【正文】 4 （二）工藝流程的設(shè)計 4 ? 三 設(shè)計方案中參數(shù)的確定 5 （一）確定操作壓力 5 （二）確定進(jìn)料狀態(tài) 5 （三）確定加熱方式 5 （四）確定冷卻方式 5 （五）熱能的利用 6 ? 四 塔的工藝計算 6 （一）精餾塔的物料衡算 7 （二）塔板數(shù)的確定 8 ? 五、塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)計算 14 （一） . 操作壓強(qiáng) mP 14 （二） . 操作溫度 mt 14 （三） . 平均分子量 mM 15 （四） . 平均密度 m? 15 （五） . 液體表面張力 m? 16 （六） . 液體粘度 Lm? 17 ? 六、精餾塔的塔體工藝尺寸計算 18 （一） . 塔徑 D 的計算 18 （二） . 溢流裝置 20 （三） . 塔板布置 21 （四） . 篩孔數(shù) n 與開孔率 ? 21 （五） .塔的精餾段有效高度 Z 22 ? 七、篩板流體力學(xué)驗(yàn)算 23 2 （一） . 氣體通過篩板壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨?Ph 23 （二） . 霧沫夾帶量 ve 的驗(yàn)算 24 （三） . 漏液的驗(yàn)算 24 （四） . 液泛驗(yàn)算 25 ? 八、塔板負(fù)荷性能圖 26 (一 )精餾段 26 （二）提餾段 29 ? 九、板式塔的結(jié)構(gòu)與附屬設(shè)備設(shè)計 33 （一）塔體結(jié)構(gòu) 33 （二）塔板結(jié)構(gòu) 34 ? 十、 輔助設(shè)備設(shè)計或選型 34 （一）冷凝器 34 （二）再沸器 35 （三）接管管徑的計算和選擇 35 ? 十一、設(shè)計結(jié)果一覽表 37 ? 參考文獻(xiàn) 40 ? 總結(jié) 40 3 一 設(shè)計概述 （一）課程設(shè)計的目的 根據(jù)設(shè)計任務(wù)， 查閱資料，選用公式和搜集數(shù)據(jù)的能力； 依據(jù) 綜合分析設(shè)計任務(wù)要求，確定化工工藝流程，進(jìn)行設(shè)備選型； 培養(yǎng)學(xué)生 迅速準(zhǔn)確進(jìn)行工程計算的能力； 培養(yǎng)學(xué)生 用簡潔的文字，清晰的圖表來表達(dá)自己設(shè)計思想的能力。 (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時，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。 （四）板式塔的類型 氣－液傳質(zhì)設(shè)備主要分為板式塔和填料塔兩大類。 浮閥塔是在 泡罩塔的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，取消了 升 氣管和泡罩，在塔板開孔上設(shè)有浮動的浮閥，浮閥可根據(jù)氣體流量上下浮動，自行調(diào)節(jié)，使氣縫速度穩(wěn)定在某一數(shù)值。 浮閥塔之所以這樣廣泛地被采用，是因?yàn)樗? 4 有下列特點(diǎn)： (１ ) 處理能力大，比同塔徑的泡罩塔可增加 20～ 40％，而接近于篩板塔。 (５ ) 液面梯度小。 二 塔的設(shè)計和流程工藝的設(shè)計 （一）塔類型的確定 本次化工課程設(shè)計要設(shè)計一個精餾分離甲醇和水的二元混合物的精餾塔，設(shè)計任務(wù)適合篩板塔的精餾。塔頂上升蒸汽經(jīng)全凝器冷凝后，一部分作為回流，其余的產(chǎn)品有冷卻器冷去后送至貯槽。根據(jù)所處理的物料性質(zhì)，兼顧技術(shù)上的可行性和經(jīng)濟(jì)上的合理性來綜合考慮，一般有下列原則： ⑴ 壓力增加可提高塔的處理能力，但會增加塔身的壁厚，導(dǎo)致設(shè)備費(fèi)用增加；壓力增加，組分間的相對揮發(fā)度降低，回流比或塔高增加，導(dǎo)致操作費(fèi)用或設(shè)備費(fèi)用增加。 ⑶ 真空操作不僅需要增加真空設(shè)備的投資和操作費(fèi)用，而且由于真空下氣體體積增大，需要的塔徑增加，因此塔設(shè)備費(fèi)用增加。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，這主要是由于此時塔的操作比較容易控制，不致受季節(jié)氣溫的影響。 直接蒸汽加熱的優(yōu)點(diǎn)是：可以利用壓力較低的蒸汽加熱；在釜內(nèi)只須安裝鼓泡管，不須安置龐大的傳熱面。 （四） 確定冷卻方式 設(shè)備一般采用常溫水作為冷卻劑。 6 （五） 熱能的利用 采用合適的回流比； 使過程處于最佳條件下進(jìn)行，可使能耗降至最低。因?yàn)樵O(shè)置中間再沸器，可以利用溫度比塔底低的熱源，而中間冷凝器則可回收溫度比塔頂高的熱量。計算傳熱面積和選取操作指標(biāo)時，也應(yīng)考慮到生產(chǎn)上的可能波動。又如冷卻水出口溫度的高低，一方面影響到冷卻水用量，另方面也影響到所需傳熱面積的大小，即對操作費(fèi)和設(shè)備費(fèi)都有影響。 (3) 保證安全生產(chǎn) 例如酒精屬易燃物料，不能讓其蒸汽彌漫車間，也不能使用容易發(fā)生火花的設(shè)備。 四 塔的工藝計算 已知參數(shù)：苯、 甲 苯混合液處理量， F＝ 13200kg/h； ? ； ? ； ? ；進(jìn)料熱狀況 :飽和液體進(jìn)料即 q=1；單板壓降不大于 。 gD K h? D=39。 因飽和液體進(jìn)料即 q=1，所以其 q 線方程為： x= Fx =，在 xy 圖中對角線上自點(diǎn) e作出進(jìn)料線（ q 線），該線與平衡線xaaxy )1(1 ???的交點(diǎn)坐標(biāo)為（ , ??），此即最小回流比時操作線與平衡線的交點(diǎn)坐標(biāo)。 塔頂，1 2 1 1 . 0 3 3l g 6 . 0 3 0 5 5 2 . 0 1 ,t C 8 0 . 7 5 8 2 2 0 . 7 91 3 4 4 . 8l g 6 . 0 7 9 5 4 1 . 6 0t C 8 0 . 7 5 8 2 1 9 . 4 8 2ooBABApp? ? ? ? ???? ? ? ? ?苯甲 苯 ， 所以塔頂?shù)膿]發(fā)度為 D ?? ppaoo甲苯苯 塔 底 ，1 2 1 1 . 0 3 3l g 6 . 0 3 0 5 5 2 . 3 6 , 2 2 9 . 2 5 Kt C 1 0 9 . 8 6 2 2 0 . 7 91 3 4 4 . 8l g 6 . 0 7 9 5 4 1 . 9 9 9 7 . 2 0t C 1 0 9 . 8 6 2 1 9 . 4 8 2ooBA p aBA K p app? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ?苯 苯甲 苯 甲 苯所 以， 所 以 12 所以塔 底 的揮發(fā)度為 w ??? ppaoo甲苯苯 所以 ??? * aaDa 全塔 1 og[ ( ) ( ) ]1 1 l og ??? ? ? 下面以 R=2Rmin 進(jìn)行計算為例， R=2*=， (RRmin)/(R+1)=(） /(+1)= (NNmin)/(N+2)= 0. 5668m ( ) R R???? 因?yàn)?Nmin=,所以 N=≈ 13 同上，分別取回流比為 — ，得 比值 Rmin R Nmin (RRmin)/(R+1) (NNmin)/(N+2) N 2 13