【正文】 新疆工業(yè)高等?？茖W(xué)校 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 題目名稱：分離乙醇 — 水混合液的 篩板 精餾塔設(shè)計(jì) 系 部： 化學(xué)工程系 專業(yè)班級(jí)： 煤化 09— 3（ 2）班 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 完成日期： 202177 摘 要 精餾是利用物質(zhì)沸點(diǎn)的不同，多次的進(jìn)行混合蒸氣的部分冷凝和混合液的部分蒸發(fā)的過(guò)程，以達(dá)到分離的目的。 塔設(shè)備 是煉油和化工生產(chǎn)的重要設(shè)備，其作用在于提供氣液兩相充分接觸的場(chǎng)所，有效地實(shí)現(xiàn)氣液兩相間的傳熱、傳質(zhì)，以達(dá)到理想的分離效果，因此它在石油化工生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。 一個(gè)完整的板式塔主要是由圓柱形塔體、塔板、降液管、溢流堰、受液盤及氣體和液體進(jìn)、出口管等部件組成，同時(shí)考慮到安裝和檢修的需要，塔體上還要設(shè)置人孔和手孔。平臺(tái)扶梯和吊柱等部件，整個(gè)塔體由塔裙座支撐，在塔內(nèi)，根據(jù)生產(chǎn)公益要求，裝有多層塔板，為氣液亮相提供接觸的場(chǎng)所，塔板性能的好壞直接影響傳質(zhì)效果，是塔板塔的核心部件 設(shè)計(jì)目的： 1著重加深學(xué)生對(duì)于化工原理 理論知識(shí)的掌握。 2積極引導(dǎo)學(xué)生去思考，培養(yǎng)他們靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)去解決問(wèn)題的能力，以及查閱資料、處理數(shù)據(jù)的能力。 設(shè)計(jì)任務(wù)或主要技術(shù)指標(biāo)： 設(shè)計(jì)一個(gè)生產(chǎn)能力為 5000kg/h，原料中乙醇含量為 30%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，以下同），分離要求為塔頂乙醇含量不低于 95%；塔底乙醇含量不高于 %；常壓下操作，塔頂采用全凝器，飽和液體進(jìn)料的浮閥精餾塔。 關(guān)鍵詞：精餾塔、浮閥、設(shè)計(jì) 目 錄 ................................... 1 1． 1 塔型的選擇 ..................................................... 1 設(shè)計(jì)條件的選擇 .................................................. 1 物料衡算 ........................................................ 1 相平衡關(guān)系 ...................................................... 1 塔板數(shù)的確定 .................................................... 1 確定進(jìn)料熱狀態(tài) ................................................ 1 求最小回流比 Rmin............................................. 2 選擇回流比 R.................................................. 2 求取理論板數(shù) NT................................................ 2 靈敏板的確定 .................................................. 2 確定實(shí)際板數(shù) N................................................. 2 塔板的設(shè)計(jì)（只設(shè)計(jì)精餾段） ...................................... 2 塔徑初選與計(jì)算 ................................................ 3 塔板詳細(xì)設(shè)計(jì) .................................................. 4 負(fù)荷性能圖 ...................................................... 4 2 板塔的工藝設(shè)計(jì) ..................................... 5 ：板式塔 ............................................... 5 ................................................... 5 ............................................... 5 ....................................................... 6 ..................................................... 6 確定進(jìn)料熱狀態(tài) ......................................... 6 求最小回流比 Rmin ...................................... 6 選擇回流比 R ........................................... 6 .............................................. 7 NT .......................................... 7 確定實(shí)際板數(shù) N .......................................... 8 3．塔徑初選與計(jì)算 .................................... 9 物性數(shù)據(jù) ................................................... 10 定性溫度： ............................................ 10 氣相和液相平均摩爾量 .................................. 10 液相輕組分質(zhì)量分率與氣相和液相平均密度 ................ 11 氣相和液相體積流量 .................................... 12 混合液體液表面張力 .................................... 13 混合液的黏度 .......................................... 15 相對(duì)揮發(fā)度 ............................................ 16 選取板間距 HT ............................................... 16 液泛氣速 umax 和氣速 u ....................................... 16 3. 4 降液管型式與堰長(zhǎng) lw，計(jì)算塔徑 D ........................... 17 降液管型式：?jiǎn)瘟餍? .................................... 17 堰長(zhǎng) lw ............................................... 17 D ................................................. 17 塔板詳細(xì)設(shè)計(jì) ............................................... 17 溢流堰的型式和高度 hw ................................. 17 降液管和受液盤的結(jié)構(gòu)及有關(guān)尺寸 ........................ 18 .................................................... 18 塔板校核 ................................................... 19 降液管液泛 ............................................ 19 降夜管內(nèi)停留時(shí)間 ...................................... 20 液沫夾 ................................................ 20 漏液克服液面表面張力的 作用引起的壓降 h? ................ 20 負(fù)荷性能圖 ................................................. 21 氣體流量的流體力學(xué)上下線 .............................. 21 附圖 1 ............................................. 24 附圖 2 ............................................. 25 參考文獻(xiàn) ........................................... 26 分離乙醇 — 水混合液的 篩板 精餾塔設(shè)計(jì) 1 精餾塔的設(shè)計(jì) 1． 1 塔型的選擇 填料、板式（泡罩、浮閥、篩板、舌形、網(wǎng)孔、垂直篩板、多降液管塔板等） 設(shè)計(jì)條 件的選擇 （ 1）操作壓強(qiáng) (常壓、加壓、真空 )； （ 2）進(jìn)料熱狀態(tài)和回流熱狀態(tài)； （ 3）加熱方式（直接、間接）； （ 4）冷凝與冷卻。 條件選擇的原則：技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理 。 物料衡算 全塔物料橫算 F=D+W FxF=DxD+WxW 聯(lián)立解得： D， W 相平衡關(guān)系 可認(rèn)為對(duì)本次設(shè)計(jì)給出的物系，溶液為理想溶液，氣體為理想氣體。 查平衡數(shù)據(jù) ，將 t， xA， yA三個(gè)參數(shù)同時(shí)繪制在一張 方格紙上作 t ～ x (y) 圖 ，然后根據(jù) t ～ x (y) 圖 作 y ～ x圖。 塔板數(shù)的確定 確定進(jìn)料熱狀態(tài) 泡點(diǎn)進(jìn)料： 1?q 分離乙醇 — 水混合液的 篩板 精餾塔設(shè)計(jì) 2 求最小回流比 Rmin 可用圖解法確定 ey 、 ex （ q線與平衡線交點(diǎn)） 。 選擇回流比 R 最適宜回流比的選擇原則：總費(fèi)用最低。 Ropt =（ ～ ） Rmin 求取理論板數(shù) NT 逐板計(jì)算法：交替使用平衡方程與操作線方程 （也可用圖解法） 。 靈敏板 的確定 由每塊理論板的組成 x ， 可查出對(duì)應(yīng)的泡點(diǎn) t ， 作溫度分布曲線（ t ～ NT），可大致確定靈敏板的位置。 然后，再由全塔效率定出靈敏板所對(duì)應(yīng)的實(shí)際板位置。 確定實(shí)際板數(shù) N 由 O’connell 關(guān)聯(lián)圖確定全塔效率 ET。 實(shí)際板數(shù)：TTENN 1?? ， 塔釜為一塊理論板 加料板位置： 1??TTRmENN ， TRN 為精餾段理論板數(shù)。 塔板的設(shè)計(jì)（ 只設(shè)計(jì) 精餾段） 設(shè)計(jì)意圖：總體逆流、板上錯(cuò)流。 克服塔內(nèi)的非理想流動(dòng)：液沫夾帶、氣泡夾帶、氣體的不均勻流動(dòng)、液體的不均勻流動(dòng)。 克服塔的不正常操作現(xiàn)象：夾帶液泛、溢流液泛、嚴(yán)重漏液。） 分離乙醇 — 水混合液的 篩板 精餾塔設(shè)計(jì) 3 塔徑初選與計(jì)算 （ 1）物性數(shù)據(jù) 定性溫度： )(21 FD ttt ??， 由 查取的平衡組成： xA， yA；密度： ρ LA，ρ LB；表面張力： A? ， B? 氣相平均摩爾量： )1( ABAAV yMyMM ??? 氣相平均密度 ： ??? tM VV? 氣相體積流量 ： 2 7 32 7 )1( tDRV h ????? ， m3/h 液相平均摩爾量： )1( ABAAL xMxMM ??? 液 相輕組分質(zhì)量分率：BAAAAAAMxMxMxw)1( ??? 液相平均密度：LBALAALww?????? 11 液相體積流量：LLh MRDL??? ， m3/h 液相表面 張力近似為 ： )1( ABAA xx ??? ??? （ 2）選取板間距 HT（ 預(yù)選 450 mm） 注意：現(xiàn)在一般都采用較大的板間距。 （ 3）求液泛氣速 umax 計(jì)算氣液兩相流動(dòng)參數(shù)（動(dòng)能因子） FLV，查取氣相負(fù)荷因子 C20。 a x )()20(VVLCu ? ??? ?? 分離乙醇 — 水混合液的 篩板 精餾塔設(shè)計(jì) 4 ??????? ?cc （ 4）設(shè)計(jì)氣速 u u=（ ～ ） umax （ 5）確定降液管型式與堰長(zhǎng) lw，計(jì)算塔徑 D uVD S?4? 單流型、雙流型、多流型、階梯流型。弓形降液管，單流型取 lw / D = ～ 。 注意圓整規(guī)則 ,100 mm進(jìn)位； 200 mm進(jìn)位。 塔板詳細(xì)設(shè)計(jì) （ 1）溢流堰的型式和高度 hw 一般為平堰，堰上溢流高度 how≤ 6 mm 時(shí)用齒形堰。