【正文】 ................................................................................................ 28 塔總高的計(jì)算 ................................................................................................. 28 塔的頂部空間高度 .................................................................................... 28 塔的底部空間高度 .................................................................................... 28 人孔 ......................................................................................................... 28 裙座 ........................................................................................................ 28 筒體與封頭 .............................................................................................. 29 進(jìn)料管 ..................................................................................................... 29 回流管 ..................................................................................................... 30 塔底出料管 .............................................................................................. 30 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院 0409402 班 5 / 42 塔頂蒸汽出料管 ....................................................................................... 30 塔底進(jìn)氣管 .............................................................................................. 31 法蘭 ........................................................................................................... 31 第 六章 附屬設(shè)備的計(jì)算 .......................................................................................... 33 熱量衡算 ........................................................................................................ 33 附屬設(shè)備的選型 ............................................................................................. 34 再沸器 ..................................................................................................... 34 塔頂回流冷凝器 ....................................................................................... 35 塔頂產(chǎn)品冷凝器 ....................................................................................... 35 塔底產(chǎn)品冷凝器 ....................................................................................... 36 原料預(yù)熱器 .............................................................................................. 36 蒸汽噴出器 .............................................................................................. 36 第七章 設(shè)計(jì)評(píng)述 ...................................................................................................... 37 精餾塔工藝設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果總表 .................................................................................. 38 主要符號(hào)說明 .............................................................................................................. 40 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................... 42 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院 0409402 班 6 / 42 第一章 設(shè)計(jì)方案簡介 精餾的基本原理是根據(jù)各 液體在混合液中的揮發(fā)度不同，采用多次部分汽 化和多次部分冷凝的原理來實(shí)現(xiàn)連續(xù)的高純度分離。 分離乙醇 — 水混合液的篩板精餾塔 設(shè)計(jì) 課題名稱： 化工課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 系 別： 化環(huán)學(xué)院 專 業(yè)： 化工 2 班 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院 0409402 班 2 / 42 附 化工原理 — 化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ) 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 1 專業(yè) 化工 班級(jí) 0409402 設(shè)計(jì)人 一 . 設(shè)計(jì)題目 分離乙醇 — 水混合液的篩板精餾塔 設(shè)計(jì) 二 . 原始數(shù)據(jù)及條件 生產(chǎn)能力：年 處理量 8 萬噸（開工率 300 天 /年），每天工作 24 小時(shí)； 原料：乙醇含量為 20%（質(zhì)量百分比，下同） 的常溫液體； 分離要求：塔頂，乙醇含量不低于 90%， 塔底，乙醇含量不高于 8%； 操作條件： 三 . 設(shè)計(jì)要求： （一）編制一份設(shè)計(jì)說明書，主要內(nèi)容包括： 1. 前言 2. 設(shè)計(jì)方案的確定和流程的說明 3. 塔的工藝計(jì) 算 4. 塔和塔板主要工藝尺寸的設(shè)計(jì) a. 塔高、塔徑及塔板結(jié)構(gòu)尺寸的確定 b. 塔板的流體力學(xué)驗(yàn)算 c. 塔板的負(fù)荷性能圖 5. 附屬設(shè)備的選型和計(jì)算 6. 設(shè)計(jì)結(jié)果一覽表 7. 注明參考和使用的設(shè)計(jì)資料 8. 對(duì)本設(shè)計(jì)的評(píng)述或有關(guān)問題的分析討論。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。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。 (3) 篩板塔盤現(xiàn)在很少用了，比浮閥塔的效率低，操作彈性小。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。 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院 0409402 班 7 / 42 第二章工藝流程 圖 及說明 首先， 乙醇 和 水 的原料混合物進(jìn)入原料罐，在里面停留一定的時(shí)間之后，通過泵進(jìn)入原料預(yù)熱器，在原料預(yù)熱器中加熱到泡點(diǎn)溫度，然后，原料從進(jìn)料口進(jìn)入到精餾塔中。塔里的混合物不斷重復(fù)前面所說的過程，而進(jìn)料口不斷有新鮮原料的加入。 s 2t =℃ 查表，得μ 水 = s 理論塔板和實(shí)際塔板數(shù)的計(jì)算 回流比的確定： 繪出乙醇 — 水的氣液平衡組成，即 tXY 曲線圖， 由上圖知，點(diǎn) a 與縱軸的截距為 ，即為 值 XD=, 最小回流比 Rmin= 操作回流比 R= Rmin= 理論塔板數(shù)的確定： 圖解法求解： 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院 0409402 班 14 / 42 YC = =,易做得提留段 、精餾段和 q線 的操作線 ， 作圖如下： 由圖知，理論塔板數(shù) : 精餾段需 NT1 = 10 塊，提餾段需 NT2 = 31=2 塊。 精餾段 (1)干板阻力 1 / 25 1 / 2501 173 73 5 / Vu m s??? ??? ? ??? ?????? 因 u01u0c1 故 2 21 0 111 . 0 6 3 1 1 . 6 45 . 3 4 5 . 3 4 0 . 0 4 72 8 3 5 . 4 0 2 9 . 8 1VCLuhmg?? ?? ??? ? ? ? ??? ??????? (2)板上充氣液層阻力 取 ?????? mhL ? 則 0. 5 0. 05 0. 02 5l o Lh h m?? ? ? ? (3)液體表面張力所造成的阻力 3 31104 * 1 0 4 1 0 3 8 . 9 0 5 0 . 0 0 0 4 98 3 5 . 4 0 9 . 8 1 0 . 0 3 9Lhmgd? ?? ? ???? ? ??? ?hhhh lcp ???1 =++= 單板的壓力降： 1 1 1 0 . 0 7 2 5 8 3 5 . 4 0 9 . 8 1 5 9 4 . 1 6 0 . 7 ap p L ap h g p K P?? ? ? ? ? ? ? 精餾段平均壓強(qiáng) ： ? ?1 ( 4 ) 4 14 K P a? ? ? ? ??? 提留段 （ 1） 干板阻力 1 / 1. 82 5 1 / 1. 82 502 273 73 5 / Vu m s??? ??? ? ??? ?????? 因 u02u0c2 故 2 22 0 220 . 6 6 2 5 1 4 . 7 45 . 3 4 5 . 3 4 0 . 0 4 22 9 2 4 . 4 8 2 9 . 8 1VCLuhmg?? ?? ??? ? ? ? ? ??? ??????? （ 2）板上充氣液層阻力 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院 0409402 班 21 / 42 取 ?????? mhL ? 則 0. 5 0. 05 0. 02 5l o Lh h m?? ? ? ? （ 3）液體表面張力所造成的阻力 3 32204 1 0 4 1 0 5 5 . 2 3 0 . 0 0 0 6 29 2 4 . 4 8 9 . 8 1 0 . 0 3 9Lhmgd? ?? ? ?? ??? ? ??? ?hhhh lcp ???2 =++= 單板的壓力降 2 2 2 0 . 0 6 7 6 9 0 4 . 4 8 9 . 8 1 6 1 3 . 0 7 0 . 7p p L ap h g p K P a?? ? ? ? ? ? ? 提留段平均壓強(qiáng)： ? ?2 ( 4 10 25 14 94 ) 4 10 25 14 94 11 13 0 7 11 482P K P a? ? ? ? ? ? ? ? ??? 淹塔 為 了 防 止 淹 塔 現(xiàn) 象 的 發(fā) 生 ， 要 求 控 制 降 液 管 中 清 液 高 度 精餾段 (1)單層氣體通過塔板壓降所相當(dāng)?shù)囊褐叨?1 ? (2) 液 體 通 過 液 體 降 液 管 的 壓 頭