0.03
0.02
L 1.85103 820 0.04
V
0.8 2.7
HT=0.6 0.45
0.3
0.15
0.01 0.01
0.02 0.03 0.04 0.07 0.1
FLV
qVLs qVVs
l v
0.2 0.3 0.4 0.7 1.0
初选塔板间距HT=0.4m，由图查得C20=0.075 气体负荷因子
0.5m，加上法兰约0.8m。 精馏塔有效高度Z= Z精+Z提+0.8n，n为人孔个数。
（4）塔板布置和其余结构尺寸的选取
取进、出口安定区宽度b’s=bs=0.07m（50~100mm），
边缘宽度bc=0.05m。根据
，由图10.2.23可查得
故降液管宽度bd=0.125D=0.125m bc
bs
ye xe
xW
xF
xD
③ 求取精馏塔的气液相负荷 qnL=RqnD，qnV=（R+1）qnD qnL’=qnL+qqnF，qnV’=qnV+（q-1）qnF
④ 求操作线方程
精馏段操作线方程：
yn 1
R R
1
xn
xD R 1
或
yn1
qnL qnV
xn
qnD qnV
xD
提馏段操作线方程：
yn1
q'nL q'nV
xW
mW
mW / 78 / 78 (1 mW ) / 92
3. 物料衡算 原料处理量 qnF=mF/MF kmol/h 总物料衡算 qnF=qnD+qnW 苯物料衡算 qnFxF=qnDxD+qnWxW 联立解得 qnD kmol/h、qnW kmol/h
二、塔板数的确定
1. 理论塔板数NT的求取 苯-甲苯混合物属理想物系，采用图解法求理论板数。
分离。已知该塔精馏段的气相流率为100kmol/h，液相流 流率为70kmol/h，试根据塔顶条件（物性近似按纯苯计算） 设计一筛孔塔板，并绘出其负荷性能图。
解：（1） 物性数据 常压下纯苯的饱和温度为80℃，查得此时有关物性数
据：气相密度ρV=2.7kg/m3，液相密度ρL=820kg/m3， 液相表面张力σ=21mN/m。
一、精馏塔的物料衡算
1. 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数
苯的摩尔质量MA=78kg/kmol， 甲苯的摩尔质量MB=92kg/kmol， 原料液的平均摩尔质量MF=xFMA+（1-xF）MB
xF
mF
mF / 78 / 78 (1 mF ) / 92
xD
mD
mD / 78 / 78 (1 mD ) / 92
《化工原理》课程设计 —板式塔及其工艺设计计算
设计题目：分离苯-甲苯混合液的筛板精馏塔。 在一常压操作的连续精馏塔内分离苯-甲苯混合
物。已知原料液的处理量为qmFkg/h，组成为mF（苯 的质量分数，下同），要求塔顶馏出液的组成为mD， 塔底釜液的组成为mW。
设计中采用泡点进料，塔顶设置全凝器，泡点回 流，塔釜采用间接蒸汽加热。
（气2相）流初量估＝塔10径q0nkVmol/h或7800kg/h或28q8V9Vmh，3/h或0q.V8Vms 3/s
液气流量＝70kmol/h或5460kg/h或6.66m3/h或1.85×10-3m3/s
两相流动参数
0.2
FLV
qVLs qVVs
C20 uf
0.1 0.09 0.07 0.06 V 0.05 L V 0.04
（40~80mm）由
，查图10.2.23得
故堰长lw=0.65D=0.65m。
bc
bs
r
lW
x
有效传质区
bd
由式
how
2.84103 E
qVLh lW
2/3
近 0似.0取06E=1，堰上方液头高度
考虑到物料比较清洁， 且液相流率不大， 取底隙hb=0.03m(30~40mm)。
（5）塔板校核
（0.05~0.08）
A
D
Ad
塔板截面积 降液管截面积 气体流道截面积 可求得实际操作气速 泛点率＝
u qVVs 0.8 1.1m / s A 0.73
A
D
Ad
（3） 精馏塔有效高度的计算 精馏段有效高度为 Z精=（N精-1）HT 提馏段有效高度为 Z提=（N提-1）HT 为便于检修和安装，常设有人孔，人孔净尺寸约
液泛气速 取泛点率0.8 （一般液体 0.6 ~0.8，易起泡0.5 ~ 0.6）， 操作气速u和所需的气体流道截面积A为：
A qVV s u
选取单流型、弓形降液管挡板，并取 则
塔板截面积
塔径 按塔设备系列标准圆整， 取实际塔径为D=1m。 系列化标准： 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0, 1.2, 1.4, 1.6, 1.8, 2.0m 等
ET=0.49(αηL)-0.245 ② 实际板层数计算
1.0
精馏段实际板数 0. 8
总板效率 ET
=N精/ET
0. 6
提馏段实际板数
0. 4
=N提/ET
0. 2
0.1 0. 1
0.2
0.4 0.6 1.0
2
4 6 10
精馏塔效率关联曲线 L / mPa s
三、精馏塔的塔体工艺尺寸计算 例： 苯－甲苯混合物在常压下用一连续精馏塔进行
xn
qnW q'nV
xW
或
yn1
qnL qqnF qnL qqnF qnW
xn qnL
qnW qqnF
qnW
xW
⑤ 图解法求理论板数NT 根据梯级数可
得NT和进料板NF。
2
3
QFBiblioteka C45WxW
xF
1
D
xD
2. 实际板数的计算
① 总板效率ET的确定 平均相对挥发度α=2.47，塔平均温度tm=95.4℃， 上册附录I查液体黏度，进料液体黏度ηL=∑ηiFLxiF，
r
lW
x
bd
对单流型弓形降液管， 故有效传质区面积
bc
bs
r
lW
x
有效传质区
bd
3.5-2.5
取筛孔直径d0=4mm（3~8mm），筛孔中心距t=3d0=12mm。 开孔率
故筛孔总截面积
筛孔气速 筛孔个数
u0
qVVs A0
0.8 16.2m / s 0.0502
bc
bs
r
lW
x
有效传质区
bd
选取塔板厚度δ=4mm（3~4mm），取堰高hw=0.05m
① 绘制相平衡图
苯对甲苯的相对挥发度平均值α=2.6，根据
y
x
绘出相平衡图x-y图。
1 ( 1)x
② 求取最小回流比Rmin及R 泡点进料，q=1，取R=nRmin。
ye
xe 1 ( 1)xe
q 1, xe xF
0<q<1
q=0 q<0
q=1 q>1
(xe, ye)→ Rmin
xD ye
①液沫夹带量eV
由