【正文】 可將上式化為：在操作范圍內(nèi)任選若干個值，代入上式算出相應(yīng)的值，并列于表74。取E=1，則 根據(jù)以上計算的數(shù)據(jù)，可分別作出(1)、(2)、(3)、(4)、(5)共五條線（見圖9）由塔板負荷性能圖可以看出：①任務(wù)規(guī)定的氣、液負荷下的操作點P（設(shè)計點），處在適宜操作區(qū)內(nèi)的適中位置。忽略式中的項，： 因物系一定，塔板尺寸一定，則等均為定值，而又有如下關(guān)系，即式中閥孔數(shù)亦為定值，因此可將上式簡化成與的關(guān)系：在操作范圍內(nèi)任選若干個值，代入上式算出相應(yīng)的值，并列于下表表72 液泛線數(shù)據(jù) 液相負荷上限線液體的最大流量應(yīng)保證在降液管中停留時間不低于3~5s，依下式得：液體在降液管內(nèi)停留時間 求出上限液體流量值（常數(shù)），在圖上，液相負荷上限線為與氣體流量無關(guān)的豎直線。液體通過降液管的壓頭損失 因不設(shè)進口堰，故可按下式計算，即板上液層高度 取，則取，前已選定及求得因此計算結(jié)果表明：設(shè)計的塔板結(jié)構(gòu)在給定的操作條件下，降液管不會發(fā)生液泛，即符合防止淹塔的要求。表61 物性系數(shù)表系統(tǒng)物性系數(shù)K0系統(tǒng)物性系數(shù)K0無泡沫，正常系統(tǒng)多泡沫系統(tǒng)氟化物嚴重發(fā)泡系統(tǒng)中等發(fā)泡系統(tǒng)形成溫度泡沫的系統(tǒng)圖61 泛點負荷系數(shù)圖 提餾段流體力學(xué)驗算氣體通過塔壓降可根據(jù)下式計算：干板阻力計算：因為，故按下式計算，即濕板阻力計算：液體表面張力所造成的阻力很小，可忽略不計。 淹塔校核為了防止淹塔現(xiàn)象的發(fā)生，要求控制降液管中清液高度層。②塔板開孔率：精餾段： 提餾段：開孔率在10%14%之間，合適。則可按下式估算間距t′。按，以等腰三角形叉排方式作圖（見圖53），分成3，共安排浮閥個數(shù)。取，閥孔氣速為： 根據(jù)式（為閥孔直徑，F(xiàn)1型浮閥的閥孔直徑，求每層塔板上的浮閥數(shù)，即2. 塔板布置由上知選取邊緣區(qū)寬度，破沫區(qū)寬度計算鼓泡區(qū)有效面積，即浮閥閥孔的排列方式采用等腰三角形叉排。 及降液管底隙高度①精餾段： 取E=1∴溢流堰高：降液管底隙高度： ②提餾段： 取E=1∴提餾的段溢流堰高：降液管底隙高度：因為均不少于6mm符合生產(chǎn)要求，采用平直堰。初選（—，需驗證）對于乙醇和水的體系，因為它們之間沒有泡沫產(chǎn)生，故泡沫性能系數(shù)取k=1.由前面計算可以知道精餾段的表面張力是則液泛氣速為因為乙醇和水為不易氣泡的體系，故操作氣速為代入數(shù)據(jù)得將算出來的直徑D進行圓整得直徑為1600mm提餾段：按標準塔徑圓整為D=1600mm。由，查手冊得，進料板液相質(zhì)量分數(shù) ③ 精餾段平均密度④ 塔底液相平均密度。2. 進料板混合物平均摩爾質(zhì)量計算 由圖解理論板得 查平衡線得 ：由，查平衡曲線得。利用公式：因為是飽和液體進料，故=q線方程與平衡線方程的交點坐標記為（），在圖上通過平衡數(shù)據(jù)畫出平衡線、對角線與q線方程，然后在圖上通過已知坐標找出yq, 即可確定坐標（）為（，)然后代入公式為，代入數(shù)據(jù)得實際回流比為R==。按間接蒸汽加熱計。圖12全凝器物流流程圖(4)再沸器內(nèi)物流的走向圖注：再沸器內(nèi)加熱蒸汽走殼程，物料走管程。當(dāng)然，塔頂蒸氣可用作低溫系統(tǒng)的熱源，或通入廢熱鍋爐產(chǎn)生低壓蒸汽，供別處使用。上述考慮的是一般原則，實際回流比還應(yīng)視具體情況選定。但作為課程設(shè)計，要進行這種核算是困難的，通常根據(jù)下面3 種方法之一來確定回流比。對于一定的生產(chǎn)能力，即餾出量D 一定時，V 的大小取決于回流比。如果實際操作條件與上述要求不符，是否應(yīng)對進料進行加熱或冷卻可依據(jù)下列原則定性判斷：(1) 進料預(yù)熱的熱源溫度低于再沸器的熱源溫度，可節(jié)省高溫?zé)嵩磿r，對進料預(yù)熱有利，但會增加提餾段的塔板數(shù)；(2) 當(dāng)塔頂冷凝器采用冷凍劑進行冷卻，又有比較低的冷量可利用時，對進料預(yù)冷有利。本次設(shè)計采用間接加熱。 加熱方式塔釜一般采用間接蒸汽加熱，但對塔底產(chǎn)物基本是水，且在低濃度時的相對揮發(fā)度較大的體系，也可采用直接蒸汽加熱。 才能使普通冷卻水冷卻塔頂蒸氣時，應(yīng)對低壓、冷凍劑冷卻和高壓、冷卻水冷卻的方案進行比較后，確定適宜的操作方式。限于篇幅，僅對其中一些內(nèi)容作些闡述，其他內(nèi)容可見參考文獻。塔體大都安裝在室外，為能抵抗大自然的破壞，塔設(shè)備應(yīng)具有一定剛度和強度。回流比對操作費用和設(shè)備費用均有很大的影響，因此必須選擇合適的回流比。 確定設(shè)計方案原則總的原則是盡可能多地采用先進的技術(shù)，使生產(chǎn)達到技術(shù)先進、經(jīng)濟合理的要求，符合優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、安全、低能耗的原則，具體考慮以下幾點：(1) 滿足工藝和操作的要求 所設(shè)計出來的流程和設(shè)備能保證得到質(zhì)量穩(wěn)定的產(chǎn)品。 基本原理在化工、輕工、石油等生產(chǎn)過程中，混合物的分離是生產(chǎn)過程中的重要過程。設(shè)計中采用泡點進料，將原料液通過預(yù)熱器加熱至泡點后送人精餾塔內(nèi)。使易揮發(fā)組分由液相向氣相轉(zhuǎn)移，難揮發(fā)組分由氣相向液相轉(zhuǎn)移，實現(xiàn)原料混合液中各組分的分離。精餾過程在能量劑驅(qū)動下（有時加質(zhì)量劑），使氣液兩相多次直接接觸和分離，利用液相混合物中各組分的揮發(fā)度的不同。對于二元混合物的分離，應(yīng)采用連續(xù)精餾流程。其中由于蒸餾過程的原理是多次進行部分汽化和冷凝，熱效率比較低，但塔頂冷凝器放出的熱量很多，但其能量品位較低，不能直接用于塔釜的熱源，在本次設(shè)計中設(shè)計把其熱量作為低溫?zé)嵩串a(chǎn)生低壓蒸汽作為原料預(yù)熱器的熱源之一，充分利用了能量。由于乙醇比水在同樣的條件下更容易揮發(fā)，所以本設(shè)計采用精餾，其中乙醇為易揮發(fā)組分，水為難揮發(fā)組分。(2) 滿足經(jīng)濟上的要求 要節(jié)省熱能和電能的消耗，減少設(shè)備與基建的費用，如合理利用塔頂和塔底的廢熱，既可節(jié)省蒸汽和冷卻介質(zhì)的消耗，也能節(jié)省電的消耗。(3) 保證生產(chǎn)安全 生產(chǎn)中應(yīng)防止物料的泄露，生產(chǎn)和使用易燃物料車間的電器均應(yīng)為防爆產(chǎn)品。例如組分的分離順序（多組分體系）、塔設(shè)備的形式、操作壓力、進料熱狀態(tài)、塔頂蒸氣的冷凝方式、余熱利用的方案、安全、調(diào)節(jié)機構(gòu)和測量控制儀表的設(shè)置等。因此如果在常壓下操作時，塔頂蒸氣可以用普通冷卻水進行冷卻，一般不采用加壓操作。本設(shè)計是分離乙醇和水的混合物，由于兩者都是液體，因此操作壓力可以確定為常壓，即是常壓精餾。間接加熱方式的優(yōu)點是可以提供足夠的熱量，而且不會稀釋釜內(nèi)溶液的濃度。q 值增加，冷凝器負荷降低而再沸器負荷增加，由此而導(dǎo)致的操作費用的變化與塔頂出料量D 和進料量F 的比值D/F 有關(guān)；對于低溫精餾，不論D/F 值如何，采用較高的q 值為經(jīng)濟；對于高溫精餾，當(dāng)D/F 值大時宜采用較小的q 值，當(dāng)D/F 值小時宜采用q 值較大的氣液混合物。 回流比影響精餾操作費用的主要因素是塔內(nèi)蒸氣量 V。適宜回流比應(yīng)通過經(jīng)濟核算決定，即操作費用和設(shè)備折舊費之和為最低時的回流比為適宜回流比。因此可在斜線部分區(qū)域選擇一適宜回流比。該方法不僅可節(jié)省大量的加熱蒸汽，而且還節(jié)省了大量的冷卻介質(zhì)。圖12精餾工藝流程圖(3)全凝器內(nèi)物流的走向圖注：全凝器內(nèi)物料走殼程，冷卻水走管程。產(chǎn)品：餾出液含乙醇 81 %（質(zhì)量），溫度 控制在接近飽和溫度 ℃。（1） 由手冊查得乙醇—水溶液氣液相平衡數(shù)據(jù)(見下表)，xyxyxy0011（2） 回流比的確定先求出最小的回流比，然后再確定實際的回流比大小。計算結(jié)果如下：塔頂溫度 ℃進料板溫度 ℃塔底溫度 ℃精餾段平均溫度 ℃提餾段平均溫度 ℃全塔平均溫度 ℃ 平均摩爾質(zhì)量由，查平衡曲線得。由℃，查手冊得， 塔頂液相質(zhì)量分數(shù)② 進料板平均密度。精餾段：因為計算得到的K，故無法使用史密斯關(guān)