【正文】 第二章 流程的確定和說明 設計思路 精餾方式的選定 本設計采用連續(xù)精餾操作方式，其特點是：連續(xù)精餾過程是一個連續(xù)定態(tài)過程，耗能小于間歇精餾過程，易得純度高的產品。 操作壓力的選取 本設計采用常壓操作，一般，除了敏性物料以外，凡通過常壓蒸餾不難實現分離要求，并能用江河水或循環(huán)水將餾出物冷凝下來的系統都應采用常壓蒸餾。 加料狀態(tài)的選擇 為氣液混合物泡點進料 加熱方式 本設計采用直接蒸汽加熱。因為直接蒸汽的加入，對釜內溶液起一定稀釋作用，在進料條件和產品純度，輕組分收率一定前 提下，釜液濃度相應降低，故需在提餾段增加塔板以達到生產要求，從而又增加了生產的費用，但也減少了間接加熱設備費用。 回流比的選擇 選擇回流比，主要從經濟觀點出發(fā)，力求使設備費用和操作費用之和最低。一般經驗值為 R=()Rmin. 塔頂冷凝器的冷凝方式與冷卻介質的選擇 塔頂選用全凝器，因為后繼工段產品以液相出料，但所得產品的純度低于分凝器，因為分凝器的第一個分凝器相當于一塊理論板。 塔頂冷卻介質采用自來水，方便、實惠、經濟。 在本設計中我們 使用篩板塔，篩板塔的突出優(yōu)點是結構簡單造價低。合理的設計和適當的操作篩板塔能滿足要求的操作彈性，而且效率高，采用篩板可解決堵塞問題，且能適當控制漏夜及液泛現象。 篩板塔是最早應用于工業(yè)生產的設備之一，近百年來通過大量的工業(yè)實踐逐步改進了設計方法和結構。對于小流量、小塔徑的實驗操作，多采用單溢流篩板塔。實際操作表明，設計良好的塔，其操作彈性將大于 3。 吉林化工學院化 工原理課程設計 流程說明圖 塔頂出料 D組成 xD 回流 L 進料 F 組成 xF 塔釜出料 W組成 xW 乙醇 丙醇連續(xù)篩板式精餾塔的設計圖 第三章 精餾塔的設計計算 設計一連續(xù) 式 篩板 式 精餾塔以分離乙醇 — 丙醇 具體工藝參數如下： 原料加料量 F＝ 100kmol/h 進料組成 xF＝ 餾出液組成 xD＝ 釜液組成 xw＝ 塔頂壓力 p＝ 100kpa 單板壓降 ≤ kPa 精餾段全塔 物料衡算 原料液及塔頂塔底產品的摩爾分率及質量分數 吉林化工學院化 工原理課程設計 乙醇的摩爾質量 MA=46kg/kmol 丙醇的摩爾質量 MA=60kg/kmol xF＝ xD＝ xw＝ 原料液及塔頂、 塔底的 摩爾流 量 (1)摩爾衡算： F=100kmol/h 總物料衡算： F=D+W 即 100= D+W ① 輕組分 物料衡算： 即 100 =D +W ② 由①②得： D=。 W= 利用表中數據由插值法可求的 tF， tD， tW。 查表 11 ① tF: ② 8 6 0 2 ??????? tFtF℃ ② tD： ??????? tDtD℃ ③ tW： ..0 ?????? ? tWtW℃ ④ 精餾段平均溫度 ： t1=（ tF+ tD） /2 =℃ ⑤ 提留段平均溫度 ： t2=（ tF+ tW） /2 =℃ 原料液塔頂、塔底的氣液相組成及平均摩爾流量 進料溫度 tF =℃ 吉林化工學院化 工原理課程設計 氣相組成 yF ： 91 .60 0 88 .32 0 91 .60 0 90 .00 4= 39 50 39 10 0y F??? yF=% 塔頂溫度 tD =℃ 氣相組成 yD： 790768 =100y 1 ?? yD=% 塔底溫度 tW =℃ 氣相組成 yW: 97 .16 0 97 .10 7 97 .16 0 93 .85 0=0 10 0y 0 40w??? yW=% ⑴精餾段 液相組成 1x ： FD1 x + x 0 .9 0 2 0 .2 8 222x ??? 1x =% 氣相組成 1y : FD1 y + y 0 .9 4 9 0 .4 4 2y 22??? 1y =% 所以 ML1 =46?+60?()= kg/kmol ML2 =46?+60?()= ⑵提留段 液相組成 2x ： 2 ( +x )2wFxx ? 2x =% 氣相組成 2y ： 2 ( +y )2wFyy ? 2y =% 所以 ML1 =46?+60?()= kg/kmol ML2=46?+60?()= 密度計算 求在 tF， tD， tW。下的乙醇和丙醇的密度（單位： kg/m3） 查表 13 進料溫度 tF=℃ 吉林化工學院化 工原理課程設計 6 2 2 ??? ???? yFyF 塔頂溫度 tD=℃ 9 6 3 1 1 ??????? yDyD 塔底溫度 tW =℃ 2 8 3 0 4 ?????? ? yWyW 精餾段平均液相組成： X1= 2F DXX? = 2 ? = 精餾段平均汽相組成： y1= 2yF Dy? = 2 ? = 精餾段液相平均相對分子質量： ML1=+()X60=精餾段汽相平均相對 分子質量： MV1=+()X60=提餾段平均液相組成： X2= 2XF WX? = 2 ? = 提餾段平均汽相組成： y2= 2yF Wy? = 2 ? = 提餾段液相平均相對分子質量： ML2=+()X60=提餾段汽相平均相對分子質量： MV2=+()X60= 利用表中數據，用數學插值法，求出進料溫度 tF,塔頂溫度 tD,塔底溫度 tW 下乙醇（ A） ,丙醇（ B）的密度。 Tf=℃ 3 4 3 0 4 3 0 8090 ??????? AFAF Ppkg/m3 吉林化工學院化 工原理課程設計 3 1 3 7 4 3 7 8090 ??????? BFBF Pp kg/m3 FBFBFAFAFF PPaPP ????? 3 16 3 0 3 43 6 9 = kg/m3 Td=℃ ADBF Pp ?????? 4 2 5 4 2 7080 = kg/m3 BDBD Pp ?????? 4 8 5 4 8 7080 = kg/m3 ???? DBDBDADADD PPaPP a1 kg/m3 Tw=℃ AWAW Pp ?????? 1 7 0 3 1 7 901 0 0 = kg/m3 BWBW Pp ?????? 2 6 0 3 2 6 901 0 0 = kg/m3 ???? WBWBWAWAWW PPaPP a1 kg/m3 所以， ρ L1= ??2 DF PP ??2 kg/m3 ρ L2= ??2 WF PP ??2 kg/m3 MLF=XFX46+(1XF)X60= kg/m3 MLD=XDX46+(1XD)X60= kg/m3 MLW=XWX46+(1XW)X60= kg/m3 ,ML1= ??2 LDLF MM ??2 kg/m3 ML2= ??2 LWLF MM ??2 kg/m3 吉林化工學院化 工原理課程設計 表面張力計算 液相平均表面張力依下試計算，即 ?i? ??ni ixi1 ? 塔頂液相平均表面張力的計算： 查表 14 乙醇的表面張力： mmNmmNmmNAWAWADADAFAF/ 0 0801 0 0/6080/ 0 0801 0 0??????????????????????????? 丙醇的表面張力 : mmNmmNmmNBWBWBDBDBFBF/ 0 0801 0 0/6080/ 0 0801 0 0??????????????????????????? 液體表面張力： mmNmmNmmNmWmFmD/)0 2 ( 2 /)4 3 ( 3 /)9 3 ( 3 ????????????????????? 精餾段液相平均表面張力： 吉林化工學院化 工原理課程設計 m/ )1( mNmmm FD ????? ??? 提留段液相平均表面張力： mmNmmm WF / )2( ????? ??? (同上，利用插值法 ) 查表 15