【正文】 2 3 4 ( 1 ) 2 . 4 9 0 . 0 8 9 4 . 1 8 7 5 0 . 9 1 1 4 . 0 3 / ( . )P P F P FC C x C x K J K g K? ? ? ? ? ? ? ? 22 0 . 1 5 0 6 2 0 . 4 7 3 6 0 0 4 . 2 0 7 8 8 . 2 9 0 . 8 6 7 92 1 . 2 2 3 6 0 0 4 . 0 3 2 54077477. 706 /F L F P W F L F PQ F M C t F M C tK J h? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ?? 塔釜殘液的焓 QW t 0 . 1 3 9 * 1 8 . 0 1 * 4 . 2 0 7 * 3 6 0 0 * 9 7 . 9 0 3 5 4 5 7 4 2 . 6 /W P WQ W C k j h? ? ? 附屬設備的選型 再沸器 塔釜熱損失為 10%, 則 ?? 設再沸器損失能量 Q 損 = CDB F WQ Q Q Q Q Q?? ? ? ? 損 加熱器實際熱負荷 0 .9 CDB W FQ Q Q Q Q? ? ? ?1 0 1 01 .8 4 1 0 3 5 4 5 7 4 2 .6 4 6 3 3 5 0 .9 7 4 0 7 7 4 7 7 .7 0 6 1 .8 4 1 0 k j / h? ? ? ? ? ? ? 10。 化學與環(huán)境工程學院 0409402 班 24 / 42 塔板負荷性能曲線 物沫夾帶線 據(jù)此可作出負荷性能圖中的物沫夾帶線，按泛點率 80%計算： ⑴ 精餾段 = 6835 .40 ????? 整理得： ?? 即 1. 31 4 23 .7 94SSVL?? 由上式知物沫夾帶線為直線，則在操作范圍內(nèi)任取兩個 值算出 ⑵ 提留段 =0 .6 6 2 5 1 .3 6 0 .6 2 6 49 2 4 .4 8 0 .6 6 2 51 .0 0 .1 0 0 .5 3 4SSVL????? ?? 整理得： 0 . 4 2 7 2 0 . 0 2 6 7 8 0 . 8 5 1 9SSVL???? 即 1 .5 9 5 3 1 .8 1SSVL???? 在操作范圍內(nèi)任取兩個 SL? 值算出 SV? 精餾段 Ls (m3/s) Vs (m3/s) 提餾段 L′s (m3/s) V′s (m3/s) 液泛線 ⑴ 精餾段化學與環(huán)境工程學院 0409402 班 25 / 42 2 2 2 / 31112 4 4 4 40 5 45 85 39 69 83 0 2 1S SSV LL?? ? ? ? ?? ? ? ? ? 整理得 2 2 2 / 31 1 13 . 8 2 3 7 7 9 3 8 . 2 3 2 6 . 3 0S S SV L L? ? ?： ⑵ 提 留段 2 2 2 / 32112 4 62 4 4 40 5 45 85 39 68 98 8 2 1S SSV LL?? ? ? ? ?? ? ? ? ? 整理得： 2 2 2 / 32 2 26 . 5 8 8 1 3 6 7 7 . 3 6 4 5 . 1 3 5S S SV L L? ? ? 在操作范圍內(nèi)任取若干個 值，算出相應得 值： 精餾段 Ls1 (m3/s) Vs1 (m3/s) 提餾段 Ls2 (m3/s) Vs2 (m3/s) 液相負荷上限 液體的最大流量應保證降液管中停留時間不低于 3~5s 液體降液管內(nèi)停留時 間 以 作為液體在降液管內(nèi)停留時間的下限，則3m in ( ) /5fTS AHL m s? ?? ? ? 漏液線 對于 F1 型重閥，依 作為規(guī)定氣體最小負荷的標準，則 (1) 精餾段 001 1 5 4 . 8 5 /1 . 0 6 3VFu m s?? ? ? ? 231 m in 3 . 1 4( ) 0 . 0 3 9 6 9 4 . 8 5 0 . 3 9 9 /4SV m s? ? ? ? ? 化學與環(huán)境工程學院 0409402 班 26 / 42 (2)提留段 002 2 5 6 . 1 4 /0 . 6 6 2 5VFu m s?? ? ? ? 232 m i n 3 . 1 4( ) 0 . 0 3 9 6 8 6 . 1 4 0 . 4 9 9 /4SV m s? ? ? ? ? 液相負荷下限 取堰上液層高度 ? 作為液相負荷下限條件作出液相負荷下限線，該線為與氣相流量無關的豎直線。 化學與環(huán)境工程學院 0409402 班 23 / 42 提留段 取物性系數(shù) ，泛點負荷系數(shù)圖 ? 泛點率 2 316 46924 .48 25 % 4? ? ? ? ?????? 為了避免過量物沫夾帶，一般的大塔應控制泛點率在 ~ ?F ，由以上計算可知，物沫夾帶能夠滿足 的要求。 s 理論塔板和實際塔板數(shù)的計算 回流比的確定： 繪出乙醇 — 水的氣液平衡組成，即 tXY 曲線圖， 由上圖知，點 a 與縱軸的截距為 ，即為 值 XD=, 最小回流比 Rmin= 操作回流比 R= Rmin= 理論塔板數(shù)的確定： 圖解法求解： 化學與環(huán)境工程學院 0409402 班 14 / 42 YC = =,易做得提留段 、精餾段和 q線 的操作線 ， 作圖如下： 由圖知，理論塔板數(shù) : 精餾段需 NT1 = 10 塊，提餾段需 NT2 = 31=2 塊。塔里的混合物不斷重復前面所說的過程，而進料口不斷有新鮮原料的加入。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、工藝參數(shù)的選定、設備的結(jié)構(gòu)設計和工藝尺寸的設計計算、輔助設備的選型、工藝流程圖的制作、主要設備的工藝條件圖等內(nèi)容。所以，只要理論板足夠多，回流足夠大時 ，在塔頂可能得到高純度的輕組分產(chǎn)品，而在塔底獲得高純度的重組分產(chǎn)品。 分離乙醇 — 水混合液的篩板精餾塔 設計 課題名稱： 化工課程設計任務書 系 別： 化環(huán)學院 專 業(yè)： 化工 2 班 化學與環(huán)境工程學院 0409402 班 2 / 42 附 化工原理 — 化工設備機械基礎 課程設計任務書 1 專業(yè) 化工 班級 0409402 設計人 一 . 設計題目 分離乙醇 — 水混合液的篩板精餾塔 設計 二 . 原始數(shù)據(jù)及條件 生產(chǎn)能力：年 處理量 8 萬噸（開工率 300 天 /年），每天工作 24 小時； 原料：乙醇含量為 20%（質(zhì)量百分比，下同） 的常溫液體； 分離要求：塔頂，乙醇含量不低于 90%， 塔底，乙醇含量不高于 8%； 操作條件： 三 . 設計要求： （一）編制一份設計說明書，主要內(nèi)容包括： 1. 前言 2. 設計方案的確定和流程的說明 3. 塔的工藝計 算 4. 塔和塔板主要工藝尺寸的設計 a. 塔高、塔徑及塔板結(jié)構(gòu)尺寸的確定 b. 塔板的流體力學驗算 c. 塔板的負荷性能圖 5. 附屬設備的選型和計算 6. 設計結(jié)果一覽表 7. 注明參考和使用的設計資料 8. 對本設計的評述或有關問題的分析討論。提供高純度的回流，使在相同理論板的條件下，為精餾實現(xiàn)高純度的分離時，始終能保證一定的傳質(zhì)推動力。 本次設計針對二元物系的精餾問題進行分析、計算、核算、繪圖，是較完整的精餾設計過程。液相混合物就從塔底一部分進入到塔底產(chǎn)品冷卻器中，一部分進入再沸器，在再沸器中被加熱到泡點溫度重新回到精餾塔。 s (1) 提留段粘度 : μ 2=μ 醇 x2+μ 水 (1x2)=? +? ()= mpa 物沫夾帶 精餾段 板上液體流經(jīng)長度： 2 2 D W m? ? ? ? ? ? 板上液流面積： 22 0 . 6 3 6 2 0 . 0 5 0 8 8 0 . 5 3 4b T dA A A m? ? ? ? ? ? 取物性系 數(shù) ，泛點負荷系數(shù)圖 ? 泛點率41 10 6835 .40 % ? ?? ? ? ? ?????? 為了避免過量物沫夾帶，一般的大塔應控制泛點率在 ~ ?F ，由以上計算可知，物沫夾帶能夠滿足 的要求。 2 . 4 0 / 1 . 5 /6 . 1 4uK m s m su? ? ? ?? ，故不會發(fā)生嚴重漏液。管徑計算如下 /Fu m s?取 化學與環(huán)境工程學院 0409402 班 30 / 42 /LF kg m? ? 30 . 1 5 0 6 0 . 0 0 3 1 5 /0 . 0 8 9 0 . 9 1 5 9 0 8 . 4 64 6 1 8SFV m s?????????? 4 0 .0 0 3 1 5 8 9 .5 83 .1 4 0 .5d m m???? 查標準系列選取 108 4mm? ? 經(jīng)計算，實際流速 u= 回流管 采用直流回流管 取 smuR /? /LD kg m? ? 30 . 0 2 1 6 0 . 0 0 0 9 7 1 /0 . 7 8 0 . 2 27 6 2 . 3 34 6 1 8SDV m s?????????? 4 0 . 0 0 0 9 7 1 4 9 . 7 43 . 1 4 0 . 5DD m m???? 查標準系列選取 57 ? ? 塔底出料管 取 smuW /? 直管出料 /Lw kg m? ? 30 . 1 5 0 6 0 . 0 0 2 8 7 /0 . 0 3 2 9 0 . 9 6 7 19 6 4 . 8 24 6 1 8SwV m s?????????? 4 0 .0 0 2 8 7 8 5 .5 13 .1 4 0 .5wD m m???? 查標準系列選取 89 ? ? 塔頂蒸汽出料管 直管出氣 取出口氣速 20 /u m s? /LD kg m? ? 化學與環(huán)境工程學院 0409402 班 31 / 42 30 . 0 3 2 5 6 0 . 0 0 1 1 8 6 /0 . 7 8 0 . 2 29 4 0 . 5 14 6 1 8SDV m s?????????? 4 0 .0 0 1 1 8 6 8 .6 93 .1 4 * 2 0wD m m??? 查標準系列選取 14 2mm? ? 塔底進氣管 采用直管 取氣速 23 /u m s? 39 6 4 .8 2 /Lw kg m? ? 30 . 0 3 2 5 6 0 . 0 0 0 6 4 /0 . 0 0 3 2 9 0 . 9 6 7 19 4 0 . 5 14 6 1 8SwV m s?????????? 4 0 .0 0 0 6 4 6 .4 03 .1 4 2 0wD m m???? 查標準系列選取 14 2mm? ? 法蘭 公稱直徑 /mm 法蘭外徑 /mm 螺栓孔中心圓直徑/mm 螺栓孔直徑/mm 螺栓孔數(shù)/mm 螺紋/mm 法蘭厚度/mm 法蘭內(nèi)徑/mm 法蘭重量 /kg 進料管 100 210 170 18 4 M16 18 110 塔頂蒸汽管 10 75 50 11 4 M10 12 15 塔底出料管 10 75 50 11 4 M10 12 15 塔底進氣管 80 190 150 18 4 M16 18 91 回流管 50 57 140 14 4 M12 16 59 化學與環(huán)境工程學院 0409402 班 32 / 42 由于常壓操作，所以法蘭均采用標準管法蘭、平焊法蘭，由不同的公稱直徑，選用相應法蘭。釜液上方的氣液分離空間高度取 。漏液氣速指的是漏夜現(xiàn)象明顯影響辦效率時的氣速。氣體通過塔板的壓降 △ Pp 可由 p c lh h h h?? ? ? 和 ghp Lpp ??? 計算 式中 hc—— 與氣體