【正文】 。乙醇—水物系屬于一般物系，取，則同理，提餾段的為 而 板上不設(shè)進(jìn)口堰，可由式530計(jì)算，即液柱液柱同理，提餾段的為 液柱液柱故在本設(shè)計(jì)中不會(huì)發(fā)生液泛現(xiàn)象。 液沫夾帶霧沫夾帶量： 式中 —板上液層高度，m HT—板間距，m σm—操作物系的液體平均表面張力，mN/m ua—?dú)怏w通過篩孔時(shí)的速度，m/s故同理，提餾段的為 故在本設(shè)計(jì)中液沫夾帶量在允許范圍內(nèi)。篩孔按正三角形排列，取孔中心距 為同理，取提餾段的為 篩孔數(shù)目n為式中 —開孔區(qū)面積，m2 t—孔間距，m同理，提餾段的為 個(gè)實(shí)際開孔393個(gè)。② 鼓泡區(qū) 氣液傳質(zhì)有效區(qū)③入口安定區(qū)和出口安定區(qū) Ws=50100mm。 塔板布置 塔板的分塊塔板類型按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為整塊式或分塊式兩種。驗(yàn)算液體在降液管中停留時(shí)間為：式中 Lh—塔內(nèi)液體流量，m3/h HT—板間距，m Af—弓形降液管截面積，m2同理，提餾段的為 故降液管設(shè)計(jì)合理 降液管底隙高度底隙 h0：通常在 3040mm，若太低易于堵塞。對(duì)單溢流，一般取lw=，對(duì)雙溢流，一般取lw=。小塔用圓形，一般采用弓形降液管。在決定板間距時(shí)還應(yīng)考慮安裝、檢修的需要。表33乙醇和水不同溫度下的表面張力溫度/℃708090100乙醇表面張力/18水表面張力/ 精餾段液體平均表面張力精餾段平均溫度=℃乙醇表面張力：水表面張力：精餾段液體的平均表面張力： 提餾段精餾段液體平均表面張力提餾段平均溫度=℃乙醇表面張力：水表面張力：提餾段液體平均表面張力： 液體平均黏度計(jì)算精餾段平均溫度=℃ 查液體黏度共線圖（姚玉英《化工原理（上）》P347頁附錄十五）得： 提餾段平均溫度=℃ 查液體黏度共線圖得： 精餾段黏度： 提餾段黏度： 精餾塔的塔體工藝尺寸設(shè)計(jì) 塔徑的計(jì)算精餾段的氣、液相體積流率為式中 V—精餾段氣相流量，kmol/h L—精餾段液相流量，kmol/hMVML1—分別為精餾段氣、液相平均摩爾質(zhì)量，kg/kmol、—分別為精餾段氣、液相平均密度，kg/m3同理，提餾段的氣、液相體積流率為 由極限空塔氣速計(jì)算式： 式中 、—分別為氣、液相平均密度，kg/m3C由式 計(jì)算式中 C20—物系表面張力為20mN/m的負(fù)荷系數(shù) σm—操作物系的液體平均表面張力，mN/m C—操作物系的負(fù)荷系數(shù)其中的 由史密斯關(guān)聯(lián)圖（姚玉英《化工原理（下）》P158頁圖37史密斯關(guān)聯(lián)圖），HT= 史密斯關(guān)聯(lián)圖 查取圖的橫坐標(biāo)為 式中 Vh、Lh—分別為塔內(nèi)氣、液兩相的體積流量，m3/h 、—分別為精餾段氣、液相平均密度，kg/m3同理，提餾段的為 取板間距 ，板上液層高度 ，則同上，同理，提餾段的板間距取 ，板上液層高度 。進(jìn)料板壓力 塔底操作壓力 精餾段平均壓力 提餾段平均壓力 操作溫度計(jì)算利用表31中數(shù)據(jù)由拉格朗日插值可求得、。 取全塔效率， 則有塊塊總板效率的求取一般兩種方法：’connell法，適用范圍：，板上液流長(zhǎng)度≤1m. 塔頂和塔底平均溫度下的相對(duì)揮發(fā)度；塔頂和塔底平均溫度下的粘度。又如，塔是指定在常壓下操作的，塔內(nèi)壓力過大或塔驟冷而產(chǎn)生真空，都會(huì)使塔受到破壞，因而需要安全裝置。如前所述在蒸餾過程中如能適當(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。冷卻水出口溫度的選擇由當(dāng)?shù)厮Y源確定，但一般不宜超過50℃，否則溶于水中的無機(jī)鹽將析出，生成水垢附著在換熱器的表面而影響傳熱。如果塔頂蒸汽溫度低，可選用冷凍鹽水或深井水作冷卻劑。但對(duì)有些物系(如酒精與水的二元混合液)，當(dāng)殘液的濃度稀薄時(shí)，溶液的相對(duì)揮發(fā)度很大，容易分離，故所增加的塔板數(shù)并不多，此時(shí)采用直接蒸汽加熱是合適的。若塔底產(chǎn)物近于純水，而且在濃度稀薄時(shí)溶液的相對(duì)揮發(fā)度較大(如酒精與水的混合液)，便可采用直接蒸汽加熱。在實(shí)際的生產(chǎn)中進(jìn)料狀態(tài)有多種，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。當(dāng)物性無特殊要求時(shí)，一般是在稍高于大氣壓下操作。 蒸餾操作通?？稍诔?、加壓和減壓下進(jìn)行。塔釜采用間接蒸汽加熱，塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送至儲(chǔ)罐。對(duì)于二元混合物的分離，應(yīng)采用連續(xù)精餾流程。 篩板塔的缺點(diǎn)是： （1）塔板安裝的水平度要求較高，否則氣液接觸不勻。篩板塔也是傳質(zhì)過程常用的塔設(shè)備，它的主要優(yōu)點(diǎn)有： （1） 結(jié)構(gòu)比浮閥塔更簡(jiǎn)單，易于加工，造價(jià)約為泡罩塔的60％，為浮閥塔的80％左右。精餾操作既可采用板式塔，也可采用填料塔，填料塔的設(shè)計(jì)將在其他分冊(cè)中作詳細(xì)介紹，故本書將只介紹板式塔。 （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。塔設(shè)備是最常采用的精餾裝置，無論是填料塔還是板式塔都在化工生產(chǎn)過程中得到了廣泛的應(yīng)用，在此我們作板式塔的設(shè)計(jì)以熟悉單元操作設(shè)備的設(shè)計(jì)流程和應(yīng)注意的事項(xiàng)是非常必要的。近些年來，由于燃料價(jià)格的上漲，乙醇燃料越來越有取代傳統(tǒng)燃料的趨勢(shì)，且已在鄭州、濟(jì)南等地的公交、出租車行業(yè)內(nèi)被采用。在設(shè)計(jì)過程中不僅要考慮理論上的可行性，還要考慮生產(chǎn)上的安全性、經(jīng)濟(jì)合理性。板式精餾塔也是很早出現(xiàn)的一種板式塔，20世紀(jì)50年代起對(duì)板式精餾塔進(jìn)行了大量工業(yè)規(guī)模的研究，逐步掌握了篩板塔的性能，并形成了較完善的設(shè)計(jì)方法。加工和使用的要求，時(shí)常將這些混合物分離為較純凈的物質(zhì)。生產(chǎn)中為了滿足存儲(chǔ)、運(yùn)輸。本次設(shè)計(jì)任務(wù)為設(shè)計(jì)一定處理量的分離乙醇水混合物的精餾塔?；ぴ碚n程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)我們化工設(shè)計(jì)能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，通過課程設(shè)計(jì)使我們初步掌握化工設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)、設(shè)計(jì)原則及方法；學(xué)會(huì)各種手冊(cè)的使用方法及物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)的查找方法和技巧；掌握各種結(jié)果的校核，能畫出工藝流程、塔板結(jié)構(gòu)等圖形。因其良好的理化性能，而被廣泛地應(yīng)用于化工、日化、醫(yī)藥等行業(yè)。但是由于常用的多為其水溶液，因此，研究和改進(jìn)乙醇`水體系的精餾設(shè)備是非常重要的。 （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。 氣－液傳質(zhì)設(shè)備主要分為板式塔和填料塔兩大類。目前從國(guó)內(nèi)外實(shí)際使用情況看，主要的塔板類型為浮閥塔、篩板塔及泡罩塔，而前兩者使用尤為廣泛，因此，本章只討論篩板塔的設(shè)計(jì)。 （4）壓降較低，每板壓力比泡罩塔約低30％左右。第二章 設(shè)計(jì)方案的確定 本設(shè)計(jì)任務(wù)為乙醇—水