【正文】 ........10 表面張力計(jì)算 ........................................................12 黏度的求取 ..........................................................13 相對(duì)揮發(fā)度的求取： ..................................................13 塔板數(shù)的確定 ...........................................................14 回流比的確定 .......................................................14 汽液負(fù)荷計(jì)算： ......................................................14 理論塔層數(shù) NT 的求取 .................................................14 實(shí)際板數(shù)的求取 ....................................................15 精餾塔主要工藝尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算 ...........................................16 氣液相體積流量記算 ..................................................16 塔徑計(jì)算與選擇 ......................................................17 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) IV 溢流裝置的計(jì)算 ......................................................19 塔板布置 ............................................................20 篩孔計(jì)算及其開孔率 ...................................................20 塔總體高度計(jì)算 .......................................................21 篩板的流體力學(xué)計(jì)算 ......................................................22 氣體通過篩板壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨?.......................................22 液面落差 .............................................................23 液沫夾帶量的驗(yàn)算 .....................................................23 漏液的鹽驗(yàn)算 .........................................................24 液泛的驗(yàn)算 ...........................................................24 塔板負(fù)荷性能圖 ..........................................................24 液沫夾帶線 ...........................................................24 液泛線： .............................................................27 液體負(fù)荷上限線 .......................................................28 液相負(fù)荷下限線 .......................................................29 漏液線 ...............................................................29 塔的接管 ................................................................30 進(jìn)料管 ...............................................................30 回流管 ...............................................................31 塔底出料罐 ...........................................................31 參考文獻(xiàn) ....................................................................33 附錄（一） ...............................................33 附錄（二）程序 ...........................................36 結(jié)束語 ...................................................37 化工原理課程設(shè)計(jì)教師評(píng)分表 ...............................38 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 1 摘 要 化工生產(chǎn)常需進(jìn)行液體混合物的分離以達(dá)到提純或回收有用組分的目的，精餾是利用液體混合物中各組分揮發(fā)度的不同并借助于多次部分汽化和部分冷凝達(dá)到輕重組分分離的方法。 吉林化工學(xué)院 化 工 原 理 課 程 設(shè) 計(jì) 題目 乙醇 丙醇二元物系篩板精餾塔設(shè)計(jì) 教 學(xué) 院 化學(xué)與制藥工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 學(xué)生姓名 學(xué)生學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師 計(jì)海峰 20xx 年 6 月 21 日 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) II 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 設(shè)計(jì)題目： 乙醇 丙醇二元物系篩板精餾塔設(shè)計(jì) 工藝操作條件 (1) 加料量為 : 100kmol/h (2) 加料狀態(tài)： 泡點(diǎn)進(jìn)料 (3) 分離要求： 進(jìn) 料 組 成 x= 餾出液組成 xd= 釜 液 組 成 xw= （以上均為摩爾分率） 加料熱狀況 q= (4) 操作壓力： 常壓 atmP 1? （絕壓），單板壓降≤ (5) 回流比 min( )RR?? 設(shè)計(jì)任務(wù) ： （ 1） 完成該精餾塔的工藝設(shè)計(jì)，包括物料衡算、熱量衡算、篩板塔的設(shè)計(jì)計(jì)算。精餾操作在化工、石油化工、輕工等工業(yè)生產(chǎn)中中占有重要的地位。此設(shè)計(jì)針對(duì)二元物系的精餾問題進(jìn)行分析、選取、計(jì)算、核算、繪圖等，是較完整的精餾設(shè)計(jì)過程，該設(shè)計(jì)方法被工程技術(shù)人員廣的采用。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，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。根據(jù)操作方式又可分為連續(xù)精餾塔與間歇精餾塔。這種結(jié)構(gòu)不僅結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，制造成本高，而且氣體通道曲折多變、干板壓降達(dá)、液泛氣速低、生產(chǎn)能力小。 ⑷ 舌形塔板 舌形塔板是為了防止過量液沫夾帶而設(shè)計(jì)的一種塔型，由舌孔噴出的氣流方向近于水平，產(chǎn)生的液滴幾乎不具有向上的初速度。氣流噴射方向是水平的，液滴在垂直方向的初速度為零，液沫夾帶量很小。 篩板精餾塔是煉油、化工、石油化工等生產(chǎn)中廣泛 應(yīng)用的汽液傳質(zhì)設(shè)備。 篩板的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低；板上液面落差小，氣體壓降低，生產(chǎn)能力較大，氣體分散均勻，傳質(zhì)效率較高。其缺點(diǎn)是小孔徑篩板易堵塞，不適宜處理臟的、粘性大的和帶固體粒子的料液。間歇蒸餾具有操作靈活，適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，適合于小規(guī)模，多品種或多組分物系的初步分離。 另外，為保持塔的操作穩(wěn)定性，流程中除用泵這節(jié)送入塔原料外也可以用高位槽送料，以免受泵操作波動(dòng)的影響。 總之，確定流程時(shí)要較全面，合理地兼顧設(shè)備，操作費(fèi)用，操作控制及安全諸因素。 進(jìn)料狀況的選擇 進(jìn)料狀況一般有冷液進(jìn)料，泡點(diǎn)進(jìn)料。泡點(diǎn)進(jìn)料時(shí)，基于恒摩爾流假定，精餾段和提餾段上升蒸汽的摩爾流量相等，故精餾段和提餾段塔徑基本相等，制造上較為方便。但在一定的回流比條件下，塔底蒸汽回流液有稀釋作用，使理論板數(shù)增加，費(fèi)用增加。 回流比的選擇 回流方式可分為重力回流和強(qiáng)制回流。因?yàn)樗斃淠鞑灰装惭b，檢修和清理。 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 6 第 2 章 工 藝 計(jì) 算 物料衡算 已知 F=100kmol/h, xF=, xD=, xW= 乙醇的摩爾質(zhì)量 MA=46kg∕ kmol 丙醇的摩爾質(zhì)量 MB=60kg∕ kmol 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量 k mo lkgMXMXMk mo lkgMXMXMk mo lkgMXMXMBWAWWBDADDBFAFF/)1(/)1(/)1(?????????????????? 物料衡算原料處理量 原料液 ： 100 /F kmol h? 總物料流量衡算 ： F D W?? 易揮發(fā)組分： F D WF x D x W x? ? ? ? ? 聯(lián)立求解得 ： hkmolW /? hkmolD /? 表 2— 1 物料衡算結(jié)果表 溫度（露點(diǎn)） 氣相組成關(guān)系式： 000BA ABppx ?? ? (1) 溫度 飽和蒸汽壓關(guān)系式（安托因方程）： 乙醇： t?? ? (2) 丙醇： t?? ? (3) 各層塔板壓力計(jì)算公式： 進(jìn)料 塔頂出料 塔底出料 平均摩爾質(zhì)量 /(kg/kmol) 摩爾分?jǐn)?shù) / % 摩爾流量 /(kmol/h) 100 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 7 ? ?1A A B Ap p x p x? ? ? ? ? (4) 塔頂：已知乙醇的氣相組成 y 為產(chǎn)品組成 ，操作壓力為常壓，則通過聯(lián)立（ 1）、（ 2）、 (3)可求得操作溫度及組分飽和蒸汽壓； 塔底：已 知乙醇組成 ，操作壓力經(jīng)初步計(jì)算為。由于飽和水蒸汽冷凝時(shí)的傳熱系數(shù)很高，可以通過改變蒸汽壓力準(zhǔn)確地控制加熱溫度。水蒸氣易獲得、清潔、不易腐蝕加熱管，不但成本會(huì)相應(yīng)降低，塔結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜。 比熱容及汽化潛熱的計(jì)算 乙醇丙醇比熱容及汽化潛熱與溫度關(guān)系表 溫度 60 70 80 90 100 乙醇 汽化熱 比熱容 丙醇 汽化熱 比熱容 (1)、比熱容的計(jì)算（根據(jù)上表，利用插值法計(jì)算） 塔頂溫度 tD 下的比熱容（ ℃） 8 0 7 0 8 0 7 9 .5 83 .0 1 2 .8 8 3 .0 1pC??? 乙 醇 求得 Cp 乙醇 =()=() 同理求得 Cp 丙醇 =() 1 1 3 8 .2 3 0 .9 2 9 1 7 3 .6 5 1 4 0 .7 4 4p D p D p DC C x C x? ? ? ? ? ? ? ? ?乙 醇 丙 醇 （ ） （ ）KJ/() 同理分別求得進(jìn)料溫度 tF=℃ Cp 乙醇 =() ????? ? ? ?= 39。) m P a s???? ? ? ? ?? ?? 精餾段粘度： 提餾段粘度： 板效率： 精餾段： ? ＝ ?? ? ? ? . 4 9 0 . 4 9 2 . 0 8 7 0 . 5 1 0 9 0 . 3 7 7rE L1μ 提餾段： ??? . 4 9 0 . 4 8 0 1rE L2μ 精餾段實(shí)際板