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    5.2 精馏塔的设计
    5.2.1 基础数据整理
    (1) 精馏段
         平均温度：  (130+65)=97.5℃
         平均压力：  [(0.13 106-0.01 106)    0.01 106]=99.6KPa
    表5.1　精馏段物料流率
    物料    质量流量：kg/h    分子量：kg/kmol
    内回流    7053.66    62.07
    标准状况下的体积：V0=181.50 22.4=4065.60 Nm3/h
    操作状况下的体积：V1=4065.60    
    =2778.05m3/h
    气体负荷：Vn= =0.772m3/s
    气体密度：  = =2.54kg/m3
    液体负荷：Ln= =1.96
    查《化工工艺设计手册》，97.5℃时丙烯腈的密度 =1025.8kg/m3
             Ln=  =0.00191
    97.5℃时丙烯腈的密度 =1025.8kg/m3
    (2) 提馏段
       平均温度： (108+130)=114.5℃
       入料压力：(0.13 106-0.01 106)  =89.6kPa
       平均压力： (89.6 103+0.13 106)=109.8kPa
     表5.2  提馏段内回流量
    物料    质量流量：kg/h    分子量：kg/kmol
    内回流    7617.12    62.07

    标准状况下的体积：  =199.02 22.4=4458.05 Nm3/h
    操作状态下的体积： =4458.05    
    =3074.86
    所以：气体负荷：Vm= =0.854m3/s
    气体密度：  = =2.48kg/m3
    查得进料状态丙烯腈溶液温为130℃，丙烯腈的密度为985.8kg/m3。
    塔底含醇1%，可近似为纯水，108℃，0.13Mpa下水的密度为958.4kg/m3。
    所以：液体平均密度 = =972.1kg/m3
    则液体负荷Lm= =0.00218m3/s
    5.2.2 初估塔径
     
    本设计采用F1重阀浮阀塔，设全塔选用标准结构，板间距HT=0.45m，溢流堰高hc=0.05m。

    (1) 精馏段
    A 求操作负荷系数C
    精馏段功能参数： ( ) =  ( )
                              =0.0497
    塔板间的有效高度 H0=HT-hC =0.35-0.05=0.30m
    查史密斯关联图《化工原理 下册》天津大学出版社。得负荷系数：C20=0.0515m/s
    又查得97.5℃时, 丙烯腈的表面张力为：15.87 10-5N/cm
                    水的表面张力为：68.87 10-5N/cm
    精馏段丙烯腈水溶液的平均组成为：
    丙烯腈：  (0.998+0.417)=0.7075 wt
    则含水为：1-0.7075=0.2925wt
    所以表面张力：σ=0.7075 15.87 10-5+0.2925 68.87 10-5
                    =31.37 10-5N/cm
    所以：C =C20 =
             =0.0056
    B 最大流速Umax
    Umax=C20 =0.0515  
    =1.034m/s
    U适=0.7Umax=1.034 0.7=0.72m/s
    C 求塔径D
      D= = =1.166 m
    (2) 提馏段
    A 求操作负荷系数C
      提馏段功能参数： （ ） =  ( ) =0.0505
    查史密斯图得G =0.0524
    又得119℃时， 丙烯腈表面张力为：14.13 10-5N/cm
    水的表面张力为：57.06 10-5N/cm
    提馏段中丙烯腈--水混合平均组成：
    丙烯腈：  (0.01+0.417)=0.2135
     水：1-0.2135=0.7865
    平均表面张力：
         =0.2135 14.13 10-5+0786 57.06 10-5
    =47.89 10-5 N/cm
    所以：C=C  =
             =0.0062
    B 最大流速U’max
     max=C  =0.0524  
    =1.036 m/s
     适=0.7 max=0.7 1.036=0.73 m/s
        
         C 求塔径
     = = =1.221m
       所以，对全塔，取塔径D=1400mm
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