【正文】 1 1 1 8 ( 1 0 . 0 5 4 1 1 ) 1 9 . 5 1 5 0 8 /LM g m o l? ? ? ? ? ? 2 4 6 0 .4 2 8 2 1 8 ( 1 0 .4 2 8 2 ) 2 9 .9 9 /VM g m o l? ? ? ? ? ? 由不同溫度下乙醇和水的密度 ,內(nèi)差法求 tF tD tW下的乙醇和水的密度 溫度 T,℃ 70 80 90 100 110 A? ,KG/M3 B? ,KG/M3 tF=℃ ? ? ? ? 1 0. 25 1 0. 2573 2. 18 6 96 6. 64F? ??? 6 kg /F m? ? tD=℃ ? ? 3/ mkgWD ?? 1 4 1 474 3 97 7D? ??? /D kg m? ? tW=℃ ? ? 39 6 4 .8 2 /wW kg m? ? 1 0 .0 0 1 1 0 .0 0 17 2 9 .2 1 9 6 4 .8 2W? ??? /W kg m? ? 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院 0409402 班 11 / 42 所以 31 9 0 8 . 4 6 7 6 2 . 3 3 8 3 5 . 4 0 /22FDL k g m??? ??? ? ? 32 9 0 8 . 4 6 9 4 0 . 5 1 9 2 4 . 4 8 /22FWL k g m??? ??? ? ? 3000 . 1 2 0 3 1 0 1 . 3 ( 4 6 0 . 0 8 9 1 8 0 . 9 1 1 )0 . 1 2 0 3 0 . 6 9 1 /2 2 . 4 8 8 . 2 9 2 7 3 . 1 5VF M P T M P k g mP T T? ? ? ? ?? ? ? ?? 30 . 1 2 0 3 ( 4 1 0 1 . 3 ) ( 4 6 0 . 7 7 8 8 1 8 0 . 2 2 1 2 ) 1 . 4 3 5 /7 8 . 2 1 2 7 3 . 1 5VD k g m? ? ? ? ? ? ??? ? 30 . 1 2 0 3 1 0 1 . 3 ( 4 6 0 . 0 3 2 9 1 8 0 . 9 6 7 1 ) 0 . 6 3 4 /9 0 . 7 1 2 7 3 . 1 5VW k g m? ? ? ? ? ?? 31 0 . 6 9 1 1 . 4 3 5 1 . 0 6 3 /22V F V DV k g m??? ? ?? ? ? 32 0 . 6 9 1 0 . 6 3 4 0 . 6 6 2 5 /22V F V WV k g m??? ? ?? ? ? 4 6 ( 1 ) 1 8 3 9 . 8 0 /L D D DM x x k g k m o l? ? ? ? ? ? 4 6 ( 1 ) 1 8 2 0 . 4 7 /L F F FM x x k g k m o l? ? ? ? ? ? 46 ( 1 ) 18 18 .9 2 /LW W WM x x k g k m ol? ? ? ? ? ? 1 3 9 .8 0 2 0 .4 7 3 0 .1 3 5 /22L D L FL MMM k g k m o l??? ? ? 2 1 8 . 9 2 2 0 . 4 7 1 9 . 7 0 /22L w L FL MMM k g k m o l??? ? ? 4 6 ( 1 ) 1 8 4 0 . 6 1 /v D D DM y y k g k m o l? ? ? ? ? ? 4 6 ( 1 ) 1 8 2 9 . 8 3 /v F F FM y y k g k m o l? ? ? ? ? ? 4 6 ( 1 ) 1 8 2 4 .3 6 /v W W WM y y k g k m o l? ? ? ? ? ? 1 4 0 .6 1 2 9 .8 3 3 5 .2 2 /22v D v Fv MMM k g k m o l??? ? ? 2 2 4 . 3 6 2 9 . 8 3 2 7 . 1 0 /22v w v Fv MMM k g k m o l??? ? ? 混合液體表面張力 46 6 1 . 7 97 4 4 . 4 3CCD CDmV m l?? ? ? 46 6 3 . 0 87 2 9 . 2 1CCW CWmV m l? ? ? 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院 0409402 班 12 / 42 46 6 2 . 8 27 3 2 . 1 8 6CCF CFmV m l?? ? ? 18 1 8 . 6 69 6 4 . 6 4WWF WFmV m l?? ? ? mlmV WDWWD ??? ? 18 1 8 . 6 69 6 4 . 8 2WWW WWmV m l?? ? ? 由內(nèi)差法求得在 tF tD tW下的乙醇和水的表面張力 乙醇表面張力： 水表面張力 溫度， ℃ 0 20 40 60 80 100 σ， m N/m 乙醇表面張力 σ CF= 水表面張力 σ wF=塔頂表面張力 444 0. 14 62 .9 9 0. 77 88 17 .3 0D? ? ? ? ? σ D=原料表面張力 444 0. 88 5 61 .7 4 0. 08 9 16 .6 8F? ? ? ? ? σ F=塔底表面張力 444 0 . 9 9 9 6 5 8 . 6 5 0 . 0 3 2 9 1 6 . 1 3w? ? ? ? ? σ w=(1)精餾段的平均表面張力 σ 1=(+)/2=(2)提餾段的平均表面張力：σ 2=（ +） /2= 相對(duì)揮發(fā)度 由 xF=% yF=% 得0 . 5 8 4 16 . 5 6 2 9 20 . 0 8 9 1 4 . 3 7 5 61 0 . 5 8 4 1 0 . 4 5 6 5 3 11 0 . 0 8 9Fa ? ? ??? 由 xD=% yD=% 得 1 0 .8 0 7 5 1 0 .7 7 8 8Da ? ? ??? 由 xW=% yw=% 得0 . 2 2 7 36 . 9 0 8 1 4 60 . 0 3 2 9 4 . 1 3 8 61 0 . 2 2 7 3 0 . 8 0 4 0 5 81 0 . 0 3 2 9aw ? ? ??? (1)精餾段的平均相對(duì)揮發(fā)度 ? ? ? ? 提 餾 段的平均相對(duì)揮發(fā)度 ? ? ? ? 溫度， ℃ 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 σ， m N/m 18 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院 0409402 班 13 / 42 混合物的粘度 1t =℃ 查表，得μ 水 = 氣相混合物上升到塔頂上方的冷凝器中，這些氣相混合物被降溫到泡點(diǎn)，其中的液態(tài)部分進(jìn)入到塔頂產(chǎn)品冷卻器中，停留一定的時(shí)間然后進(jìn)入 乙醇 的儲(chǔ)罐，而其中的氣態(tài)部分重新回到精餾塔中，這個(gè)過(guò)程就叫做回流。 工科大學(xué)生應(yīng)具有較高的綜合能力，解決實(shí)際生產(chǎn)問(wèn)題的能力，課程設(shè)計(jì)是 一次讓我們接觸實(shí)際生產(chǎn)的良好機(jī)會(huì)，我們應(yīng)充分利用這樣的時(shí)機(jī)認(rèn)真去對(duì)待每一項(xiàng)任務(wù)，為將來(lái)打下一個(gè)穩(wěn)固的基礎(chǔ)。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 壓降較小，造價(jià)便宜，抗堵性強(qiáng) 。在此 我選用連續(xù)精餾篩板塔。 精餾過(guò)程與其他蒸餾過(guò)程最大的區(qū)別，是在塔兩端同時(shí)提供純度較高的液相和氣相回流，為精餾過(guò)程提供了傳質(zhì)的必要條件。 《化學(xué)工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》；上、下冊(cè) 。 （二）繪制一個(gè)帶控制點(diǎn)的工藝流程圖（ 2圖） （三） 繪制精餾塔的工藝條件圖（ 1圖紙） 四 . 設(shè)計(jì)日期： 20xx 年 12 月 01 日 至 20xx 年 12 月 16 日 塔頂壓強(qiáng) 進(jìn)料熱狀況 回流比 塔釜加熱蒸汽 壓力 單板壓降 建廠地址 4 KPa（表壓） 飽和液體 Rmin （表壓） ≤ 重慶 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院 0409402 班 3 / 42 五 . 指導(dǎo)教師：譚志斗、石新雨 推薦教材及主要參考書(shū)： , 裴世紅，孫懷宇 . 化工原理課程設(shè)計(jì) . 大連 ： 大連理工大學(xué)出版社 ，20xx 2. 賈紹義，柴誠(chéng)敬 . 化工原理課程設(shè)計(jì) . 天津：天津科學(xué)技術(shù)出版社， 20xx. 馬江權(quán)，冷一欣 . 化工原理課程設(shè)計(jì) . 北京：中國(guó)石化出版社， 20xx. 《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》，上、下冊(cè) 。其中主要包括板式塔和填料塔，而板式塔的塔板類型主要有泡罩塔板、浮閥塔板、篩板塔板、舌形塔板、網(wǎng)孔塔板、垂直塔板等等 ,本次課程設(shè)計(jì)是 篩板 塔。 精餾廣泛應(yīng)用于石油 ,化工 ,輕工等工業(yè)生產(chǎn)中 ,是液體混合物分離中首選分離方法 本次課程設(shè)計(jì)是分離 乙醇 —— 水 二元物系。 (4) 篩板塔盤也有溢流堰和降液管。通過(guò)對(duì)精餾塔的運(yùn)算，可以得出精餾塔的各種設(shè)計(jì)如塔的工藝流程、生產(chǎn)操作條件、物性參數(shù)及接管尺寸是合理的，以保證精餾過(guò)程的順利進(jìn)行并使效率盡可能的提高。因?yàn)楸患訜岬脚蔹c(diǎn)，混合物中既有氣相混合物，又有液相混合物，這時(shí)候原料混合物就分開(kāi)了，氣相混合物在精餾塔中上升，而液相混合物在精餾塔中下降。最終，完成 乙醇 與 水 的分離。 s, μ 醇 = 實(shí)際塔板數(shù)確定： 12 0 . 3 5 6 1 1 0 . 3 2 7 8 0 0 . 3 4 1 9 5 522a v i i uuu x u ? ?? ? ? ? ? d d?? 由奧康奈爾公式 ? ? ? ?0 . 2 4 5 0 . 2 4 50 . 4 9 d 0 . 4 9 3 . 1 9 9 0 . 3 4 1 9 5 5 0 . 4 8 7T a vEu ??? ? ? ? ? ? 全塔所需實(shí)際塔板數(shù)： 121 0 0 % 2 4 . 6 4 2 50 . 4 8 7TP TNN E? ? ? ? ?塊 精餾段實(shí)際板數(shù)：1 10 1 0 0 % 2 0 . 5 3 2 10 . 4 8 7PN ? ? ? ? 塊 提餾段實(shí)際板數(shù)： 2 25 21 4PN ? ? ? 塊 進(jìn)料板位置第 22 塊板。 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院 0409402 班 22 / 42 提留段 (1)單層氣體通過(guò)塔板壓降所相當(dāng)?shù)囊褐叨?2 ? (2)液體通過(guò)液體降液管的壓頭損失 2 222 0 3 3 8 9Sd WLh lh?? ??? ? ??? ??????? ⑶ 板上液層高度 mhL ? 則 22 0 . 0 6 7 6 0 . 0 5 0 . 0 0 2 4 0 . 1 2 0d p L dH h h h m? ? ? ? ? ? ? 取 ，已選定 ? ? 則 ? ? ? ?0 . 5 * 0 . 0 3 0 . 4 5 0 . 2 4WTh H m? ? ? ? ? 可見(jiàn) 所以符合防止淹塔的要求。 漏液點(diǎn)氣速 當(dāng)氣相負(fù)荷減小或踏板上開(kāi)孔率增大，通過(guò)篩孔或閥孔的氣速不足以克服液層阻力時(shí)，部分液體會(huì)從篩孔或閥孔中直接 落下，該現(xiàn)象稱為漏液。u 可取 F0=5 的相應(yīng)孔流氣速 ： 精餾段： 00115 4 . 8 5 /1 . 0 6 3VFu m s?? ? ? ? 01011 1 . 6 4 2 . 4 0 / 1 . 5 /4 . 8 5uK m s m su? ? ? ?? ，故不會(huì)發(fā)生嚴(yán)重漏液。 ? ? 2 / 3m i n36002 . 8 4 0 . 0 0 7 21000 SwLEl?? ????? 取 E= 3 則 smlL ws /0 0 0 6 9 6 0 * 1 0 0 0*0 0 7 )( 2/3m i n ?? ）（ 由以上 1~5 作出塔板負(fù)荷性能圖 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院 0409402 班 27 / 42 由上圖可知： 精餾段：氣相最大負(fù)荷 3max /V m s? 氣相最小負(fù)荷 3min /V m s? 提餾段：氣相最大負(fù)荷 3max /V m s? 氣相最小負(fù)荷 m a x= 1 . 3 0 6 / 0 . 4 0 3 3 . 2 4m ixVV ??精 餾 段 操 作 彈 性 m a x= 1 . 4 9 7 / 0 . 4 9 5 3 . 0 2m ixVV ??提 留 段 操 作 彈 性 3min /V m s?化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院 0409402 班 28 / 42 第五章 板式塔的結(jié)構(gòu) 塔總高的計(jì)算 塔的頂部空間高度 塔的頂部空間高度是指塔頂?shù)谝粚铀P到塔頂封頭的直線距離，塔頂部空間高度為1200mm。 塔總高： ? ?0 . 4 5 ( 2 5 1 ) 0 . 8 0 . 4 5 3 2 1 . 2 ( 0 . 2 2 5 0 . 0 2 5 ) 1 8 . 3 0LHH H H H H H m?? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?封裙 頂增 底 1 . 5 2 接管 進(jìn)料管 進(jìn)料管的結(jié)構(gòu)類型很多，有直管進(jìn)料管、彎管進(jìn)料管、 T 型進(jìn)料