【正文】 0 1 0 0 9 7 .9 97 1 7 .4 7 3 0 .1 7 1 7 .4cW???? ? ? 3/kgm 1 0 0 9 0 1 0 0 9 7 .9 97 2 6 .1 7 3 7 .5 7 2 6 .1wW???? ? ? 3/kgm 1 0 .0 0 0 1 1 0 .0 0 0 17 1 9 .9 5 7 2 8 .3 9W???? ? ? 3/kgm 所以1 7 3 8 .1 3 7 4 3 .3 5 7 4 0 .7 422FDL ??? ? ?? ? ?3/kgm 2 7 2 8 .3 9 7 3 8 .1 3 7 3 3 .2 622WFL ??? ? ?? ? ?3/kgm 46 (1 ) 60LD DDxx? ? ? ? ? ? 0 .9 9 2 3 4 6 ( 1 0 .9 9 2 3 ) 6 0 4 6 .1 1LD? ? ? ? ? ? ?/kg kmol 46 (1 ) 60LF FFxx? ? ? ? ? ? 0 .5 1 6 3 4 6 ( 1 0 .5 1 6 3 ) 6 0 5 2 .7 7LF? ? ? ? ? ? ?/kg kmol 46 (1 ) 60LW WWxx? ? ? ? ? ? 0. 00 01 3 46 ( 1 0. 00 01 3 ) 60 60 .0 0LW? ? ? ? ? ? ?/kg kmol 化工原理課程設(shè)計(jì) 9 1 4 6 .1 1 5 2 .7 7 4 9 .4 422L D L FL ? ? ? ?? ? ? ?/kg kmol 2 6 0 . 0 0 5 2 . 7 7 5 6 . 3 922L W L FL ? ? ? ?? ? ? ?/kg kmol 4 6 (1 ) 6 0VD DDyy? ? ? ? ? ? 0 .9 9 6 4 4 6 ( 1 0 .9 9 6 4 ) 6 0 4 6 .0 5VD? ? ? ? ? ? ?/kg kmol 46 (1 ) 60VF FFyy? ? ? ? ? ? 0 .6 8 9 7 4 6 ( 1 0 .6 8 9 7 ) 6 0 5 0 .3 4VF? ? ? ? ? ? ?/kg kmol 4 6 (1 ) 6 0VW WWyy? ? ? ? ? ? 0. 00 02 6 46 ( 1 0. 00 02 6) 60 60 .0 0VW? ? ? ? ? ? ?/kg kmol 1 4 6 .0 5 5 0 .3 4 4 8 .2 022V D V FV ? ? ? ?? ? ? ?/kg kmol 2 6 0 . 0 0 5 0 . 3 4 5 5 . 1 722V W V FV ? ? ? ?? ? ? ?/kg kmol 5 0 . 3 4 2 7 3 . 1 5 1 0 4 . 3 6 1 . 7 5 72 2 . 4 1 0 1 . 3 2 5 ( 2 7 3 . 1 5 8 6 . 5 9 )VF? ????? ? ?3/kgm 4 6 . 0 5 2 7 3 . 1 5 1 0 4 . 3 6 1 . 6 4 22 2 . 4 1 0 1 . 3 2 5 ( 2 7 3 . 1 5 7 9 . 1 7 )VD? ??? ? ?3/kgm 6 0 . 0 0 2 7 3 . 1 5 1 0 4 . 3 6 2 . 0 3 02 2 . 4 1 0 1 . 3 2 5 ( 2 7 3 . 1 5 9 7 . 9 9 )VW? ????? ? ?3/kgm 1 1 .7 5 7 1 .6 4 2 1 .7 02V? ???3/kgm 2 1 .7 5 7 2 .0 3 0 1 .8 9 42V? ???3/kgm 混合液體 平均 表面張力 根據(jù)內(nèi)差法求的表面張力 化工原理課程設(shè)計(jì) 10 表 醇類(lèi)液體表面張力 mN/m 名稱(chēng) 溫度， ℃ 60 80 100 乙醇 正丙醇 塔頂液相平均表面張力的計(jì)算 : ? 1 8 0 6 0 8 0 7 9 .1 71 8 .2 8 2 0 .2 5 1 8 .2 8DA???? ? ? ?? /mN m 8 0 6 0 8 0 7 9 .1 71 9 .4 0 2 1 .2 7 1 9 .4 0DB???? ? ? ?? /mN m 0. 99 18 .3 6 ( 1 0. 99 ) 19 .4 8 18 .3 7D A D A B D B??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?/mN m 進(jìn)料板液相平均表面張力的計(jì)算 : ? 1 0 0 8 0 1 0 0 9 7 .9 91 6 .2 9 1 8 .2 8 1 6 .2 9WA???? ? ? ?? /mNm 1 0 0 8 0 1 0 0 9 7 .9 91 7 .5 0 1 9 .4 0 1 7 .5 0WB???? ? ? ?? /mNm 0 .0 0 0 1 1 6 .4 9 ( 1 0 .0 0 0 1 ) 1 7 .6 9 1 7 .6 9W A W A B W B??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?/mN m 塔底液相平均表面張力的計(jì)算 : ? 1 0 0 8 0 1 0 0 8 6 .5 91 6 .2 9 1 8 .2 8 1 6 .2 9FA???? ? ? ?? /mN m 1 0 0 8 0 1 0 0 8 6 .5 91 7 .5 0 1 9 .4 0 1 7 .5 0FB???? ? ? ?? /mN m 0. 45 17 .6 2 ( 1 0. 45 ) 18 .7 7 18 .2 5F A F A B F B??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?/mN m (1)精餾段的平均表面張 力：1 1 8 .3 7 1 8 .2 5 1 8 .3 122DF? ? ? ?? ? ? ?/mN m (2)提餾段 的 平均 表面 張力：2 1 7 . 6 9 1 8 . 2 5 1 7 . 9 722FW? ? ? ?? ? ? ?/mN m 混合物的粘度 化工原理課程設(shè)計(jì) 11 表 醇類(lèi)液體粘度 mPas? 名稱(chēng) 溫度， ℃ 60 80 100 乙醇 正丙醇 根據(jù)內(nèi)差法求不同溫度下的粘度 B 1 ? 查表，得 ? ?乙 醇 mPas?, ? ?丙 醇 mPas? 1 ? 查表，得 ? ?乙 醇 mPas?, ? ?丙 醇 mPas? (1)精餾段粘度： 1 1 1(1 )xx? ? ?? ? ?乙 醇 丙 醇 ( 1 ) ? ? ? ? ? ? mPas? (1)提留段粘度 : 39。再將計(jì)算得到 pA176。、 pB176。進(jìn)料位置為第 19塊板，在板式塔主要工藝尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算中得出塔徑為 米，設(shè)置了 五 個(gè)人孔，塔高 米，通過(guò)浮閥板的流體力學(xué)驗(yàn)算，證明各指標(biāo)數(shù)據(jù)均符合標(biāo)準(zhǔn)。 本次設(shè)計(jì)針對(duì)二元物系的精餾問(wèn)題進(jìn)行分析、計(jì)算、核算、繪圖，是較完整的精餾設(shè)計(jì)過(guò)程。 (5) 液面梯度小。具有以下特點(diǎn)： (1) 處理能力大，比同塔徑的泡罩塔可增加 20～ 40％，而接近于篩板塔。所以，只要理論板足夠多，回流足夠大時(shí)，在塔頂可能得到高純度的輕組分產(chǎn)品，而在塔底獲得高純度的重組分產(chǎn)品。在現(xiàn)代的工業(yè)生產(chǎn)中已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于物系的分離、提純、制備等領(lǐng)域，并取得了良好的效益。 （ 2） 畫(huà)出帶控制點(diǎn) 的工藝流程圖、塔板版面布置圖、精餾塔設(shè)計(jì)條件圖。 （ 3） 寫(xiě)出該精餾塔的設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，包括設(shè)計(jì)結(jié)果匯總和設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)。其中主要包括板式塔和填料塔，而板式塔的塔板類(lèi)型主要有泡罩塔板、浮閥塔板、篩板塔 板、舌形塔板、網(wǎng)孔塔板、垂直塔板等等 ,本次課程設(shè)計(jì)是浮閥塔。 精餾廣泛應(yīng)用于石油 ,化工 ,輕工等工業(yè)生產(chǎn)中 ,是液體混合物分離中首選分離方法 。 (2) 操作彈性大，一般約為 5～ 9，比篩板、泡罩、舌形塔板的操作彈性要大得多。 (6) 使用周期長(zhǎng)。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、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、工藝流程圖的制作、主要設(shè)備的工藝條件圖等內(nèi)容。 關(guān)鍵詞 ： 浮閥 精餾塔、物料衡算、流體力學(xué) 檢 驗(yàn) 化工原理課程設(shè)計(jì) 5 第二章 塔板的工藝設(shè)計(jì) 精餾塔全塔物料衡算 F:進(jìn)料量 (Kmol/s) XF:原料組成 D:塔頂產(chǎn)品流量 (Kmol/s) XD:塔頂組成 W:塔底殘液流量 (Kmol/s) XW:塔底組成 原料乙醇組成 : XF=605546454645? =% 塔頂組成 : XD=601046904690?=% 塔底組成 : XW=604646?=% 進(jìn)料量 : F=25 千噸 /年 = 3 6 0 07 2 0 0 )(1 0 0 01 0 0 025 ? ???? = Kmol/s 物料衡算式 :F=D+W F XF=D XD+W XW 聯(lián)立代入求解 :D= 精餾段和提餾段的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算 溫度及 平均相對(duì)揮發(fā)度 α 的計(jì)算 因?yàn)橐掖?正丙醇可視為理想物系，故塔的平均相對(duì)揮發(fā)度的確定可運(yùn)用安托因方程和拉烏爾定律，采用試差法，通過(guò) Excel 計(jì)算 出 : Ct BAp ????lg （ ） ???BABpp ppx ??? （ ） 雙組分理想溶液相對(duì)揮發(fā)的計(jì)算 [5]: ??BApp?? （ ） 式中： p176?！?溶液溫度 t 時(shí)純組分 A、 B 的飽和蒸汽壓， kPa； α— 相對(duì)揮發(fā)度 。、 pB176。39。22 5 6 .3 9 0 .0 6 5 8 3 .7 1 0LL M L? ? ? ? /kgs 39。 由 Excel 計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表 ： 表 逐板法計(jì)算理論塔板數(shù)結(jié)果 x編號(hào) x的值 y編號(hào) y的值 x1 y1 x2 y2 x3 y3 x4 y4 x5 y5 x6 y6 x7 y7 x8 y8 x9 y9 x10 y10 x11 y11 x12 y12 x13 y13 x14 y14 x15 y15 x16 y16 x17 y17 x18 y18 x19 y19 x20 y20 x21 y21 x22 y22 x23 y23 x24 y24 X25 y25 采用 逐板計(jì)算法 求得理論板層數(shù) NT=25（包括再沸器） ,加料板為第 9 塊理論板 ， 其中精餾段有 8塊，提留段有 17 塊。1 ?? /ms 溢流裝置 堰長(zhǎng) Wl 取 5 5 1Wl D m? ? ? ? 溢流堰高度 Wh W L OWh h h?? 選擇平直堰 堰上層高度 2 / 32 .8 4 ( / )1000O W h Wh E L l?? （ 1）精餾段 2 / 32 . 8 4 0 . 0 0 0 3 1 7 3 6 0 01 ( ) 0 . 0 1 51 0 0 0 0 . 9 1OWhm?? ? ? ? 0 .0 7 0 .0 1 5 0 .0 5 5L owWh h h m? ? ? ? ? （ 2）提 餾 段 2 / 32 . 8 4 0 . 0 0 0 4 3 2 3 3 6 0 01 ( ) 0 . 0 1 91 0 0 0 0 . 9 1OW ?? ? ? ? ? 0 .0 7 0 .0 1 9 0 .0 5 1L o wWh h h m? ??? ? ? ? ? 弓 形降液管寬度 dW 和截面積 fA 由 ? 查得 TAA ? ， ? 則 A m? ? ? ?， ? 化工原理課程設(shè)計(jì) 16 驗(yàn)算降液管內(nèi)停留時(shí)間 精餾段：10 .1 0 2 0 .4 5 1 4 .4 80 .0 0 3 1 7FTSAH sL? ?? ? ? 提留段：20 .1 0 2 0 .4 5 1 0 .6 20 .0 0 4 3 2 3FTSAH sL? ? ?? ? ? ? 停留時(shí)間 ? 5s，故降液管可使用 降液管底隙高度 0h （ 1）精餾段 取 降液管底隙