【正文】 ℃. 01 2 0)(12430. 01 2 0TxT iCimCW 將混合液體的臨界溫度代入 ) ()TT TT(σσ 1. 21. 225 ℃mC W WmC W25 ℃tW ??????? 解得 Ν / 3tD ??? 四 .平均表面張力 精餾段 Ν /m)()( 3Lm ????? 、 提餾段 Ν /m)()( 3Lm ????? 表 3 物性數(shù)據(jù)表 平均壓降 mp 精餾段 提餾段 平均溫度 mt 精餾段平均溫度 ℃ 提餾段平均溫度 90℃ 平均摩爾質(zhì)量 精餾段 LmM VmM 提餾段 LmM VmM 平均密度 精餾段 Vmρ Lmρ 3 提餾段 Vmρ Lmρ 3 液相平均表面張力 Lmσ 精餾段 103Ν /m3 提餾段 103Ν /m3 鹽城師范學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 24 精餾塔的塔體工藝尺寸計(jì)算 塔 徑的計(jì)算 一 .精餾段的氣、液相體積流率為 /s)( ρMqq 3VmVmVn,Vv, ????? /s)0. 000 54 3(m83 0636 00 31 .39 9852 .27 2536 00 ρMqq 3LmLmLn,Lv, ?? ??? 由VVLmax ρ ρρCu ?? [式中 C由 (σ /)CC ? ]計(jì)算，其中的 20C 由圖（ 4）查取，圖的橫坐標(biāo)為 )( )ρρ(qq 1/21/2VLVv, Lv, ??? ??? 圖（ 4） 史密斯關(guān)聯(lián)圖 取板間距 ? ，板上液層高度 ? ，則 0 . 4 ( m )0 . 0 50 . 4 5hH LT ???? 鹽城師范學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 25 查圖（ 4）得 ? ，則 )(( σ /)CC 20 ????? ? (m/s) ρρCu V VLma x ?????? 0829. 取安全 系數(shù)為 ，則空塔氣速為 1 . 2 3 ( m / s ) max ???? (m) u4qD Vv, ????? 按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后為 ? 依表 3，經(jīng)驗(yàn)算后選取的板間距不適合，應(yīng)重新計(jì)算。 2． 此處計(jì)算的塔高 是塔總高，即從塔的底座至塔頂封頭處的高度。πxRx2A 1222a計(jì)算塔板上的鼓泡區(qū)面積，即 (m)c ????? (m ))()W(W2Dxsd ??????? ?????? ??? ? )Rx(sinR180176。=65mm 以正三角形叉排方式作圖，如圖（ 8）所示 ： 實(shí)際閥數(shù)為 40。 塔板負(fù)荷性能圖（精餾段） 霧沫夾帶線 鹽城師范學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 38 按式bFLLv,VLVVv,1 AKCZ1 . 3 6 qρρ ρqF??? 作出 對于一定的物系及一定的塔板結(jié)構(gòu)，式中 Vρ ， Lρ ， bA ， K ， FC 及 LZ 均為已知值，相應(yīng)于 ? 的泛點(diǎn)率上限值亦可確定，將各已知數(shù)代入上式，便得出Lv,Vv, qq ? ，可作出負(fù)荷性能圖中的霧沫夾帶線。又知 020Vv, Nud4πq ? ，即 V20Vv, ρ5Nd4πq ? 式中 0d ， N ， Vρ 均為已知數(shù)，故可由此式求出氣相負(fù)荷 Vv,q 的下限值，據(jù)此作出與液相流量無關(guān)的水平漏液線。 按泛點(diǎn)率 =70％計(jì)算，如下 . 4 2 9 80 . 0 0 . 6 0 1 6q1 . 3 61 . 5 79 3 6 . 4 8 91 . 5 7qLv,Vv, ??????? 整理得 0 . 0 2 4 0 6 8 80 . 8 1 8 2 q0 . 0 4 0 9 8 q Lv,Vv, ?? （ c180。因 此，可將上式簡化得 2/3 Lv,2 Lv,2 Vv, 7 6 0 7 . 4 0 5 ??? （ d180。 以θ =5s 作為液體在降液 管中停留時間的下限，則 /s)0. 00 2178 (m5 )(q 3TfmaxLv, ???? （ e180。) 根據(jù)表 4180。 （ 5） 塔板的氣相負(fù)荷上限完全由霧沫夾帶控制。 在這個過程中，我學(xué)到了很多知識如 excel 作圖、查閱文獻(xiàn)資料、 word 排版、 CAD 制圖等，這對我們的以后的發(fā)展更為有益，比如為即將面臨 的畢業(yè)論文、考研或畢業(yè)后的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在過去的大學(xué)生活里我們學(xué)到了很多知識。 鹽城師范學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 44 由塔板負(fù)荷性能圖可以看出： （ 4） 在任務(wù)規(guī)定的氣液負(fù)荷下的操作點(diǎn) A180。液相負(fù)荷下限線 取堰上液層高度 ? ，作為液相負(fù)荷下限條件，依下列 0wh 的計(jì)算式 32WLv,ow )l36 00( qE(10 002. 84h m in)? 計(jì)算出 Lv,q 的下限值，依次作出液相負(fù)荷下限線，該線為與氣相流量無關(guān)的豎直直線。液相負(fù)荷上限線 液體的最大流量應(yīng)保證在降液管中停留時間不低于 5s~3 。液泛線 鹽城師范學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 42 由 dLσ1cdLpWT hhhhhhhh)hφ (H ????????? 確定液泛線。塔板負(fù)荷性能圖（提餾段） 180。計(jì)算如下： 液體在降液管中停留時間 5s~3q H3600Aθ Lv, Tf ?? 求出上限液體流量 Lv,q 值（常數(shù)），在 Vv,q Lv,q 圖上，液相負(fù)荷上限線為與氣體流量 Vv,q 無關(guān)的豎直線。 霧沫夾帶 按下式計(jì)算泛點(diǎn)率 1F ，即 100％AKCZ1 . 3 6 qρρ ρqFbFLLv,VLVVv,1 ???? （ a） 鹽城師范學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 36 或 100 ％ 8KC ρρρqFTFVLVVv,1 ??? (b) 板上液體流徑長度 0 . 6 0 1 6 ( m )0 . 0 9 9 dL ?????? 板上液流面積 )0 . 4 2 9 8 ( m0 . 0 3 6 320 . 5 0 2 42AAA 2fTb ?????? 水和乙醇可按正常系統(tǒng)取物性系數(shù) K= 圖（ 9） 泛點(diǎn)負(fù)荷系數(shù)與密度的關(guān)系 又由圖（ 9）查得泛點(diǎn)負(fù)荷系數(shù) ? ，將以上數(shù)值代入式（ a） ,得 （ 1） 精餾段 100％AKCZ1 . 3 6 qρρ ρqFbFLLv,VLVVv,1 ???? 5 2 . 6 ％100％0 . 4 2 9 0 . 6 0 1 60 . 0 0 0 5 4 3 9 . 6 0 6 . 4 3 4 6???? ?????? 鹽城師范學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 37 又按式（ b）計(jì)算泛點(diǎn)率，得 100 ％ 8KC ρρρqFTFVLVVv,1 ??? ％100％ ????? ??? （ 2）提餾段 100％AKCZ1 . 3 6 qρρ ρqFbFLLv,VLVVv,1 ???? 4 8 . 6 6 ％100％0 . 4 2 9 0 . 6 0 1 60 . 0 0 0 2 9 3 6 . 4 8 9 . 4 0 2 4???? ?????? 又按式（ b）計(jì)算泛點(diǎn)率，得 100 ％ 8KC ρρρqFTFVLVVv,1 ??? 5 2 . 6 0 ％100％0 . 5 0 2 3 6 . 4 8 9 . 4 0 2 4????? ??? 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，若泛點(diǎn)率控制在下列范圍內(nèi)，可保證物沫夾帶量滿足汽＜。=65mm。 塔板布置及浮閥數(shù)目與排列 取閥孔動能因數(shù) 11F0? ，用式V00 ρFu? 求孔速 ?u ，即 精餾段 (m/s) V00 ??? 提餾段 (m/s) V00 ??? 依式020Vv,ud4πqN? 求每層塔板上的浮閥數(shù)（其中閥孔直徑 ? ），即 鹽城師范學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 32 精餾段 39ud4πqN2020Vv, ????? 提餾段 38ud4πqN2020Vv, ????? 取邊緣區(qū)寬度 ? ，破沫區(qū)寬度 ? 。故精餾塔的有效高度為 1 2 . 5 （m ） 提精 ????????? 塔高的計(jì)算 塔高 H LBFTTd HHHSH2)HS(NHH ????????? 其中， dH 為塔頂與第一塊板之間的距離且一般取 1— ， N 為實(shí)際塔板數(shù)，S為人孔數(shù)且 5～ 7 塊板設(shè)一人孔， TH 為板間距（ m）， ? TH 為人孔處的板間距且一般取 ， FH 為進(jìn)料板處的板間距且一般取二倍的板間距（ m）， B H 為塔釜與最下一塊板的距離且一般取 1— ， LH 為裙座高度且一般為 — 2m。 )/(kg1ρ 3LDm ??? （ 2）進(jìn)料板液相平均密度 由 ℃tF ? ，查手冊得 3乙醇 ? ， 3水 ? 。在塔底或恒沸點(diǎn)附近作圖時將圖局部放大。 第四章 浮閥塔精餾工藝設(shè)計(jì) 工藝計(jì)算 全塔物料衡算 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分?jǐn)?shù)如下。浮閥的類型很 多，國內(nèi)常用的有 F1 型、 V4 型及 T 型等，其中以 F1 型浮閥應(yīng)用最為普遍。 篩板的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，造價低；板上頁面落差小，氣體壓降低，生產(chǎn)能力較大；氣體分散均勻，傳質(zhì)效率較高。通常塔徑小于1000mm，選用 80mm 的泡罩；塔徑大于 2021mm，選用 150mm 的泡罩。但由于直接蒸汽的加入，對釜內(nèi)溶液氣一定稀釋作用，在進(jìn)料條件和產(chǎn)品純度、輕組分收率一定的前提下，釜液濃度相應(yīng)較低，故需要 在提留段增加塔板以達(dá)到生產(chǎn)要求。 操作壓力的選擇 蒸餾過程按操作壓力不同，分為常壓蒸餾、減壓蒸餾和加壓蒸餾。 蒸餾通過物料在塔內(nèi)的多次部分氣化與多次部分冷凝實(shí)現(xiàn)分離，熱量自塔釜輸入，由冷凝器和冷卻器中的冷卻介質(zhì)將余熱帶走。 (4) 培養(yǎng)我們理論聯(lián)系實(shí)際的正確設(shè)計(jì)思想，訓(xùn)練綜合運(yùn)用已學(xué)過的理論和實(shí)際鹽城師范學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 7 知識去分析和解決工程問題的能力。 （ 3）殘液中乙醇含量小于 3％。 本設(shè)計(jì)任務(wù)為分離乙醇和水的混合物。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，蒸餾過程多選用板式塔，而吸收過程多選用填料塔。 （ 4） 操作彈性 一般來說，填料本身對氣液負(fù)荷變化的適應(yīng)性很大，故填料塔的操作彈性取決于塔內(nèi)件的設(shè)計(jì)，特別是液體分布器的設(shè)計(jì)，因而可根據(jù)實(shí)際需要確定填料塔的操作彈性。 （ 2） 分離效率 鹽城師范學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 4 一般情況下，填料塔具有較高的分離效率。 板式塔內(nèi)設(shè)置一定數(shù)量的塔板，氣體以鼓泡或噴射形式穿過板上的液層，進(jìn)行傳質(zhì)與傳熱。在正常操作狀況下，氣相為連續(xù)相，液相為分散相，氣相組成呈連續(xù)變化，屬微分接觸逆流操作過程。研究表明，在壓力小于 時，填料塔的 分離效率明顯優(yōu)于板式塔，在高壓下，板式塔的分離效率略優(yōu)于填料塔。 應(yīng)予指出，填料塔的持液量小于板式塔。 對于一個具體的分離過程，設(shè)計(jì)中選擇何種塔型，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)能力、分離效率、塔壓降、操作彈性等要求，并結(jié)合制造、維修、造價等因素綜合考慮。塔頂上升蒸汽采用全凝器冷凝，冷凝液在泡點(diǎn)下一部分回流至塔內(nèi)，其余部分經(jīng)產(chǎn)品冷卻器冷卻后送入儲罐。 （ 7）廠址位于鹽城地區(qū)。 工藝操作條件： 精餾塔的塔頂壓力 4kPa 進(jìn)料狀態(tài) 泡點(diǎn)進(jìn)料 回流比 R= 加熱蒸汽壓力 單板壓降 不大于 設(shè)備型式為浮閥塔（ F1 型） 課題設(shè)計(jì)任務(wù)： （ 1） 完成主