【正文】 板圓內(nèi)徑 700mm 4mm 720mm 酒精連續(xù)蒸餾板式塔的設(shè)計 塔節(jié)說明 板間距 HT=350mm 每個塔層中塔板數(shù) N=5 塔節(jié)高度 L=350 5=1750=1750m（符合要求） 含進(jìn)料層的塔節(jié)較其他塔節(jié)高，為 2250mm，滿足要求。按產(chǎn)品冷卻前后的平均溫度查算比熱： ? ? sKJdtDCQsKJCXCXCpmPDPDpm/ 3 8 /1???????????????????產(chǎn)產(chǎn)水酒產(chǎn)）（）（ 所用水量： ? ? ? ? 4 3 1 ????? 水水水 dtCQM Pm kg/s 取總傳熱系數(shù) K=450=℃ ? ? ? ?? ? ??????? ??????? mt ℃ A= ? ? ? ? ????? 取安全系數(shù) ，則 A= 2m 酒精連續(xù)蒸餾板式塔的設(shè)計 選 G1593251型號的換熱器。 選取全凝器： G— 400— 26— 25— 1 管長 ；管數(shù) 113；管子（碳鋼）尺寸 ?? 40℃時水的參數(shù)如下： 23 /6 3 1 ?？墒?用“ 文本框工具 ”選項卡更改提要 欄文本框的格式?？墒?用“ 文本框工具 ”選項卡更改提要欄文本框的格式。 ?????? ， sKJQ / 4 4 0 ???? 傳熱量足夠，能夠滿足設(shè)計要求。 與預(yù)熱器一樣，采用間接蒸汽加熱。 F=,W=Cttt m ?????? 泡點進(jìn)料 根據(jù)溫度，查相關(guān)表得： CP 水 =(kg℃ ), CP 乙醇 ＝ (kg℃ )。下面四個換熱器的計算均按照這個假定。 全凝器一個：將塔頂蒸汽冷凝 ,提供產(chǎn)品和一定量的回流。 由前面物 料衡算得： smVs / 3? ， 蒸汽管一般適宜流速為 12～ 20m/s. 取蒸汽管流速為 u=20m/s，則塔頂蒸汽管管口內(nèi)徑為： mVd s ?????? ?? 選取鋼管 Φ 377 9mm。1 WWWxx ??? 。 取回流液流速 u=，則回流管內(nèi)徑為： mu Ld ??? ???? ?? ??? 選取鋼管 Φ 89 。1 fffxx ??? ，解得 ?f? 3/mkg 進(jìn)料由泵輸送 ，取進(jìn)料流速 u=2m/s,則進(jìn)料管內(nèi)徑為： mu Fd F 3600/ ??? ????? ?? ??? 經(jīng)圓整選取熱軋無縫鋼管 (YB23164)，規(guī)格： Φ 45 3mm 校核設(shè)計流速： skgdFuF/43600/4 22??? ??? ??? 經(jīng)校核，設(shè)備適用。 霧沫夾帶驗算 查得物性系數(shù) ? ，泛點負(fù)荷系數(shù) ?FC mWDZ dL 9 3 3 ?????? mAAA fTb ?????? 所以， %75%%100%100???????????TFvLvsAKCVF l??? 及 特性系數(shù) K 及泛點負(fù)荷因數(shù)的查取見《常用化工單元設(shè)備設(shè)計》 P79 表 28 特性系數(shù)K 及圖 232 泛點負(fù)荷因數(shù) 酒精連續(xù)蒸餾板式塔的設(shè)計 %75%%100%100??????????????bFSLvLvsAKCLZVF l??? 可見 ， 霧沫夾帶在允許的范圍之內(nèi) 7. 操作性能負(fù)荷圖 霧沫夾帶上限線 取泛點率為 80%代入泛點率計算式，有： % 6 8 0 6 8 ??? ??? ss LV 整理可得霧沫夾帶上限方程為： ss LV ?? 液泛線 液泛線方程為 2 2 2 / 3S S SaV b cL dL? ? ? 其中， 01 06 2525 ??????? Na L v? ? )()1( 0 ????????????? wT hHb ? 04 22202 ???? hlc w )()1( 3/20 ???wlEd ? 代入上式化簡后可得： 3222 sss LLV ??? 酒精連續(xù)蒸餾板式塔的設(shè)計 液體負(fù)荷上限線 取 5s?? ，那么 smHAL Tfs / )( 3m a x ???? 漏液線 取動能因數(shù) 0 5F? ，以限定氣體的最小負(fù)荷： smNdVVos/ 322 ?????? ??? 液相負(fù)荷下限線 取 mhow ? 代入 owh 的計算式： 0 0 8 )(3 6 0 01 0 0 32m in ???????wsl LE 整理可得： （二） 小結(jié) 由塔板的負(fù)荷性能圖可以看出： (1) 在任務(wù)規(guī)定的氣液負(fù)荷下的操作點處在區(qū)內(nèi)位置較偏 ,穩(wěn)定性不是很好。 酒精連續(xù)蒸餾板式塔的設(shè)計 浮閥數(shù)目及排列 采用 F1 型重閥，重量為 33g，孔徑為 39mm。?fy 摩爾分?jǐn)?shù) ?wx ?fx ?wy ?fy 摩爾質(zhì)量 / /kg kmol ?LWM ?LfM ?VWM ?VfM 溫度 /℃ 表 5 提餾段的汽液相負(fù)荷 酒精連續(xù)蒸餾板式塔的設(shè)計 名稱 液相 氣 相 平均摩爾質(zhì)量 / /kg kmol 平均密度 / 3/kgm 體積流量 / 3/mh ( 3/ms) ( 3/ms) 塔徑的計算 由于精餾段和提餾段的上升蒸汽量相差不大，為便于制造，我們?nèi)啥蔚乃较嗟取? 表 4 提餾段的已知數(shù)據(jù) 位置 塔釜 進(jìn)料板 質(zhì)量分?jǐn)?shù) 39。39。39。 操作 壓力 由于乙醇 ~水體系對溫度的依賴性不強，常壓下為液態(tài)，為降低塔的操作費用，操作壓力選為常壓 其中塔頂壓力為 10 Pa? 塔底壓力 5[ 25 10 ( 265 ~ 530 ) ]N P a?? 酒精連續(xù)蒸餾板式塔的設(shè)計 進(jìn)料狀態(tài) 雖然進(jìn)料方式有多種，但是飽和液體進(jìn)料時進(jìn)料溫度不受季節(jié)、氣溫變化和前段工序波動的影響，塔的操作比較容易控制；此外，飽和液體進(jìn)料時精餾段和提餾段的塔徑相同，無論是設(shè)計計算還是實際加工制造這樣的精餾塔都比較容易，為此，本次設(shè)計中采取飽和液體進(jìn)料 加熱方式 精餾塔的設(shè)計中多在塔底加一個再沸器以采用間接蒸汽加熱以保證塔內(nèi)有足夠的熱量供應(yīng)。本流程采用間接蒸汽加熱，使用 25℃水作為冷卻劑，通入全凝器和冷卻器對塔頂蒸汽進(jìn)行冷凝和冷卻。釜液完全可以把進(jìn)料液加熱到泡點，且低溫的釜液直接排放也不會造成熱污染。確定回流比的方法為：先求出最小回流比 Rmin ，根據(jù)經(jīng)驗取操作酒精連續(xù)蒸餾板式塔的設(shè)計 回流比為最小回流比的 － 倍， 采用釜液產(chǎn)品去預(yù)熱原料，可以充分利用釜液產(chǎn)品的余熱，節(jié) 約能源。 3．進(jìn)料狀態(tài)：泡點進(jìn)料 進(jìn)料狀態(tài)有五種，如果選擇泡點進(jìn)料，即 q=1時，操作比較容易控制，且不受季節(jié)氣溫的影響，此外，泡點進(jìn)料時精餾段和提餾段的塔徑相同，設(shè)計和制造時比較方便。 綜上所述，選擇 F1型重閥浮閥塔。 第第第 三三三 部部部 分分分 ：：： 設(shè)設(shè)設(shè) 計計計 方方方 案案案 的的的 確確確 定定定 及及及 說說說 明明明 一． 設(shè)計方案的確定 1．塔板類型：選用 F1 型重浮閥塔 . 浮閥塔兼有泡罩塔和篩板塔的優(yōu)點，而且操作彈性大，操作靈活，板間壓降小，液面落差小 , 浮閥的運動具有去污作用，不容易積垢堵塞，操作周期長，結(jié)構(gòu)簡單，容易安裝，操作費用較小， 其制造費用僅為泡罩塔的 60%～ 80%；又由于 F1型浮閥塔結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，節(jié)省材料，性能良好；另外輕閥壓降雖小，但操作穩(wěn)定性差，低氣速時易漏液。綜上所述，選擇常壓操作。 5．熱能利用方式：選擇適宜回流比，塔釜殘液作為原料預(yù)熱熱源 適宜的回流比應(yīng)該通過經(jīng)濟(jì)核算來確定，即操作費用和設(shè)備折舊費用之和為最低時的回流比為最適宜的回流比。本精餾裝置利用高溫的釜液與進(jìn)料液作熱交換，同時完成進(jìn)料液的預(yù)熱和釜液的冷卻，經(jīng)過熱量與物料衡算，設(shè)想合理。 3。 第第第 四四四 部部部 分分分 ：：： 設(shè)設(shè)設(shè) 計計計 計計計 算算算 與與與 論論論 證證證 1. 塔型選擇 根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)，若按年工作日 330 天，每天開動設(shè)備 24 小時計算，產(chǎn)品流量為 ，由于產(chǎn)品粘度較小，流量較大，為減少造價，降低生產(chǎn)過程中壓降和塔板液面落差的影響，提高生產(chǎn)效率，選用浮閥塔。?fx 39。1 ?x 摩爾分?jǐn)?shù) ?fx ?? Dxy ?fy ?x 摩爾質(zhì)量/ /kg kmol ?LfM ?LM ?VfM ?VM 溫度 /℃ 在平均溫度下查得 33 /,/232 mkgmkg OHCHCHOH ?? ?? 液相平均密度為： 3 2 239。 精餾段的負(fù)荷列于表 3 表 3 精餾段的汽液相負(fù)荷 名稱 氣 相 液相 平均摩爾質(zhì)量 / /kg kmol 平均密度 / 3/kgm 體積流量 / 3/mh （ sm/3 ） ( 3/ms) 提餾段 整理提餾段的已知數(shù)據(jù)列于表 5，采用與精餾段相同的計算方法可以得到提餾段的負(fù)荷，結(jié)果列于表 6。?wy 39。 取無效邊緣區(qū)寬度 mmWC 50? ，破沫區(qū)寬度 mmWS 70? ， 查得 mmlW 1029? ，對應(yīng)的截塔面積 mAT ? 7 3 4 0 0/1 0 2 9/ ??Dl W 查圖可得， ?Tf AA ?DWd 弓形溢 流管寬度 mmDW d ?? Wl 、 TA 、 DlW/ 的查取見《常用化工單元設(shè)備設(shè)計》P67 表 25 單流型塔板某些參數(shù)推薦值 DWd/ 、 Tf AA / 由《常用化工單元設(shè)備設(shè)計》 P64 圖 220 弓形降液管的參數(shù) 查得 酒精連續(xù)蒸餾板式塔的設(shè)計 弓形降液管面積 mAA Tf ???? mWDR C ????? mWWDx Sd ??????? 驗算： 液體在精餾段降液管內(nèi)的停留時間 ssL HA SJ TfJ ?????? 液體在精餾段降液管內(nèi)的停留時間 ssL HA ST TfT ?????? 弓形降液管 堰高 采用平直堰，堰高 owlw hhh ?? mmlLEh wSow )(100 3/2 ?? mmhhh owlw ????? 根據(jù) － owh ≧ wh ≧ － owh ，驗算： － ≧ ≧ ，故成立 所以， mhow ? mhw ? 降液管底隙高度 h0 mhh w 0 4 5 0 ??? ， 取 mmh 450 ? 滿足不少于 20～ 25mm，符合要求。 浮閥的形式及浮閥的排列選用參考《常用化工單元設(shè)備設(shè)計》 P69 見附圖三 酒精