【正文】 吉林化工學院化工原理課程設計 7 第 2 章 工 藝 計 算 物料衡算 已知 F=100kmol/h, xF=, xD=, xW= 乙醇的摩爾質(zhì)量 46 /AM kg kmol? 丙醇的摩爾質(zhì)量 60 /BM kg mol? 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量 ? ?? ?? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?___x 1 /1 /1 /F F A F BD D A D BW W A W BM M x M kg kmolM x M x M kg kmolM x M x M ckg kmol 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 ： ?? ? ? ? ?? 0. 941 0. 441100 54. 95 /0. 941 0. 031DFDWxxW F kmol h ? ? ? 10 0 54 .95 = 45 .05 /D F W km ol h 表 2— 1 物料衡算結(jié)果表 溫度（露點） 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： 進料 塔頂出料 塔底出料 平均摩爾質(zhì)量/(kg/kmol) 摩爾分數(shù) / % 摩爾流量 /(kmol/h) 100 吉林化工學院化工原理課程設計 8 t?? ? (3) 各層塔板壓力計算公式： ? ?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)初步計算為。因為塔頂冷凝器不已安裝，檢修和清理。 回流比的選擇 回流方式可分為重力回流和強制回流。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，費用增加。泡點進料時，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。 進料狀況的選擇 進料狀況一般有冷液進料，泡點進料。 總之，確定流程時要較全面，合理地兼顧設備，操作費用，操作控制及安全諸因素。 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，以免受泵操作波動的影響。間歇蒸餾具有操作靈活，適應性強等優(yōu)點，適合于小規(guī)模，多品種或多組分物系的初步分離。其缺點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。 篩板的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，造價低；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。 篩板精餾塔是煉油、化工、石油化工等生產(chǎn)中廣泛應用的汽液傳質(zhì)設備。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。 ⑷ 舌形塔板 舌形塔板是為了防止過量液沫夾帶而設計的一種塔型，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。這種結(jié)構(gòu)不僅結(jié)構(gòu)過于復雜，制造成本高，而且氣體通道曲 折多變、干板壓降達、液泛氣速低、生產(chǎn)能力小。根據(jù)操作方式又可分為連續(xù)精餾塔與間歇精餾塔。 Rectifying section。通過對精餾塔的運算， 可以得出精餾塔的各種設計如塔的工藝流程、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行并使效率盡可能的提高。此設計針對二元物系的精餾問題進行分析、選取、計算、核算、繪圖等，是較完整的精餾設計過程，該設計方法被工程技術(shù)人員廣泛的采用。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。吉林化工學院化工原理課程設計 吉林化工學院 化 工 原 理 課 程 設 計 題目 乙醇 丙醇二元物系篩板精餾塔設計 教 學 院 化學與制藥工程學院 專業(yè)班級 學生姓名 學生學號 指導教師 計海峰 2020 年 06月 21日 吉林化工學院化工原理課程設計 II 課程設計任務書 設計題目： 乙醇 丙醇二元物系篩板精餾塔設計 工藝操作條件 (1) 加料量為： 100kmol/h (2) 加料狀態(tài)： 泡點進料 (3) 分離要求： 進 料 組 成 ?f 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?? 設計任務： （ 1） 完成該精餾塔的工藝設計，包括物料衡算、熱量衡算、篩板塔的設計計算。 吉林化工學院化工原理課程設計 III 目 錄 摘 要 .................................................... 1 緒 論 ................................................... 2 .............................................. 2 .............................................. 3 第 1 章 設 計 方 案 ................................ 4 裝置流程的確定 ............................................... 4 操作壓力的選擇 ............................................... 4 進料狀況的選擇 ............................................... 4 加熱方式的選擇 ............................................... 4 回流比的選擇 ................................................. 5 第 2 章 工 藝 計 算 ............................... 6 物料衡算 ..................................................... 6 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量 .......................6 物料衡算原料處理量 ........................................6 平均相對揮發(fā)度 ............................................7 回流比的確定 ..............................................7 熱量衡算 ......................................................8 加熱介質(zhì)的選擇 ............................................8 吉林化工學院化工原理課程設計 IV 冷卻劑的選擇 .............................................8 比熱容及汽化潛 熱的計算 ...................................8 熱量衡算 .................................................8 理論塔板數(shù)的計算 ............................................9 精餾塔的氣、液相負荷 ....................................9 求操作 線方程 ............................................9 用逐板法計算理論層板數(shù) .................................10 第 3 章 板式塔主要工藝尺寸的計算 .....................13 塔的工藝條件及物性數(shù)據(jù)計算 .................................. 13 平均摩爾質(zhì)量計算 ......................................... 13 平均密度計算 ............................................. 14 液相表面張力計算 .........................................15 精餾塔負荷計算 ...........................................16 精餾塔的塔體工藝尺寸計算 ...................................17 ..............................................16 ....................................17 ..........................................18 ............................................18 ................................................20 ..........................................21 ................................................21 吉林化工學院化工原理課程設計 V ...............................................22 ...............................................22 ...................................................23 ...................................................23 .............................................24 .................................................24 .............................................24 ...........................................25 ...........................................26 .................................................26 ...................................27 塔總體高度計算 ............................................28 塔體結(jié)構(gòu) ....................