【正文】 武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院化藥系 化工原理課程設(shè)計 共 28 頁 第 1 頁 前言 乙醇 — 水是工業(yè)上最常見的溶劑，也是非常重要的化工原料之一，是無色、無毒、無致癌性、污染性和腐蝕性小的液體混合物。因其良好的理化性能，而被廣泛地應(yīng)用于化工、日化、醫(yī)藥等行業(yè)。乙醇多以蒸餾法生產(chǎn)，但是由于乙醇 — 水體系有共沸現(xiàn)象，普通的精餾對于得到高純度的乙醇來說產(chǎn)量不好。但是由于常用的多為其水溶液，因此，研究和改進(jìn)乙醇 — 水體系的精餾設(shè)備是非常重要的。 塔設(shè)備是最常采用的精餾裝置， 精餾塔 是進(jìn)行精餾的一種塔式汽液接觸裝置，又稱為蒸餾塔。有板式塔與填料塔兩種主要類型。根據(jù)操作方式又可分為連續(xù)精餾塔與 間歇精餾塔。一般有板式塔和填料塔，板式塔可分為泡罩塔、浮閥塔和篩板塔。 泡罩塔是最早使用的板式塔，其優(yōu)點是操作彈性大，液氣比范圍寬，使用多種介質(zhì)，操作穩(wěn)定可靠，但是其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價高，安裝維修不方便，氣相壓降大，故限制了它的使用。浮閥塔可根據(jù)氣體流量的大小而上下浮動，可自行調(diào)節(jié)開度，而且結(jié)構(gòu)簡單，造價低；塔板開孔率大，生產(chǎn)能力大；氣液接觸時間長，塔板效率高，操作彈性大。缺點是處理易結(jié)焦、高黏性的物料時，閥片易與塔板黏結(jié)，有時閥片會脫落或卡死，使塔板效率及操作彈性降低。篩板塔是在塔板上鉆有均布的篩孔，氣體經(jīng)篩 孔與液體密切接觸。優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，制造維修方便，造價低，生產(chǎn)能力高于浮閥塔，塔板效率與之相當(dāng)。缺點是操作范圍窄，孔徑易堵塞。綜合考慮生產(chǎn)能力、塔板效率、成本及操作彈性等因素，本設(shè)計選用篩板塔更有優(yōu)勢。 影響精餾操作的主要因素有：操作壓力和物料特性、生產(chǎn)能力和產(chǎn)品質(zhì)量、塔頂回流比和回流液的溫度、進(jìn)料熱狀況參數(shù)和進(jìn)料口位置、全塔效率、再沸器和冷凝器的傳熱性能、加熱介質(zhì)和冷卻介質(zhì)的溫位。 精餾過程是能量消耗較大的單元操作，降低精餾過程的能量消耗具有重要的經(jīng)濟意義，減少有效能損失是精餾過程節(jié)能的基本途徑。一般的方法 有提高分離因子、降低向再沸器的供熱量、熱泵精餾、多效精餾、熱能的綜合利用。因此在操作過程中要主要節(jié)能，提高節(jié)能意識。 武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院化藥系 化工原理課程設(shè)計 共 28 頁 第 頁 2 目錄 前言 ................................................................................................................................. 1 第一章 設(shè)計方案的確定 ................................................................................................... 4 （一 )裝置流程的選定 ............................................................................................... 4 （二）進(jìn)料熱狀況的選擇 .......................................................................................... 5 （三）加熱方式的選定 .............................................................................................. 5 （四）操作回流比的選定 .......................................................................................... 5 第二章 板式精餾塔的工藝計算 ........................................................................................ 6 （一）塔的物料衡算 ................................................................................................. 6 、塔釜產(chǎn)品含乙醇的摩爾分?jǐn)?shù) ....................................................... 6 ................................................................................................. 6 ........................................................................................................ 6 （二）塔板數(shù)的確定 ................................................................................................. 6 NT 的確定 ............................................................................................. 6 ....................................................................................... 7 ET ........................................................................................................ 9 N .................................................................................................. 9 (三）精餾段、提餾段氣液負(fù)荷計算 .......................................................................... 9 ............................................................................................................ 9 ............................................................................................................ 9 （四）塔和塔板主要工藝尺寸的設(shè)計 ......................................................................... 9 ..................................................................................................... 9 ............................................................................................ 10 ..................................................................................... 10 .......................................................................................................11 第三章 流體力學(xué)驗算 .................................................................................................... 13 （一）篩板的流體力學(xué)驗算 ..................................................................................... 13 △ Pρ ...................................................................................... 13 2. 霧沫夾帶量 eV(kg液 /kg氣） ...................................................................... 14 ................................................................................................... 14 ...................................................................................................... 14 （二）塔板負(fù)荷性能圖 ............................................................................................ 15 ① ............................................................................................... 15 ② ...................................................................................................... 15 ③ ........................................................................................ 16 （氣相負(fù)荷下限線） ④ ....................................................................... 16 ⑤ ........................................................................................ 17 ............................................................................................... 17 （三）工藝設(shè)計計算總表 ........................................................................................ 18 第四章 板式塔的結(jié)構(gòu)與附屬設(shè)備 ................................................................................... 20 （一）塔附件設(shè)計 ................................................................................................... 20 武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院化藥系 化工原理課程設(shè)計 共 28 頁 第 頁 3 ................................................................................................... 20 ................................................................................................... 21 3. 除沫器 ........................................................................................................ 21 ............................................................................................................. 21 ..................................................................................... 22 ............................................................................................................. 22 7. 塔高 H ..............