【正文】 ..................................................................... 27 計(jì)算機(jī)程序 ............................................................................................................... 30 摘要及關(guān)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(zhì)。 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(dǎo)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(jìn)行氣液兩相傳 。 浮閥塔板在蒸氣負(fù)荷、操作彈性、效率和造價(jià)等方面都比較優(yōu)越。 浮閥塔是最早應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的設(shè)備之一，五十年代之后通過大 量的工業(yè)實(shí)踐逐步改進(jìn)了設(shè)計(jì)方法和結(jié)構(gòu)近年來與浮閥塔一起成為化工生中主要的傳質(zhì)設(shè)備為減少對傳質(zhì)的不利影響可將塔板的液體進(jìn)入?yún)^(qū)制成突起的斜臺狀這樣可以降低進(jìn)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(shí)際操作表明，篩板塔在一定程度的漏夜?fàn)顟B(tài)下操作使其板效率明顯下降其操作的負(fù)荷范圍較袍罩塔窄，但良好的塔其操作彈性仍可達(dá)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(shè)備之一。進(jìn)行此次課程設(shè)計(jì)的目的是為了 培養(yǎng)綜合運(yùn)用所學(xué)知識 ,來解決實(shí)際化工問題的能力 ,做到能獨(dú)立進(jìn)行化工設(shè)計(jì)初步訓(xùn)練，為以后從事設(shè)計(jì)工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 關(guān)鍵字：精餾 浮閥 溢流 3. 設(shè)計(jì)計(jì)算 設(shè)計(jì)方案的確定 本設(shè)計(jì)任務(wù)為分離甲醇 — 水混合物。對于二元混合物的分離，應(yīng)采用連續(xù)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)。塔頂上升的蒸汽采用全冷凝器冷凝，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)品冷卻器冷卻后送至儲(chǔ)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(chǔ)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(zhì)量 MA=32 kg/kmol 水的摩爾質(zhì)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(zhì)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(jìn)料線（ q線），該線與平衡線的交點(diǎn)坐標(biāo)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(fù)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(jié)果為 總理論板層數(shù) NT=8 進(jìn)料板位置 NF=4 實(shí)際板層數(shù)的求取 全塔效率的計(jì)算 查數(shù)據(jù)手冊可得到μ再算出а ET=(μ Lа ) 100%=% 實(shí)際板層數(shù)的求取 精餾段實(shí)際板層數(shù) N 精 =4/=≈ 10 提餾段實(shí)際板層數(shù) N 提 =≈ 10 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算 以精餾段為例進(jìn)行計(jì)算。 操作壓力計(jì)算 塔頂操作壓力 PD=100kPa 每層塔板壓降 △ P= 進(jìn)料板壓力 PF=100+ 9=107kPa 精餾段平均壓力 Pm=(100+107)/2= 操作溫度計(jì)算 依據(jù)操作壓力，由泡點(diǎn)方程通過試差法計(jì)算出泡點(diǎn)溫度，其中甲醇、水的飽和蒸汽壓由安托尼方程計(jì)算，計(jì)算過程如下：通過計(jì)算機(jī)程序處理得 logP0A=－ logP0B=－ xA= 通過計(jì)算機(jī)程序處理得 : 塔頂溫度 tD=65 進(jìn)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(zhì)量計(jì)算 塔頂平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 由 xD=y1=,查平衡曲線（圖 1），得 x1= MVDm= 32+() 18=MLVm= 32+() =進(jìn)料板平均摩爾質(zhì)量計(jì)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(zhì)量計(jì)算 MVWm= 32+() 18=20 kg/kmol MLWm= 32 +() 18= kg/kmol 精餾段平均摩爾質(zhì)量 MVm=(+)/2= kg/kmol MLm=(+)/2= kg/kmol 提餾段平均摩爾質(zhì)量 MVm=(+20 kg/kmol)/2= kg/kmol MLm=(+ kg/kmol)/2= kg/kmol 平均密度計(jì)算 氣相平均密度計(jì)算 由理想氣體狀態(tài)方程計(jì)算，即 ρ Vm= = =(2) ρ Vm= = = 液相平均密度計(jì)算 液相平均密度依下式計(jì)算 .即 1/ρ Lm=∑α i/ρ i 塔頂液相平均密度的計(jì)算 由 tD=65℃ .查手冊得 ρ A=ρ LDm= =進(jìn)料板液相平均 密度的計(jì)算 由 tF=℃，查手冊得 ρ A= 進(jìn)料板液相質(zhì)量分率 α A= = ρ LFm= =塔釡平均密度計(jì)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=（ +）