【正文】 ? ? ? ? ? 聯(lián)立求解得 ： hkmolW /? hkmolD /? 表 2— 1 物料衡算結(jié)果表 溫度（露點） 氣相組成關(guān)系式： 000BA ABppx ?? ? (1) 溫度 飽和蒸汽壓關(guān)系式（安托因方程）： 乙醇： t?? ? (2) 丙醇： t?? ? (3) 各層塔板壓力計算公式： 進料 塔頂出料 塔底出料 平均摩爾質(zhì)量 /(kg/kmol) 摩爾分數(shù) / % 摩爾流量 /(kmol/h) 100 吉林化工學院化工原理課程設(shè)計 7 ? ?1A A B Ap p x p x? ? ? ? ? (4) 塔頂：已知乙醇的氣相組成 y為產(chǎn)品組成 ，操作壓力為常壓，則通過聯(lián)立（ 1）、（ 2）、 (3)可求得操作溫度及組分飽和蒸汽壓； 塔底：已 知乙醇組成 ，操作壓力經(jīng)初步計算為。水蒸氣易獲得、清潔、不易腐蝕加熱管，不但成本會相應(yīng)降低，塔結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜。) m P a s???? ? ? ? ?? ?? 精餾段粘度： 提餾段粘度： 板效率： 精餾段： ? ＝ ?? ? ? ? . 4 9 0 . 4 9 2 . 0 8 7 0 . 5 1 0 9 0 . 3 7 7rE L1μ 提餾段： ??? . 4 9 0 . 4 8 0 1rE L2μ 精餾段實際板層數(shù) ： 6= 1 5 . 9 1 60 . 3 7 7NrN Er ? ? ?精 提餾段實際板層數(shù) ： 1 = ( 1 )= 0 . 5 0 6 422d F d FABx x x x m P a s????? ? ?Lμ= 39。S W m?? ， WC= （ 3）開孔區(qū)面積計算 2222( s i n )180a rxA x r x a r c r?? ? ? ? ? ? ? ? ? ?( ) ( 0 . 2 1 0 . 0 7 ) 0 . 6 122dsDx W W m ? ? ? ? ? 0 . 0 4 0 . 7 122CDr W m 故 ??? ? ??? ? ? ? ? ?22222 2 22( s i n )1800 . 7 1 0 . 6 12 ( 0 . 6 1 0 . 7 1 0 . 6 1 ) s i n 1 . 4 8 51 8 0 0 . 7 1arxA x r x a r cra r c m 吉林化工學院化工原理課程設(shè)計 21 （ 3）篩孔計算及其排列 本設(shè)計選用 3mm?? 碳鋼板，取篩孔直徑 0 5d mm? 取空中心 t為 03 3 5 15t d mm? ? ? ? 篩孔數(shù)目 ?? ? ? 1 . 1 5 8 1 . 4 8 5 t 個 開孔率為 . 9 0 7( ) 0 . 9 0 7 ( ) 1 0 . 1 %? ? ? ? ? 氣體通過篩孔的氣速 ? ? ??0 0 / m sA 同理提鎦段： ? ? ??0 0 / m sA （ 1）干板阻力 ch 計算 篩板開孔率 15?? % ， 干板阻力 ch 由式 ( )( )vc luh c ???計算 由 0 / 5 / 3 1. 67d ? ??，查干篩孔的流量系數(shù)圖得 0 ? 故 ? ? ? ?21 0 . 8 0 1 . 7 3 30 . 0 5 1 ( ) ( ) 0 . 0 2 2 10 . 7 9 4 7 4 0 . 6chm 液 柱 同理提鎦段： ? ? ? ?21 0 . 4 7 2 . 0 1 90 . 0 5 1 ( ) ( ) 0 . 0 2 4 50 . 7 9 4 7 3 0 . 8c 液 柱 （ 2）氣體通過液層的阻力 lh 計算 氣體通過液層的阻力 lh 可由式 ： lLhh?? 計算 ? ? ?? 0. 99 05 /1. 77 0 .1 34 5sa TfVu m sAA ?? ? ? ? ?11220 0 . 9 9 0 5 1 . 7 3 3 1 . 3 0 4 / ( )aF u v k g s m 查充氣系數(shù)關(guān)聯(lián)圖得 ? ? 故 ??? ? ? ? ? ?( ) 0 . 6 2 0 . 0 5 0 . 0 3 1l L w o wh h h h m 液 柱 吉林化工學院化工原理課程設(shè)計 22 同理求得 lh = （ 3）液體表面張力的阻力 h? 計算 04 LLh gd???? ? ?????? ? ??? 304 4 10 Lhmgd 液 柱 提鎦：? ?????? ? ??? 304 4 10 L gd 液 柱 氣體通過每層塔板的液柱高度 ph 可按下式計算，即 1pch h h h?? ? ? ???? ? ? ?0 . 0 2 2 1 0 . 0 3 1 0 . 0 0 1 9 3 0 . 0 5 5 0 3p xhm 液 柱 ???? ? ? ?0 . 0 2 4 5 0 . 0 3 1 0 . 0 0 1 9 9 0 . 0 5 7 4 9p x液 柱 氣體通過每層塔板的壓降為 P p LP h g??? ?? ? ? ? ? ? ?0 . 0 5 5 0 3 9 . 8 1 7 4 0 . 8 3 9 9 . 8 1 0 . 7P p LP h g p a k p a（設(shè)計允許值） 提鎦段： ?? ? ? ? ? ? ?0. 05 74 9 9. 81 73 0. 8 41 2. 15 0. 7P p LP h g pa kp a 對 于 1600D mm? 的篩板塔，液面落差很小，可忽略液面落差的影響。 39。 0 . 5 0 . 4 0 ( 0 . 5 0 . 6 1 1 ) 0 . 0 3 6 3 0 . 1 6 0 xb ???39。人孔直徑一般為 450 mm~600mm，其伸出塔體的筒體長為 吉林化工學院化工原理課程設(shè)計 29 200~250 mm，人孔中心距操作平臺約 800~1200mm。則： HB=(tl’ *60)/AT+ =（ 5*60*） /+ = (4) 人孔 對 D 1000mm? 的板式塔，為安裝、檢修的需要，一般每隔 6— 8塊塔板設(shè)一個人孔，本塔具有 33塊塔板，需設(shè)置 4個人孔，每個人孔直徑為 450mm，在設(shè)置人孔處板間距 PH 600mm? 。 （ 2）塔頂回流冷凝器 塔頂回流冷凝器通常采用管殼式換熱器，有臥式、立式、管內(nèi)或管外冷凝等形式。圖 321(d)所示為冷凝器置于回流罐之上，回流罐的位置應(yīng)保證其中液面與泵入口間之位差大于泵的氣蝕余量，若罐內(nèi)液溫接近沸點時，應(yīng)使罐內(nèi)液面比泵入口高出 3m以上。 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架上，靠改變臺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、強制循環(huán)式再沸器等幾種，詳見第 2章?lián)Q熱器設(shè)計部分。則封頭高度 H1=h1+h2=440+40= （ 2）塔頂空間 設(shè)計中取塔 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 塔底儲液空間依儲存液量停留 3~8 min(易結(jié)焦物料可縮短停留時間 )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。 3 2 / 336002 . 8 4 1 0 (1 ) ( ) swd E Ll??? ? ? ?? ， ? ? 及有關(guān)的數(shù)據(jù)代入得： ? ? ??39。 L w OWh h h?? 聯(lián)立得 ( 1 ) ( 1 )T W O W C dH h h h h h ?? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? 忽略 h? ,將 OWh 與 SL , dh 與 SL , Ch 與 SV 的關(guān)系帶入上式 ,并整理得 39。 （ 4）降液管底隙高度 h0 0 ,0wLsh lu? 取 u0’ = m/s 則 ? ? ??0 39。 ( 1 ) = 0 . 4 9 3 522W F W FABx x x x m P a sL2μ 塔底溫度 tW=℃ Cp 乙醇 =(KJ/) Cp 丙醇 =(KJ/) 1 14 9. 04 0. 01 9 17 6. 80 0. 98 1 17 6. 27 3p W p W p WC C x C x? ? ? ? ? ? ? ? ?乙 醇 丙 醇 （ ）KJ/() (2)、汽化潛熱的計算（方法與比熱熔的算法相同） 7 9 .5 88 2 9 .3 6 3 /7 2 6 .0 3 0 /DtkJ kgkJ kg?????乙 醇丙 醇℃ 8 6 .8 98 1 9 .6 0 3 /7 1 3 .5 3 1 /FtkJ kgkJ kg?????乙 醇丙 醇℃ 9 6 .6 68 0 0 .2 9 2 /6 9 6 .2 7 9 /WtkJ kgkJ kg?????乙 醇丙 醇℃ 吉林化工學院化工原理課程設(shè)計 9 ① 0℃時塔頂上升的熱量： Qv，塔頂以 0℃為基準 （ ( 1 ) 2 0 6 . 6 0 0 / , 1 6 1 . 5 4 9 /V R D k m o l h L R D k m o l h? ? ? ? ?） 2 0 6 . 6 6 1 4 9 . 1 7 7 7 9 . 5 8 8 2 9 . 3 6 3 4 6 . 1 3 1 0 3 5 6 8 6 2 . 3 1/V p D D D V DQ V C t V M k J h?? ? ? ? ? ? ? ?（ ） ② 回流液的熱量： Qr ,tD=℃ 此溫度下 1 4 0 .7 4 4 / ( )PRC kJ km ol k?? QR=L PRC tR= =③ 塔頂流出液的熱量： DQ 因為塔頂流出液與回流液組成相同 PDC = KJ/（ Kmol k? ） 4 5 . 0 5 1 4 0 . 7 4 4 7 9 . 5 8 5 0 4 5 7 8 . 3 5 8 8 /D p D DQ D C t k J h? ? ? ? ? ④ 進料的熱量： QF 1 0 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(jié)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 、液相負荷 吉林化工學院化工原理課程設(shè)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??? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? 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