【正文】 0 1 6 0 . 8 8 6 8 6 . 8 9 1 3 9 7 9 3 8 . 4 5 4 /F p F FQ F C t k J h? ? ? ? ? ⑤ 塔底殘液的熱量： WQ 5 4 . 9 5 1 7 6 . 2 7 3 9 6 . 6 6 9 3 6 2 6 8 . 2 2 2 5 /W p W WQ W C t k J h? ? ? ? ? ⑥ 冷凝器消耗的熱量： CQ 8042869. 317 /C V R DQ Q Q Q k J h? ? ? ? ⑦ 再沸器提供的熱量： BQ （全塔范圍內(nèi)列衡算式）塔釜熱損失為 10%，則 Q損 = BQ B F C W DQ Q Q Q Q Q? ? ? ? ? 損 再沸器的實際熱負荷： 0 . 9 8 0 4 2 8 6 9 . 3 1 7 9 3 6 2 6 8 . 2 2 2 5 5 0 4 5 7 8 . 3 5 8 8 1 3 9 7 9 3 8 . 4 5 4= 8 0 8 5 7 7 7 . 4 4 4 /B C W D FQ Q Q Q Q k J h? ? ? ? ? ? ? ? 計算得 QB=⑧ 熱量衡算計算結果： 項目 進料 冷凝器 塔頂溜出液 塔底殘液 再沸器 平均比熱容KJ/ 160886 _ _ 熱量 Q/(KJ/h) 理論塔板數(shù)的計算 精餾塔的氣、液相負荷 吉林化工學院化工原理課程設計 10 1 6 1 .5 4 9 /( 1 ) 2 0 6 .6 0 0 /1 6 1 .5 4 9 1 1 0 0 2 6 1 .5 4 9 /( 1 ) 2 0 6 .6 0 0 /L R D k m o l hV R D k m o l hL L q F k m o l hV V q F k m o l h??? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? 求操作線方程 精餾段操作線方程 DxRxR Ry nn 1111 ????? ，代入數(shù)據(jù)得： 1 0 .7 8 1 9 0 .2 0 2 6nnyx? ?? （ 8） 精餾段操作線方程 WxVWxVLy mm ??? 1，代入數(shù)據(jù)得： 1 1 .2 6 5 9 7 0 .0 0 5 0 5mmyx? ?? （ 9） ? =，則相平衡方程為 ( 1 ) yy????? ? ? （ 10） 用逐板法計算理論層板數(shù) 聯(lián)立（ 8）、（ 9）、（ 10） yn1 xn1 yn xn yn+1 xn+1 在同一塔板上的計算運用相平衡方程，上下塔板間的計算，運用操作線方程 表 22 塔板 物料數(shù)據(jù) 層數(shù) y 值 x值 備注 1 塔頂 2 3 4 5 6 進料板 7 8 9 10 11 12 吉林化工學院化工原理課程設計 11 13 底層塔板 14 塔釜 （ 4） 實際板層數(shù)的求取 表 23 乙醇、正丙醇黏度表 物質(zhì) t/℃ 60 80 100 乙醇 正丙醇 精餾段平均溫度 t1= 1 0 0 8 0 = = 0 . 4 7 3 30 . 3 6 1 0 . 4 9 5 m P a s??? ??? ?（ ） （ ）（ ） （ ） = = 0 . 5 9 0 7 m P a s?? ???（ 10080 ） （ ）（ ） （ ） 提餾段平均溫度 t1=℃ = = 0 . 4 1 6 1 m .P a s?? ???（ 10080 ） （ ） ’（ ） （ 0 . 3 6 1 ? ） ( 1 0 0 8 0 ) ( 1 0 0 9 1 . 7 7 5 ) 39。本設計建廠吉林地區(qū)，吉林夏季最熱月份日平均氣溫為 25℃。煙道氣的缺點是比熱容及傳熱系數(shù)很低，加熱溫度控制困難。 （計算過程使用 excel 軟件進行迭代計算） 結果如下： 塔頂： ? ℃ kpa? kpa? 塔底： ? ℃ kpa? kpa? 進料： ? ℃ kpa? kpa? 平均相對揮發(fā)度 ABpp?? ，根據(jù)上文求出的數(shù)據(jù)可得： 塔頂： ? ? 塔底： ? ? 進料板： ? ? 平均相對揮發(fā)度 ： ?? 3 67D W F? ? ? ? 回流比的確定 最小回流比 minDqqqxyR yx?? ? (5) q 1 0 .4 2 9Fxx? ? ?因 為 ， 1 ( 1 ) 1xxxx????? ? ? (7) （ 6），（ 7）聯(lián)立得： ? ? 代入式（ 5）可以求得： m i n0 .9 2 9 0 .6 0 8 1 .7 9 30 .6 0 8 0 .4 2 9R ???? 取操作回流比m i n2 2 1 .7 9 3 3 .5 8 6RR? ? ? ? 吉林化工學院化工原理課程設計 8 熱量衡算 加熱介質(zhì)的選擇 常用的介質(zhì)有飽和水蒸汽和煙道氣。由于本次設計為小型塔，故采用重力回流。其優(yōu)點是回流冷凝器無需支持結構，其缺點是回流冷凝器回流控制較困難。上升蒸汽回流下來的冷液進行傳質(zhì)，其優(yōu)點是釜液部分汽化，吉林化工學院化工原理課程設計 5 維持原來的濃度，以減少理論塔板數(shù)，其缺點是增加加熱裝置。直接蒸汽加熱直接由塔底進入塔內(nèi)。采用泡點進料不僅對穩(wěn)定操作較為方便，且不受季節(jié)溫度影響。一般地，除熱明性物系，凡通過常壓蒸餾能夠實現(xiàn)分離要求，并能用江河水或循環(huán)水將餾出物冷凝下來的物系，都能采用常壓蒸餾；對敏性物系或者混合物泡點過高的物系，則宜采用減壓蒸餾；對常壓下餾出物冷凝溫度過低的物系，需提高塔壓或者采用深井水，冷凍鹽水作為冷卻劑；而常壓下呈氣態(tài)的物系必須采用加壓 蒸餾。甲醇和水不反應，且容易冷凝，故使用全凝器，用水冷凝。在此過程中，熱能利用率很低，為此，在確定裝置流程時應考慮余熱的利用。按過程按操作方式的不同，分為聯(lián)組整流和間歇蒸餾兩種流程。 篩板塔制造維修方便，相同條件下生產(chǎn)能力比泡罩塔高 10%— 15%，板效率亦約高 10%— 15%，而每板壓力降則低 30%左右，適用于真空蒸餾；塔板效率較高，但稍低于 浮閥塔。根據(jù)孔徑的大小，分為小孔徑篩板和大孔徑篩板兩類。 ⑻ 林德浮閥 林德浮閥是專為真空精餾設計的高效低壓降塔板，在整個浮閥上布置一定數(shù)量的導向斜孔，并在塔板入口處設置鼓泡促進裝置。 ⑸ 網(wǎng)孔塔板 網(wǎng)孔塔板采用沖有傾斜開孔的薄板制造，具有舌形塔板的特點，并易于加工。氣量較小時可避免過多的漏液，氣量較大時可使氣速不致過高，降低了壓降。 ⑴ 泡罩塔板 泡罩塔板的氣體通道是由升氣管和泡罩構成的。 吉林化工學院化工原理課程設計 2 緒 論 精餾塔（ fractionating column）是進行精餾的一種塔式汽液接觸裝置，又稱為蒸餾塔。工藝參數(shù)的選定泡點進料、泡點回流。 塔設備是化工、煉油生產(chǎn)中最重要的設備 類型之一。 （ 3） 寫出該精餾塔的設計說明書，包括設計結果匯總和設計評價。 （ 2） 畫出帶控制點的工藝流程圖 (2 號圖紙 )、精餾塔工藝條件圖 (2 號圖紙 )。為此，掌握氣液相平衡關系，熟悉各種塔型的操作特性，對選擇、設計和分析分離過程中的各種參數(shù)是非常重要的。 精餾設計包括設計方案的選取，主要設備的工藝設計計算 —— 物料衡算 xF= xD= xW= 實際塔板數(shù)精餾段 16塊，提餾段 17塊。 關鍵詞：乙醇；丙醇；精餾段；提餾段；篩板塔。 關于各種類型塔板的介紹 主要的塔板型式有：泡罩塔板；浮閥塔板；篩孔 塔板；舌形塔板（斜孔塔板）；網(wǎng)孔塔板；垂直浮閥；多降液管塔板；林德浮閥；無溢流塔板。 ⑵ 浮閥塔板 浮閥塔板是對泡罩塔板的改進，取消了升氣管，在塔板開孔上訪設置了浮閥，浮閥可根據(jù)氣體的流量自行調(diào)節(jié)開度。同時從舌孔噴出的氣流，通過動量傳遞推動液體流動，降低了板上液層厚度和塔板壓降。 ⑺ 多降液管塔板 在普通浮閥上設置多根降液管以適應大液體量的要求，降液管為懸掛式。 它的結構特點是塔板上開有許多均勻的小孔。 合理的設計和適當?shù)牟僮髂軡M足要求的操作彈性，而且效率高。 吉林化工學院化工原理課程設計 4 第 1 章 設 計 方 案 裝置流程的確定 蒸餾裝置包括精餾塔，原料預熱器，蒸餾釜（再沸器），冷凝器，釜液冷卻器和產(chǎn)品冷卻器等設。 蒸餾通 過物料在塔內(nèi)的多次部分汽化與多次部分冷凝實現(xiàn)分離，熱量自塔釜輸入，由冷凝器中的冷卻質(zhì) 將余熱帶走。 塔頂冷凝裝置可采用全冷凝器，分冷凝器兩種不同的設置。 操作壓力的選擇 蒸餾過程中按操作壓力不同，分為常壓蒸餾，減壓蒸餾和加壓蒸餾。對于冷液進料，當組成一定時，流量一定對分離有利，節(jié)省加熱費用。 加熱方式的選擇 加熱方式可分為直接蒸汽和間接蒸汽加熱。間接蒸汽加熱使通過加熱器使釡液部分汽化。對于小型塔，回流冷凝器一般安裝在塔頂。在這種情況下，可采用強制回流，塔頂上蒸汽采用冷凝器冷卻以冷回流流入塔中。通過聯(lián)立（ 2）、（ 3）、 (4)并進行迭代可得實際操作溫度及組分飽和蒸汽壓。燃料燃燒所排放的煙道氣溫可達 100～ 1000℃，適用于高溫加熱。 冷卻劑的選擇 常用的冷卻劑是水和空氣，應因地制宜地加以選用。 39。 39。 （ 1）堰長 lW ? ? ? ?0 . 7 0 . 7 1 . 5 1 . 0 5Wl D m[5] （ 2）溢流堰高度 hW 由 hW=hLhOW ,選用平直堰，堰上液層高度 吉林化工學院化工原理課程設計 19 由弗朗西斯公式 2/3 ()1000 hOWwLhEl?計算， 近似取 E=1 則 則 ? ? ? ?2 / 32 . 8 4 1 1 . 1 61 ( ) 0 . 0 1 3 71 0 0 0 1 . 0 5OWhm 取板上清液層高度 hL=50mm , 故 hW=hLhOW== 同理：提鎦段 （ 1）堰長 lW ? ? ? ?0 . 7 0 . 7 1 . 5 1 . 0 5Wl D m[5] （ 2）溢流堰高度 hW 由 hW=hLhOW ,選用平直堰，堰上液層高度 由弗朗西斯公式 2/3 ()1000 hOWwLhEl?計算， 近似取 E=1 則 則 ? ? ? ?2 / 32 . 8 4 2 0 . 1 61 ( ) 0 . 0 2 0 3 61 0 0 0 1 . 0 5OWhm 取板上清液層高度 hL=50mm , 故 hW=hLhOW== （ 3）弓形降液管寬度 dW 和截面積 fA 由 / ? ? ? 故 ?? ? ? ??222 = = fTTA A mA D m ? ? ? ?0 . 1 4 0 . 1 4 1 . 5 0 . 2 1dW D m 依式 (3 5)fTAHLs? ?? 驗算液體在降液管中的停留時間 , 吉林化工學院化工原理課程設計 20 ? ?? ? ?3600 0. 13 45 0. 4= 17 .3 5 ssL （ 符 合 要 求 ） ? ?? ? ?3600 = ssL （ 符 合 要 求 ） 故降液管設計合理。本設計的 ??1500 1600D mm mm,故液面落差可忽略不計。 1 Lhh?? 。 2 39。 / ( )Wc l h? 39。 ( )c ?? ? ? ? ? ? ?39。 (2)塔底空間 指塔內(nèi)最下層培板到塔底間距。設人孔處的板間距應等于或大于 600mm。由公稱直徑 DN=1500mm，查化工原理課程設計附錄 2 得，曲面高度 h1=400mm 直邊高度 h2=40mm 內(nèi)表面積 2A= ,容積 3V= 。 （ 5）進料處板間距 考慮在進口處安裝防沖設施，取進料板處板間距 FH 800mm? 。 （ 1）再沸器 (蒸餾釜 ) 該裝置的作用是加熱塔底料液使之部分氣 化，以提供精餾塔內(nèi)的上升氣流。按冷凝器與塔的相對位置區(qū)分，有以下幾類。該方式常用于以下幾種情況： ① 傳熱面較小 (例如 50m2 以下 )； ② 冷凝液難以用泵輸送或泵送有危險的場合； ③ 減壓蒸