【正文】 22 1 3 0 mA T ??? ? 實(shí)際塔氣速： smAVU Ts / ??? 精餾塔的有效高度的計(jì)算 精餾段有效高度為： ? ? ? ? . 2 ???? THNZ 精精 提留段有效高度為： ? ? ? ? 2 .4 ???? THNZ 提提 在進(jìn)料板上方開(kāi)一小孔，其高度為 ，故精餾塔的有效高度為： 7 . 4 ???? 提精 ZZZ ⑴ 堰長(zhǎng) wl 可取 wl == = ⑵ 溢流堰高度 wh 由 wh = wL hh? ，選用平直堰，堰上液層高度： 3210 ????????? wnow LLEh 取用 E=1，則 mhow 0 0 6 9 0 0 0 8 6 0 011 0 0 32 ??????? ???? 取液上清液層高度 mh w ??? ⑶ 弓形降液管寬度 dW 和截面積 tA 由 ?Dlw ，查圖 57（）附圖得 。 ???? 提餾段液相平均表面張力 mN /5 9 . 2 4 m2 5 8 . 1 26 0 . 3 5m ???? 全塔液相平均表面張力 mmN / ????? 在塔頂?shù)臏囟认虏檎扯缺? smP?? ? smPa?? ? 6 1 )9 6 ( 6 ???????mD? smPmD ?? ? 在進(jìn)料板溫度下查粘度表： smP?? ? smPa?? ? 36 )09 ( ???????mf? smPmw ?? 43 ? 在塔底溫度下查粘度表： smP ?? ? sm P a?? ? )00 6 ( 6 ???????mw? 化工原理課程設(shè)計(jì) 13 smPmw ?? ? 精餾段液相平均粘度 sm P am ???? 3 3 2 4 3 39。 故進(jìn)料板為第 16 塊，實(shí)際總板數(shù)為 25 塊。139。 m in DeeexyR yx?? ? = ??? 確定操作回流比： 化工原理課程設(shè)計(jì) 7 ?RR 令 5 0 1 ?? RR 二、全塔物料衡算與操作方程 (1)全塔物料衡算 WDF ?? F D WFx D x W x?? D=(2) 操作方程 精餾段 111Dnn xRyxRR?????= + 提餾段：因?yàn)榕蔹c(diǎn)進(jìn)料，所以 q=1,39。熱量自塔釜輸入，物料在塔內(nèi)經(jīng)多次部分氣化與部分冷凝進(jìn)行精餾分離，由冷凝器和冷卻器中的冷卻介質(zhì)將余熱帶走。 四、工藝流程圖 丙酮 — 水溶液經(jīng)預(yù)熱至泡點(diǎn)后，用泵送入精餾塔。 3 、 主要設(shè)備的工藝尺寸計(jì)算 板間距，塔徑，塔高，溢流裝置，塔盤(pán)布置等。在此次設(shè)計(jì)中，對(duì)塔進(jìn)行了物料衡算， 本次設(shè)計(jì)過(guò)程正常， 操作合適。 本設(shè)計(jì)是以丙酮――水物系為設(shè)計(jì)物系， 以 篩板 塔為精餾設(shè)備分離丙酮和水。 在 提餾段 ，其液相在下降的過(guò)程中，其輕組分不斷地提餾出來(lái)，使重組分在液相中不斷地被濃縮，在塔底獲得重組分的產(chǎn)品， 精餾過(guò)程與其他蒸餾過(guò) 程最大的區(qū)別，是在塔兩端同時(shí)提供純度較高的液相和氣相回流，為精餾過(guò)程提供了傳質(zhì)的必要條件。 化工原理課程設(shè)計(jì) III 摘 要 利用混合物中各組分揮發(fā)能力的差異，通過(guò)液相和氣相的回流，使氣、液兩相逆向多級(jí)接觸，在熱能驅(qū)動(dòng)和相平衡關(guān)系的約束下，使得易揮發(fā)組分（輕組分）不斷從液相往氣相中轉(zhuǎn)移，而難揮發(fā)組分卻由氣相向液相中遷移，使混合物得到不斷分離，稱(chēng)該過(guò)程為精餾。化工原理課程設(shè)計(jì) I 化工原理課程設(shè)計(jì) 題 目 90000噸 /年丙酮 水連續(xù)精餾塔設(shè)計(jì) 系 （院） 材料與化學(xué)工程 專(zhuān) 業(yè) ************ 班 級(jí) ***** 學(xué)生姓名 *** 學(xué) 號(hào) ********* 指導(dǎo)教師 *** 職 稱(chēng) 2020 年 12 月 10 日 化工原理設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 化工原理課程設(shè)計(jì) II 設(shè)計(jì)題目 ： 丙酮－水二元物料板式精餾塔 設(shè)計(jì)條件 ： 常壓： 1p atm? 處理量： 90000 噸 /年 進(jìn)料組成： 25%丙酮， 75%水（質(zhì)量分率，下 同） 餾出液組成： ? 釜液組成： 餾出液 99%丙酮，釜液 2%丙酮 塔頂全凝器 泡點(diǎn)回流 回流比： R= 加料狀態(tài)： ? 單板壓降： akp? 設(shè)計(jì)任務(wù)： 完成該精餾塔的工藝設(shè)計(jì)（包括物料衡算、熱量衡算、篩板塔的設(shè)計(jì)算）。該過(guò)程中，傳熱、 傳質(zhì)過(guò)程同時(shí)進(jìn)行 ，屬傳質(zhì)過(guò)程控制 原料從塔中部適當(dāng)位置進(jìn)塔，將塔分為兩段，上段為精餾段，不含進(jìn)料，下段含進(jìn)料板為提餾段，冷凝器從塔頂提供液相回流，再沸器從塔底提供氣相回流。提供高純度的回流，使在相同理論板的條件下，為精餾實(shí)現(xiàn)高純度的分離時(shí)，始終能保證一定的傳質(zhì)推動(dòng)力。 篩板 塔是化工生產(chǎn)中主要的氣液傳質(zhì)設(shè)備，此設(shè)計(jì)針對(duì)二元物系 丙酮－－水的精餾問(wèn)題進(jìn)行分析，選取，計(jì)算，核算，繪圖等，是較完整的精餾設(shè)計(jì)過(guò)程。 化工原理課程設(shè)計(jì) IV 目錄 第一部分 設(shè)計(jì)概述 3 一、查閱文獻(xiàn)，整理有關(guān)物性數(shù)據(jù) .................................................................... 3 二、全塔物料衡算與操作方程 ............................................................................ 7 三、全塔效率的估算 ............................................................................................ 7 四、實(shí)際塔板數(shù) .................................................................................................... 8 五、精餾塔主題尺寸的計(jì)算 .............................................................................. 10 1 精餾段與提餾段的汽液體積流量 10 2 塔徑的計(jì)算 12 3 塔高的計(jì)算 16 4 塔板結(jié)構(gòu)尺寸的確定 16 5 弓形降液管 17 6 開(kāi)孔區(qū)面積計(jì)算 18 7 篩板的篩孔和開(kāi)孔率 18 六、篩板的流體力學(xué)驗(yàn)算 .................................................................................... 2 1 塔板壓降 2 2 液面落差 2 七、塔板負(fù)荷性能圖 ............................................................................................ 4 1 精餾段塔板負(fù)荷性能圖 4 2 提餾 段塔板負(fù)荷性能圖 7 八、精餾塔的主要附屬設(shè)備 ................................................錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 4 、 流體力學(xué)計(jì)算 流體力學(xué)驗(yàn)算，操作負(fù)荷性能圖及操作彈性。塔頂上升蒸氣采用全冷凝后，部分回流，其余作為塔頂產(chǎn)品經(jīng)冷卻器冷卻后送至貯槽。 丙酮 — 水混合液原料經(jīng)預(yù)熱器加熱到泡點(diǎn)溫度后送入精餾塔進(jìn)料板，在進(jìn)料板上與 自塔上部下降的的回流液體匯合后，逐板溢流，最后流入塔底。39。nxnyhK mo lRDLXwWFLWnXWFLFLXwWqFLWnXWqFLqFLny???????????????????代入數(shù)據(jù) （ 3）由圖可得當(dāng) R= 時(shí)，精餾段與平衡線相切，則即使無(wú)窮多塔板及組成也不能跨越切點(diǎn)，切點(diǎn)為（ ,），則： m inm in0 .9 6 8 0 .9 1 51 0 .9 6 8 0 .8 5 4RR ???? 可解得： minR = 設(shè) R== 則精餾段操作線方程： 111Dnn xRyxRR?????=+ 利用圖解法求理論班層數(shù)，可得： 總理論板層數(shù) 11TN ? 塊 ， 進(jìn)料板位置 7FN ? 三、全塔效率的估算 用奧康奈爾法 ( 39。 全塔總效率： TT PN 1E = = 化工原理課程設(shè)計(jì) 10 五、 精餾塔主題尺寸的計(jì)算 1 精餾段與提餾段的汽液體積流量 精餾段 的汽液體積流量 整理精餾段的已知數(shù)據(jù)列于表 3(見(jiàn)下頁(yè) )，由表中數(shù)據(jù)可知： 液相平均摩爾質(zhì)量： M=(+)/2=液相平均溫度： tm=(tf+td)/2=(+)/2=℃ 表 6. 精餾段的已知數(shù) 據(jù) 位置 進(jìn)料板 塔頂 (第一塊板 ) 摩爾分?jǐn)?shù) xf= y1=xD= yf= x1= 摩爾質(zhì)量 / /kg kmol MLf= MLf= Mvf= Mvl= 溫度 /℃ 在平均溫度下查得2 3 2339 7 1 . 1 / , 7 3 5 /H O C H C H O Hk g