【正文】 留時(shí)不小于35s）θ=AfHTLS① 精餾段：LSmax,1==（m3/s)② 提餾段:LSmax,2==（m3/s) 液泛線：由本部分公式聯(lián)立，?HT+?β1hW=β+1hOW+hC+hd+hσ、hd與LS、hC與Vs的關(guān)系代入上式，得aVs2=bcLS2dLS23其中，a=(φASCO)2(ρVρL)b=?HT+?β1hWc=(lWhO)2d=+1(3600lW)23=+=① 精餾段:a=()2=b=+=c=()2= ∴Vs,1=,123② 提餾段：a=()2=b=+= c=()2=∴Vs,2=,223，塔板負(fù)荷性能圖的五條線為：① 精餾段：漏液線：Vsmin,1=+,123液沫夾帶線:Vs,1=,123液相負(fù)荷下限線：LS,min=104液相負(fù)荷上限線：LSmax,1=（m3/s)液泛線：Vs,1=,123由上五個(gè)函數(shù)可以得到精餾段塔板負(fù)荷性能圖。綜上，本設(shè)計(jì)無(wú)明顯漏液。：eV=(uGHThf)泡沫層高度：hf=① 精餾段：uG,1=Vs,1ATAf==(m/s)eV,1==② 提餾段：uG,2=Vs,2ATAf==(m/s)eV,2==故液沫夾帶量eV在允許范圍內(nèi)。另外，采用平直堰，堰上液層高度hOW=(3600LslW)23① 堰長(zhǎng)lW: lW=（～）D ，取lW==② 堰高h(yuǎn)W:a) 精餾段：堰上液層高度hOW,1=(3600)23=堰高h(yuǎn)W,1=hL,1hOW,1==b) 提餾段：堰上液層高度hOW,2=(3600)23=③ 弓形降液管寬度Wd和面積Af:lWD=，AfAT=，WdD=則，Af==；Wd==④ 驗(yàn)算降液管內(nèi)停留時(shí)間：a) 精餾段：θ1=AfHT,1Ls,1=103= (s)b) 提餾段：θ2=AfHT,2Ls,2=103=(s)⑤ 降液管底隙高度：a) 精餾段：ho,1=hW,==(20~25)mmb) 提餾段：ho,2=hW,==(20~25)mm故，符合要求。其中，α：塔頂與塔底平均溫度下的相對(duì)揮發(fā)度，μL：塔頂與塔底平均溫度下的液相粘度精餾段：已知：α1= ，μ1= mPa?s∴ET,1=()=； ∴NP,1=N1ET,1== 塊，即精餾段實(shí)際有10塊塔板。=+ =A=B+Q=聯(lián)立A=lgφs水2φs甲=+φs水=1 ∴解得φs甲=，φs水=∴σm,114=φs甲σ甲14+φs水σ水14=+ =；∴σm,1=② 提餾段：t2=℃V水,2=m水,2ρ水,2==V甲,2=m甲,2ρ甲,2==甲醇表面張力：=σ甲, ∴σ甲,2= mN/m水的表面張力：=σ水, ∴σ水,2= mN/m∴φ水,2=（）+=； φ甲,2=+=； B=lgφ水,2 φ甲,2==。經(jīng)冷凝器冷卻后送至貯槽，塔釜采用間接蒸汽再沸器供熱，塔底殘夜經(jīng)冷卻后送入貯槽或直接排出。完整的課程設(shè)計(jì)說(shuō)明報(bào)告有說(shuō)明書和圖紙兩部分組成。選定工藝參數(shù)，進(jìn)行物料衡算、能量衡算，單元操作的工藝計(jì)算。以上三項(xiàng)原則在生產(chǎn)中都是同樣重要的。而且，應(yīng)結(jié)合具體條件，選擇最佳方案。如前所述在蒸餾過(guò)程中如能適當(dāng)?shù)乩盟?、塔底的廢熱，就能節(jié)約很多生蒸汽和冷卻水，也能減少電能消耗。因此，在必要的位置上要裝置調(diào)節(jié)閥門，在管路中安裝備用支線。根據(jù)任務(wù)書的要求，對(duì)于本次任務(wù)采用間接蒸汽加熱更為簡(jiǎn)單，方便。但一般都將料液預(yù)熱到泡點(diǎn)或接近泡點(diǎn)才送入塔中，這主要是由于此時(shí)塔的操作比較容易控制，不致受季節(jié)氣溫的影響。但在塔徑相同的情況下，適當(dāng)?shù)靥岣卟僮鲏毫梢蕴岣咚奶幚砟芰?。確定操作壓力時(shí)，必須根據(jù)所處理物料的性質(zhì)，兼顧技術(shù)上的可行性和經(jīng)濟(jì)上的合理性進(jìn)行考慮。塔頂上升蒸汽采用全凝器冷凝，冷凝液在泡點(diǎn)下一部分回流至塔內(nèi)，其余部分經(jīng)產(chǎn)品冷卻器冷卻后送至儲(chǔ)罐。 第二章 總體設(shè)計(jì)方案的確定 確定設(shè)計(jì)方案是指確定整個(gè)精餾裝置的流程、各種設(shè)備的結(jié)構(gòu)型式和某些操作指標(biāo)。蒸氣由塔底進(jìn)入，與下降液進(jìn)行逆流接觸，兩相接觸中，下降液中的易揮發(fā)(低沸點(diǎn))組分不斷地向蒸氣中轉(zhuǎn)移，蒸氣中的難揮發(fā)(高沸點(diǎn))組分不斷地向下降液中轉(zhuǎn)移，蒸氣愈接近塔頂，其易揮發(fā)組分濃度愈高，而下降液愈接近塔底，其難揮發(fā)組分則愈富集，達(dá)到組分分離的目的。篩板塔和泡罩塔相比較具有下列特點(diǎn)：%，板效率提高產(chǎn)量15%左右；而壓降可降低30%左右；另外篩板塔結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，消耗金屬少，塔板的造價(jià)可減少40%左右；安裝容易，也便于清理檢修。 塔設(shè)備一般分為級(jí)間接觸式和連續(xù)接觸式兩大類。 (６) 塔內(nèi)的滯留量要小。 (３) 流體流動(dòng)的阻力小，即流體流經(jīng)塔設(shè)備的壓力降小，這將大大節(jié)省動(dòng)力消耗，從而降低操作費(fèi)用。華僑大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書共 38 頁(yè) 第 40 頁(yè)第一章 緒論 化工原理課程設(shè)計(jì)的目的和要求課程設(shè)計(jì)是《化工原理》課程的一個(gè)總結(jié)性教學(xué)環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)綜合運(yùn)用本門課程及有關(guān)選修課程的基本知識(shí)去解決某一設(shè)計(jì)任務(wù)的一次訓(xùn)練。 (２) 操作穩(wěn)定，彈性大，即當(dāng)塔設(shè)備的氣(汽)、液負(fù)荷有較大范圍的變動(dòng)時(shí)，仍能在較高的傳質(zhì)效率下進(jìn)行穩(wěn)定的操作并應(yīng)保證長(zhǎng)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。塔設(shè)備就是使氣液成兩相通過(guò)精密接觸達(dá)到相際傳質(zhì)和傳熱目的的氣液傳質(zhì)設(shè)備之一。五十年代來(lái)，由于工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐，對(duì)篩板塔作了較充分的研究并且經(jīng)過(guò)了大量的工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐，形成了較完善的設(shè)計(jì)方法。 精餾塔是進(jìn)行精餾的一種塔式汽液接觸裝置，又稱為蒸餾塔。 精餾原理 (Principle of Rectify) 蒸餾的基本原理是將液體混合物部分氣化,利用其中各組份揮發(fā)度不同（相對(duì)揮發(fā)度，α）的特性，實(shí)現(xiàn)分離目的的單元操作。設(shè)計(jì)中采用泡點(diǎn)進(jìn)料，將原料液通過(guò)預(yù)加熱器至泡點(diǎn)后送入精餾塔內(nèi)。蒸餾操作通常可在常壓、加壓和減壓下進(jìn)行。當(dāng)物性無(wú)特殊要求時(shí)，一般是在稍高于大氣壓下操作。在實(shí)際的生產(chǎn)中進(jìn)料狀態(tài)有多種，本設(shè)計(jì)選擇的進(jìn)料方式是泡點(diǎn)進(jìn)料。一般蒸餾塔釜?dú)堃褐械闹饕M分是水，且在低濃度下輕組分的相對(duì)揮發(fā)度較大時(shí)宜用直接蒸汽加熱，其優(yōu)點(diǎn)是可以利用壓力較低的加熱蒸汽以節(jié)省操作費(fèi)用，但是由于直接蒸汽加熱的加入，對(duì)釜內(nèi)溶液起一定的稀釋作用，在進(jìn)料條件和產(chǎn)品純度、輕組分收率一定的前提下，釜液濃度相應(yīng)降低，要在精餾段增加塔板以達(dá)到生產(chǎn)要求。其次所定的設(shè)計(jì)方案需要有一定的操作彈性，各處流量應(yīng)能在一定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，必要時(shí)傳熱量也可進(jìn)行調(diào)整。 (2) 滿足經(jīng)濟(jì)上的要求 要節(jié)省熱能和電能的消耗，減少設(shè)備及基建費(fèi)用。 降低生產(chǎn)成本是各部門的經(jīng)常性任務(wù)，因此在設(shè)計(jì)時(shí)，是否合理利用熱能，采用哪種加熱方式，以及回流比和其他操作參數(shù)是否選得合適等，均要作全面考慮，力求總費(fèi)用盡可能低一些。又如，塔是指定在常壓下操作的，塔內(nèi)壓力過(guò)大或塔驟冷而產(chǎn)生真空，都會(huì)使塔受到破壞，因而需要安全裝置。對(duì)給定或選定的工藝流程、主要設(shè)備的形式進(jìn)行簡(jiǎn)要的論述。包括典型輔助設(shè)備的主要工藝尺寸計(jì)算和設(shè)備型號(hào)規(guī)格的選定。第四章 設(shè)計(jì)概況簡(jiǎn)介：甲醇水連續(xù)精餾塔的設(shè)計(jì)：1) 處理物系：甲醇水；2) 生產(chǎn)能力：；3) 料液初溫：25℃；4) 料液組成（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）：45%；5) 產(chǎn)品組成（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）：96%；6) 殘夜組成（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）：%；7) 每年實(shí)際生產(chǎn)天數(shù)：330天（一年中有一個(gè)月檢修）；1) 塔頂操作壓強(qiáng)：常壓；2) 采取4atm的飽和蒸汽間接加熱；3) 回流比：自選；4) 進(jìn)料熱狀況：泡點(diǎn)進(jìn)料；5) 設(shè)備形式：篩板塔；a) 確定設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行主體設(shè)備及附屬設(shè)備的工藝計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行校驗(yàn)；b) 畫出帶有控制點(diǎn)的工藝流程圖及裝置圖（用A3圖紙畫前者，用A1圖紙畫后者）；c) 畫出有關(guān)附圖；d) 對(duì)整個(gè)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行匯總；e) 全程設(shè)計(jì)時(shí)間：兩周（一周計(jì)算，一周制圖）；：甲醇水混合料液精原料預(yù)熱器加熱至泡點(diǎn)后，送入精餾塔，塔頂上蒸汽采用全凝器冷凝后，一部分作為回流，其余為塔頂產(chǎn)品?！?ρL,2=ω水,2ρ