【正文】 10 工藝設(shè) 計(jì)計(jì)算 根據(jù)選定的方案和規(guī)定的任務(wù)進(jìn)行物料衡算，熱量衡算，主體設(shè)備工藝尺寸計(jì)算，附屬設(shè)備的選型等。學(xué)會(huì)了疊加法，對(duì)精餾這張有了更深的了解。m1/2) ； hl—— 進(jìn)口堰與降液管間的水平距離， m； hc—— 與干板壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨龋?m液柱； hd—— 與液體流過降液管的壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨龋?m： hl—— 與板上液層阻力相當(dāng)?shù)囊褐叨龋?m； hL—— 板上清液層高度， m； h0—— 降液管的底隙高度， m； how—— 堰上液層高度， m； hw—— 溢流 堰高度， m； h’w —— 進(jìn)口堰高度， m； hσ —— 與克服 σ 的壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨龋?m； H—— 板式塔高度 。 (3)進(jìn)料管的直徑 dF 進(jìn)料管得結(jié)構(gòu)類型很多，有直管進(jìn)料管、彎管進(jìn)料管、 T形進(jìn)料管。 圖 321(c)所示為自流式冷凝器，即將冷凝器置于塔頂附近的臺(tái)架上，靠改變臺(tái)架高度獲得回流和采出所需的位差。工業(yè)上常用的再沸器 (蒸餾釜 )有：內(nèi)置式再沸器、釜式 (罐式 )再沸器、虹吸式再沸器、強(qiáng)制循環(huán)式再沸器等幾種，詳見第 2章?lián)Q熱器設(shè)計(jì)部分。則封頭高度 （ 2）塔頂空間 設(shè)計(jì)中取塔 頂間距考慮到需要安裝除沫器，所以選取塔頂空間 。其值由如下因素決定： ① 塔 底儲(chǔ)液空間依儲(chǔ)存液量停留 3~8 min(易結(jié)焦物料可縮短停留時(shí)間 )而定； ② 再沸器的安裝方式及安裝高度； ③ 塔底液面至最下層塔板之間要留有 1~2m的間距。 （ 2）液泛線 吉林化工學(xué)院化工原理課程 設(shè)計(jì) 25 令 ? ?WTd hHH ?? ? ，即 ? ? dOWWPWT hhhhhH ?????? ，式中： ? ? 3/ sOW Lh ? , ? ? ? ? 23/2 ssP VLh ??? 取 ?? ，已知： mhW ? ， mHT ? ，整理，得 ? ? ? ? 23/22 5 7 9 sss LLV ??? 同理，整理得提餾段液泛線 ? ? ? ? 23/22 5 7 4 3 9 15 4 4 sss LLV ??? 在操作范圍內(nèi) ,任取幾個(gè)值 , 依上式計(jì)算 ，將 結(jié)果列于表中 ? ?smLs // 3 ?? ?? ?? ?? ?? ? ?smVs // 31 ? ?smVs // 32 根據(jù)上表中數(shù)據(jù)，可繪出霧沫夾帶線②。 （ 5） 液面落差 對(duì)于 mmD 1600? 的篩板塔，液面落差很小，可忽略液面落差的影響。 3222 ????? ? 液相負(fù)荷 smMLLmLmLs / 39。 則 精餾段下降液體 的摩爾流 量 hk m o lDRL / ????? 精餾段上升蒸汽 的摩爾流 量 ? ? ? ? hk m o lDRV / 3 20 5 6 ??????? 提餾段下降液體 的摩爾流 量 hk m o lqFDRqFLL / 710 0105 39。在這種情況下，可采用強(qiáng)制回流，塔頂上蒸汽采用冷凝器冷卻以冷回流流入塔中。間接蒸汽加熱使通過加熱器使釡液部分汽化。對(duì)于冷液進(jìn)料，當(dāng)組成一定時(shí)，流量一定對(duì)分離有利，節(jié)省加熱費(fèi)用。 塔頂冷凝裝置可采用全冷 凝器，分冷凝器兩種不同的設(shè)置。 吉林化工學(xué)院化工原理課程 設(shè)計(jì) 4 第 一 章 設(shè)計(jì)方案 裝置流程的確定 蒸餾裝置包括精餾塔，原料預(yù)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(shè)。 它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是塔板上開有許多均勻的小孔。同時(shí)從舌孔噴出的氣流，通過動(dòng)量傳遞推動(dòng)液體流動(dòng)，降低了板上液層厚度和塔板壓降。 下面四 關(guān)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。此設(shè)計(jì)針對(duì)二元物系的精餾問題進(jìn)行分析、選取、計(jì)算、核算、繪圖等，是較完整的精餾設(shè)計(jì)過程，該設(shè)計(jì)方法被工程技術(shù)人員廣泛的采用。 所以 ，掌握 氣 液相平衡關(guān)系，熟悉各種 塔型的操作特性，對(duì)選擇、設(shè)計(jì)和分析分離過程中的各種參數(shù)是非常必要 的。 吉林化工學(xué)院化工原理課程 設(shè)計(jì) 2 緒論 精餾塔（ fractionating column）是進(jìn)行精餾的一種塔式汽液接觸裝 置，又稱為蒸餾塔。氣量較小時(shí)可避免過多的漏液，氣量較大時(shí)可使氣速不致過高，降低了壓降。 吉林化工學(xué)院化工原理課程 設(shè)計(jì) 3 ⑻ 林德浮閥 林德浮閥是專為真空精餾設(shè)計(jì)的高效低壓降塔板，在整個(gè)浮閥上布置一定數(shù)量的導(dǎo)向斜孔，并在塔板入口處設(shè)置鼓泡促進(jìn)裝置。 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。在此過程中，熱能利用率很低，為此，在確定裝置流程時(shí)應(yīng)考慮余熱的利用。一般地，除熱明性物系，凡通過常壓蒸餾能夠?qū)崿F(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(duì)敏性物系或者混合物泡點(diǎn)過高的物系， 則宜采用減壓蒸餾；對(duì)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。直接蒸汽加熱直接由塔底進(jìn)入塔內(nèi)。其優(yōu)點(diǎn)是回流冷凝器無需支持結(jié)構(gòu)，其缺點(diǎn)是回流冷凝器回流控制較。 計(jì)算結(jié)果如下： 塔 頂： CtD ?? kpapA ? kpapB ? 進(jìn)料板： CtF ?? kpap A ? kpapB ? 塔釜： CtW ?? kpap A ? kpapB ? 相對(duì)揮發(fā)度的計(jì)算 將該體系視為理想體系，根據(jù)拉烏爾定律，有 00// BABB AA ppxp xp ??? 代入上文計(jì)算出的分壓值，可得 ?D? ?F? ?W? 所以，全塔平均相對(duì)揮發(fā)度為 0 8 8 3 3 ??????? WFD ???? 精餾段的平均相對(duì)揮發(fā)度為 1 ????? FD ??? 提餾段的平均相對(duì)揮發(fā)度為 0 5 0 8 3 2 ????? FW ??? 回流比的確定 因?yàn)椴扇∨蔹c(diǎn)進(jìn)料 ，即 1?q ， 所以 ?? Fq xx 則 ? ? ? ? 63 08 ???? ????? ?? qqq xxy ?? 吉林化工學(xué)院化工原理課程 設(shè)計(jì) 8 又 ?最小回流比 7 4 4 i n ??????? qq qD xy xxR 取操作回流比 m i n ???? RR 摩爾流量的計(jì)算 設(shè) V 、 39。39。0 ????? 同理，提餾段 smu /39。 （ 8） 液泛 為防止降液管液泛的發(fā)生，應(yīng)使降液管中清液層高度 ? ?WTd hHH ?? ? ，本設(shè)計(jì)塔板上不設(shè)置進(jìn)口堰， 液體流過降液管的壓強(qiáng)降相當(dāng)?shù)囊褐叨?可用下式計(jì)算： ? ? ? ? muhl LhWsd 22020???????????? ?? ∴ mhhhH dLPd 1 2 9 8 1 0 6 9 5 ??????? 取 ?? ，則 ? ? ? ? mHmhH dWT 1 2 9 8 9 2 3 ???????? 同理，計(jì)算得提餾段 mhd ? ， ? ? mHmhH dWT ????? ，均符合設(shè)計(jì)要求。為利于出塔氣體夾帶的液滴沉降，其高度應(yīng)大于板間距，設(shè)計(jì)中通常取塔頂間距為 (~)HT?？砂聪率接?jì)算，即 H=(nnFnP1)HT+nFHF+nPHP+HD+HB+H1+H2 式中 H—— 塔高， m； n—— 實(shí)際塔板數(shù)； nF—— 進(jìn)料板數(shù)； HF—— 進(jìn)料板處板間距， m； np—— 人孔數(shù)； HB—— 塔底空間高度， m； 吉林化工學(xué)院化工原理課程 設(shè)計(jì) 28 HP—— 設(shè)人孔處的板間距， m； HD—— 塔頂空間高度， m； H1—— 封頭高度， m； H2—— 裙座高度 m。 S360 5 6 0 4 . 1 1 0 0 . 4 2 0 2 BTt L VHAmm??????? ? ? ??? ?? ?? ? ??? ?? ?? ?F P T F F P D B 1 2H= （ n n n 1 ） H + n H + n H + H + H + H + HP2h=400mm1h=350mm1 1 2H =h +h =350+40=390mmaTH =2 H =2 =??吉林化工學(xué)院化工原理課程 設(shè)計(jì) 29 塔體總高度： ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??? ?? ?F P T F F P P D B 1 2 H (n n n 1 )H n H n H H H H H( 27 1 3 1 ) 0. 35 1 0. 80 3 0. 8 1. 2 2. 02 6 0. 39 3 m 吉林化工學(xué)院化工原理課程 設(shè)計(jì) 30 第 4 章 輔助設(shè)備及選型 精餾塔的附屬設(shè)備包括蒸氣冷凝器、產(chǎn)品冷卻器、再沸器 (蒸餾釜 )、原料預(yù)熱器等，可根據(jù)有關(guān)教材或化工手冊(cè)進(jìn)行選型與設(shè)計(jì)。其優(yōu)點(diǎn)是蒸氣壓降較小，節(jié)省安裝面積，可藉改變升氣管或塔板位置調(diào)節(jié)位差以保證回流與采出所需的壓頭。按經(jīng)驗(yàn)，其面積裕度應(yīng)在 30％左右。 吉林化工學(xué)院化工原理課程 設(shè)計(jì) 33 本章符號(hào)說明 Aa—— 塔板開孔區(qū)面積， m2； Af—— 降液管截面積， m2； A0—— 篩孔總面積， m2； AT—— 塔截面積， m2； C0—— 流量系數(shù)，無因次； C—— 計(jì)算 umax時(shí)的負(fù)荷系數(shù)， m/s； Cs—— 氣相負(fù)荷因子， m/s； d0—— 篩孔直徑， m； D—— 塔徑， m； eV—— 液沫夾帶量 ,kg(液 )/kg(氣 )； E—— 液流收縮系數(shù)，無因次 。這次課設(shè)是對(duì)這門課程的一個(gè)總結(jié)，對(duì)化工機(jī)械知識(shí)的應(yīng)用。 吉林化工學(xué)院化工原理課程 設(shè)計(jì) 37 化工原理課程設(shè)計(jì)教師評(píng)分表 評(píng)價(jià)單元 評(píng)價(jià)要素 評(píng)價(jià)內(nèi)涵 滿分 評(píng)分 平時(shí)成績 20% 出勤 能按時(shí)到指定設(shè)計(jì)地點(diǎn)進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，不曠課，不遲到，不早退。 10 答辯 20％ 對(duì)設(shè)計(jì)方 案的理解 答辯過程中，思路清晰、論點(diǎn)正確、對(duì)設(shè)計(jì)方案理解深入，主要問題回答正確 20 指導(dǎo)教師綜合評(píng)定成績： 實(shí)評(píng)總分 ；成績等級(jí) 指導(dǎo)教師（簽名）： 2020 年 月 日 2020 年 6 月 21 日 注： 按優(yōu)（ 90100分）、良（ 8089分）、中（ 7079分）、及格（ 6069分）、不及格（ 60分以下）五級(jí)評(píng)定成績。 因?yàn)榈闹R(shí)有限，所做出的設(shè)計(jì)存在許多缺點(diǎn)和不足，請(qǐng)老師做出批評(píng)和指正。 下標(biāo) max—— 最大的； min—— 最小的； L—— 液相的； V—— 氣相的。 (4)塔底出料管的直徑 dW 一般可采用塔底出料管的流速 uW，本設(shè)計(jì)取 /Wu m s? ????