【正文】 ,殘液帶出的熱量為 ,塔頂上升的熱量為 。由精餾塔h/KJ108.5? 96的附屬設(shè)備的計(jì)算可知：塔頂冷凝器的型號(hào)為：JB/T471492，塔底再沸器的型號(hào)：JB/T471492，進(jìn)料泵的型號(hào)為: IS 5032125 關(guān)鍵詞：精餾，精餾塔，精餾段,浮閥。吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)2緒 論精餾過(guò)程的基礎(chǔ)是傳質(zhì)，即在能量劑的驅(qū)動(dòng)下（有時(shí)加質(zhì)量劑） ，使氣、液兩相多次直接接觸和分離，利用液相混合物中各組分揮發(fā)度的不同，使易揮發(fā)組分由液相向氣相轉(zhuǎn)移，難揮發(fā)組分由氣相向液相轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn)原料混合液中各組分的分離。該過(guò)程是同時(shí)進(jìn)行傳質(zhì)、傳熱的過(guò)程。在本設(shè)計(jì)中我們使用浮閥塔，浮閥塔是在泡罩塔的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，它主要的改進(jìn)是取消了升氣管和泡罩，在塔板開(kāi)孔上設(shè)有浮動(dòng)的浮閥，浮閥可根據(jù)氣體流量上下浮動(dòng)，自行調(diào)節(jié)，使氣縫速度穩(wěn)定在某一數(shù)值。這一改進(jìn)使浮閥塔在操作彈性、塔板效率、壓降、生產(chǎn)能力以及設(shè)備造價(jià)等方面比泡罩塔優(yōu)越。但在處理粘稠度大的物料方面，又不及泡罩塔可靠。浮閥塔廣泛用于精餾、吸收以及脫吸等傳質(zhì)過(guò)程中。塔徑從 200mm 到 6400mm，使用效果均較好。國(guó)外浮閥塔徑，大者可達(dá) 10m，塔高可達(dá) 80m，板數(shù)有的多達(dá)數(shù)百塊。 浮閥塔之所以這樣廣泛地被采用，是因?yàn)樗哂邢铝刑攸c(diǎn)： (１) 處理能力大，比同塔徑的泡罩塔可增加 20～40％，而接近于篩板塔。 (２) 操作彈性大，一般約為 5～9，比篩板、泡罩、舌形塔板的操作彈性要大得多。 (３) 塔板效率高，比泡罩塔高 15％左右。 (４) 壓強(qiáng)小，在常壓塔中每塊板的壓強(qiáng)降一般≤。 (５) 液面梯度小。 (６) 使用周期長(zhǎng)。粘度稍大以及有一般聚合現(xiàn)象的系統(tǒng)也能正常操作。(７) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝容易，制造費(fèi)為泡罩塔板的 60～80％,為篩板塔的 120～130％。在本次設(shè)計(jì)中,我們進(jìn)行的是乙醇—水二元物系的精餾分離，我們采用的精餾裝置有精餾塔,冷凝器等設(shè)備,熱量從塔釜輸入,物料在塔內(nèi)進(jìn)行精餾分離,余熱由塔頂產(chǎn)品冷凝器中的冷卻介質(zhì)帶走,為了減少熱量,能量的損失,我們?cè)谶M(jìn)料前設(shè)置了節(jié)能器,把塔底熱產(chǎn)品先與進(jìn)料進(jìn)行熱交換,. 塔頂冷凝裝置采用全凝器，以便于準(zhǔn)確控制回流比。塔底再沸器采用飽和蒸汽直接加熱，提供釜液再沸時(shí)所需熱量。 輔助設(shè)備主要進(jìn)行的有泵的選取，各處接管尺寸的計(jì)算并選型，冷凝器和再沸器的設(shè)計(jì)與選型等。 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)3第一章 設(shè)計(jì)方案的確定 精餾方式的選定 本設(shè)計(jì)采用連續(xù)精餾操作方式，其特點(diǎn)是：連續(xù)精餾過(guò)程是一個(gè)連續(xù)定態(tài)過(guò)程，耗能小于間歇精餾過(guò)程，易得純度高的產(chǎn)品。 操作壓力的選取本設(shè)計(jì)采用常壓操作，一般除了敏性物料以外，凡通過(guò)常壓蒸餾不難實(shí)現(xiàn)分離要求，并能用江河水或循環(huán)水將餾出物冷凝下來(lái)的系統(tǒng)都應(yīng)采用常壓蒸餾。 加料狀態(tài)的選擇為氣液混合物泡點(diǎn)進(jìn)料 加熱方式 本設(shè)計(jì)采用直接蒸汽加熱。因?yàn)橹苯诱羝募尤?，?duì)釜內(nèi)溶液起一定稀釋作用，在進(jìn)料條件和產(chǎn)品純度，輕組分收率一定前提下，釜液濃度相應(yīng)降低，故需在提餾段增加塔板以達(dá)到生產(chǎn)要求，從而又增加了生產(chǎn)的費(fèi)用，但也減少了間接加熱設(shè)備費(fèi)用。 回流比的選擇 選擇回流比，主要從經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)出發(fā)，力求使設(shè)備費(fèi)用和操作費(fèi)用之和最低。一般經(jīng)驗(yàn)值為 R=()Rmin. 塔頂冷凝器的冷凝方式與冷卻介質(zhì)的選擇 塔頂選用全凝器，因?yàn)楹罄^工段產(chǎn)品以液相出料，但所得產(chǎn)品的純度低于分凝器，因?yàn)榉帜鞯牡谝粋€(gè)分凝器相當(dāng)于一塊理論板。 塔頂冷卻介質(zhì)采用自來(lái)水，方便、實(shí)惠、經(jīng)濟(jì)。 浮閥塔的選擇在本設(shè)計(jì)中我們使用浮閥塔，浮閥塔的突出優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單造價(jià)低。合理的設(shè)計(jì)和適當(dāng)?shù)牟僮鞲￠y塔能滿足要求的操作彈性，而且效率高采用浮閥可解決堵塞問(wèn)題適當(dāng)控制漏夜。 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(guò)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(lái)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(duì)傳質(zhì)的不利影響可將塔板的液體進(jìn)入?yún)^(qū)制突起的斜臺(tái)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較少。實(shí)際操作表明，浮閥在一定程度的漏夜?fàn)顟B(tài)下操作使其板效率明顯下降其操作的負(fù)荷范圍較袍罩塔為窄，單設(shè)計(jì)良好的塔其操作彈性仍可達(dá)到 23。表 11 設(shè)計(jì)參數(shù)統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目 方式 壓力 加料狀態(tài) 加熱方式 回流比 冷凝器 冷卻介質(zhì) 浮閥塔選取 連續(xù)精餾 常壓 氣液混合 蒸汽加熱 R=()Rmin 全凝器 自來(lái)水 浮閥塔吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)4乙醇——水汽液混合先經(jīng)過(guò)原料預(yù)熱器加熱到一定的溫度后,自塔的某適當(dāng)位置連續(xù)地送入精餾塔。塔頂設(shè)有全凝器將塔頂蒸汽冷凝為液體，冷凝液的一部分回入塔頂,稱為回流液,另一部分作為塔頂產(chǎn)品(餾出液)連續(xù)排出，經(jīng)冷卻器冷卻后送至貯槽，在塔內(nèi)上半部(加料位置以上)上升蒸汽和回流液體之間進(jìn)行著逆流接觸和物質(zhì)傳遞,塔釜采用直接蒸汽加熱,并連續(xù)排除部分液體作為塔底產(chǎn)品流入儲(chǔ)罐. 飽 和 蒸 汽 產(chǎn) 品 采 出塔 底 物 料 采 出進(jìn) 料圖 11 精餾設(shè)計(jì)流程示意圖吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)5第二章 精餾塔的工藝設(shè)計(jì) 精餾段進(jìn)料、塔頂和塔釜產(chǎn)品摩爾分?jǐn)?shù)的計(jì)算乙醇：M A=質(zhì)量分率：x F=，x D=，x W=摩爾分率： ???f 79../../9.76xd ???w 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量 kmolgMF /.*)(* ??D8739..79 lW/.)16(46.?? 物料衡算進(jìn)料量： F= =物料衡算式：F = D + W**fdwxx??聯(lián)立代入求解：D = ， W = kmol/h 理論板數(shù)和進(jìn)料位置的確定由常壓下乙醇和水的氣液平衡數(shù)據(jù)作出乙醇和水的氣液平衡組成圖表 21 氣液平衡數(shù)據(jù)表（見(jiàn)參考文獻(xiàn)【1】 ）溫度 t℃ 液相中乙醇的摩爾分率% 氣相中乙醇的摩爾分率%100 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)6 過(guò)（，）點(diǎn)做與平衡線相切,截距為 則 最小回流比 = 選最適宜回流比 R=2 =2*=（1）采用程序一求理論板數(shù)，求解結(jié)果為 圖 2—1 乙醇——水物系的氣液平衡總理論板層數(shù)： =10 塊，精餾段 7 塊，提餾段 3 塊，TN進(jìn)料板位置： =8 塊F 溫度利用表中的數(shù)據(jù)插值法可求得：（1） : ， =℃tf ???tftf（2） ， =℃:749...吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)7（3） ， =℃:??wt（4）精餾段平均溫度： ℃ ???tDF（5）提餾段平均溫度： ℃..2tFw 密度已知：混合液密度：混合氣密度：塔頂溫度： = tDC?氣相組成： ： ， =. ???yDyD進(jìn)料溫度： =℃tF氣相組成： ： ， =. ???FF塔底溫度： =℃wt氣相組成： ： ， =??（1）精餾段液相組成 ： ， =()2df?1x氣相組成 ： ， = yf?y所以 =*+*()= =*+*()=(2)提餾段液相組成 ： ， =()2wf??2x吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)8氣相組成 ： ， =???FW 2y所以 =*+*()= kg/kmolML =* +*()= kg/kmol2V 平均密度由不同溫度下乙醇和水的密度求得 下的乙醇和水的密度（單位：kg ）DWFt, ?3m?表 31 不同溫度下乙醇和水的密度溫度/℃ /（kg ）c??3m?/(kg )w?3??80 735 85 730 90 724 95 720 100 716 =℃ ， = ???f0 ， = wf? , =????f f= , =??d8708d0 , =??? , =??dd=℃ , = ?w09585??w0 , =吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)9 , =????w w?所以，