【正文】 = xD + (1 xD ) = KPa p(塔頂操作壓力 ) p = = ( 1%) 所以假設(shè)成立。（ 5）不易堵塞，容易操作，便于安裝、調(diào)節(jié)和檢修。在較大的氣、液負(fù)荷或波動(dòng)時(shí)，仍能維持較高的傳質(zhì)速率。 氣體壓強(qiáng)降及液面落差較小。 F1 型浮閥的結(jié)果簡(jiǎn)單、制造方便、節(jié)省材料、性能良好，廣泛應(yīng)用在化工及煉油生產(chǎn)中，現(xiàn)已列入部頒標(biāo)準(zhǔn)（ JB16868）內(nèi)， 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(qiáng)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(chǔ)罐。對(duì)于二元混合物的分離，應(yīng)采用連續(xù)精餾流程 （ 精餾是利用物質(zhì)沸點(diǎn)的不同，多次進(jìn)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(dá)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(shí)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(shí)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(nèi)進(jìn)行 ，塔內(nèi)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(shè)計(jì) 6 為消毒劑。 精餾設(shè)計(jì)包括設(shè)計(jì)方案的選取，主要設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算 —— 物料衡算、熱量衡算、工藝參數(shù)的選定、設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工 藝尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算，輔助設(shè)備的選型，工藝流程圖，主要設(shè)備裝置 圖等內(nèi)容。本課程設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)水 乙醇混合液浮閥精餾塔。為此，掌握氣液相平衡關(guān)系，熟悉各種塔型的操作化工原理課程設(shè)計(jì) 5 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。 3. 迅速準(zhǔn)確地進(jìn)行工程計(jì)算 的能力。 X X X X 學(xué) 院 化工原理課程設(shè)計(jì) 20XX － 20XX 學(xué)年度 XX 學(xué)院 制藥工程 專業(yè) 班級(jí) XXXXXX 學(xué)號(hào) XXXXXXXX 題目名稱 年產(chǎn) 5000t 乙醇產(chǎn)品的浮閥 式精餾塔的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 XX 指導(dǎo)教師 XXX 設(shè)計(jì)時(shí)間 ： XXXX 年 XX 月 XX 日～ XXXX 年 XX 月 XX 日 化工原理課程設(shè)計(jì) 1 X X X X 學(xué)院 化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 XX 學(xué)院 XXXX 專業(yè) 班級(jí) XXXX 姓名 XX 學(xué)號(hào) XXXXXXXX 設(shè)計(jì)題目： 年產(chǎn) 5000 t 乙醇產(chǎn)品的 浮閥 式精餾塔的設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)的目的與意義： 化工原理課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用化工原理及先修課程的基本知識(shí)進(jìn)行化工工藝設(shè)計(jì)的能力，使學(xué)生掌握化工設(shè)計(jì)的基本程序和方法，得到一次化工設(shè)計(jì)的基本訓(xùn)練，并應(yīng)著重培養(yǎng)學(xué)生以下幾方面的能力。 4. 用簡(jiǎn)潔的文字、清晰的圖表示表達(dá)自己設(shè)計(jì)結(jié)果的能力。 塔設(shè)備是化工、煉油生產(chǎn)中最重要的設(shè)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(shè)備造價(jià)等方面都比較優(yōu)越。通過對(duì)精餾塔的運(yùn)算，可以得出精餾塔的各種設(shè)計(jì)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(jìn)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(shí)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(zhì)經(jīng)一定的預(yù)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(yīng)條件較溫和，乙烯轉(zhuǎn)化率高，但設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，生產(chǎn)流程長(zhǎng)，已為直接水合法取代。設(shè)計(jì)中采用泡點(diǎn)進(jìn)料，將原料 液通過預(yù)熱器加熱至泡點(diǎn)后送入精餾塔內(nèi)。 塔的選擇 化工原理課程設(shè)計(jì) 7 塔設(shè)備是煉油和化工生產(chǎn)的重要設(shè)備，其目的在于提供氣液兩相充分接觸的場(chǎng)所，有效地實(shí)現(xiàn)兩相間的傳熱、傳質(zhì)，以達(dá)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(yīng)用。浮閥塔具有下列優(yōu)點(diǎn)： 生產(chǎn)能力大。 塔的造價(jià)低。（ 2）流體阻力小，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低。 第二章 工藝計(jì)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(shè)計(jì) 8 乙醇的摩爾質(zhì)量 MA = 46kg/kmol 水的摩爾質(zhì)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(dāng)操作線與 q 線的交點(diǎn)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(diǎn) 所示， 為此 衡濃區(qū)出現(xiàn) g點(diǎn) 附近 。 ② 塔底溫度 設(shè) 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(shè)成立。L = ∑ xi181。 精餾段的平均溫度 tm = ( +)/2 = ℃ 平均摩爾質(zhì) 量 （ 1） 塔頂混合物平均摩爾質(zhì)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(shè)計(jì) 13 （ 2） 進(jìn)料板混合物平均摩爾質(zhì)量計(jì)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(zhì)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(zhì)量 MLm = ( + ) / 2 = kg/mol MVm = ( + )/2 = kg/mol （ 5） 提留段的平均摩爾質(zhì)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(jì)算， 即 1/ρ m =∑ω i/ρ i 塔頂 平均密度， 由 tD = ℃ ,查手冊(cè)得ρ 水 = kg/m3,ρ 乙醇 = kg/m3 ρ LDm = 1/（ / + /） = kg/m3 （ 2） 進(jìn)料板液相平均密度 進(jìn)料板平均密度。其中的 C20 由圖查取，圖的橫坐標(biāo)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(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后 D = 塔截面積為 AT = = = m3 實(shí)際空塔氣速 u = V/AT = 化工原理課程設(shè)計(jì) 16 精餾塔有效高度的計(jì)算 在精料 版上方開一個(gè)人孔，在精餾段設(shè)倆個(gè)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(jì)算 溢流裝置計(jì)算 堰長(zhǎng) 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