【正文】 【 5】 袁惠新 編 ?；ぴ碚n程設計。 (m2 （三）液相負荷上限線（ 3） 取液體在降液管中停留時間為 5s， 長春工業(yè)大學化學工程學院 化工原理課程設計 27 3, m a x 0 . 2 9 2 0 . 4 5 0 . 0 2 6 /5fTs AHL m s?? ?? ? ? （四）漏液線（氣相負荷下限線）（ 4） (1) 精餾段 vS 39。 長春工業(yè)大學化學工程學院 化工原理課程設計 22 依右式 ? ?1 0. 58 0. 07 0. 04 1l L W O Wh h h h m??? ? ? ? ? ? （ 3） 克服液體表面張力壓強降相當的液柱高度 ?h 依式（ 441） 32 14 4 5 8 . 4 3 1 0 0 . 0 0 59 3 2 . 1 3 9 . 8 1 0 . 0 0 5LLohmgd? ?????? ? ??? 故 2 2 2 2 0 .0 2 3 0 .0 4 3 0 .0 0 5 0 .0 7 1p c lh h h h ?? ? ? ? ? ? ?m 單板壓強降 1 1 1 0 .0 7 1 9 3 2 .1 3 9 .8 1 0 .6 4 9P P LP h g?? ? ? ? ? ? kPa (設計允許值 ) （二）霧沫夾帶量 Ve 的驗算 （ 1）精餾段 663. 2 3. 235 .7 1 0 5 .7 1 0 1 .4 1( ) ( )4 0 .8 6 1 0 0 .4 5 0 .1 7 50 .0 2 6 1 0 .1aVTfueHh????????? ? ??? 式中， fh —— 塔板上鼓泡層高度，可按泡沫層相對密度為 考慮，即 fh =（ Lh ∕ ） = = = 故在設計負荷下不會發(fā)生過量霧沫夾帶。 s, 2), 進料溫度 : tF=℃ 查表，得μ 乙醇 =長春工業(yè)大學化學工程學院 化工原理課程設計 1 長春工業(yè)大學化學工程學院 化工原理課程設計 2 化工原理課程設計 分離乙醇 水混合物精餾塔設計 學 院 ： 化學工程 學院 專 業(yè)： 環(huán)境工程 學 號： 20212242 姓 名： 張 藝 指導教師： 杜長海 時 間： 2021年 6 月 13日星期三 長春工業(yè)大學化學工程學院 化工原理課程設計 3 化工原理課程設計任務書 一 、 設 計題目： 分離乙醇 水混合物精餾塔 設計 二、原始數據 ： a） 原 料 液組成： 乙醇 20 % 產品 中： 乙醇 含量 ≥94% 殘液中 ≤4% b） 生產能力 ： 6 萬噸 /年 c）操作條件 進料 狀態(tài) ：自定 操作壓力：自定 加熱蒸汽壓力：自定 冷卻水溫度：自定 三、 設計 說明書 內容 ： a） 概述 b） 流程的確定 與 說明 c）塔 板數 的 計算 （板式塔）； 或填料層高度計算（填料塔） d) 塔徑 的計算 e） 1） 塔板結構計算； a 塔板 結構尺寸的 確 定； b塔板 的流體力學驗算； c塔板的負荷性能圖 。 s, 3），塔底溫度 : tW=℃ 查表，得μ 乙醇 = （ 2）提餾段 663. 2 3. 235 .7 1 0 5 .7 1 0 1 .3 7( ) ( )5 8 .4 3 1 0 0 .4 5 0 .1 7 50 .0 1 6 6 0 .1aVTfueHh????????? ? ??? 故在設計負荷下不會發(fā)生過量霧沫夾帶 （三） 漏液的驗算 （ 1）精餾段 ? ? ( ) / / 2/O W O L L Vu C h hms? ??? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? 篩板的穩(wěn)定性系數 1 6 .1 0 1 .8 5 1 .58 .7 2OOWuK u? ? ? ? 故在設計負荷下不會產生過量漏液。 = 20 39。 K) 所以 231 9 7 4 1 .5 7 0 5 .3 17 5 0 1 0 3 7 .3 2mQAmKt ?? ? ?? ? ? 2. 再沸器熱負荷 采用飽和水蒸氣間接加熱，逆流操作，則 Q=Wh2r2 長春工業(yè)大學化學工程學院 化工原理課程設計 29 查得塔釜溫度 ℃下 乙醇汽化潛熱 rA=775KJ/kg 水的汽化潛熱： rB=1800KJ/kg r2=∑ rixi=775 46+（ ） 1800 18=32452KJ/Kmol 故 Q=（ L′ W） Mflr=() 32452=8605KJ/s 又由于 Q=KAΔ tm 02121( 70) ( 110 ) 70lnln 110 tttCtt? ? ? ? ? ?? ? ? ????? \因為 K=900J/s天津：天津大學出版社。 分離過程與設備 。長沙：中南大學出版社。 【 2】賈紹義，柴誠敬編。 32 2 8 3 . 4 1 2 0 . 4 9 8 0 . 0 1 4 3 /9 0 8 . 3 3 6 0 0FsF FFMV m s? ?? ? ?? 取適宜的輸送速度 uf=, 故1 4 4 0 .0 1 4 3 0 .0 7 82SFVdmu?? ?? ? ?? 經圓整選取熱軋無縫鋼管 (GB816387)，規(guī)格：φ 89 . 釜殘液出料管 釜殘液的體積流量： 32 0 8 5 . 3 7 1 8 . 4 4 8 0 . 0 1 1 2 /9 5 5 . 9 6 3 6 0 0WSW WWMV m s? ?? ? ?? 取適宜的輸送速度： uf=3m/s, 則 2 4 4 0 . 0 1 1 2 0 . 0 6 93SWVdmu?? ?? ? ?? 經圓整選取熱軋無縫鋼管，規(guī)格：φ 76 長春工業(yè)大學化學工程學院 化工原理課程設計 28 . 回流液管 回流液體積流量： 37 5 6 . 5 1 2 5 . 3 8 0 . 0 0 6 0 5 /8 8 1 . 9 1 3 6 0 0LSL LLMV m s? ?? ? ?? 利用液體的重力進行回流，取適宜的回流速度 uL=那么 4 4 0 . 0 0 6 0 5 0 . 0 9 80 . 8SLVdmu?? ?? ? ?? 經圓整選取熱 軋無縫鋼管，規(guī)格：φ 108 5mm . 塔頂上升蒸汽管 塔頂上升蒸汽的體積流量： 39 5 4 . 5 5 3 0 . 1 5 6 . 6 1 /1 . 2 1 3 6 0 0VSVVVMV m s? ?? ? ?? 取適宜速度 uV=20m/s，那么 4 4 6 . 6 1 0 . 5 330SVVVdmu?? ?? ? ?? 經圓整選取拉制黃銅管，規(guī)格：φ 540 5mm 一、 輔助設備的計算及選型 1. 冷凝器熱負荷 按泡點回流設計，即飽和蒸汽冷凝且飽和回流，采用 30 ℃的水作為冷卻劑，逆流操作，則 Q=Wr1r1=VMVDr1 查液體的汽化潛熱圖，可知塔頂溫度 ℃下， 乙醇汽化潛熱： rA=750KJ/kg 水的汽化潛熱： rB=1750KJ/kg r1=∑ rixi=750 46+（ ） 1750 18=34080KJ/Kmol 故 Q= 34080/3600=又由于 Q=KAΔ tm 則 02121( 30) ( 50) 30lnln 50mtttCtt? ? ? ? ? ?? ? ? ????? 因為 K=750J/s 八 、塔板負荷性能圖 （一）霧沫夾帶線 （ 1） 精餾段 )(fTaV hH ue ??? ?? 長春工業(yè)大學化學工程學院 化工原理課程設計 24 0 . 1 9 95 . 3 1 0 . 2 9 2ssaSTfVVuVAA? ? ??? （ a） ?????? ????? ? 323 )3600()(WsWOWWf l LEhhhh 近似取 ?E ， ? ， ? 故 23 336002 . 5 0 . 0 5 2 . 8 4 1 0 1 . 0 ( )1 . 5 6 sf Lh ???? ? ? ????? sL?? （ b） 取霧沫夾帶極限值 Ve 為 液 /kg 氣，已知 340 .8 6 10 /Nm? ??? ， mHT ? ， 并將式（ a）、（ b）代入 )(fTaV hH ue ??? ?? ,得下式： 6 23 3. 7 100. 1 ( )40 .8 6 100