/3.14?0.9665?1.542m

圆整取D?1600mm，此时的操作气速u?0.9665m/s。 5.精馏塔有效高度的计算

精馏段有效高度为

（N精?1）（6?1）?0.45?2.25m Z精?HT?提馏段有效高度为

（N提?1）（11?1）?0.45?4.5m Z提?HT?在进料板上方开一人孔，其高度为600mm 故精馏塔的高度为

Z?Z精?Z提?2.25+4.5+0.6=7.35m （二）塔板工艺结构尺寸的设计与计算 1.溢流装置

采用单溢流型的平顶弓形溢流堰、弓形降液管、凹形受液盘，且不设进口内堰。

（1）溢流堰长（出口堰长）lw

取lw?0.6D?0.6?1.6?0.96m

堰上溢流强度Lh/lw?8.24/0.96?8.583m3/?m?h??100~130m3/?m?h?，满足筛板塔的堰上溢流强度要求。 （2）出口堰高hw

hw?hL?how

对平直堰how?0.00284E?Lh/lw?2/3

2.5由lw/D?0.6及Lh/lw?8.24/0.962.5?9.13，查化工原理课程设计图5-5得

E?1，于是：

how?0.00284?1??8.24/0.96?2/3?0.0119m?0.006m（满足要求）

hw?hL?how?0.06?0.0119?0.0481m （3）降液管的宽度Wd和降液管的面积Af

由lw/D?0.6，查化原下P147图11-16得Wd/D?0.11,Af/AT?0.056，即：

Wd?0.176m，AT?0.785D2?2.01m2，Af?0.11256m2。 液体在降液管内的停留时间

??AfHT/Ls?0.11256?0.45/0.00229?22.12s?5s（满足要求）

（4）降液管的底隙高度ho

液体通过降液管底隙的流速一般为0.07~0.25m/s，取液体通过降液管底隙的

??0.08m/s，则有： 流速uoho?Ls0.00229??0.0298m（ho不宜小于0.02~0.025m，本结果满足要?0.96?0.08lwuo求） 2.塔板布置

（1）边缘区宽度Wc与安定区宽度Ws

边缘区宽度Wc：一般为50~75mm，D >2m时，Wc可达100mm。 安定区宽度Ws：规定D?1.5m时Ws?75mm；D?1.5m时Ws?100mm； 本设计取Wc?60mm，Ws?100mm。 （2）开孔区面积Aa

?2?1x??Aa?2?xR2?x2?Rsin180R????0.524?? ?2?0.5240.742?0.5242??0.742sin?1?1800.740???1.408m2