【正文】 ………………………………………………………………38結(jié)束語………………………………………………………………………………39化工原理課程設(shè)計教師評分表……………………………………………………40 第一章 前言．精餾原理及其在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用 精餾是分離液體混合物（含可液化的氣體混合物）最常用的一種單元操作，在化工、煉油、石油化工等工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。精餾過程在能量劑驅(qū)動下（有時加質(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，實現(xiàn)原料混合物中各組分的分離。該過程是同時進行傳熱、傳質(zhì)的過程。 為實現(xiàn)精餾過程，必須為該過程提供物流的貯存、輸送、傳熱、分離、控制等的設(shè)備、儀表。由這些設(shè)備、儀表等構(gòu)成精餾過程的生產(chǎn)系統(tǒng)，即本次所設(shè)計的精餾裝置。 塔板為主要構(gòu)件，分為錯流式塔板和逆流式塔板兩類，工業(yè)應(yīng)用錯流式塔板為主，常用的錯流式塔板主要有：（1）泡罩塔板（2）篩孔塔板（3）浮閥塔板。本設(shè)計采用篩孔塔板。．本設(shè)計所選塔的特性 篩孔塔板簡稱篩板，其結(jié)構(gòu)簡單，歷史悠久，至今仍是應(yīng)用最為廣泛的一種傳質(zhì)分離設(shè)備。近百年來，對篩板的流體力學(xué)和傳質(zhì)性能的研究已取得很大進展，因而篩板的設(shè)計法已漸趨成熟。至今，許多新型塔板都采用篩板的水力學(xué)模型作為研究基礎(chǔ)和工程設(shè)計參照模型。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前歐美許多國家工業(yè)應(yīng)用的板式塔中，60％以上的內(nèi)件都是篩板式及其改進型，國內(nèi)在運行的板式塔中篩板型也占很大比例。單溢流液體流過整個塔面塔板上返混少，塔板效率較高，結(jié)構(gòu)也最簡單。但單溢流不能承受大液量，也不適用于大塔徑。在工業(yè)生產(chǎn)中采用多降液管。最早出現(xiàn)的是MD篩板，四十多年來，MD篩板已在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛推廣應(yīng)用，近二十年來，多降液管篩板的型式又出現(xiàn)了很多種，如我國浙江工業(yè)大學(xué)開發(fā)的DJ塔板系列。 篩板雖然結(jié)構(gòu)簡單，但氣液兩相流動的規(guī)律仍有一些未被認識清楚。在工程設(shè)計中還要依賴于實驗數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)和經(jīng)驗判別。本次課程設(shè)計主要介紹篩板的結(jié)構(gòu)、性能和工程界已公認的設(shè)計方法。從總體上看，篩板塔的液相流動是呈逆流的，氣體從下而上，液體從上而下。對于常規(guī)帶有降液管的篩板，篩板上的氣液流動則是呈錯流型的，即液體水平流過篩板板面，氣體從下而上穿過塔板。液體通過降液管從一層篩板流入下一層篩板。氣體穿過塔板上的篩孔鼓入液層，形成泡沫層，進行氣液傳質(zhì)，然后離開泡沫層，上升到上一層篩板。第2章 流程的確定和說明 本設(shè)計采用連續(xù)精餾操作方式，其特點是：連續(xù)精餾過程是一個連續(xù)定態(tài)過程，耗能小于間歇精餾過程，易得純度高的產(chǎn)品。 本設(shè)計采用常壓操作，一般，除了敏性物料以外，凡通過常壓蒸餾不難實現(xiàn)分離要求，并能用江河水或循環(huán)水將餾出物冷凝下來的系統(tǒng)都應(yīng)采用常壓蒸餾。 為氣液混合物泡點進料 本設(shè)計采用直接蒸汽加熱。因為直接蒸汽的加入，對釜內(nèi)溶液起一定稀釋作用，在進料條件和產(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到生產(chǎn)要求，從而又增加了生產(chǎn)的費用，但也減少了間接加熱設(shè)備費用。 選擇回流比，主要從經(jīng)濟觀點出發(fā)，力求使設(shè)備費用和操作費用之和最低。一般經(jīng)驗值為R=()Rmin. 塔頂選用全凝器，因為后繼工段產(chǎn)品以液相出料，但所得產(chǎn)品的純度低于分凝器，因為分凝器的第一個分凝器相當(dāng)于一塊理論板。 塔頂冷卻介質(zhì)采用自來水，方便、實惠、經(jīng)濟。 在本設(shè)計中我們使用篩板塔，篩板塔的突出優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單造價低。合理的設(shè)計和適當(dāng)?shù)牟僮骱Y板塔能滿足要求的操作彈性，而且效率高，采用篩板可解決堵塞問題，且能適當(dāng)控制漏夜及液泛現(xiàn)象。 篩板塔是最早應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的設(shè)備之一，近百年來通過大量的工業(yè)實踐逐步改進了設(shè)計方法和結(jié)構(gòu)。對于小流量、小塔徑的實驗操作，多采用單溢流篩板塔。實際操作表明，設(shè)計良好的塔，其操作彈性將大于3。 流程說明圖 塔頂出料D組成xD 回流L進料F組成xF 塔釜出料W組成xW 乙醇丙醇連續(xù)篩板式精餾塔的設(shè)計圖第三章 精餾塔的設(shè)計計算 設(shè)計一連續(xù)式篩板式精餾塔以分離乙醇—丙醇 具體工藝參數(shù)如下： 原料加料量 F＝100kmol/h 進料組成 xF＝ 餾出液組成 xD＝ 釜液組成 xw＝ 塔頂壓力 p＝100kpa 單板壓降 ≤ kPa 精餾段全塔物料衡算原料液及塔頂塔底產(chǎn)品的摩爾分率及質(zhì)量分數(shù) 乙醇的摩爾質(zhì)量 MA=46kg/kmol 丙醇的摩爾質(zhì)量 MA=60kg/kmol xF＝ xD＝ xw＝ 、塔底的摩爾流量 (1)摩爾衡算： F=100kmol/h 總物料衡算： F=D+W 即100= D+W ① 輕組分物料衡算： 即100=D+W ② 由①②得： D=。 W= 利用表中數(shù)據(jù)由插值法可求的tF，tD，tW。查表11① tF: ② ℃ ②tD： ℃ ③tW： ℃ ④ 精餾段平均溫度 ：t1=（tF+ tD）/2 =℃ ⑤ 提留段平均溫度 ：t2=（tF+ tW）/2 =℃ 原料液塔頂、塔底的氣液相組成及平均摩爾流量 進料溫度 tF =℃ 氣相組成yF ： yF=% 塔頂溫度tD =℃ 氣相組成yD： yD=% 塔底溫度tW =℃ 氣相組成yW: yW=% ⑴精餾段 液相組成 ： =% 氣相組成 : =% 所以 ML1 =+60()= kg/kmol ML2 =+60()= ⑵提留段 液相組成： =% 氣相組成： =% 所以 ML1 =+60()= kg/kmol ML2=+60()= 求在tF，tD，tW。下的乙醇和丙醇的密度（單位：kg/m3） 查表13 進料溫度 tF=℃ 塔頂溫度 tD=℃ 塔底溫度tW =℃ 精餾段平均液相組成：X1===精餾段平均汽相組成：y1= = =精餾段液相平均相對分子質(zhì)量：ML1=+()X6