【正文】 in, ?? ???? smsL 由此值在 VS– LS圖上作液相負(fù)荷下限線，如圖 22所示。 ∴精餾段在設(shè)計(jì)負(fù)荷下不會(huì)產(chǎn)生過(guò)量漏液。 )4( ????????? smDVu S? 由 D=，根據(jù) 文獻(xiàn) [2]知 ，塔的板間距 HT可以為 450mm。 根據(jù)以上塔板的各項(xiàng)流體力學(xué)驗(yàn)算，可以認(rèn)為精餾段塔徑和各項(xiàng)工藝尺寸是合適的。 2 溢流裝置 因?yàn)?D=,根據(jù)塔徑，由化工原理下冊(cè)表 10— 2（ P180）采用單溢流，弓型降液管，凹行受液盤(pán)及平行溢流堰，不設(shè)進(jìn)口堰。 m1，σ B= mN m3，ρ L， B= Kmol1 17 提餾段平均分子量： 氣相 ： 2 , ???mVM Kg 應(yīng)用計(jì)算機(jī)計(jì)算塔頂、塔釜、及進(jìn)料板溫度程序見(jiàn)附錄 計(jì)算結(jié)果：進(jìn)料板溫度 90Ft ? ℃ 塔頂溫度 ? ℃ 塔釜溫度 100?Wt ℃ 1280 .6 52 96 90 85 .3 3290 10 0 952tt?? ? ??? ? ? 物性數(shù)據(jù)計(jì)算 1 平均分子量 Mm 乙醇分子量為 MA= ，水分子量 MB= 塔頂 y1= Dx =， x1= 則氣相平均分子量為： MV， DM= + ()= 圖 11 精餾過(guò)程簡(jiǎn)圖 第 2 章 精餾塔工藝計(jì)算 12 全塔工藝計(jì)算 精餾塔二元物系物料衡算 查表可知，乙醇 — 水的 進(jìn)料組成 ? ，由條件可知，塔頂產(chǎn)品質(zhì)量 ?DX ， ? ，所以 因?yàn)橐笤O(shè)計(jì)的生產(chǎn)能力是 25T/天，所以 2 5 1 0 0 0 1 0 4 1 . 6 72 5 / 1 0 4 1 . 6 7 2 4 . 9 6 52 4 4 1 . 7 2 5kg k m o lD hh?? ? ? ? ?噸 天 ???????????????????FqDRSXWXDSXFWDSFWDF)1()1( ???????????????????FSWFWSF)()(0 0 0 1 1 1 8 解得： ??????????????111 196 30 0hk m olWhk m olShk m olF 操作溫度的計(jì)算 利用乙醇 水的 汽 液平衡數(shù)據(jù)，有插值法可以求得： CTD ?? CT W ?100? CT F ?? 相對(duì)揮發(fā)度的計(jì)算 由 ?xF , ?yF則， ??F 由 ?DX ， ?Dy 則， ??D 由 ? ， ?yw 則， ??W 精餾段的平均揮發(fā)度 1 ???? CtCt?? ????????提留段精餾段 13 提留段的平均揮發(fā)度 2 ???? 全塔的平均相對(duì)揮發(fā)度 21 ????? ??? 確定合適的回流比 min DqqqxyR yx?? ? = ?? = 操作回流比取 R=（ ～ ） minR ∴取操作回流比 R= min= = ( 由優(yōu)化得到 ) 操作線方程 1 11dnnxRyxRR? ???? 精餾段操作線方程： 提餾段操作方程 精餾塔理論塔板數(shù)及理論加料位置 由逐板法計(jì)算，編程計(jì)算出精餾塔理論塔板數(shù)及理論 加料位置 精餾段 4 塊 提餾段 20 塊 第 5塊加料 y x 1 2 3 4 5 6 ??? nn xy 14 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 全塔效率 全塔效率 ET=– m 根據(jù)塔頂和塔底液相組成查表 12 ，求得塔平均溫度。這種沒(méi)有經(jīng) 過(guò)精制的乙醇簡(jiǎn)稱(chēng)粗醇。然后再進(jìn)入制醇的發(fā)酵階段。 (4) 工藝流程圖： 以單圖線的形式描繪，標(biāo)出主體設(shè)備和輔助設(shè)備的物料方向、物流量、能流量、主要測(cè)量點(diǎn)。塔釜為飽和蒸汽直接加熱，從塔釜出來(lái)的殘液中乙醇濃度要求不大于%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。精餾是典型的化工操作設(shè)備之一。該過(guò)程是同時(shí)進(jìn)行傳質(zhì)、傳熱的過(guò)程。生產(chǎn)中為滿足要求需將混合物分離成較純的物質(zhì)。它的主要優(yōu)點(diǎn)是： ①結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工，造價(jià)為泡罩塔的 60%左右，為浮閥塔的 80%左右； ②在相同條件下，生產(chǎn)能力比泡罩塔大 20%～ 40%； ③塔板效率較高，比泡罩塔高 15%左右，但稍低于浮閥塔； ④氣體壓力降較小，每板壓力降比泡罩塔約低 30%左右。常壓 P=1atm(絕壓 ) ： (1) 全塔物料衡算 （ 2）求理論塔板數(shù) (3) 全塔熱量衡算 (4) 氣液相負(fù)荷及特性參數(shù) (5) 篩板塔設(shè)計(jì) (6) 流體力學(xué)性能校核 (7) 畫(huà)出負(fù)荷性能 ： 篩板塔是現(xiàn)今應(yīng)用最廣泛的一種塔型，設(shè) 計(jì)比較成熟，具體優(yōu)點(diǎn)如下： (1) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、金屬耗量少、造價(jià)低廉 . (2) 氣體壓降小、板上液面落差也較小 . (3) 塔板效率較高 . (4) 改進(jìn)的大孔篩板能提高氣速和生產(chǎn)能力，且不易堵塞塞孔 . ： (1) 設(shè)計(jì)方案的選定：對(duì)給定或選定的工藝流程、主要設(shè)備的形式進(jìn)行簡(jiǎn)要的論述。發(fā)酵法有糧食發(fā)酵 法、木材水解發(fā)酵法、亞硫酸鹽廢堿液法；水合法有乙烯間接水合法和 乙烯直接水合法。 一、 乙烯水合法 2 2 2 4 3 2 22 2 2 4 3 2 23 2 2 2 2 5 2 43 2 2 2 2 5 2 422C H C H H SO C H C H O SO O HC H C H H SO C H C H O SOC H C H O SO O H H O C H O H H SOC H C H O SO H O C H O H H SO? ? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ?第 一 步 ：或 （ ）第 二 步 ：（ ） 乙烯直接水合法系乙烯和水在催化劑、高溫、加壓條件下直接加成得到乙 醇的方法： 2 4 2 2 52 3 0 3 0 0 7 0 8 0C H H O C H O HC??。 在流程確定方案選擇上，本設(shè)計(jì)盡可能 的減少固定投資，降低操作費(fèi)用，以期提高經(jīng)濟(jì)效益。 ∴ ET=– ==% 篩板塔的板效率為： 15 652 117 52%TE ? ? ? ? 實(shí)際塔板數(shù)及實(shí)際加料位置 精餾段 N1=5/=，取 10塊 總板數(shù) N=25/=，取 49塊 實(shí)際進(jìn)料位置為第 10 塊板。 Kmol1 液相平均分子量為： ML， WM= +（ 1– ） = m3 則 ??????? mkgl m Dl m D ?? 對(duì)于進(jìn)料板： tF= ℃，ρ L， A= m1，σ B= mN h1 2 提餾段氣液負(fù)荷計(jì)算 13132,2,1132,2,136003600)1(???????????????????????????????????????hmLSmMLLhk mo lLSmMVVhk mo lFqVVhLmLmSVmVmS?? 精餾段工藝設(shè)計(jì) 精餾段塔和塔 板主要工藝尺寸計(jì)算 1 塔徑 D 初選所設(shè)計(jì)的精餾塔為中型塔，采用單流型塔板，板間距 HT=450mm。 23 漏液的驗(yàn)算 1,1,01, ) 0 5 ( mvLmLOW hhCu ?????? ??? sm sm / 3 0 5 8 0)0 0 2 0 5 (7 7 ??????? 篩板的穩(wěn)定性系數(shù) ,1,0 ??? OWuuK 該值大于 ，符合設(shè)計(jì)要求。 26 表 漏液線計(jì)算結(jié)果表 LS（ m3/s） 103 103 103 103 VS（ m3/s） 液相負(fù)荷下限線 取平堰，堰 上 液層高度 hOW= 作為液相負(fù)荷下限線的條件， 取 E= ，則整理上式 得 smLLLLEhSswhow/)3 6 0 0( 0 7 )(34m in,323323???????????? 由此值在 VS– LS圖上作液相負(fù)荷下限線，如圖 21所示。 每層塔板上的開(kāi)孔面積 A0=φ Aa= 氣體通過(guò)篩孔的氣速 102,0 ?????? smAVu S 提餾段塔有效高度 Z2=（ 391） = 篩板流體力學(xué)驗(yàn)算 氣體通過(guò)篩板壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨? 當(dāng)?shù)囊褐叨?hc ???d 查 文獻(xiàn) [2]得 C0= mCuhLmmvc ) () ()()( 22,2,202,02, ????? ?? hl 12 ??????? smAA Vu fT Sa 氣相動(dòng)能因數(shù) FA ,22 ???? mvaa uF ? 30 由 文獻(xiàn) [6]查取板上液層充氣系數(shù) ? = hl=? hL=? （ hW+hOW） = = hσ mdgh Lm m 00041 302,22, ??? ??????? ?? ?? 通過(guò)篩板壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨? hP， 2=hC+hl+ hσ =++= 單板壓降： PaPaghP LmPP 7 1 7 ,2 ????????? ? 符合設(shè)計(jì)要求。 表 液泛線計(jì)算結(jié)果表 32 L‘ S（ m3/s） 103 103 103 103 v’ s2,(m3/s)2 V‘ S,(m3/s) 液相負(fù)荷上限線 取液體在降液管中的停留時(shí)間為 4秒 smAHL fTS / 3m a x, ????? ? 液相負(fù)荷上限線在 VS– LS坐標(biāo)圖上為與氣 體流量 VS無(wú)關(guān)的垂直線，如圖 22。 CPF tW MG=tW=℃ = CP， W= )/( kkgkg ? QW= = 105kJ/h 3． 散于周?chē)臒崃? QL 可取 QL=%QB 熱量衡算式 QB+QF+QR=QV+QW+QL QB =QV+QW+QL– QF– QR （ 1– %） QB= QV+QW– QF– QR （ 1– %） QB = 106+ 105– 106– 106 QB= 106kJ/h 35 查 文獻(xiàn) [1] rW= kJ/kg （ 140℃飽和蒸汽） GB=QB/rW= 106/= 塔高的計(jì)算 精餾塔的實(shí)際塔板數(shù)為 n=49,人孔數(shù) ns=3,取 PH ? ，塔頂封頭取 , 群座取 m, 進(jìn) 料孔 ? 精餾段 H1= 提餾段 H2= 所以 H0=+++++= 第 4 章設(shè)計(jì)結(jié)果匯總 表 41篩板塔的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果匯總表 項(xiàng) 目 符號(hào) 單位 計(jì) 算 數(shù) 據(jù) 精餾段 提餾段 各段平均壓強(qiáng) pm kPa 各段平均溫度 tm ℃ 平均 流量 氣 相 Vs m3/s 液 相 Ls m3/s 實(shí)際塔板數(shù) N 塊 10 39 36 板間距 HT m 塔的有效高度 Z m 塔徑 D