化工原理課程設(shè)計(jì)乙醇-水溶液連續(xù)精餾塔優(yōu)化設(shè)計(jì)-全文預(yù)覽
【正文】 把低純度的乙醇水溶液提升到高純度，要用連續(xù)精餾的方法，因?yàn)橐掖己退膿]發(fā)度相差不大。 乙醇 —— 水溶液連續(xù)精餾塔優(yōu)化設(shè)計(jì) 摘要：設(shè)計(jì)一座連續(xù)浮閥塔，通過(guò)對(duì)原料，產(chǎn)品的要求和物性參數(shù)的確定及對(duì)主要尺寸的計(jì)算，工藝設(shè)計(jì)和附屬設(shè)備結(jié)果選型設(shè)計(jì)，完成對(duì)乙醇 水精餾工藝流程和主題設(shè)備設(shè)計(jì)。 d) 其它 i. 加熱蒸汽消耗量； ii. 冷凝器的傳熱面積及冷卻水的消耗量 e) 有關(guān)附屬設(shè)備的設(shè)計(jì)和選型，繪制精餾塔系統(tǒng)工藝流程圖和精餾塔裝配 圖，編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書。在很多方面，要求乙醇有不同的純度，有時(shí)要求純度很高，甚至是無(wú)水乙醇，這是很有困難的，因?yàn)橐掖紭O具揮發(fā)性，也極具溶解性，所以，想要得到高純度的乙醇很困難。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。 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。 氣體壓強(qiáng)降及液面落差較小。年生產(chǎn)能力 40000 噸 /年 操作條件：①直 接蒸汽加熱 ②塔頂壓強(qiáng)： （絕對(duì)壓強(qiáng)） ③進(jìn)料熱狀況：泡點(diǎn)進(jìn)料 一 精餾流程的確定 乙醇 —— 水溶液經(jīng)預(yù)熱至泡點(diǎn)后，用泵送入精餾塔。 表 1— 6 乙醇 — 水系統(tǒng) t— x— y 數(shù)據(jù) 沸點(diǎn) t/℃ 乙醇摩爾數(shù) /% 沸點(diǎn) t/℃ 乙醇摩爾數(shù) /% 液 相 氣 相 液 相 氣 相 82 乙醇相對(duì)分子質(zhì)量： 46；水相對(duì)分子質(zhì)量： 18 25℃時(shí)的乙醇和水的混合液的表面張力與乙醇濃度之間的關(guān)系為： 式中 σ —— 25℃時(shí)的乙醇和水的混合液的表面張力， N／ m； x—— 乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)，％。 = tD。 = tW。m? = FD?? =√ = ② 理論板數(shù) N 由芬斯克方程式可知 Nmin = 1lXX1X1XlmgWWDDg?? ???????? ???????? ????????? ? =lg[* ?+*1? +] ?1= 且 R。RminR:1 ) 即 N。) = ,1LFm?= + ,LFm? = 3/Kg m 故精餾段平均液相密度,Lm? 精=: = 3/Kg m ⑵氣 相密度 ρ V 精 =PM精RT = （ + ）= 液體表面張力 m? m? =1niii x??? .mD? =? +()? = /mNm ,mF? =? +()? = /mNm ,m?精 =: = /mNm 液體粘度 ,Lm? ,Lm? =1nii xi??? ,LD? =? +()? = .amPs ,LF? =? +()? = .amPs ,LM? 精 =: = .amPs 提留段 塔底壓力 PW=+ 20= 提留段平均操作壓力 Pm=: = 平均摩爾質(zhì)量 M 塔釜 wy = wx = VwM =? +()? = kg/kmol LwM =? +()? = kg/kmol 提餾段的平均摩爾質(zhì)量 ,VM提 = : = ,LM提 =: = 平均密度 ,Lm? , , ,1 ABL m L A L Bww? ? ??? 塔釜，由塔釜液相組成 Ax = Aw = ,1Lwm?= + ∴ ,Lwm? = 3/Kg m 故提餾段平均液相密度 ,Lm? 提 =: = 3/Kg m ⑵氣相密度 ,Vm? ρ Vm=PMRT提 = = 3/Kg m 五 精餾段氣液負(fù)荷計(jì)算 V=（ R+1） D=(+1)?= /kmol h SV = ,3600VVmVM?精精= 5 0 .6 3 3 6 .0 1 0 .3 7 53 6 0 0 1 .3 1? ?? m s/3 L=RD=?= /kmol h ,3600LsLmLML ?? 精精= 3 5 .3 8 3 1 .0 1 0 .0 0 0 3 53 6 0 0 8 6 0 .5? ?? m s/3 六 提餾段氣液負(fù)荷計(jì)算 V’ =V= /kmol h ,39。 3600 LsLmLML ?? 提提= m s/3 七 塔和塔板主要工藝尺寸計(jì)算 1塔徑 首先考慮精餾段： 參考有關(guān)資料，初選板音距 TH = 取板上液層高度 Lh = 故 TH Lh == s LsVLVL?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?= 0 .0 0 0 3 5 8 6 0 .50 .3 7 5 1 .3 1? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?= 查圖可得 20C = 校核至物系表面張力為 ，即 C= 20C 20???????=? 20??????= maxu =C LVV???? = ? = m/s 可取安全系數(shù) ，則 u= maxu =?= m/s 故 D= 4sVu?= m 按標(biāo)準(zhǔn)，塔徑圓整為 ，則空塔氣速為 m/s 2 精餾塔有效高度的計(jì)算 精餾段有效高度為 1ZN?? T精 精（ ） H=(131)? = 提餾段有效高度為
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