【正文】 ⑷ 壓降較低，每板壓力比泡罩塔約低 30％左右。 篩板塔的缺點(diǎn)是： ⑴ 塔板安裝的水 平度要求較高，否則氣液接觸不勻。 ⑵ 操作彈性較小 (約 2～ 3)。 ⑶ 小孔篩板容易堵塞。 2．精餾塔的設(shè)計(jì)步驟 本設(shè)計(jì)按以下幾個(gè)階段進(jìn)行： ⑴ 設(shè)計(jì)方案確定和說明。根據(jù)給定任務(wù)，對(duì)精餾裝置的流程、操作條件、主要設(shè)備型式及其材質(zhì)的選取等進(jìn)行論述。 ⑵ 蒸餾塔的工藝計(jì)算，確定塔高和塔徑。 ⑶ 塔板設(shè)計(jì)：計(jì)算塔板各主要工藝尺寸，進(jìn)行流體力學(xué)校核計(jì)算。接管尺寸、泵等，并畫出塔的操作性能圖。 ⑷ 管路及附屬設(shè)備的計(jì)算與選型，如再沸器、冷凝器。 ⑸ 抄寫說明書。 ⑹ 繪制精餾裝置工藝流程圖和精餾塔的設(shè)備圖。 本設(shè)計(jì)任務(wù)為分離醇和水的混合物，對(duì)于二元混合物的分離，應(yīng)采用連續(xù)常壓精餾流程。設(shè)計(jì)中采用泡點(diǎn)進(jìn)料，將原料液通過預(yù)熱器加熱至泡點(diǎn)后送入精餾塔內(nèi)。塔頂上升蒸氣采用全凝器冷凝，冷凝液在泡點(diǎn)下一部分回流至塔內(nèi)，其余部分經(jīng)產(chǎn)品冷凝器冷卻后送至貯罐。該物系屬于易分離物系，最小回流比比較小，故操作回流比取最小回流比的 倍。塔底采用間接蒸氣加熱，塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送至貯罐。 二、精餾塔的物料衡算 ⑴ 原料液及其塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率 甲醇的摩爾質(zhì)量為： 水的摩爾質(zhì)量為： xff= ?? ???xd ???xw ⑵ 原料液及其塔頂與塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量 Mf= + ()=Md= + ()=則可知： 原料的處理量： F= 321 .8572 00 10 0054 00 0 ??? kmol/h 由總物料衡算： F= D+W 以及 : xf F= xd D+W xw 容易得出： W=D= 三、塔板數(shù)的確定 ⑴ 理論板層數(shù) NT的求取 因?yàn)榧状寂c水屬于理想物系，可采用圖解法求解（見相平衡圖 11） 最小回流比及其操作回流比的求解： yδ =， xδ = Rmin=(xDyδ )/(yδ xδ )= ?? = 取操作回流比為： R== = a．精餾塔的氣、液相負(fù)荷 L=R D= =V=(R+1) D= =L’ =L+F=+=V’=V= b．精餾段、提餾段操作線方程 精餾段操作線： y=L/V x+D/V xd=+ 提餾段操作線： y’=L’/V’ x’－ W/V’ xw=’ c．圖解法求理論塔板層數(shù) 根據(jù)圖一所示，可求得結(jié)果為 總理論塔板數(shù) NT為 7 塊 (包括再沸器 ) 進(jìn)料板位置 NF 為自塔頂數(shù)起第 4 塊 ⑵ 理論板層數(shù) NT 的求取 表二 甲醇 水在不同溫度下的粘度（ ） 物質(zhì) 甲醇 水 Td=℃ Tf=℃ Tw=℃ 可知，進(jìn)料處 tf=℃時(shí)， 0 .3 5 60 .2 8 4 ?? 水甲醇 ， ?? ， 故 0 .3 3 60 .3 5 60 .2 7 310 .2 8 40 .2 7 3 ????? ）（L? 則由公式可得 ? ? 0 .5 1 9 7lg0 .0 8 1 5lg0 .2 7 60 .5 6 3 2T ????? ）（）（ ????? 精餾段實(shí)際塔板數(shù) 精N = 層層，取 ? 提餾段實(shí)際塔板數(shù) 層層，取提 ??N 四、精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)的計(jì)算 ⑴ 操作壓力的計(jì)算 設(shè)每層塔壓降： △ P=（一般情演況下，板式塔的每一個(gè)理論級(jí)壓降約在 ~） 進(jìn)料板壓力： PF=+6 =(KPa) 精餾段平均壓力： Pm= ?? (KPa) 塔釜板壓力： PW=+14 =(KPa) 提餾段平均壓力： Pm’= ?? (KPa) ⑵ 操作溫度的計(jì)算 塔頂進(jìn)料 塔底進(jìn)料 進(jìn)料口 質(zhì)量分?jǐn)?shù) % 95 40 摩爾流量 Kmol/h 摩爾分?jǐn)?shù) % 查表一，三數(shù)據(jù)可用內(nèi)插法， 塔 頂：液相 ??????? LDLD tt℃ 氣相 ??????? VDVD tt℃ 進(jìn)料： ??????? FF tt℃ 塔釜： ??????? FW tt℃ 精餾段平均溫度 tm= 2 ??(℃ ) 提餾段平均溫度 t’m= ?? (℃ ) ⑶ 平均摩爾質(zhì)量的計(jì)算 a. 塔頂平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 由 xD=y1= 查平衡曲線 (圖一 )得 x1= MVDm= +() = MLDm= +() =b. 進(jìn)料板平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 由 yF= 查平衡曲線 (圖一 )得 x1= MVFm= +() = MLFm= +() = c. 塔釜平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 由 y1’= 查平衡曲線 (圖一 )得 x1’= M’VWm= +() = M’LWm= +() = d. 精餾段平均摩爾質(zhì)量 MVm= ?? kg/mol MLm= ?? kg/mol e. 提餾段平均摩爾質(zhì)量 M’Vm= ?? kg/mol M’Lm= ?? kg/mol ⑷ 平均密度的計(jì)算 表四 甲醇 水在不同溫度下的密度（ Kg/m3 ） 溫度 甲醇 水 50 760 60 751 70 743 80 734 90 725 100 716 a. 精餾段平均密度的計(jì)算 Ⅰ 氣相 由理想氣體狀態(tài)方程得 ρ Vm= kg / m )( ??? ??M VMMRTMP Ⅱ 液相 根據(jù)表四數(shù)據(jù)用內(nèi)插法可得 塔頂 tD=℃時(shí) g / m 3, g / m 7516070 B ????? ???? ABA 0 .0 50 .9 5 ?? BA ?? ， , 7 5 5 . 0 k g / m 39 7 9 . 90 . 0 57 4 6 . 00 . 9 5 1m ???LD? ℃ ?Ft進(jìn)料 g / m g / m 7437080 ?????BABA ???? ， 進(jìn)料板液相的質(zhì)量分率 8 6 1 .7 k g / m 39 7 2 .80 . 6 0 07 3 5 .60 . 4 0 0 1 , 0 . 4 0 01 8 .0 20 . 7 2 73 2 .0 40 . 2 7 3 3 2 .0 40 . 2 7 3 L F m ??????? ?? ?? A 精餾段液相平均密度為 kg / m 32 ???LM? b. 提餾段平均密度的計(jì)算 Ⅰ 氣相 由理想氣體狀態(tài)方程得 3kg / m 3)27 588 .93( 4 22 .6110 39。 ??? ??? M VMMVM RTMP? Ⅱ 液相 塔釜 tw =℃ ,由內(nèi)插法可得 g / m 3, kg / 72590100 B ????? ???? ABA ???? ??A? 39 5 6 . 9 8 k g / m9 5 8 . 70 . 9 9 4 6 87 1 6 . 3 60 . 0 0 5 3 2139。 m ???LW? 提餾段平均密度 / m2 ???‘ LM? ⑸ 平均粘度的計(jì)算 液相平均粘度依下式計(jì)算 即 lgμ Lm=∑ xilgμ i a．塔頂液相平均粘度的計(jì)算 由 tD=℃查⑵得 μ A= μ B= lgμ LDm=()+() = μ LDm= b．進(jìn)料板平均粘度的計(jì)算 由 tF=℃查⑵得 μ A= μ B= lgμ LFm=()+（ ） lg() = μ LFm= c．塔底液相平均粘度的計(jì)算 由 tW=℃查⑵得 μ A= μ B= lgμ LWm=()+() = μ LWm= 精餾段平均粘度 m P a .s2 ???LM? 提餾段平均粘度 m P a .s2 39。 ???LM? ⑹ 平均表面張力的計(jì)算 表五 甲醇 水在不同溫度下的表面張力（ mN/m） 物質(zhì) 甲醇 水 Td=℃ Tf=℃ Tw=℃ 液相平均表面張力依下式計(jì)算 即 σ Lm=∑ xiσ i a. 塔頂液相平均表面張力的計(jì)算 由 tD=℃查⑵得 σ A=σ LDm= + = mN/m b. 進(jìn)料板液相平均表面張力的計(jì)算 由 tF=℃查⑵得 σ A=σ LFM= +（ ） = mN/m c. 塔底液相平均表面張力的計(jì)算 由 tW=℃查⑵得 σ A= σ LWm= + = mN/m 精餾段 液相 平均表面張力 m N / m2 ???LM? 提 餾段 液相 平均表面張力 m N / m2 39。