【正文】 ..................................................................... 27 計算機程序 ............................................................................................................... 30 摘要及關鍵詞 Abstract and Keywords 摘要 化工生產(chǎn)中所處理的原料中間產(chǎn)品幾乎都是由若 干組分組成的混合物，其中大部分是均相混合物。生產(chǎn)中為滿足要求需將混合物分離成較純的物質。 float valve tower(column) 以浮閥作為塔盤上氣液接觸元件的一種板式塔。塔盤主要由塔板、溢流堰、受液盤及降液管組成。塔板上裝有一定數(shù)量的浮閥，按等腰三角形或正方形排列，浮閥用支腿在塔盤上定位并予以導向。浮閥蓋在閥孔上，氣體依靠壓力使浮閥升起并鼓泡而穿過液層，進行氣液兩相傳 。 浮閥塔板在蒸氣負荷、操作彈性、效率和造價等方面都比較優(yōu)越。 浮閥塔是最早應用于工業(yè)生產(chǎn)的設備之一，五十年代之后通過大 量的工業(yè)實踐逐步改進了設計方法和結構近年來與浮閥塔一起成為化工生中主要的傳質設備為減少對傳質的不利影響可將塔板的液體進入?yún)^(qū)制成突起的斜臺狀這樣可以降低進口處的速度使塔板上氣流分布均勻。浮閥塔多用不銹鋼板或合金制成，使用碳剛的比率較少。實際操作表明，篩板塔在一定程度的漏夜狀態(tài)下操作使其板效率明顯下降其操作的負荷范圍較袍罩塔窄，但良好的塔其操作彈性仍可達到 23。 蒸餾是分離均相混合物的單元操作，精餾是最常用的蒸餾方式，是組成化工生產(chǎn)過程的主要單元操作。精餾是典型的化工操作設備之一。進行此次課程設計的目的是為了 培養(yǎng)綜合運用所學知識 ,來解決實際化工問題的能力 ,做到能獨立進行化工設計初步訓練，為以后從事設計工作打下堅實的基礎。 關鍵字：精餾 浮閥 溢流 3. 設計計算 設計方案的確定 本設計任務為分離甲醇 — 水混合物。對于二元混合物的分離，應采用連續(xù)精餾流程。 設計中采用泡點進料，將原料液通過預熱器加熱至泡點后送入精餾塔內。塔頂上升的蒸汽采用全冷凝器冷凝，冷凝液在泡點下一部分回流至塔內，其余部分經(jīng)產(chǎn)品冷卻器冷卻后送至儲罐。該物系屬易分離物系，最小回流比較小，故采用最小回 流比的 2倍。塔釜采用直接蒸汽加熱，塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送至儲罐。 精餾塔物料衡算 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率 甲醇的摩爾質量 MA=32 kg/kmol 水的摩爾質量 MB=18 kg/kmol xF= xD= xW= 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質量 MF= 32 +() 18 =MD= 32+() 18=MW= 32+() 18= 物料衡算 原料處理量 F=117kmol/h 總物料衡算 117=D+W 甲醇的物料衡算 FxF=DxD+Wxw 聯(lián)立求解 D= W= 塔板數(shù)的確定 理論板層數(shù) NT的求取 甲醇 — 水屬理想物系，可采用圖解法求理論板數(shù) 由手冊查得甲醇 — 水物系的氣液平衡數(shù)據(jù)，繪出 x— y圖， 圖 1 圖解法求理 論板層數(shù) 求最小回流比及操作回流比。 采用圖解法求最小回流比。在圖中對角線上 e(,)作垂線 ef 即為進料線（ q線），該線與平衡線的交點坐標為 ye=, xe= 故最小回流比為 xD Rmin= = 取 R＝ 2Rmin＝ 2 ＝ 求精餾塔的氣、液相負荷 L=RD= =V=(R+1)D=(+1) =L′ =L+F =V′ = V = 求操作線方程 精餾段操作線方程為 yn+1= xn+ yn+1=+ 提餾段操作線方程 yn+1= xn－ xW yn+1=－ 圖解法求理論板層數(shù) 采用圖解法求理論板層數(shù)，如圖 1所示。求解結果為 總理論板層數(shù) NT=8 進料板位置 NF=4 實際板層數(shù)的求取 全塔效率的計算 查數(shù)據(jù)手冊可得到μ再算出а ET=(μ Lа ) 100%=% 實際板層數(shù)的求取 精餾段實際板層數(shù) N 精 =4/=≈ 10 提餾段實際板層數(shù) N 提 =≈ 10 精餾塔的工藝條件及有關物性數(shù)據(jù)的計算 以精餾段為例進行計算。 操作壓力計算 塔頂操作壓力 PD=100kPa 每層塔板壓降 △ P= 進料板壓力 PF=100+ 9=107kPa 精餾段平均壓力 Pm=(100+107)/2= 操作溫度計算 依據(jù)操作壓力，由泡點方程通過試差法計算出泡點溫度，其中甲醇、水的飽和蒸汽壓由安托尼方程計算，計算過程如下：通過計算機程序處理得 logP0A=－ logP0B=－ xA= 通過計算機程序處理得 : 塔頂溫度 tD=65 進料板溫度 tF=℃ 塔底溫度 tW=℃ 精餾段平均溫度 tm=(65+)/2=℃ 提餾段平均溫度 tm 提 =(℃ +℃ )=℃ 平均摩爾質量計算 塔頂平均摩爾質量計算 由 xD=y1=,查平衡曲線（圖 1），得 x1= MVDm= 32+() 18=MLVm= 32+() =進料板平均摩爾質量計算 由圖解理論板（見圖 1），得 yF= 查平衡曲線（見圖 1），得 xF= MVFm= 32+() 18=MLFm= 32+() 18= kg/kmol 塔底平均摩爾質量計算 MVWm= 32+() 18=20 kg/kmol MLWm= 32 +() 18= kg/kmol 精餾段平均摩爾質量 MVm=(+)/2= kg/kmol MLm=(+)/2= kg/kmol 提餾段平均摩爾質量 MVm=(+20 kg/kmol)/2= kg/kmol MLm=(+ kg/kmol)/2= kg/kmol 平均密度計算 氣相平均密度計算 由理想氣體狀態(tài)方程計算，即 ρ Vm= = =(2) ρ Vm= = = 液相平均密度計算 液相平均密度依下式計算 .即 1/ρ Lm=∑α i/ρ i 塔頂液相平均密度的計算 由 tD=65℃ .查手冊得 ρ A=ρ LDm= =進料板液相平均 密度的計算 由 tF=℃，查手冊得 ρ A= 進料板液相質量分率 α A= = ρ LFm= =塔釡平均密度計算由 tF=℃，查手冊得 ρ A= 712kg/m3 ρ B=ρ LWM= kg/m3 精餾段液相平均密度為 ρ Lm=（ +）