化工原理精餾塔設(shè)計(jì)說明-文庫(kù)吧
2025-03-24 13:51 本頁(yè)面
【正文】 ——與板上層阻力相當(dāng)?shù)囊褐叨?，m液柱；hL——板上液層高度，m；hmax——分段填料的最大高度，m；h0——降液管底隙高度，m；h0w——堰上層高度，m；hP——與單板壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨?，m液柱；hw——出口堰高度，m；——與克服表面張力的壓強(qiáng)降相當(dāng)?shù)囊褐叨龋琺液柱；Hd——降液管中清液層高度，m；HT——塔板間距，m；K——物性系數(shù)，量綱為1；lw——堰長(zhǎng)，m；Lh——塔內(nèi)液體流量，；Ls——塔內(nèi)液體流量，；N——一層板上的浮閥總數(shù)；NP——實(shí)際板層數(shù)；NT——理論板層數(shù)；P——操作壓力，Pa；；Rmin——最小回流比R——回流比，鼓泡區(qū)半徑，m；t——孔心距，m；h——排間距，m；——空塔氣速，m/s——泛點(diǎn)氣速，m/s——閥孔氣速，m/s——臨界孔速，m/sVh——塔內(nèi)氣相流量，；Vs——塔內(nèi)氣相流量，；Wc——邊緣區(qū)寬度，m；Wd——弓形降液管寬度，m；Ws——破沫區(qū)寬度，m；Wc——邊緣區(qū)寬度，m；Wc——邊緣區(qū)寬度，m；x——液相組成，摩爾分率，鼓泡區(qū)的1/2寬度；y——?dú)庀嘟M成，摩爾分率；希臘字母：——相對(duì)揮發(fā)度，量綱為1；——板上液層充氣系數(shù)，量綱為1；——液體在降液管中的停留時(shí)間，s；——粘度，——液相密度，——?dú)庀嗝芏?，——液體的表面張力，N/m——系數(shù)，開孔率，量綱為1； 學(xué)習(xí)好幫手 第一章 設(shè)計(jì)方案的確定確定設(shè)計(jì)方案是指確定整個(gè)精餾裝置的流程，各種設(shè)備的結(jié)構(gòu)形式及其某些操作指標(biāo)。確定操作方案的原則：1． 滿足工藝和操作的要求2． 滿足經(jīng)濟(jì)上的要求3． 保證安全生產(chǎn) 塔型選擇根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)，若按年工作日300天，每天開動(dòng)設(shè)備24小時(shí)計(jì)算，由于產(chǎn)品粘度較小，為減少造價(jià)，降低生產(chǎn)過程中壓降和塔板液面落差的影響，提高生產(chǎn)效率，選用F1型浮閥塔（浮閥塔型號(hào)見附表3）。 操作條件的確定 操作壓強(qiáng)的選擇精餾操作可分為常壓，減壓，加壓進(jìn)行。操作壓強(qiáng)常取決于冷凝溫度。一般除熱敏性物質(zhì)外，凡通過常壓蒸餾不難實(shí)現(xiàn)的分離以及能用江水或循環(huán)水將流出物冷凝下來的系統(tǒng)都應(yīng)采用常壓蒸餾。乙醇－水體系對(duì)溫度的依賴性不強(qiáng)，且非熱敏性物質(zhì)，常壓下為液態(tài)。并且，故采用常壓蒸餾。 進(jìn)料熱狀態(tài)的選擇進(jìn)料狀態(tài)與塔板數(shù)、塔徑、回流量及塔的熱負(fù)荷都有密切的聯(lián)系。在實(shí)際的生產(chǎn)中進(jìn)料狀態(tài)有多種，但一般都將料液預(yù)熱到泡點(diǎn)或接近泡點(diǎn)才送入塔中，這主要是由于此時(shí)塔的操作比較容易控制，不致受季節(jié)氣溫的影響。此外，在泡點(diǎn)進(jìn)料時(shí)，精餾段與提餾段的塔徑相同，為設(shè)計(jì)和制造上提供了方便，故在后面的塔徑計(jì)算只以精餾段為例。 加熱方式選擇精餾塔通常設(shè)置再沸器，采用間接蒸汽加熱，以提供足夠的能量。若待分離的物系為某種輕組分和水的混合物，且塔底產(chǎn)物近于純水，而且在濃度稀薄時(shí)溶液的相對(duì)揮發(fā)度較大，例如：乙醇－水體系中，乙醇是輕組分，水由塔底排出，且水的比熱較大，這時(shí)只需在塔底安裝一個(gè)鼓泡管，可省去一個(gè)再沸器，即把蒸汽直接通入塔釜汽化釜液，這樣操作費(fèi)用和設(shè)備費(fèi)用均可降低。但在塔頂輕組分回收率一定時(shí)，由于蒸汽冷凝水的稀釋作用，使殘液輕組分濃度降低，所需塔板數(shù)略有增加。通過上述論證，綜合考慮選用間接蒸汽加熱的方式。 冷卻劑與出口溫度冷卻劑的選擇由塔頂蒸汽溫度決定。如果塔頂蒸汽溫度低，可選用冷凍鹽水或深井水作冷卻劑。如果能用常溫水作冷卻劑，是最經(jīng)濟(jì)的。水的入口溫度由氣溫決定，出口溫度由設(shè)計(jì)者確定。冷卻水出口溫度取得高些，冷卻劑的消耗可以減少，但同時(shí)溫度差較小，傳熱面積將增加。冷卻水出口溫度的選擇由當(dāng)?shù)厮Y源確定，但一般不宜超過50℃，否則溶于水中的無機(jī)鹽將析出，生成水垢附著在換熱器的表面而影響傳熱。故冷卻劑選擇包頭當(dāng)?shù)厮疁?2℃。 熱能利用精餾過程的原理是多次部分冷凝和多次部分汽化。因此熱效率較低，通常進(jìn)入再沸器的能量只有5%左右可以被有效利用。雖然塔頂蒸汽冷凝可以放出大量熱量，但是由于其位能較低，不可能直接用作為塔底的熱源。為此，我們擬采用塔釜?dú)堃簩?duì)原料液進(jìn)行加熱。 設(shè)備操作流程概要設(shè)計(jì)中乙醇－水采用泡點(diǎn)進(jìn)料，將原料液通過預(yù)熱器加熱至泡點(diǎn)后經(jīng)過泵送入精餾塔內(nèi)，塔頂上升的蒸汽采用全凝器冷凝后，一部分采用回流，其余為塔頂產(chǎn)物，塔釜采用間接蒸汽加熱供熱，塔底產(chǎn)物冷卻后送入貯槽。原料液由高位槽經(jīng)過預(yù)熱器預(yù)熱后進(jìn)入精餾塔內(nèi)。操作時(shí)連續(xù)的從再沸器中取出部分液體作為塔底產(chǎn)品（釜?dú)堃海┰俜衅髦性弦翰糠制?，產(chǎn)生上升蒸汽，依次通過各層塔板。塔頂蒸汽進(jìn)入冷凝器中全部冷凝或部分冷凝，然后進(jìn)入貯槽再經(jīng)過冷卻器冷卻。并將冷凝液借助重力作用送回塔頂作為回流液體，其余部分經(jīng)過冷凝器后被送出作為塔頂產(chǎn)品。為了使精餾塔連續(xù)的穩(wěn)定的進(jìn)行，流程中還要考慮設(shè)置原料槽。產(chǎn)品槽和相應(yīng)的泵,有時(shí)還要設(shè)置高位槽。為了便于了解操作中的情況及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題和采取相應(yīng)的措施，常在流程中的適當(dāng)位置設(shè)置必要的儀表。比如流量計(jì)、溫度計(jì)和壓力表等，以測(cè)量物流的各項(xiàng)參數(shù)。 設(shè)備流程圖第二章 浮閥精餾塔工藝計(jì)算 工藝計(jì)算所需物料性質(zhì) 設(shè)計(jì)參數(shù)物性表物質(zhì) 性質(zhì) 分子式 ℃摩爾質(zhì)量（）乙醇[1]C2H50H46水H2010018 精餾塔的物料衡算 全塔物料衡算 全塔物料衡算，每年按300天計(jì)算，每天24小時(shí)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。進(jìn)料組分：出料組成：釜?dú)堃航M成
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