【正文】 目 ： 乙醇 丙醇連續(xù)篩板式精餾塔的設(shè)計(jì) 二 任務(wù)要求 設(shè)計(jì)一連續(xù)篩板精餾塔以分離苯和甲苯（乙醇 — 丙醇）， 具體工藝參數(shù)如下： 原料 加料量 F＝ 100kmol/h 進(jìn)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 2 工藝操作條件：常壓精餾，塔頂全凝器，塔底間接加熱，泡點(diǎn)進(jìn)料，泡點(diǎn)回流。為此，掌握汽液相平衡關(guān)系，熟悉各種塔型的操作特性，對(duì)選擇、設(shè)計(jì)和分析分離過程中的各種參數(shù)是非常重要的。這些值都符合實(shí)際要求，故所選的設(shè)計(jì)參數(shù)是合理。該過程是同時(shí)進(jìn)行傳熱、傳質(zhì)的過程。本設(shè)計(jì)采用篩孔塔板。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，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(jìn)型，國內(nèi)在運(yùn)行的板式塔中篩板型也占很大比例。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。從總體上看，篩板塔的液相流動(dòng)是呈逆流的，氣體從下而上，液體從上而下。 吉林化工學(xué)院化 工原理課程設(shè)計(jì) 第二章 流程的確定和說明 設(shè)計(jì)思路 精餾方式的選定 本設(shè)計(jì)采用連續(xù)精餾操作方式，其特點(diǎn)是：連續(xù)精餾過程是一個(gè)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。 回流比的選擇 選擇回流比，主要從經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)出發(fā)，力求使設(shè)備費(fèi)用和操作費(fèi)用之和最低。合理的設(shè)計(jì)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。 吉林化工學(xué)院化 工原理課程設(shè)計(jì) 流程說明圖 塔頂出料 D組成 xD 回流 L 進(jìn)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(jì)圖 第三章 精餾塔的設(shè)計(jì)計(jì)算 設(shè)計(jì)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(jìn)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?jǐn)?shù) 吉林化工學(xué)院化 工原理課程設(shè)計(jì) 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＝ 原料液及塔頂、 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=。 Tf=℃ 3 4 3 0 4 3 0 8090 ??????? AFAF Ppkg/m3 吉林化工學(xué)院化 工原理課程設(shè)計(jì) 3 1 3 7 4 3 7 8090 ??????? BFBF Pp kg/m3 FBFBFAFAFF PPaPP ????? 3 16 3 0 3 43 6 9 = kg/m3 Td=℃ ADBF Pp ?????? 4 2 5 4 2 7080 = kg/m3 BDBD Pp ?????? 4 8 5 4 8 7080 = kg/m3 ???? DBDBDADADD PPaPP a1 kg/m3 Tw=℃ AWAW Pp ?????? 1 7 0 3 1 7 901 0 0 = kg/m3 BWBW Pp ?????? 2 6 0 3 2 6 901 0 0 = kg/m3 ???? WBWBWAWAWW PPaPP a1 kg/m3 所以， ρ L1= ??2 DF PP ??2 kg/m3 ρ L2= ??2 WF PP ??2 kg/m3 MLF=XFX46+(1XF)X60= kg/m3 MLD=XDX46+(1XD)X60= kg/m3 MLW=XWX46+(1XW)X60= kg/m3 ,ML1= ??2 LDLF MM ??2 kg/m3 ML2= ??2 LWLF MM ??2 kg/m3 吉林化工學(xué)院化 工原理課程設(shè)計(jì) 表面張力計(jì)算 液相平均表面張力依下試計(jì)算，即 ?i? ??ni ixi1 ? 塔頂液相平均表面張力的計(jì)算： 查表 14 乙醇的表面張力： mmNmmNmmNAWAWADADAFAF/ 0 0801 0 0/6080/ 0 0801 0 0??????????????????????????? 丙醇的表面張力 : mmNmmNmmNBWBWBDBDBFBF/ 0 0801 0 0/6080/ 0 0801 0 0??????????????????????????? 液體表面張力： mmNmmNmmNmWmFmD/)0 2 ( 2 /)4 3 ( 3 /)9 3 ( 3 ????????????????????? 精餾段液相平均表面張力： 吉林化工學(xué)院化 工原理課程設(shè)計(jì) m/ )1( mNmmm FD ????? ??? 提留段液相平均表面張力： mmNmmm WF / )2( ????? ??? (同上，利用插值法 ) 查表 15 ??? niixi1?? 精餾段 Tf=℃時(shí)乙醇（ A） 的粘度μ AFAF ?? ?????? 3 6 0 04 9 6 801 0 0 =?s TD=℃時(shí) ADAD ?? ????? ? 6086 = Tw=℃時(shí) AWAW ?? ????? ? 3 6 4 9 6 0 0 801 0 0 = 提餾段 Tf=℃時(shí)丙醇（ B）的粘度μ BFBF ?? ?????? 4 4 0 06 1 4 801 0 0 = 吉林化工學(xué)院化 工原理課程設(shè)計(jì) Td=℃時(shí) BDBD ?? ????? ? 6086 = Tw=℃時(shí) BWBW ?? ????? ? 80100 = μ D=+()= μ F=+()= μ w=+()= 所以，精餾段的平均粘度 μ （ 1） = 2 FD ?? ? = 提餾段的平均粘度 μ （ 2） = 2 FW ?? ? = ： а i=yixixiyi ???11 由 xF＝ yF= 得 а F= ??? = 由 xD＝ yD= 得 9 6 9 3 3 9 6 ????D? = 由 xw＝ yW= 得 吉林化工學(xué)院化 工原理課程設(shè)計(jì) ????W? = 精餾段相對(duì)揮發(fā)度：α 1=（α F+α D） /2= 提留段相對(duì)揮發(fā)度：α 2=（α F+α W） /2= 全塔相對(duì)揮發(fā)度 :α = WDF ??? = 塔板數(shù)的確定 回流比的確定 本設(shè)計(jì)為泡點(diǎn)進(jìn)料 q=1 由 11Fqxyxqq???? ①； 221 ( 1)xy x??? ?? ② 可得 Xq=XF= 代入平衡線方程 得 yq= 最小回流比： 4 3 5 7 5 3 in ?????? xqyq yqxR D= 回流比選?。? m inR = R（ ） 本設(shè)計(jì)回流比選取 R=== 由于 in ???R RR 故先用捷算法試求理論板數(shù) 由 q=1, 經(jīng)化簡得 Nmin= )] )( g [ (lg )]1)(1l g [ ( ????? ? w wDD x xxx =≈ 5（塊） 查吉利蘭圖 得 in ???N NN 所以 N=≈ 9(塊 )（不含再沸器） 汽液負(fù)荷計(jì)算： 吉林化工學(xué)院化 工原理課程設(shè)計(jì) L=RD=?= V=(R+1)D=(+1)?=100kmol/h L39。39。=V+(q1)F=V=(R+1)D=(+1)=100kmol/h Vs’ = 22360039。 各項(xiàng)計(jì)算如下； (1)溢流堰長 吉林化工學(xué)院化 工原理課程設(shè)計(jì)