【正文】 估算請(qǐng)參閱相關(guān)文獻(xiàn)。 各種塔板由于氣液接觸情況不同，板效率各有高低，板效率高的塔板說(shuō)明它的結(jié)構(gòu)比較合理。泡罩塔板的優(yōu)點(diǎn)是操作彈性大，塔板不易堵塞；缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高、板上液層厚，塔板壓降大，生產(chǎn)能力及塔效率低。泡罩在塔板上為正三角形排列。 泡罩塔板是工業(yè)上應(yīng)用最早的塔板，它主要由升氣管及泡罩構(gòu)成。篩板塔普遍用作 OHSH 22 ? 雙溫交換過(guò)程的冷、熱塔。操作時(shí)，液體由塔頂 進(jìn)入，經(jīng)溢流管（一部分經(jīng)篩孔）逐板下降，并在板上積存液層。 技術(shù)來(lái)源 目前，精餾 塔的設(shè)計(jì)方法以嚴(yán)格計(jì)算為主，也有一些簡(jiǎn)化的模型，但是嚴(yán)格計(jì)算法對(duì)于連續(xù)精餾塔是最常采用的，我們此次所做的計(jì)算也采用嚴(yán)格計(jì)算法。 塔設(shè)備是化工、煉油生產(chǎn)中最重要的設(shè)備之一。山東業(yè)已推出了推廣燃料乙醇的法規(guī)。 32 參考文獻(xiàn) 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 塔頂上升蒸汽管 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 液相負(fù)荷下限線 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 7. 操作性能負(fù) 荷圖 漏液驗(yàn)算 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 板上充氣液層阻力 1h 干板阻力 ch 氣體通過(guò)浮閥塔板的壓力降 (單板壓降 ) ph 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 提餾段 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 4. 精餾塔主題尺寸的計(jì)算 9 實(shí)際塔板數(shù) PN 4 加熱方式 1 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 《化工原理課程設(shè)計(jì)》報(bào)告 50000 噸 /年乙醇 ~水 精餾裝置設(shè)計(jì) 年級(jí) 2021 級(jí) 專業(yè) 10 生物工程 設(shè)計(jì)者姓名 吳瑤 設(shè)計(jì)單位 巢湖學(xué)院 完成日期 2021 年 12 月 25 日 目 錄 一、概述 1 技術(shù)來(lái)源 4 熱能利用 7 熱能利用 精餾段與提餾段的體積流量 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 弓形降液管 堰高 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 浮閥數(shù)目 排列 由表面張力引起的阻力 h? 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 液泛線 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 進(jìn)料管 回流液管 32 評(píng)述及感想 33 1 一、概述 乙醇 ~水是工業(yè)上最常見(jiàn)的溶劑，也是非常重要的化工原料之一，是無(wú)色、無(wú)毒、無(wú)致癌性、污染性和腐蝕性小的液體混合物。 長(zhǎng)期以來(lái)，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(duì)于得到高純度的乙醇來(lái)說(shuō)產(chǎn)量不好。塔設(shè)備的設(shè)計(jì)和研究，已經(jīng)受到化工行業(yè)的極大重視。 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 原料：乙醇 ~水溶液，年產(chǎn)量 50000 噸 乙醇含量： 40%(質(zhì)量分?jǐn)?shù) )，原料液溫度： 45℃ 2 設(shè)計(jì)要求：塔頂?shù)囊掖己坎恍∮?95%(質(zhì)量分?jǐn)?shù) ) 塔底的乙醇含量不大于 1%(質(zhì)量分?jǐn)?shù) ) 表 1 乙醇 ~水溶液體系的平衡數(shù)據(jù) 液相中乙醇的含量 (摩爾分?jǐn)?shù) ) 汽相中乙醇的含量 (摩爾分?jǐn)?shù) ) 液相中乙醇的含量 (摩爾分?jǐn)?shù) ) 汽相中乙醇的含量 (摩爾分 數(shù) ) 二：計(jì)算過(guò)程 1. 塔型選擇 精餾過(guò)程的實(shí)質(zhì)是利用混合物中各組分具有不同的揮發(fā)度，即在同一溫度下，各組分的飽和蒸汽壓不同這一性質(zhì)，使液相中的輕組分轉(zhuǎn)移到氣相中，氣相中的重組分轉(zhuǎn)移到液相中，從而達(dá)到分離的目的。氣體（或蒸汽）由塔底進(jìn)入，經(jīng)篩孔上升穿過(guò)液層，鼓泡而出，因而兩相可以充分接觸，并相互作用。應(yīng)用 于蒸餾、吸收和除塵等。泡罩安裝在升氣管的頂部，分圓形和條形兩種，以前者使用較廣。操作時(shí)，液體橫向流過(guò)塔板，靠溢流堰保持板上有一定厚度的液層，齒縫浸沒(méi)于液層之中形成液封。泡罩塔板已經(jīng)逐漸被篩板、浮閥塔板所取代，在新建塔設(shè)備中已經(jīng)很少使用。另外，板效率的高低還要與操作彈性結(jié)合起來(lái)，彈性大而板效率又 4 高，則說(shuō)明改塔能在較寬的操作范圍內(nèi)保持高效率。 表 2 板式塔的比較 塔型 總板效率 /％ 處理能力 操作彈性 Δ p 板間距 /mm 成本 泡罩 篩板 浮閥 舌型 60～ 80 70～ 90 70～ 90 70～ 90 1 ～ 5 3 9 3 1 400～ 800 200～ 400 300～ 600 300～ 600 1 2/3 2/3 2/3 2. 操作條件的確定 操作壓力 由于乙醇 ~水體系對(duì)溫度的依賴性不 強(qiáng)，常壓下為液態(tài)，為降低塔的操作費(fèi)用，操作壓力選為常壓 其中塔頂壓力為 25 10 Pa? 塔底壓力 5[1 . 0 1 3 2 5 1 0 ( 2 6 5 ~ 5 3 0 ) ]N P a?? 進(jìn)料狀態(tài) 雖然進(jìn)料方式有多種，但是飽和液體進(jìn)料時(shí)進(jìn)料溫度不受季節(jié)、氣溫變化和前段工序波動(dòng)的影響，塔的操作比較容易控制；此外，飽和液體進(jìn)料時(shí)精餾段和提餾段的塔徑相同，無(wú)論是設(shè)計(jì)計(jì)算還是實(shí)際加工制造這樣的精餾塔都比較容易，為此，本次設(shè)計(jì)中采取飽和液體進(jìn)料 加熱方式 精餾塔的設(shè)計(jì)中多在塔底加一個(gè)再沸器以 采用間接蒸汽加熱以保證塔內(nèi)有足夠的熱量供應(yīng)；由于乙醇 ~水體系中，乙醇是輕組分，水由塔底排出，且水的比熱較 5 大，故可采用直接水蒸氣加熱，這時(shí)只需在塔底安裝一個(gè)鼓泡管，于是可省去一個(gè)再沸器，并且可以利用壓力較底的蒸汽進(jìn)行加熱，無(wú)論是設(shè)備費(fèi)用還是操作費(fèi)用都可以降低。為此，我們擬采用塔釜?dú)堃簩?duì)原料液進(jìn)行加熱。L =L+F=+298= 39。 的情況下可以查得比熱4 .2 7 5 /pfc kJ kg C??186。因此， 63 6 4 . 8 5 4 . 1 9 1 ( 9 9 . 3 8 5 5 ) 1 . 2 2 8 1 0 /wQ k J h? ? ? ? ? ? 可知， wf? ，于是理論上可以用釜?dú)堃杭訜嵩弦褐僚蔹c(diǎn) 理論塔板層數(shù)的確定 精餾段操作線方程： 35 ??????? nDnn xR xxR Ry 提餾段操作線方程： 0 0 5 2 39。 在溫度 mt 下查得2 3 20 . 3 2 7 , 0 . 3 8H O C H C H O Hm P a s m P a s??? ? ? ? 因?yàn)?L i Lix???? 所以， sm P aLf ??????? 3 3 8 )2 0 6 ( 0 6 ? 全塔液體的平均粘度： ( ) / 3 ( 0 . 3 2 7 0 . 3 8 0 . 3 2 7 ) / 3 0 . 3 4 4L m L f L D L W m P a s? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? 全塔效率 %)( )( ????? ?LTE ?? 實(shí)際塔板數(shù) PN 621 ????? TTTTP ENENN 塊 (含塔釜 ) 其中，精餾段的塔板數(shù) 為： ? 塊 4. 精餾塔主題尺寸的計(jì)算 精餾段與提餾段的體積流量 精餾段 整理精餾段的已知數(shù)據(jù)列于表 4，由表中數(shù)據(jù)可知： 液相平均摩爾質(zhì)量： k m olkgMMM f / 1 ????? 液相平均溫度： 8 3 . 8 3 7 8 . 6 2 8 1 . 222fDm tttC? ?? ? ? 186。1 ?? Dxy 39。11 L m L mL m C H C H O H H Oxx? ? ???? 其中，平均質(zhì)量分?jǐn)?shù) 39。 表 6 提餾段的已知數(shù)據(jù) 位置 塔釜 進(jìn)料板 質(zhì)量分?jǐn)?shù) 39。 ? 摩爾分?jǐn)?shù) ? ? ? ? 摩爾質(zhì)量 / /kgkmol ? ? ? ? 溫度 /℃ 表 7 提餾段的汽液相負(fù)荷 名稱 液相 汽相 平均摩爾質(zhì)量 / /kgkmol 平均密度 / 3/kgm 911 體積流量 / 3/mh ( 3/ms) 4132( 3/ms) 塔徑的計(jì)算 由于精餾段和提餾段的上升蒸汽量相差不大，為便于制造，我們?nèi)啥蔚乃较嗟取? 取無(wú)效邊緣區(qū)寬度 40CW mm? ，破沫區(qū)寬度 70SW mm? ， 查得 705Wl mm? 弓形溢流管寬度 146dW mm? 弓形降液管面積 ? / 0. 07 06 / 0. 78 54 0. 09fTAA ?? / 2 0 . 5 0 . 0 4 0 . 4 6CR D W m? ? ? ? ? / 2 0 . 5 0 . 1 4 6 0 . 0 7 0 . 2 8 4dSx D W W m? ? ? ? ? ? ? 驗(yàn)算： 液體在精餾段降液管內(nèi)的停留時(shí)間 0 .