【正文】 算 ........................................................................................... 50 預熱器的換熱面積計算 ............................................................................................ 50 離心泵選型 ................................................................................................................ 51 第七章 塔的主要接管尺寸的選取 ........................................................................................ 53 塔頂蒸氣管路 ............................................................................................................ 53 塔頂液相回流管路 .................................................................................................... 53 進料管路 .................................................................................................................... 53 塔釜殘液流出管路 .................................................................................................... 54 塔頂餾出液管路 ........................................................................................................ 55 接口管路匯總表 ........................................................................................................ 55 第八章 設計小結(jié) .................................................................................................................... 56 參考文獻 .................................................................................................................................. 58 第一章 前言 在蔡老師的指導下，我們進行了幾周的課程設計。因其良好的理化性能，而被廣泛地應用于化工、日化、醫(yī)藥等行業(yè)。但是由于常用的多為其水溶液，因此，研究和改進乙醇 `水體系的精餾設備是非常重要的。 （ 2）操作穩(wěn)定，彈性大，即當塔設備的氣 (汽 )、液負荷有較大范圍的變動時，仍能在較高的傳質(zhì)效率下進行穩(wěn)定的操作并應保證長期連續(xù)操作所必須具有的可靠性。 （ 5）耐腐蝕和不易堵塞，方便操作 、調(diào)節(jié)和檢修。 板式塔類型 氣－液傳質(zhì)設備主要分為板式塔和填料塔兩大類。對于二元混合物的分離，應采用連續(xù)精餾流程。塔釜采用間接蒸汽加熱，塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送至儲罐。 進料狀態(tài) 進料狀態(tài)與塔板數(shù)、塔徑、回流量及塔的熱負荷都有密切的聯(lián)系。有時也可采用直接蒸汽加熱。然而，直接蒸汽加熱，由于蒸汽的不斷通入，對塔底溶液起了稀釋作用，在塔底易揮發(fā)物損失量相同的情況下，塔底殘液中易揮發(fā)組分 的濃度應較低，因而塔板數(shù)稍有增加。 冷卻裝置 冷卻劑的選擇由塔頂蒸汽溫度決定。冷卻水出口溫度取得高些，冷卻劑的消耗可以減少，但同時溫度差較小，傳熱面積將增加。其次所定的設計方案需要有一定的操作彈性，各處流量應能在一定范圍內(nèi)進行調(diào)節(jié)，必要時傳熱量也可進行調(diào)整。 滿足經(jīng)濟上的要求 要節(jié)省熱能和電能的消耗，減少設備及基建費用。 保證安全生產(chǎn) 例如酒精屬易燃物料，不能讓其蒸汽彌漫車間，也不能使用容易發(fā)生火花的設備。 第三章 塔的工藝尺寸的計算 精餾塔的物料衡算 摩爾分率 乙醇的摩爾質(zhì)量 46 /AM kg kmol? 水的摩爾質(zhì)量 18 /BM kg km ol? 原料液45 / 46 2545 / 46 55 / 18Fx ??? 塔頂 / 46 / 46 / 18D ? 平均摩爾質(zhì)量 425 46 ( 1 425 ) 18 24. 790 0 /FM k g k m ol? ? ? ? ? ? 同理可得：塔頂 081 46 ( 1 081 ) 18 40. 626 8 /DM k g k m ol? ? ? ? ? ? 物料衡算 進料流量 3 5 0 0 0 1 0 0 0 1 9 6 .0 9 1 6 /2 4 .7 9 0 0 3 0 0 2 4F k m o l h????? 餾出液流量 196 .091 6 25100% 560 /A FDFxD k m ol hx? ?? ??? ? ? 釜液流量 /W F D k mol h? ? ? ? ? 由 f D WFx Dx W x?? 196 .091 6 25 560 81 137 .835 345 0 wwxx ? ? ? ??? 034 50 46 ( 1 034 50) 18 18. 096 6 /wM k g k mol? ? ? ? ? ?塔 釜 回收率 塔釜 水的回收率： (1 )(1 )wB fwxFx? ?? ? 1 3 7 . 8 3 5 6 ( 1 0 . 0 0 3 4 5 0 ) 1 0 0 % 9 2 . 4 7 %1 9 6 . 0 9 1 6 ( 1 0 . 2 4 2 5 )??? ? ??? 塔板數(shù)的確定 最小回流比及操作回流比計算： 表 31 最小回流比的確定 由圖估算的： xe= ye= m in 081 2 2 4DeeexyR yx??? ? ?故 圖 32 吉利蘭圖 已知 R、 Rmin、 Nmin 由經(jīng)驗公式進行經(jīng)濟核算，經(jīng)計算可得： 表 31 最優(yōu)回流比的確定 R X Y N N(R+1) 吉利蘭圖擬合公式： Y=+X=(RRm)/(R+1),Y=(NNm)/(N+2),費用 =（ R+1)N 由上表可知， Ropt== 作出 經(jīng)濟核算圖 N(R+1)R，如 下圖所示： 圖 33 最優(yōu)回流比的確定 理論板層數(shù) N 的計算 由相平衡方程式1 ( 1)xy x??? ?? ( 1)( 1)yxxy? ?? ?可 得 根據(jù)乙醇水體系的相平衡數(shù)據(jù)可得： 1 ?? 1 9( )x ? 塔 頂 第 一 塊 板 ? 0 . 2 4 2 5 ( )fx ? 加 料 板 ? 0 .0 3 0 8 7( )wy ? 塔 釜 相對揮發(fā)度： 11111( 1 ) 0 . 8 0 8 1 ( 0 . 7 8 1 9 1 )= 1 . 1 7 4 6( 1 ) 0 . 7 8 1 9 ( 0 . 8 0 8 1 1 )yxxy? ? ????? ? ? ( 1 ) 0 . 5 4 9 6 ( 0 . 2 4 2 5 1 )= 3 . 8 1 1 7( 1 ) 0 . 2 4 2 5 ( 0 . 5 4 9 6 1 )fff ffyxxy? ? ????? ? ? ( 1 ) 0 . 0 3 0 8 7 ( 0 . 0 0 3 4 5 0 1 )= 9 . 2 0 1 0( 1 ) 0 . 0 0 3 4 5 0 ( 0 . 0 3 0 8 7 1 )wwyxxy? ? ????? ? ? 因此可以求得： 331f= 1 . 1 7 4 6 3 . 8 1 1 7 9 . 2 0 1 0 3 . 4 5 3 7w? ? ? ? ? ? ? ? 則最小理論板數(shù)： 圖解法求理論塔板數(shù)： 1 80 2611 Dn n nxRy x xRR? ? ? ? ???精 餾 段 操 作 線 方 程 11 66 29611n n w nFFR DDy x x xRR? ??? ? ? ???提 餾 段 操 作 線 方 程 精餾段操作線、提留段操作線、乙醇 水汽液相平衡線如下圖所示： 表 32 理論板數(shù)的確定 部分回流實驗 y x b 精 餾 段 操 作 線 y=+ 1 yq= 提 餾 段 操 作 線 y= 1 xq= 餾出液組成 xD= 釜液組成 xW = x y 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 m in1l og1 l ogDWDWxxxxN?? ? ?? ? ? ?? ? ? ????? ? ? ????? 16 17 由圖可知：精餾段理論塔板數(shù) 11 塊，提留段理論塔板數(shù) 5 塊； 總的理論塔板數(shù) 16 塊，從第 12 塊板開始加料。 故塔頂壓強： PD=+4= 取每層壓強降： KPa?? 塔底壓強：105 .3 33 128 .4W D PP P PN K Pa? ? ? ? ? ? ? 進料板壓強： 24 P N P K Pa? ? ? ? ? ?精 精餾段平均操作壓強：128 .4 105 .3 116 .8522FDPP K Pa? ?? ?精 提餾段平均操作壓強： 122 .1 128 .4 125 .25FW K Pa? ? ?提 平均摩爾質(zhì)量計算 精餾段的平均摩爾質(zhì)量 精餾段平均溫度 1t? =℃ 液相組成 1x ：18 0 .7 7 9 .8 8 0 .4 4 7 9 .83 9 .6 5 5 0 .7 9 5 0 .7 9x???， 1x =% 氣相組成 1y ：18 0 .7 7 9 .8 8 0 .4 4 7 9 .86 1 .2 2 6 5 .6 4 6 5 .6 4y???， 1y =% 所以 1 4 6 0 . 4 2 8 7 1 8 ( 1 0 . 4 2 8 7 ) 3 0 . 0 0LM ? ? ? ? ? ? ? kg/kmol 1 4 6 0 . 6 2 5 0 1 8 ( 1 0 . 6 2 5 0 ) 3 5 . 5 0VM ? ? ? ? ? ? ? kg/kmol 提餾段平均摩爾質(zhì)量 提餾段平均溫度 2t? =℃ 液相組成 2x ：29 5 .5 8 9 .0 9 0 .8 8 8 9 .01 .9 7 .2 1 7 .2 1x??? ， 2x =% 氣相組成 2y ：29 5 .5 8 9 .0 9 0 .8 8 8 9 .01 7 .0 0 3 8 .9 1 3 8 .9 1y???， 2y =% 所以 2 4 6