【正文】 = MLmL = = kg/s V1 = MVmV = = kg/s 體積流量： Ls1 = L1 /ρ Lm = / = 104 m3/s Vs1 = V1/ρ Vm = / = m3/s 由 181。L） , 求得 E′ = 且｜ E′ T ET｜ = %(1%),所以假設(shè)成立。H2O = , 181。 0 . 0 2 0 . 0 4 0 . 0 6 0 . 0 8 0 . 0 1 0 0 . 0 1 2 0 . 0 0 20 40 60 80 100 120y /%x /%g( 0 ,3 5 . 2 6 ) 圖一 最小回流比的確定 由圖 一 可知，該切線的截距為 xD/(Rmin+1) = 可得 Rmin = （ 2）確定合適的回流比 取 R = 則 R = = 由于物料采用泡點(diǎn)進(jìn)料， q = 1,則有 L = RD = = V = (R + 1)D = (+1) = 物料衡算 物料衡算式為： F = D + W ① 化工原理課程設(shè)計(jì) 9 FxF = DxD + Wxw ② 聯(lián)立 ① ② 帶入 已知數(shù)據(jù)求解得 F = kmol/h W = kmol/h 回收率 乙醇的回收率： H = DxD/FxF =( )/( ) = % 水的回收率： H = W(1xw) / F(1xF) = ( ())/( ()) = % 操作線方程 精餾段操作線方程為： y =（ R/(R+1)） x + xD/（ R+1） = (+1) + (+1) = + L′ = L + qF = + 1 = 提留段操作線方程為： y = (L′ /(L′ W))x xw(W/(L′ W)) = ()/()( )/() = 塔板數(shù)的確定 理論板數(shù)的確定 采用直角階梯法求理論板層數(shù)，如 下 圖 （圖二） 所示，在塔底或恒沸點(diǎn)附近作圖時(shí)需要將 圖 局部放大。（ 4）結(jié)構(gòu)合理，安全可靠，金屬消耗量少，制造費(fèi)用低。 化工生產(chǎn)對(duì)塔設(shè)備的基本要求：（ 1）生產(chǎn)能力大。 塔板效率高。浮閥有很多種形式，但最常用的形式是 F1 型和 V4 型。該物系屬易分離物系，最小回流比較小，故操作回流比 取最小回流比的 倍。 設(shè)計(jì)方案 本設(shè)計(jì)任務(wù)為乙醇 — 水混合物。 乙烯水化法 ① 乙烯 間接水合法 也稱硫酸酯法，反應(yīng)分兩步進(jìn)行。 工業(yè)制法 發(fā)酵法 發(fā)酵法制乙醇是在釀酒的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，在相當(dāng)長的歷史時(shí)期內(nèi)，曾是生產(chǎn)乙醇的唯一工業(yè)方法。精餾是液體混合物的 分離過程，即同時(shí)進(jìn)行多次部分汽化和部分冷凝的過程，因此可使混合液 得到幾乎完全的分離。它是一種很好的溶劑，既能溶解許多無機(jī)物，又能溶解許多有機(jī)物，所以常用乙醇來溶解植物色素或其中的藥用成分 。 此設(shè)計(jì)針對(duì)二元物系的精餾問題進(jìn)行分析、選取、計(jì)算、核算、繪圖等，是較完整的精餾設(shè)計(jì)過程。 對(duì)于二元混合物的分離，應(yīng)采用連續(xù)精餾過程。 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。 2. 樹立既考慮技術(shù)上的先進(jìn)性與可靠性，又考慮經(jīng)濟(jì) 上的合理性，并注意到操作時(shí)的勞動(dòng)條件和環(huán)境保護(hù)的正確設(shè)計(jì)思路，在這種設(shè)計(jì)思想的指導(dǎo)下去分析和解決工程實(shí)際問題的能力。 1. 查閱技術(shù)資料，選用公式和搜集數(shù)據(jù)的能力。 課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容： （ 1）設(shè)計(jì)方案的簡介 （ 2）主體設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算 （ 3） 典型輔助設(shè)備的選型和計(jì)算 （ 4） 塔板結(jié)構(gòu)簡圖和塔板負(fù)荷性能圖 （ 5）編寫設(shè)計(jì)說明書 工藝操作條件： 年 產(chǎn) 量： 5000 噸， 料液初溫： 35℃ (泡點(diǎn)進(jìn)料 ) 料液濃度： 30 %（輕組 分質(zhì)量分率） 塔頂產(chǎn)品濃度： % （輕組分質(zhì)量分率） 塔底釜液濃度： % （輕組分質(zhì)量分率） 化工原理課程設(shè)計(jì) 2 每年實(shí)際生產(chǎn)天數(shù)： 330 天 （一年中有一個(gè)月檢修） 精餾塔塔頂壓強(qiáng)： 4Kpa （表壓） 冷卻水進(jìn)口溫度： 25℃ 飽和水蒸氣壓力： （表壓） 設(shè)備型式：浮閥塔 廠址：江蘇 課題 設(shè)計(jì)任務(wù)： （ 1） 完成主題設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)與計(jì)算 （ 2） 有關(guān)附屬設(shè)備的設(shè)計(jì)和選型 （ 3） 塔板結(jié)構(gòu)簡圖和塔板負(fù)荷性能圖 （ 4） 編寫設(shè)計(jì)說明書 主要參考書： [1]夏清，陳常貴主編 .化工原理 (上、下冊 ).天津大學(xué)出版社 ,2021 [2]陳敏恒等 .化工原理 .第二版化 .學(xué)工業(yè)出版社 .1999 [3]譚天恩 ,麥本熙 ,丁惠華 .化工原理 (上、下冊 ) .第二版 .北京：化學(xué)工業(yè)出版社 ,1998 [4]姚玉英 .化工原理例題與習(xí)題 .第三版 .北京：化學(xué)工業(yè)出版社 ,1998 [5]賈紹義 ,柴誠敬主編 .化工原理課程設(shè)計(jì) .天津 :天津大學(xué)出版社 ,2021 [6]李功樣 ,陳蘭英 ,崔英德主編 .常用化工單元設(shè)備設(shè)計(jì) .廣州 :華南理工大學(xué)出版社 ,2021 [7]涂偉萍 ,陳佩珍 ,程達(dá)芬主編 .化工工程及設(shè)備設(shè)計(jì) .北京：化學(xué)工業(yè)出版社 ,2021 指導(dǎo)教師 XXX 20XX 年 XX 月 XX 日 目 錄 摘要 ……………………………………………………………… …… …………………… … 5 第一章 緒論 ……………………………………… …… …………… … …………………… … 5 設(shè)計(jì)背景………………………………………………………………………… … 5 化工原理課程設(shè)計(jì) 3 工業(yè)制法………………………………………………………………………… … 6 發(fā)酵法 ………………… ……………………………………………… …… … 6 乙 烯水化法 ………………………………………………………………… … 6 設(shè)計(jì)方案………………………………………………………………………… … 6 塔 的選擇 ………………………………………………………………………… … 6 第二章 工藝計(jì)算 ………………………………………………… …… …………………… … 7 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率及餾出液流量 …………… …………… … 7 最小回流比和適宜回流比的選取 ……… ……………………………… … …… … 7 物料衡算 ………………………………………………… ………… …………… … 8 回收率 ………………………………………………… …………………… …… … 9 操作線方程………………………………………………………………………… 9 塔板數(shù)的確定 ………………………………………………… ………… … …… … 9 理論板數(shù)的確定 ………………………………………………………… … … 9 進(jìn)料板位置的確定 ……………………………………………………… … 10 實(shí)際板層數(shù)的初步求 取 ………………………………………………… … 10 塔板總效率估算 ………………………………………………………… … 10 實(shí)際板層數(shù)的確定 ……………………………………………………… … 12 第三 章 精餾塔 的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算 …………… …… …………………… 12 操作壓力 …………………………………………… ………………… … … …… 12 操作溫度 …………………………………………… …………………… … …… 12 平均摩爾質(zhì)量 …………………………………… … …………………… … … … 12 平均密度 …………………………………………… …………………… … … … 13 氣相平均密度 …………………………………………………………… … 13 液相平均密度 …………………………………………………………… … 13 液體平均表面張力 … ………………………………… …………………… … … 14 第四 章 精餾塔 的塔體工藝尺寸設(shè)計(jì) ……………… …… ………… …… ………… …… … 15 塔徑的計(jì)算 ………………………………………………………… ……… … … 15 精餾塔有效高度的計(jì)算…………………………………… ………… …… … … 16 第五 章 塔板主要工藝尺寸的計(jì)算 ……………………………… …… ………………… … 17 溢流裝置計(jì)算……………………………………………… ………… …… … … 17 堰長 ………………………………………………………………… … … 17 溢流堰高度 …………………………………………………………… … 17 弓形降液管寬度和截面積 …………………………………… …… 17 降液管底隙高度 …………… ………………………………………… … 18 塔板布置及浮閥數(shù)目與排列 ………………………………………… …… … … 18 第六 章 塔板的流體力學(xué)驗(yàn)算 ………………………………………… …………………… 19 氣相通過浮閥塔板的壓降 ………………………………………………… … … 19 干板阻力 ………………………………………………………………… … 19 化工原理課程設(shè)計(jì) 4 板上充氣液層阻力 …………………………………………………… … 19 克服表面張力所造成的阻力 ………………………………………… … 19 淹塔 ………………………………………………… ………………………… … 20 與氣體通過塔板的壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨?……………………………… … 20 液體通過降液管的壓頭損失 …………………………