化学 化工原理

发布网友 发布时间：2022-10-17 13:09

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热心网友 时间：2023-10-30 17:12

题目有问题，没给相对挥发度α，这样会没办法求出平衡关系式，以及最小回流比的数值。 这题倒是不难，把阿尔法给我就能给你做出来。

还有，题目中的“沸点进料”有问题吧？应该是泡点进料~~~ 

最后，全凝器和再沸器的选型需要参考化学工艺手册，除了这个问题，其它的都能解决掉。

1、实际塔板数：

（度娘不让用公式编辑器，我就主要用文字叙述了）

先求进料的摩尔流量Qn,f

CS2的M=76.14；CCl4的M=153.82；且进料摩尔分数Xf=0.3

所以有：Qn,f=4000/(76.14*0.3+153.82*0.7)=30.65 kmol/h

然后根据平衡数据作图，根据进料热状况参数q=1（因为是泡点进料），所以q线方程为:x=0.3=Xq，一条垂直于x轴的直线，交平衡线于一点，找出该点的纵坐标，亦即Yq，带入Rmin的计算式中可得：

Rmin=(Xd-Yq)/(Yq-Xq)=1.653，此即最小回流比。

操作回流比R=1.5*Rmin=2.4796

那么可得精馏段操作线方程：y=[R/(R+1)]*X+Xd/(R+1)，其中Xd即塔顶馏出液摩尔分数为0.95，y=0.7126 X+0.273

把精馏段操作线也画到图上，其与q线方程有一个交点；然后在对角线上找到Xw=0.05处，这里也确定一个点，把两个点连起来就是提馏段操作线，然后按照规矩画阶梯就行了。

最后的结果是11块理论板可完成任务，但是操作弹性非常小。为了改善这个问题，再增加一块理论板。

那么总理论板数NT=12-1=11（多出来的一块是塔底再沸器）

那么根据全塔效率，实际板数=22块（不含塔釜）

该问中的图已经附上。

（2）塔径与塔高

塔高很简单，直接用HT=0.4与N=22相乘即可，有效高度=22*0.4=8.8m

塔径有点麻烦，首先需要计算塔内上升蒸汽体积流量Qv,v

根据全塔物料衡算式可得：Qn,d/Qn,f=(Xf-Xw)/(Xd-Xw)=0.2778 （馏出液采出率，它是物料衡算的一个推导结果）

解得Qn,d=8.514 kmol/h

又Qn,f=Qn,d+Qn,w，那么Qn,w=30.65-8.514=22.136 kmol/h

又根据回流比定义式：R=Qn,L/Qn,d=2.4796

解得Qn,l=21.111 kmol/h

那么再根据提馏段物料衡算式：Qn,v=Qn,l+Qn,w

得：Qn,v=21.111+8.514=29.625 kmol/h

视塔内上升蒸汽为理想气体混合物，

应用理想气体方程后，得Qv,v=(22.4/3600)*(T/T0)*(P0/P)*Qn,v=(22.4/3600)*(273.15+60/273.15)*(101.325/101.325)*Qn,v

（T=T0+60；P0=P=1atm，这是题设条件）

Qv,v=0.2248 m^3/s

代入塔径计算式：D=(4*Qv,v/π*u)^0.5=0.5982m， 其中u=0.8（空塔气速）

圆整后，D=600 mm

（3）产量的确定

产量上面已经给出了：塔顶馏出液流量Qn,d=8.514 kmol/h；塔釜残液流量Qn,w=22.136 kmol/h

塔底再沸器与塔顶全凝器默认使用固定管板式列管换热器，计算全塔热负荷之后，代入牛顿冷却定律：Q=KSTm中计算即可，比较简单，这里就不再赘述了。得到计算换热面积之后需要打一个安全系数，取1.1即可，然后根据此实际换热面积，查找化学工艺手册，机械部关于固定管板式换热器有设计标准，管径，管数，壳径上面都能找到。

热心网友 时间：2023-10-30 17:13