生產(chǎn)用精餾塔設(shè)計方案-預覽頁
【正文】 合分析下來，選擇浮閥塔作為最終的塔設(shè)備。進料狀態(tài)分為五種狀態(tài)，包括冷液進料、飽和液體進料（即泡點進料）、氣液混合物進料、飽和蒸汽進料和過熱蒸汽進料。精餾塔頂一般設(shè)置全凝器，以保證將上升蒸汽全部冷凝成液體，當塔頂有氣相出料時，可以考慮在全凝器之前設(shè)置一個分凝器，將部分氣體冷凝，剩下的氣體作為氣相采出，這時的分凝器相當于一層理論板。階梯式雙溢流結(jié)構(gòu)最為復雜，只適用于塔徑很大、液流量很大的特殊場合[2]。另外，塔徑的選取還應通過流體力學的驗算。來自儲罐的混合液經(jīng)預熱至泡點后，由泵送入精餾塔的進料板上，塔內(nèi)氣液兩相不斷接觸，進行傳熱和傳質(zhì)，使輕組分不斷上升，重組分不斷下降。圖1：流程示意圖三、塔的工藝計算將進料和產(chǎn)品中乙醇的質(zhì)量分數(shù)換算為摩爾分數(shù)，乙醇和水的摩爾質(zhì)量分別為（這里下標1代表乙醇，下標2代表水）：，則乙醇產(chǎn)量為130t/day，從而得到乙醇產(chǎn)品中乙醇和水的產(chǎn)量分別是： 則餾出液的摩爾流量為：因為回流比仍未知，且塔內(nèi)氣相流量未知，還不能完成整個的物料衡算，因此下一步應確定回流比，首先需要計算精餾操作的最小回流比。由于進料為泡點進料，所以進料線方程為X=。2）又上述物料衡算過程可以知道精餾段操作箱方程，從而可得到其與q線方程交點C點（,）連接AC，得精餾段操作箱3）由于采用直接蒸汽加熱，所以找到提餾段操作線在橫軸上的截距B（，0）。具體圖解情況見圖圖3和圖4。則實際板數(shù)為：由每塊板的壓降為667Pa可知，塔頂壓力為塔釜壓力為對非理想物系，由修正的拉烏爾定律可得：式中，為純組分A，B的飽和蒸汽壓；，為組分A，B的活度系數(shù)。純液體的飽和蒸汽壓可用Antoine方程計算：乙醇和水的Antoine常數(shù)見表2：表2：ABC溫度范圍（K）乙醇273~353370~464水280~441由以上數(shù)據(jù)可以確定塔板溫度，計算步驟如下：在TXY相圖上查得由Antoine方程算出假設(shè)塔頂溫度為80℃，則有不等于塔頂壓力，℃，重復以上步驟得到P= kPa；℃，P= kPa。由物性數(shù)據(jù)表[3]℃下，乙醇和水的黏度分別為：因此令，得：塔頂壓力為塔釜壓力為進料板位置為確定方式和之前確定塔頂，塔釜溫度的思路相同。q值取決于有機物的形式和分子大小，對于碳原子數(shù)為2的脂肪酸和醇，q=2。表3：精餾塔平均參數(shù)匯總表平均參數(shù)精餾段提餾段Pm/kPatm/℃MVm/[g/mol]MLm/[g/mol]ρVm/[kg/m3]ρLm/[kg/m3]σm/[mN/m]Vsm/[m3/h]Lsm/[m3/h]板式塔的塔徑依據(jù)下面的公式計算，即式中，D為塔頂，m；為氣體體積流量；u為空塔氣速，m/s。由，其中，C20需從史密斯關(guān)系圖中查出。~（~）。提餾段空塔氣速人孔作為安裝和檢修人員進出塔的唯一通道，其設(shè)置應便于進出任何一層塔板。本設(shè)計中，塔頂空間取為1000mm。所需的體積為：防止液體流空。核算閥孔動能因子，一般選用塔板閥孔為39mm，按照系列標準，采用F1型浮閥，重量為33g(重閥)，孔徑為39mm。 液泛為了防止液泛現(xiàn)象的發(fā)生，要控制降液管高度HD≤φ(HT+hw)，此處取φ= (其中)。對于精餾段對于提餾段由此可知，本塔條件滿足泛點率小于80%。至此，塔板結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)束，結(jié)構(gòu)示意圖見附圖。負荷性能圖由以下五條線組成，下面分別針對精餾段和提餾段計算。對于浮閥塔（30~34g的閥片）可以去閥孔動能因子F0=5~6作為氣相負荷的下限。之前已經(jīng)提過，在設(shè)計時控制液沫夾帶一般采用驗算泛點率F1的方法。塔板的適宜操作區(qū)應在該線以右。對塔內(nèi)液泛的計算可以按照降液管液泛進行計算?！胬淞黧w（水） ：25℃~31℃。因此帶入數(shù)據(jù)有：查圖得到此時殼側(cè)1程、管側(cè)2程或2n程的溫差修正系數(shù)FT=。選擇換熱管規(guī)格為換熱管規(guī)格為，從設(shè)計手冊[4]中查得此時的管中心距為32mm。根據(jù)查閱文獻。管徑為選擇的熱軋無縫鋼管。核算流速： 由此可知，流速在合適范圍內(nèi)，接管尺寸合理。七、設(shè)計方案的比較和評價精餾操作的成本由兩個方面組成，一個是精餾塔的設(shè)備費用，包括塔體的費用和附屬設(shè)施的費用；另一方面是操作費用，包括所需的加熱蒸汽和冷卻水的用量等。在分離任務一定的情況下，回流比越大，表明操作線和平衡線之間的距離越遠，從圖解理論板就可以看出，兩者相距越遠，所需的理論板數(shù)就越小。從上面的設(shè)計結(jié)果可以明顯看出上述區(qū)別，同樣的生產(chǎn)能力下，本設(shè)計回流比更大使設(shè)備費用降低，使操作費用增高?？偟膩碚f，這次設(shè)計基本上是完整的完成了，通過這次設(shè)計練習了計算能力，練習了使用origin，Excel等軟件的繪圖工具，熟悉了精餾塔設(shè)計的設(shè)計思想。 十、參考資料[1][2][3] 賈紹義，柴誠敬. 化工原理課程設(shè)計[M]. 大連：天津大學出版社，2005.[4] ：中國石化出版社，2003. 十一、附圖附圖1 圖解理論板圖附圖2 塔頂區(qū)域放大圖解理論板圖附圖3 塔底區(qū)域放大圖解理論板圖附圖4 精餾段負荷性能圖附圖5 精餾段負荷性能圖50
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