【正文】 總塔高 Z=Z1+Z2=+= 篩板的流體力學(xué)計(jì)算 氣體通過篩板壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨? ?hhhh cp ??? 1 （ 1）干板壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨? 干板阻力 hc 計(jì)算 hc= ? ?22020 .0 5 1 vLuc ??? ? ? ? d0/δ =5/3=, 查圖得： c0= 精餾段 hc1=*(u012/c02)* ρ v1/ρ L1= m液柱 提留段 hc2=*(u022/c02)* ρ v2/ρ L2= m液柱 （ 2）氣流穿過板上液層壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨?h 精餾段： hl=β *hL ua=Vs/(ATAf) = Vs1/(ATAf)=()= m/s ∴ Fa= ua* V? =*172^= ㎏ 1/2/(sm)1/2 查圖得 ? = ∴ h1=? *hL == 液柱 提留段： h2=? *hL = Vs2/(ATAf)=()= m/s F0= ua2* 2V? =^= ㎏ 1/2/()1/2 查圖得 ? = ∴ h2== m 液柱 克服液 體表面張力壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨? 液體表面張力的阻力計(jì)算 精餾段： 阻力 hσ 1=gdoL??4= m液柱 提留段：阻力 hσ 2=gdoL??4= m液柱 吉林化工學(xué)院化 工原理課程設(shè)計(jì) 氣體通過每層塔板的液柱高度 hp p c 1h h h h?? ? ? 氣體通過每層塔板的壓降為 ?p p LΔP =h g 液柱 p c 1h h h h?? ? ? =++= 單板壓降 ?p p LΔP =h g ==(設(shè)計(jì)允許值 ) 提餾段 p c 1h h h h?? ? ? = ++= 液柱 提餾段 ?p p LΔP =h g ==(設(shè)計(jì)允許值 ) 霧 沫夾帶量的驗(yàn)算 霧 沫夾帶量由?? 6 L T f 10e = ( )H h計(jì)算，其 hf=(hl/)= ?? 6 L T f 10e = ( )H h= 液 /kg 氣 液 /kg 氣 (設(shè)計(jì)允許值 ) 提餾段?? 6 L T f 10e = ( )H h= 液 /kg 氣 液 /kg 氣 (設(shè)計(jì)允許值 ) 均小于 故在本設(shè)計(jì)中霧 沫夾帶量在允許范圍內(nèi) . 漏液的鹽驗(yàn)算 對(duì)于篩板塔 ,漏液點(diǎn)氣速 cu ??0 ,m i n o L L V= 4 . 4 c ( 0 . 0 0 5 6 + 0 . 1 3 h h ) / cu ??0 ,m i n o L L V= 4 . 4 c ( 0 . 0 0 5 6 + 0 . 1 3 h h ) /=精餾段漏 液點(diǎn)氣速穩(wěn)定系數(shù) 穩(wěn)定系數(shù) K1=owouu = 提餾段漏液點(diǎn)氣速 cu ??0 ,m i n o L L V= 4 . 4 c ( 0 . 0 0 5 6 + 0 . 1 3 h h ) /= m/s 穩(wěn)定系數(shù) K2=owouu = 吉林化工學(xué)院化 工原理課程設(shè)計(jì) 故本設(shè)計(jì)中無明顯漏液現(xiàn)象 . 液泛的驗(yàn)算 為防止塔內(nèi)發(fā)生液泛現(xiàn)象 ,降液管內(nèi)液層高度 Hd服從 : Hd ? Tw≤ (H +h ) 精餾段； 取 安全系數(shù) Ф = Ф（ HT+hw） =(+)= 而 Hd=hp+hL+hd ,板上不設(shè)進(jìn)口堰 ,Hd=（ Ls/lwho） 2= 液柱 ∴ Hd=++= Ф (HT+hw) （在 設(shè)計(jì)符合下不會(huì)發(fā)生液泛） 提餾段； Ф（ HT+hw） =(+)= 取安全系數(shù)Ф = 而 Hd=hp+hL+hd ,板上不設(shè)進(jìn)口堰 , Hd=（ Ls/lwho） 2= 液柱 ∴ Hd=++= 液柱 Ф (HT+hw) （在設(shè)計(jì)符合下不會(huì)發(fā)生液泛） 根據(jù)以上塔板的各項(xiàng)流體力學(xué)驗(yàn)算，可以認(rèn)為精餾塔徑及各工藝尺寸是合格的 霧沫夾帶線 精餾段；u??vL T f 10 = ( )H h 其中 HT= Ua=Vs/(ATAf)= Vs E=1. mhw ? lw= 故 Hf=[hw+(3600Ls/lw)2/3]=+已知б =吉林化工學(xué)院化 工原理課程設(shè)計(jì) 帶入 整理得 精餾段霧 沫夾帶線為 : Vs=提餾段；u??vL T f 10 = ( )H h 其中 HT= Ua=Vs’ /(ATAf)= Vs’ E=1. hw= lw= 故 Hf=[hw+(3600Ls’ /lw)2/3]=+’ 2/3 已知б =帶入整理得 提 餾段霧 沫夾帶線為 : Vs=’ 2/3 精餾段：在操作范圍內(nèi)任意取幾個(gè) Ls 值 ,以上式計(jì)算出 Vs值 ,列表如下： Ls/(m3/s) Vs/(m3/s) 提餾段：在 操作范圍內(nèi)任意取幾個(gè) Ls值 ,以上式計(jì)算出 Vs 值 ,列表如下： Ls/(m3/s) Vs/(m3/s) 依據(jù)上表數(shù)據(jù)作精餾段和提餾段霧 沫夾帶線 液泛線 ： 精餾段； dowwpwT hhhhHH ????? )(? 近似去 E= Lw= 則 吉林化工學(xué)院化 工原理課程設(shè)計(jì) 3/233/23 )3 6 0 0()( LsLLEhowwh ?????? ?? 故 how= 3/2sL 由 ?p c 1h = h +h +h 。=L+qF=RD+qF=+100X1= Ls’ = 22360039。 V xWxVL wm ?? mx 相平衡方程： y=xx )1(1 ?? ??= ? 由泡點(diǎn)進(jìn)料有； y1=XD= 利用各方程計(jì)算結(jié)果如下表 由逐板法可以求 : 序號(hào) Y X 1 2 3 4 5 (進(jìn)料處 ) 6 7 8 由平衡線操作數(shù)得；全塔理論版 NT=8 塊（包括塔釜再沸器） ， 其中第 5 塊板是進(jìn)料板， 精餾段板數(shù) N1=4塊 提留段板數(shù) N2=41=3 塊 （不包括塔釜再沸器） 。=V+(q1)F=V=(R+1)D=(+1)=100kmol/h 理論塔層數(shù) NT 的求取 理論板數(shù)的求算法有逐板法和圖解法，本設(shè)計(jì)才有逐板法。 查表 11 ① tF: ② 8 6 0 2 ??????? tFtF℃ ② tD： ??????? tDtD℃ ③ tW： ..0 ?????? ? tWtW℃ ④ 精餾段平均溫度 ： t1=（ tF+ tD） /2 =℃ ⑤ 提留段平均溫度 ： t2=（ tF+ tW） /2 =℃ 原料液塔頂、塔底的氣液相組成及平均摩爾流量 進(jìn)料溫度 tF =℃ 吉林化工學(xué)院化 工原理課程設(shè)計(jì) 氣相組成 yF ： 91 .60 0 88 .32 0 91 .60 0 90 .00 4= 39 50 39 10 0y F??? yF=% 塔頂溫度 tD =℃ 氣相組成 yD： 790768 =100y 1 ?? yD=% 塔底溫度 tW =℃ 氣相組成 yW: 97 .16 0 97 .10 7 97 .16 0 93 .85 0=0 10 0y 0 40w??? yW=% ⑴精餾段 液相組成 1x ： FD1 x + x 0 .9 0 2 0 .2 8 222x ??? 1x =% 氣相組成 1y : FD1 y + y 0 .9 4 9 0 .4 4 2y 22??? 1y =% 所以 ML1 =46?+60?()= kg/kmol ML2 =46?+60?()= ⑵提留段 液相組成 2x ： 2 ( +x )2wFxx ? 2x =% 氣相組成 2y ： 2 ( +y )2wFyy ? 2y =% 所以 ML1 =46?+60?()= kg/kmol ML2=46?+60?()= 密度計(jì)算 求在 tF， tD， tW。對(duì)于小流量、小塔徑的實(shí)驗(yàn)操作，多采用單溢流篩板塔。 塔頂冷卻介質(zhì)采用自來水，方便、實(shí)惠、經(jīng)濟(jì)。 加料狀態(tài)的選擇 為氣液混合物泡點(diǎn)進(jìn)料 加熱方式 本設(shè)計(jì)采用直接蒸汽加熱。液體通過降液管從一層篩板流入下一層篩板。在工程設(shè)計(jì)中還要依賴于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)和經(jīng)驗(yàn)判別。但單溢流不能承受大液量，也不適用于大塔徑。近百年來，對(duì)篩板的流體力學(xué)和傳質(zhì)性能的研究已取得很大進(jìn)展，因而篩板的設(shè)計(jì)法已漸趨成熟。由這些設(shè)備、儀表等構(gòu)成精餾過程的生產(chǎn)系統(tǒng)，即本次所設(shè)計(jì)的精餾裝置。 吉林化工學(xué)院化 工原理課程設(shè)計(jì) 目錄 任務(wù)書 ……………………………………………… … ………… ………… ……… 2 摘 要 . ………………………………………… … ……………… ………… …… 3 第一章 前言 …………………………………… … …………………… ………… 6 精餾原理及其在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用 ……………………………………………… 6 精餾操作對(duì)塔設(shè)備的要求 …………………………… …………………… …… 6 . 常用板式塔類型及本設(shè)計(jì)的選型 ………………………………… ……………… 6 ． 本設(shè)計(jì)所選塔的特性 . ……………………………………………………… 6 第二章 流程的確定和說明 …… … …………………………… ………… ……… 7 設(shè)計(jì)思路 ………………………………………………………… ………… … 7 精餾方式的選定 ………… … ……………………………………………… … 7 操作壓力的選取 ………… … ……………………………………………… … 7 加料狀態(tài)的選擇 …………… … ………………………………………… …… 7 加熱方式 .………………… … ……………………………………… ……… 7 回流比的選擇 ………………… … …………………………………… ……… 7 塔頂冷凝器的冷凝方式與冷卻介質(zhì)的選擇 …… … ……………………………… 7 流程說明圖 ………………………… … ……………………………… ………… 8 第三章 精餾塔的設(shè)計(jì)計(jì)算 …………… … ……………………………………… … 8 物料衡算 ……………………………………… ………………… ………… … 8 原料液 塔頂、塔底 摩爾質(zhì)量 …………………… …………………… ……… … 9 溫度計(jì)算 ………………………………………………………… ………… … 9 原料液塔頂、塔底的氣液相組成及 平