【正文】 3 5 3 /1 . 0 2 7 6LVVu C m s???? ?? ? ? ? 0 . 7 2 . 0 4 3 5 3 1 . 4 3 0 5 /u m s? ? ? 4 2 .5 6 5 1 .5 1 1 41 .4 3 0 5Dm? ???? 根據(jù)塔徑系列尺寸圓整為 D= 此時(shí)，精餾段的上升蒸汽速度為： 224 4 2 . 4 5 7 0 1 . 2 2 2 6 /1 . 6SJJ Vu m sD?? ?? ? ?? 提餾段的上升蒸汽速度為： 24 1 . 3 3 0 2 /STTVu m sD??? 塔的高度可以由下式計(jì)算： ( 2 )P T T F WZ H N S H SH H H? ? ? ? ? ? ? 已知實(shí)際塔板數(shù)為 N=50 塊，板間距 ? ,因?yàn)榱弦狠^清潔，無(wú)需經(jīng)常清洗，可取每隔 8 塊板設(shè)一個(gè)人孔，則人孔的數(shù)目 S 為： 50 158S ? ? ? 個(gè) 取人孔兩板之間的間距 ? ，則塔頂空間 ? ，塔底空間? ，進(jìn)料板空間高度 ? ，那么，全塔高度： 1 . 2 ( 5 0 2 5 ) 0 . 4 5 0 . 6 0 . 5 2 . 5 2 4 . 4Zm? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 塔體壁厚為 50mm。 六 .精餾 塔主體 尺寸的計(jì)算 精餾段 提餾段 汽相 液相 汽相 液相 平均摩爾質(zhì)量/ /kgkmol 平均密度/ 3/kgm 體積流量/ 3/mh s m3/s m3/s 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?。所以? 課程設(shè)計(jì) 第 9 頁(yè) 共 23 頁(yè) 3 64 8 0 0 0 1 0 4 . 2 6 9 7 ( 8 4 . 2 3 4 2 ) 1 . 2 0 2 1 1 0 /3 0 0 2 4fQ k J h?? ? ? ? ? ?? 釜?dú)堃悍懦龅臒崃?12()w w pw w wQ W c t t?? 若將釜?dú)堃簻囟冉抵?2 55wtC? 186。 在溫度 mt 下查得 2 3 , O C H C H O Hm Pa s m Pa s??? ? ? ? 因?yàn)?L i Lix???? 所以 : 0 .3 3 4 3Lf mPa s? ?? 全塔液體的平均粘度： 課程設(shè)計(jì) 第 8 頁(yè) 共 23 頁(yè) ( ) / 3 ( ) / 3 m Lf LD LW m Pa s? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? 全塔效率 : 0 . 2 4 5 0 . 2 4 510 . 4 9 ( ) 0 . 4 9 4 4 %( 4 . 4 3 0 . 3 4 6 2 )TLE ?? ?? ? ? ?? 實(shí)際塔板數(shù) PN / 2 2 / 0 . 4 4 5 0P T TN N E? ? ?塊 (含塔釜 ) 其中，精餾段的塔板數(shù)為： 7 / 16? 塊 塔頂全凝器的熱負(fù)荷： ( 1) ( )C V D LDQ R D I I? ? ? 可以查得 126 6 / , 253 .9 /V D L DI k J k g I k J k g??，所以 7( 4 1 ) ( 1266 ) 10 /CQ k J h? ? ? ? ? ? ? 取水為冷凝介質(zhì)， (考慮到當(dāng)?shù)仄骄鶜鉁剌^低 )其進(jìn)出冷凝器的溫度分別為20℃和 30℃則平均溫度下的比熱 /pcc kJ kg C??186。O conenell )對(duì)全塔效率進(jìn)行估算： 由相平衡方程式 1 ( 1)xy x??? ??可得 ( 1)( 1)yxxy? ?? ? 根據(jù)乙醇 ~水體系的相平衡數(shù)據(jù)可以查得： 1 79Dyx?? 1 ? (塔頂?shù)谝粔K板 ) Td= C186。為此，我們擬采用塔釜?dú)堃簩?duì)原料液進(jìn)行加熱。本設(shè)計(jì) 采用直接水蒸氣加熱，即在塔底安裝一個(gè)鼓泡管，可省去一個(gè)再沸器，降低了設(shè)備的成本，并且不影響分離效率。 四． 技術(shù)來(lái)源 目前，精餾塔的設(shè)計(jì)方法以嚴(yán)格計(jì)算為主，也有一些簡(jiǎn)化的模型，但是嚴(yán)格計(jì)算法對(duì)于連續(xù)精餾塔是最常采用的，我們此次所做的計(jì)算也采用嚴(yán)格計(jì)算法。 長(zhǎng)期以來(lái)，乙醇多以蒸餾法生產(chǎn)，但是由于乙醇 ~水體系有共沸現(xiàn)象，普通課程設(shè)計(jì) 第 4 頁(yè) 共 23 頁(yè) 的精餾對(duì)于得到高純度的乙醇來(lái)說(shuō)產(chǎn)量不好。現(xiàn)在研究的直接醇類燃料電池也將會(huì)將乙醇的使用量大大提高。 三． 設(shè)計(jì)依據(jù) 本設(shè)計(jì)依據(jù)于教科書的設(shè)計(jì)實(shí)例，對(duì)所提出的題目進(jìn)行分析并做出理論計(jì)算。 加熱方式 在乙醇 ~水體系中，乙醇是輕組分，水由塔底排出，且水的比熱較大，可采用直接水蒸氣加熱。雖然塔頂蒸汽冷凝可以放出大量課程設(shè)計(jì) 第 6 頁(yè) 共 23 頁(yè) 熱量，但是由于其位能較低，不可能直接用作為塔底的熱源。 全塔效率的估算 用奧康奈爾法 ( 39。 因此可以求得： 1 1. 23 2 , 5. 29 , 13 .3 2fw? ? ?? ? ? 全塔的相對(duì)平均揮發(fā)度： 33 1 1 . 2 3 2 5 . 2 9 1 3 . 3 2 4 . 4 3m f w? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? 全塔的平均溫度： 7 8 .6 2 8 4 .2 3 9 9 .3 8 8 7 .4 133D f Wm t t ttC?? ??? ? ? 186。 的情況下可以查得比熱4. 26 97 /pfc kJ kg C??186。因此， 636 4. 85 4. 19 1 ( 99 .3 8 55 ) 1. 22 8 10 /wQ k J h? ? ? ? ? ? 可知， wf? ，所以可以用釜?dú)堃杭訜嵩弦褐僚蔹c(diǎn)。 全塔平均溫度 8 4 . 2 3 7 8 . 6 2 9 9 . 3 8 8 7 . 4 133D F WT T T C?? ???? 186。 課程設(shè)計(jì) 第 13 頁(yè) 共 23 頁(yè) 由于本設(shè)計(jì)中液體流量不是很大，板上液體厚度不大，并參考下表本設(shè)計(jì)采用單溢流型。查得 E= 2 23 32 . 8 4 2 . 8 4 1 0 . 7 3 7 7 1 . 1 9 5 0 . 0 1 5 31 0 0 0 1 0 0 0 1 . 1 2hOWWLhEl?? ??? ? ??? ?????? (3).堰高 Wh ： 取板上液層高度 Hl=60mm 堰高 hw=hLhow== 塔板 結(jié)構(gòu) 示意圖 : 課程設(shè)計(jì) 第 15 頁(yè) 共 23 頁(yè) 塔板尺寸 由于塔徑大于 800mm，所以采用單溢流型分塊式塔板。0u 的一般經(jīng)驗(yàn)數(shù)值為 ~ /ms,計(jì)算結(jié)果符合經(jīng)驗(yàn)值。通常開(kāi)孔率為 5%～ 15%。因此 H h HT W d? ? ? HT — 板間距， m ? — 系數(shù)。 霧沫夾帶 霧沫夾帶是指板上液體被上升氣體帶入上一層塔板的現(xiàn)象。 漏 液點(diǎn)氣速 uOW 當(dāng)氣速逐漸減小至某值時(shí)，塔板將發(fā)生明顯的漏夜現(xiàn)象，該氣速稱為漏液點(diǎn)氣速 uOW，若氣速繼續(xù)降低，更嚴(yán)重的漏夜將使篩板不能積液而破壞正常操作，故漏液點(diǎn)氣速為篩板的下限氣速。 (2)回流管 dR 強(qiáng)制回流， uR= RSR uLd ?4? 4 4 0 . 0 0 2 9 8 3 0 . 0 2 1 7 93 . 1 4 2SR RLdu??? ? ?? 圓整 dR = 選用 φ 30 的無(wú)縫不銹鋼管。4 4 0 . 0 0 3 3 5 4 0 . 0 7 8 1 33 . 1 4 0 . 7sw wLdu??? ? ?? 圓整 dF = 選用φ 15 的無(wú)縫不銹鋼管。 經(jīng)計(jì)算得塔頂冷凝器換熱面積為 。 但篩板塔也有一定的缺點(diǎn)： ① 小孔篩板易堵塞，不適宜處理臟的、粘性大的和帶固體粒子的料液； 本設(shè)計(jì)中處理液干凈，不存在 堵塞 問(wèn)題。 九 .參考文獻(xiàn) （ 1）化工原理 .第四版 .化學(xué)工業(yè)出版社。 （ 5）化工工藝設(shè)計(jì) . 化學(xué)工業(yè)出版