【正文】 = xD + (1 xD ) = KPa p(塔頂操作壓力 ) p = = ( 1%) 所以假設成立。（ 5）不易堵塞，容易操作，便于安裝、調節(jié)和檢修。在較大的氣、液負荷或波動時，仍能維持較高的傳質速率。 氣體壓強降及液面落差較小。 F1 型浮閥的結果簡單、制造方便、節(jié)省材料、性能良好，廣泛應用在化工及煉油生產(chǎn)中，現(xiàn)已列入部頒標準（ JB16868）內， F1型浮閥又分輕閥和重閥兩種，但一般情況下都采用重閥，只有處理量大且要求壓強降很低的系統(tǒng)中，才用輕閥。塔釜采用間接蒸汽加熱，塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送至儲罐。對于二元混合物的分離，應采用連續(xù)精餾流程 （ 精餾是利用物質沸點的不同，多次進行混合蒸汽的部分冷凝和混合 液的部分蒸發(fā)的過程，以達到分離目的） 。首先，將乙烯在一定溫度、壓力條件下通入濃硫酸中，生成硫酸酯，再將硫酸酯在水解塔中加熱水解而得乙醇，同時有副產(chǎn)物乙醚生成。發(fā)酵法的原料可以是含淀粉的農(nóng)產(chǎn)品，如谷類、薯類或野生植物果實等；也可用制糖廠的廢糖蜜；或者用含纖維素的木屑、植物莖稈等?；S中精餾操作是在直立圓形的精餾塔內進行 ，塔內裝有若干層塔板或充 填一定高度的填料。不同濃度的乙醇可以用來作化工原理課程設計 6 為消毒劑。 精餾設計包括設計方案的選取，主要設備的工藝設計計算 —— 物料衡算、熱量衡算、工藝參數(shù)的選定、設備的結構設計和工 藝尺寸的設計計算，輔助設備的選型，工藝流程圖，主要設備裝置 圖等內容。本課程設計是設計水 乙醇混合液浮閥精餾塔。為此，掌握氣液相平衡關系，熟悉各種塔型的操作化工原理課程設計 5 特性，對選擇、設計和分析分離過程中的各種參數(shù)是非常重要的。 3. 迅速準確地進行工程計算 的能力。 X X X X 學 院 化工原理課程設計 20XX － 20XX 學年度 XX 學院 制藥工程 專業(yè) 班級 XXXXXX 學號 XXXXXXXX 題目名稱 年產(chǎn) 5000t 乙醇產(chǎn)品的浮閥 式精餾塔的設計 學生姓名 XX 指導教師 XXX 設計時間 ： XXXX 年 XX 月 XX 日～ XXXX 年 XX 月 XX 日 化工原理課程設計 1 X X X X 學院 化工原理課程設計任務書 XX 學院 XXXX 專業(yè) 班級 XXXX 姓名 XX 學號 XXXXXXXX 設計題目： 年產(chǎn) 5000 t 乙醇產(chǎn)品的 浮閥 式精餾塔的設計 課程設計的目的與意義： 化工原理課程設計是培養(yǎng)學生綜合運用化工原理及先修課程的基本知識進行化工工藝設計的能力，使學生掌握化工設計的基本程序和方法，得到一次化工設計的基本訓練，并應著重培養(yǎng)學生以下幾方面的能力。 4. 用簡潔的文字、清晰的圖表示表達自己設計結果的能力。 塔設備是化工、煉油生產(chǎn)中最重要的設備類型之一。浮閥塔在操作彈性、塔板效率、壓降、生產(chǎn)能力以及設備造價等方面都比較優(yōu)越。通過對精餾塔的運算，可以得出精餾塔的各種設計如塔的工藝流程、生產(chǎn)操作條件及物性參數(shù)是合理的，換熱器和泵及各種接管尺寸是合理的，以保證精餾過程的順利進行并使效率盡可能的提高 。乙醇也可以作為酒精的飲料和汽車的燃料。為實現(xiàn)精餾分離操作，除精餾塔外，還必須從塔底引入上升蒸汽流和從塔頂引 入下降液。這些物質經(jīng)一定的預處理后，經(jīng)水解（ 用廢蜜糖作原料部經(jīng)這一步）、發(fā)酵，即可制得乙醇。間接水合法可用低純度的乙醇作原料、反應條件較溫和，乙烯轉化率高，但設備腐蝕嚴重，生產(chǎn)流程長，已為直接水合法取代。設計中采用泡點進料，將原料 液通過預熱器加熱至泡點后送入精餾塔內。 塔的選擇 化工原理課程設計 7 塔設備是煉油和化工生產(chǎn)的重要設備，其目的在于提供氣液兩相充分接觸的場所，有效地實現(xiàn)兩相間的傳熱、傳質，以達到理想的分離效果，因此他在石油化工生產(chǎn)中得到廣泛的應用。浮閥塔具有下列優(yōu)點： 生產(chǎn)能力大。 塔的造價低。（ 2）流體阻力小，運轉費用低。 第二章 工藝計算 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾 分率及餾出液流量 化工原理課程設計 8 乙醇的摩爾質量 MA = 46kg/kmol 水的摩爾質量 MB = 18kg/kmol XF = ()/(()+()) = XD = ()/(()+()) = XW = ()/(()+()) = 餾出液流量 ： D = (5000 1000 )/(330 24 ( 46+ 18)) = kmol/h 最小回流比和適宜回流比的選取 （ 1） 最小回流比 乙醇 水體系為非理想體系，其平衡曲線有下凹部分，當操作線與 q 線的交點尚未落在平衡線上之前，操作線已與平衡性相切，如圖一 中 g點 所示， 為此 衡濃區(qū)出現(xiàn) g點 附近 。 ② 塔底溫度 設 塔頂溫度為 tW= ℃ 由乙醇的 Antoine 方程 lgPA* = – (t+) (a) 由水的 Antoine 方程 lgPB* = – (t+) (b) 以及 P = PA* xA + PB* (1xA) (c) 由（ a）、 (b) pA* = KPa pB* = KPa 代入 (c)中 )1( ABAA xPxPP ??? ?? = xW + (1 xW ) = KPa p(塔 底 操作壓力 )p = = ( 1%) 所以假設成立。L = ∑ xi181。 精餾段的平均溫度 tm = ( +)/2 = ℃ 平均摩爾質 量 （ 1） 塔頂混合物平均摩爾質量 由 xD = y1 = ,查平衡 曲線 （見圖 二 ）得 x1 = MLDm = 46 + 18 = kg/mol MVDm = 46 + 18 = kg/mol 化工原理課程設計 13 （ 2） 進料板混合物平均摩爾質量計算 由圖解理論板（見圖二）得 xF = , yF = MLFm = 46 + 18 = kg/mol MVFm = 46 + 18 = kg/mol （ 2） 塔底混合物平均摩爾質量 xW = 由試差法可求得 yW = ML′ Wm = 46 + 18 = kg/mol MV′ Wm = 46 + 18 = kg/mol （ 4） 精餾段的平均摩爾質量 MLm = ( + ) / 2 = kg/mol MVm = ( + )/2 = kg/mol （ 5） 提留段的平均摩爾質量 ML′ m = ( + ) / 2 = kg/mol MV′ m = ( + )/2 = kg/mol 平均密度 氣相平均密度 （ 1） 精餾段氣相平均密度 ρ vm = (pmMvm)/(RTm) = ( )/( (+)) = kg/m3 （ 2） 提留段 氣 相平均密度 ρ v′ m = (pmMvm)/(RTm) = ( )/( (+)) = kg/m3 液相平均密度 （ 1） 塔頂液相平均密度 液相平均密度由下式計算， 即 1/ρ m =∑ω i/ρ i 塔頂 平均密度， 由 tD = ℃ ,查手冊得ρ 水 = kg/m3,ρ 乙醇 = kg/m3 ρ LDm = 1/（ / + /） = kg/m3 （ 2） 進料板液相平均密度 進料板平均密度。其中的 C20 由圖查取，圖的橫坐標為 （ Ls1 / Vs1） (ρ Lm /ρ vm) = (( 104 3600 )/ ( 3600)) ( / ) = 取 板間距 HT = ，板上液層高度 hL = ,則 HT – hL = – = 查圖得 C20 = ,則 C = C20(σ L/ 20) = () = umax = )( ? = m/s 取安全系數(shù)為 U = umax= = m/s D = )(4 uv = )()( ?? = 按標準塔徑圓整后 D = 塔截面積為 AT = = = m3 實際空塔氣速 u = V/AT = 化工原理課程設計 16 精餾塔有效高度的計算 在精料 版上方開一個人孔，在精餾段設倆個人孔，其高度約為 m 則 Z = Z 精 + Z 提 + 3 = (263) + (92) + = 第五 章 塔板主要工藝尺寸的計算 溢流裝置計算 堰長 wl 塔徑 D = ,選用單溢流弓降液管，采用凹形受液盤 . 取 wl = = = 溢流堰高度 wh h = hL – ho