【正文】 ? 閥孔動能因數(shù)變化不大，仍在 9～ 13范圍內(nèi) 21 塔板開孔率 2239。 1 0 .3 5 /0 .7 8 5 1 7 8 0 .0 3 94 So oVu m sNd?? ? ???閥 孔 氣 速 39。 s239。 塔板工藝結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 （ 1）溢流裝置 ① 堰長 0. 65 0. 65 1. 6 1. 04WTL D m? ? ? ?取 ② 出 口堰高 wh ：本設(shè)計(jì)采用平直堰，堰上液高度 [18]how按下式 算 (311) 近似取 18 精餾段 4 ( ) 10 7 0610 00 4owh m m? ? ? （ 滿 足 要 求 ） 0. 07 0. 01 07 0. 05 93w L o wh h h m? ? ? ? ?出 口 堰 高 提餾段 239。180。 ?? 15 (7)氣液相體積流量計(jì)算 精餾段： 液體回流摩爾流率 4 . 0 7 6 5 . 0 8 2 6 4 . 8 8 /L R D k m o l h? ? ? ? 汽相摩爾流率 ( 1 ) ( 4 . 0 7 1 ) 6 5 . 0 8 3 2 9 . 9 6 /V R D k m o l h? ? ? ? ? ? 已知： k m o l/ 1L ? ， kmol/ 1V ? k m o l/ ?? ， 1 1. 38 /V kg kmol? ? 則有質(zhì)量流量： 11 24 .4 2 26 4. 88 64 68 .3 7 /LL M L k g h? ? ? ? 11 3 3 . 1 8 3 2 9 . 9 6 1 0 9 4 8 . 0 7 /VV M V k g h? ? ? ? 體積流量： 331116 4 6 8 . 3 7 2 . 1 1 1 0 /3 6 0 0 8 5 1 . 0 6 3 6 0 0sLLL m s? ?? ? ? ?? 311 3 6 0 0 = 7 .6 0 /hsL L m h?? 311 11 0 9 4 8 . 0 7 2 . 2 0 /3 6 0 0 3 6 0 0 1 . 3 8sVVV m s?? ? ?? 311 3 6 0 0 7 9 3 3 .3 8 /hsV V m h? ? ? 提餾段：因本設(shè)計(jì) 為飽和液體進(jìn)料，所以 1q? 39。 lgA， 1sc39。W ??? )lg(B ow239。w ???? mo l/ 1 46mV 339。 ?? ， sm ??? 所以： )( 2 39。 ? 得 39。 近幾十年來，人們對浮閥塔的研究越來越深入，生產(chǎn)經(jīng) 驗(yàn)越來越豐富，積累的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)比較完整，因此設(shè)計(jì)浮閥塔比較合適。所以有必要做好本次設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)所選塔的特性 5 浮閥塔的優(yōu)點(diǎn)是： 一 ．生產(chǎn)能力大，由于塔板上浮閥安排比較緊湊，其開孔面積大于泡罩塔板，生產(chǎn)能力比泡罩塔板大 20%～ 40%，與篩板塔接近。 六：能滿足某些工藝的特性：腐蝕性，熱敏性，起泡性等。精餾塔底部是加熱區(qū)，溫度最 4 高；塔頂溫度最低。最終， 基本 完成 乙醇和水 的分離?！笆晃濉逼陂g，中國燃料乙醇的潛在市場規(guī)模將急劇擴(kuò)大。目前中國生產(chǎn)的燃料乙醇總量為 102萬 t。二是 無污染。此設(shè)計(jì)針對二元物系的精餾問題進(jìn)行分析、選取、計(jì)算、核算、繪圖等，是較完整的精餾設(shè)計(jì)過程。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 安陽工學(xué)院 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。為此，掌握氣液相平衡關(guān)系，熟悉各種塔型的操作特性，對選擇、設(shè)計(jì)和分析分離過程中的各種參數(shù)是非常重要的。 燃料酒精 [1]又稱變性燃料乙醇，可分為替代燃料和燃料添加劑兩種，是清潔汽油的主要代替物， 已在一些國家和地區(qū)得到大量使用。為了合理利用資源。到 2020 年，估計(jì)國內(nèi)自產(chǎn)石油 億 t．缺口 25億 t，對外依存度 55％。氣相混合物上升到塔頂上方的冷凝器中，這些氣相混合物被降溫到泡點(diǎn)，其中的液態(tài)部分進(jìn)入到塔頂產(chǎn)品冷卻器中，停留一定的時(shí)間然后 通過預(yù)熱器后 進(jìn)入 分子篩塔進(jìn)一步進(jìn)行脫水 ，而其中的氣態(tài)部分重新回到精餾塔中，這個(gè)過程就叫做回流。90 ﹪﹦ *107（ ㎏ ） 生產(chǎn) 2萬噸（ 2*107kg kg） 95%的酒精糖蜜原料消耗量： 糖蜜原料含可發(fā)酵性糖 50%，故 2 萬噸 95%的酒精糖蜜消耗為： *107247。 三：流體阻力小：流體通過塔設(shè)備時(shí)阻力降小，可以節(jié)省動力費(fèi)用，在減壓操作是時(shí)，易于達(dá)到所要求的真空度。 浮閥塔塔板是在泡罩塔板和篩孔塔板的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它吸收了兩者的優(yōu)點(diǎn)。 但是 其缺點(diǎn)是處理易結(jié)焦、高粘度的物料時(shí)，閥片易與塔板粘結(jié) ； 在操作過程中有時(shí)會發(fā)生閥片脫落或卡死等現(xiàn)象，使塔板效率和操作彈性下降。 實(shí)際塔板數(shù) NP 板效率與塔板結(jié)構(gòu)、操作條件、物質(zhì)的物理性質(zhì)及流體及流體力學(xué)性質(zhì)有關(guān)，它反映 了實(shí)際塔板上傳質(zhì)過程進(jìn)行的程度。39。 精餾塔操作工藝條件及相關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算 (1)平均壓力 Pm 取每層塔板壓降為 KPa 精餾塔塔頂?shù)膲毫?4 KPa(表壓 ) 塔頂： PD=+4= 加料板： PF=+*52= KPa 塔底： PW=+*6= KPa 精餾段平均壓力 Pm1=（ +） /2= KPa 提餾段平均壓力 Pm2=（ +） /2= KPa (2)平均 溫度 由 （ 1）知 精餾段平均溫度 為 ℃ 提餾段平均溫度 為 ℃ (3)平均密度 [18] 已知：混合液密度： BBAALaa ??? ??1（ a 為質(zhì)量分?jǐn)?shù)， ? 為平均相對分子質(zhì)量 ）(36) 混合氣密度： .v Pm vmRTm? ?? (37) 1 ?精 餾 段 ： ℃ 由 （ 2）知精餾段液相組成 x1=% 氣相組成 y1=% k m o lkgM L /)( ?????? k m o lkgM V /)( ?????? 2 ?提 餾 段 ： ℃ 由 （ 2）知提餾段液相組成 x2=% 氣相組成 y2=% 所以 k m o lkgM L /)( ?????? k m o lkgM V /)( ?????? 11 表 由不同溫度下 乙醇和水的密度 溫度 /℃ )/(3??mkgc? )/( 3??mkgw? 80 85 90 95 100 735 730 724 720 716 971． 8 968． 6 965． 3 961． 85 958． 4 由上表可得出不同溫度下水和乙醇的密度 （單位： 3??mkg ）。1 0 0 9 0 1 0 0 9 3 . 6 15 8 . 8 6 0 . 7 5 8 . 8 ???? 水水 表 面 張 力 ：， 39。 ?????? 聯(lián)立方程組 ???????????sc39。 ??? 醇 精餾段粘度： 1 1 1= x (1 )x? ? ???醇 水 sm P a3 6 3 )2 2 9 (3 4 3 2 9 3 ???????? 提餾段粘度： 2 1 2= 39。1 2 .2 1 .0 9 5 /2 .0 1STVu m sA? ? ? (2) 提餾段 取板間距： HT2= 及板上液層高度 hL2= 則 HT2 hL2 = 橫坐標(biāo)數(shù)值：31 / 2 1 / 22 2223 . 2 4 1 0 9 3 6 . 6 2( ) ( ) 0 . 0 4 7 51 . 9 3 9 1 . 1 6s LsVLV ?? ??? ? ? ? 查圖可知 20 ? ， 0 . 2 0 . 220 2 5 . 9 90 . 0 7 6 ( ) 0 . 0 8 92 0 2 0LCC ?? ? ? ?180。 2 20 .7 8 5 1 .6 2 .0 1TAm? ? ? 空塔氣速： 39。39。 80 = mm m? ，按 ， 39。 0 . 0 7 5 1 4 5aAt m mN? ? ?? 取 ，排得閥數(shù)為 178 塊 按 N=178 塊重新核算孔速及閥孔動能因數(shù) 22 221 .9 3 939。 （ 2）提餾段 根據(jù) 32 = 1 .1 6 / = 0 .4 5VTkg m H m? 及查 得系統(tǒng)因 數(shù) [19] ? ，泛點(diǎn)負(fù)荷系數(shù)圖 ? 10 2936 .62 100 % % ?? ? ? ? ??? ? ???泛 點(diǎn) 率 由計(jì)算可知，符合要求。 27 2m i n 33600= 0 . 0 0 2 8 4 ( ) 0 . 0 0 6Sow WLhE L ? 取 ? ，則 3m in 23= 088 7 m / 284 ( )SLs?? 由以上數(shù)據(jù)可繪制負(fù)荷性能圖，以精餾段為例，繪制 出負(fù)荷性能圖如下： 圖 由塔板負(fù)荷性能可以看出： ① 在任務(wù)規(guī)定的氣液負(fù)荷下的操作點(diǎn) q（設(shè)計(jì)點(diǎn)）處在適宜操作區(qū)內(nèi)的適中位置； ② 塔板的氣相負(fù)荷上限完全由物沫夾帶控制，操作下限由漏液控制； ① 按固定的液氣比，由圖可查 出 塔板的氣相負(fù)荷上限 m a x( ) 3 .8 0 mSV ? 3（ /s），氣相負(fù)荷下限 m in( ) 0 .8 5SV ? 3（ /s）。 設(shè)計(jì)過程中各種參數(shù)的查找工作，使我掌握了化工上一些基本參數(shù)的查找和總結(jié)這方面的內(nèi)容，這對于我今后的學(xué)習(xí)將會 是一個(gè)很大的幫助。 32 總之，在本次設(shè)計(jì)中我學(xué)到了很多知識，同時(shí)使我認(rèn)識到理 論于實(shí)踐的結(jié)合有多重要， 也使我在潛意識中慢慢形成了一種模式：純理論主義與純經(jīng)驗(yàn)主義都是不可取的，只有聯(lián)系實(shí)際、活學(xué)活用才是對自己、對社會有用的。 整體來說 本次課程設(shè)計(jì)主要是計(jì)算復(fù)雜，計(jì)算量大考慮的細(xì)節(jié)較多，對同一個(gè)設(shè)備分成兩部分進(jìn)行考慮，既相互獨(dú)立又須彼此照應(yīng)，始終要考慮計(jì)算是為一個(gè)設(shè)備進(jìn)行。由于裙座內(nèi)徑 800mm，故裙座壁厚取 15mm。 39。4 So oVu m sNd?? ? ???閥 孔 氣 速 39。 按 178N? 重新核算孔速及閥 孔動能因子 1 222 .239。32 0 . 1 4 4 9 0 . 4 5 2 0 . 0 33 . 2 4 1 0fTsAH sL???? ? ?? 停留時(shí)間 （滿足要求） ④ 降液管底隙高度 oh 液體通過降液管底隙的流速一般為 ～ 的流速 uo=精餾段 3102 . 1 1 1 0 0 . 0 2 0 31 . 0 4 0 . 1 0sowLhmLu ??? ? ??則 ： 提餾段 19 339。180。 180。 (1 )x? ? ???醇 水 sm P a3 0 0 )0 3 4 ( 3 4 ???????? (6) 相對揮發(fā)度 精餾段揮發(fā)度 ?? 提餾段揮發(fā)度 39。39。D ? 所以 9 6 5 3 4 39。ww39。 0 . 2 3 3 7 0 . 9 6 5 6 8 . 5 60 . 7 6 6 3 0 . 0 3 4 4ABBAyxyx? ?? ? ??所 以 ： (4)實(shí)際塔板數(shù) 精餾段 已知： ?? ， sm ??? 所以： )3 6 4 ( ???? ? 23ENN TTP ???精 （ 35） 故 ： 52NP ?精 塊 提餾段 已知： 39。 ? ， 39。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各種新型填料，高效率塔板的不斷被研制出來，浮閥塔的推廣并不是越來越廣。 乙醇與水的分離是正常物 系的分離，精餾的意義重大，在化工生產(chǎn)中應(yīng)用非常廣泛，對于提純物質(zhì)有非常重要的意義。 五：結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低，安裝檢修方便。對理想液態(tài)混合物精餾時(shí)，最后得到的餾液 (氣相冷卻而成 )是沸點(diǎn)低的物質(zhì)，而殘液是沸點(diǎn)高的物質(zhì)，精餾是多次簡單蒸餾的組合。塔里的混合物不斷重復(fù)前面所說的過程，而進(jìn)料口不斷有新鮮原料的加入。 2 我相信在未來，中國政府還將繼續(xù)適度發(fā) 展燃料乙醇行業(yè)。目前，獲得國家批準(zhǔn)生產(chǎn)的企業(yè)有 4 家：河南天冠燃料乙醇有限公司、吉林燃料乙醇股份有限責(zé)任公司、安徽豐原生物化工有限公司、黑龍江華潤酒精有限公司，已形成燃料乙醇 生產(chǎn)能力 122 萬 t?？梢砸怨任锏矸蹫樵仙a(chǎn)燃料酒精，以植物秸稈等纖維素為原料生產(chǎn) 燃料酒精，以甘蔗作為原料生產(chǎn)燃料酒精，以蜜生 產(chǎn)燃料酒精等等。本次設(shè)計(jì)的浮閥塔是化工 生產(chǎn)中主要的氣液傳質(zhì)設(shè)備。 ANYANG INSTITUTE