1
平均温度：—117.02
2
本次设计的一部分是设计苯酐轻组分塔，塔型选用
F1浮阀塔，进料为两组分进
料连续型精馏。

苯酐为重组分，顺酐为轻组分，从塔顶蒸除去，所以该塔又称为 顺酐塔。

确定操作条件
顺酐为挥发组分, 进料: 所以根据第3章物料衡算得摩尔份率:
5.9072
XF --------- 0.0794
74.4323
X D =
X w =
塔顶：
塔底： 该设计根据工厂实际经验及相关文献给出实际回流比 R=2 (R=)，及以下操
作条件：
塔顶压力：； 塔底压力：； 塔顶温度： 塔底温度： 进料温度： 塔板效率： C ； C ； 225 r ；
E T =
基础数据整理
(1 )精馏段:
图5-1精馏段物流图
225
171.01 r
1
3
3
75 19 3
3
平均压力：2
30.0
10
10.
10
右
10.0
10
15.
03
10 pa
E 时 苯酐的密度为1455kg/m 3 (2)提馏段:
平均温度：1
237.02 225
231.01 E
2
入料压力：30 10 互」9
14.9k Pa
75
物料
质量流量 kg/h 分子量kg/kmol
摩尔流量kmol/h
内回流
98
V o =34.788O 22.4 779.2512Nm 3
/h
标准状况下的体积:
根据第3章物料衡算，列出精馏段物料流率表如下: 表5-1
精馏段物料流率
操作状况下的体积:
V 1=779.2512 273 171.01
273
0.101 106
15.03 103
0.101 106
气体负荷: 气体密度:
液体负荷: =Nm 3/h
1103.2112 Cd 3 Vn = 0.3064
m 3
/s
3600
3409.2240 c cccc . , 3 n
3.0903 kg/m 3
1103.2112
3409.2240 3
Ln= ----------- 0.9470 m 3
/s
1
由于进料中顺酐的摩尔分率很小， 里采用
假设全回流计算理论最少塔板数
无法用常规的作图法求解塔板数。

所以这
N min ，下面应用芬斯克方程式有：
ig N min 1 — X P 1-x w
1-X D X w
Iga m
平均压力：-14.9 30.0
2
根据第3章物料衡算列出提馏段内回流如下图： 表5-2 提
标准状况下的体积：V 0
22.2056 22.4 497.4054Nm 3
/h
操作状态下的体积：V
1 497.
4054 27
冷严
0.101 106
22.5 103
0.101 106
=Nm 3
/h
气体负荷：V m =
751.
0162
0.2086 m 3
/s
3600 8788.5420 , , 3 m = ---------- 11.7022 kg/m 3
751.0162 气体密度
查得进料状态顺酐与苯酐混合物在温度
1546kg/m 3。

塔底含顺酐很少，可近似为纯苯酐， 酐的密度为1530kg/m 3。

液体的平均密度：
225r 下，含顺酐（wt ）%,密度 在塔顶的温度及压力状态下苯
1530 1546 “ , 3 、如
*
----------- 1538kg/m ，液体 2
负荷 L m 8788.5420 0.80 10 3m 3
/s 1538 3600 塔板数的确定
查得全塔平均相对挥发度a m =， 所以全塔的最少理论板层数：
及精馏段平均响度挥发度
I
g
N
min
0.8502 1 0.002
1 0.850
2 0.002 , ------------------- 1
Ig3.7
精馏段最少理论板层数：
N 1
X D 1 X F
Ig ---- -----
1 X D X F
lga
. 0.8502 1 0.0794 Ig ------- ---------- 9 1 0.8502 0.0794 ,
1 lg4.5
塔径的计算及板间距离的确定
由于浮阀塔塔板效率高，生产能力大， 且结构简单，塔的造价低，所以本次 设计采用的是F1型浮阀塔，设全塔选用标准结构，板间距 H T =，且因为该顺酐 塔为减压塔，所以设计溢流堰高 h c = 5.4.1精馏段 (1)精馏段功能参数：5(」)% =
V
n v
塔板间的有效高度H o =Heh c = 由史密斯图［13
查得：C 20
0.041，
(2)塔顶温度CT 顺=m ，苯酐=m ，
进料层温度225 C 下 顺=m ，苯酐=m
由: R R min 2 1.5
2 1 对应吉利兰图查得: N min
N "~F =
N 5
」0.48
2
N min
N 2 N
解得全塔理论板数：N= N 2 1 7
对精馏段： 匚丄丄
N 2 2 解得精馏段理论塔板数： 所以提馏段理论塔板数： 所以得到实际板层数： 所以对全塔: 0.48
N 2= N 3= 全塔实际板层数: 实际进料板：
精馏段: 提馏段:
N 总=25 N T =12
N 精== N 提==
所以
1
= x +x =m
所以2 = x +x =m
所以精馏段液相平均表面张力
20.15 19.21
(3)计算出操作物系的负荷因子C=C20孟0.2
=
0.041
0.2
空0.040
20
所以最大空塔气速U max C |1 一V
\ V
0Q40代肿0.86m/s 设计气速：取安全系数为，则U= U max
V n I__0.3064 [
----------
D=V0.785U V0.785 0.607 0.830 m
5.4.2提馏段
(1)精馏段功能参数为：5
V
m
塔板间有效高度：H o=
由史密斯图得负荷系数: C
20
⑵塔底温度C下顺=m, 苯酐=m
所以3 = x +X
=m
所以提馏段液相平均表面张力16.27 19.21 ---------- =m
(3)计算出操作物系的负荷因子C C20 20 2
0.2
0.051
0.2
17.74
20
所以最大空塔气速：U max l V
max 0.0
1538
仇
7022
0.54m/s
V 11.7022
设计气速取安全系数为，则U= U max
V
V 0.785U J O.
2086
0.888m V 0.785 0.378
对全塔，取圆整
塔截面积
D=900mm
塔高的计算
溢流堰长计算
上面计算得出的塔径为900mm ，远小于2m ,所以溢流方式采用单溢流。

堰 长l w 一般根据
经验确定，对于此次塔设备的弓形降液管，堰长：
l w 0.7D 0.7 900 630mm
塔体厚度的计算
本次设计中精馏操作为减压操作，塔体材料选用Q235-A ，该材料的许用应力: t
86M
Pa ,厚度附加量
-
O.
11 900
1.414mm
p c 2 86 0.85 0.11
塔体有效厚度:
塔设备计算结果列表
5-3塔设备计算结果列表
A T
4D
2 o.785 o.90。

2 0
.
639m 2
塔体内液柱高度［16］
： h 0.04 N 总 0.04 25
0.10m
心
液柱静压力: P H
10 6
gh 10 6
1538 9.8 0.1
0.00147MPa 0.05 p (可
忽略）
计算压力：P c P H
P 0.11M Pa
塔体设计厚度: 3.1mm
塔体名义厚度: 4mm
精馏段有效高度：乙 (N 1 -1)H T 11 1 0.35 3.5m 提馏段有效高度：J N 2 -1 H T 14 1 0.35 4.55m
在进料板上方开一人孔,
其高度为
所以精馏塔的有效高度为Z 乙 J 0.8
8.05m 2mm
塔体计算厚度:
P c D i
2mm
项目。