【正文】 .3 6 0. 77 90 0. 00 28 0. 28 % 1%W F X D XX W? ? ? ?? ? ? ? ? 表 1 物料衡算數(shù)據(jù)記錄 F FX D DX W WX 由氣液平衡數(shù)據(jù)，畫(huà)出下表， 2 由圖查出組成 ? 的乙醇 水溶液泡點(diǎn)為 176?；蚩刹捎脽岜眉夹g(shù)，提高溫度后再用于加熱釜液。但泡點(diǎn)進(jìn)料需預(yù)熱，熱耗很大。加壓操作可提高平衡溫度，有利于塔頂蒸汽冷凝熱的利用，或可以使用較便宜的冷卻劑，減少冷凝，冷卻費(fèi)用。 2，操作彈性大。精餾是多數(shù)分離過(guò)程，即同時(shí)進(jìn)行多次部分汽化和部分冷凝的過(guò)程，因此可使混合液得到幾乎完全的分離?；S(chǎng)中精餾操作是在直立圓形的精餾塔內(nèi)進(jìn)行，塔內(nèi)裝有若干層塔板和充填一定高度的填料。 3，塔板效率高。在相同的塔徑下，適當(dāng)提高操作壓力還可提高塔的處理能力，但增加塔壓，也提高了再沸器的溫度，并且相對(duì)揮發(fā)度也有所下降。 在此次設(shè)計(jì)中，我們選用 30176。此外，通過(guò)蒸餾系統(tǒng)的合理設(shè)置，也可取得節(jié)能的效果。 C，在平均溫度為（ +30） /2=，由 《化工原理》（第三版，王志魁） 附錄查得乙醇與水的有關(guān)物性為： 乙醇的摩爾熱容：3 . 0 2 4 6 1 3 8 . 9 2 / ( )mAC k J k m o l K? ? ? ? 乙 醇 的 摩 爾 汽 化 潛 熱 ：9 1 4 . 2 4 6 4 2 0 5 3 . 2 / ( )Ar k J k o m l K? ? ? ? 水 的 摩 爾 熱 容 ：5 6 . 6 3 5 61 8 [ 4 . 1 7 8 ( 4 . 1 8 3 4 . 1 7 8 ) ]6 0 5 07 5 . 2 6 /( )mBC k J k o m l K?? ? ? ? ???? 水 的 摩 爾 汽 化 潛 熱 ：2 3 9 2 . 8 6 1 8 4 3 0 7 1 . 4 8 /Br k J k m o l? ? ? 比較水與乙醇的摩爾汽化潛熱可知，系統(tǒng)滿(mǎn)足衡摩爾流的假定。 其中第 8 理論板 為進(jìn)料板。LmM /kg kmol 塔釜 VwmM /kg kmol LwmM /kg kmol C. 平均密度的計(jì)算： 1) 汽相平均密度計(jì)算：Vm PMRT? ? 精 餾 段 汽 相 平 均 密 度 ：31 0 6 . 5 5 3 6 . 3 3 1 . 2 8 /8 . 3 1 4 ( 2 7 3 . 1 5 8 9 . 3 3 )m V mVm PM k g mRT? ? ?? ? ??? 提 餾 段 汽 相 平 均 密 度 ：39。 0 .2 9 8 0 .2 7 4 0 .2 8 62Lm m P a s? ?? ? ? 表 5 液體平均黏度計(jì)算 塔頂 1t ? 塔釜 wt ? A? s? A? s? B? s? B? s? LDm? s? Lwm? s? 進(jìn)料板 Ft ? 精餾段液體平均黏度 Lm? s? A? s? B? s? 提餾段液體平均黏度 39。 2 2 9 . 5 4 2 0 . 9 4 0 . 0 0 1 4 8 /3 6 0 0 3 6 0 0 9 0 4 . 7 1Lms LmLML m s? ?? ? ?? 表 6 氣液相體積流率計(jì)算 sV /ms 39。20 ? 39。 0 .9 2 6 1 .4 5 6 /0 .6 3 6 2sTVu m sA? ? ? . 精餾塔有效高度的計(jì)算 精餾段有效高度的計(jì)算： 1 0 .3 5 4 .9Z N m? ? ? ?精 精（ ） 提餾段有效高度的計(jì)算： 1 0 .3 5 1 .4Z N m? ? ? ?提 提（ ） 每隔 5 層塔 板開(kāi)一人孔，人孔高度為 ，人孔數(shù)： Np=（ 20/5）1=3 塔頂間距： H1=(~)HT,取 H1= =≈ 塔底空間高度： H2=2m，進(jìn)料板處板間距： HF= 塔高： H=（ NnpnF1） HT+npHp+ H1+ H2+ HD+ HB+ nFHF =（ 20311） 350+3 600+600+2021+1000+2021+1 400 = 2. 塔板主要工藝尺寸的計(jì)算 . 溢流裝置計(jì)算 因塔徑 D=，可選用單溢流弓形降液管 lw 單溢流： lw=（ ~） D，取 lw= = hw 因?yàn)?hl=hw+how 選用平直堰，堰上液層高度 how 可用 Francis 計(jì)算， 即 3/2)( hhow llEh ? 精餾段： lL= 3600= m3/h 液體收縮系數(shù)計(jì)算圖 2. 5 2. ??， ?? 查上圖得， E=, 則 how=（ ） （ ）2/3= 取板上清夜層高度 h2=, 故 hw== 提餾段： l′h = 3600= 查得 E=，則 h′OW =() （ 5， 328/）2/3= 取板上清夜層高度 hL=, 故 h′W== . 降液管 降液管高度和截面積 因?yàn)?? ，查下圖 （弓形降液管參數(shù)圖） 得： ? , ? 所以 20 . 0 5 5 0 . 6 3 6 2 0 . 0 3 5 0fAm? ? ?，0 .1 1 5 0 .9 0 .1 0 3 5dwm? ? ? 弓形降液管參數(shù)圖 依 下 式 驗(yàn) 算 液 體 在 降 液 管 中 的 停 留 時(shí) 間 ：3600 3 ~ 5fthAHL? ?? 精餾段： 36 00 0. 03 50 0. 35 16 .3 3 52. 7 ss? ??? ? ? 提餾段： 3 6 0 0 0 .0 3 5 0 0 .3 5 8 .2 8 55 .3 2 8 ss? ??? ? ? 故降液管設(shè)計(jì)合理。39。 (m2 s1) 提餾塔 u′ /(m3L /mS? . 液泛負(fù)荷上限線(xiàn) 0 . 0 3 5 0 0 . 3 50 . 0 0 2 4 5 /55fTS AHL m s?? ? ? . 泛液線(xiàn) 泛液線(xiàn)方程： 2 2 2 / 3s SsaV b cL dL? ? ? (1) 精餾段： 5522 1 10 1 10 55 4180 9 74VLa N??? ? ? ? ? ?? b=φ HT+（φ 1ε 0） hw= +（ ） = 2 2 2 53 53 13 11 . 4 20Wc lh? ? ?? 0 2 / 3 2 / 3( 1 ) ( 0 .6 6 7 ) ( 1 0 .5 ) 1 .0 4 5 0 .6 6 7 1 .5 7 70 .5 4WdE l?? ? ? ? ? ? ? ? S = S (2)提餾段： 5522 0 . 9 4 31 . 9 1 1 0 1 . 9 1 1 0 0 . 0 3 6 3 69 0 4 . 7 1 7 4VLa N?? ??? ? ? ? ? ? ?? b′ =φ HT+（φ 1ε 0） h′W= +（ ） = 2 2 2 53 53 34 4 39 2Wc lh ?? ? ? ??0 2 / 3 2 / 311( 1 ) ( 0. 66 7 ) ( 1 0. 5 ) 1. 04 5 0. 66 7 1. 57 l?? ? ? ? ? ? ? ? ? S = S 9 . 操作性能負(fù)荷圖 (1) 精餾段： 精餾段性能負(fù)荷 圖 由圖可知，該塔的操作上限為液泛控制，下限為漏液控制。0 /ms? ? ， 則 精餾段： 2 .7 0 .0 2 03 6 0 0 0 .5 4 0 .0 7ohm???? ，即0 20h mm? 提餾段：0 5 .3 2 8 0 .0 3 9 23 6 0 0 0 .5 4 0 .0 7? ???? ，即0 20h mm? 故降液管底隙高度設(shè)計(jì)合理。m a x 9 0 4 . 7 1 0 . 9 4 30 . 0 8 4 3 2 . 6 1 0 /0 . 9 4 3u m s??? 取 安 全 系 數(shù) 為 ， 則 空 塔 氣 速 為39。sL /ms G. 塔徑的確定 塔徑的確定，需求m ax Lm VmVmC ??? ???， C 由下式計(jì)算 ： ()20LCC?? 20C 由 Smith 圖查取。39。 339。 C 下， 0 . 4 1 0 m Pa s? ??乙 醇 ， 15m Pa s? ??水 根據(jù)公式 l g l gL m i ix???? 得[ 0 . 2 0 6 9 l g 0 . 4 1 0 ( 1 0 . 2 0 6 9 ) l g 0 . 3 1 5 ]1 0 0 . 3 3 2 7Lm m P a s? ? ? ? ?? ? ? （ 4） 由奧康奈爾關(guān)聯(lián)式： 0 . 2 4 5 0 . 2 4 50 . 4 9 ( ) 0 . 4 9 ( 3 . 6 4 5 8 0 . 3 3 2 7 ) 4 6 . 7 4 %TLE ?? ??? ? ? ? ? C 求解實(shí)際塔板數(shù) 1 1 0 1 1 9 .34 6 .7 4 %T TNN E ? ?? ? ? 取N=20 . 塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 精餾塔塔徑的計(jì)算 A. 查得有關(guān)乙醇與水的安托因方程： 乙醇：1 6 5 2 . 0 5l g ( / ) 7 . 3 3 8 2 7( / ) ( / ) 2 3 1 . 4 8s BP k P a AT K C T K? ? ? ??? 得 : 1 6 5 2 .0 5[ 7 .3 3 8 2 7 ]0 ( / ) 2 3 1 .4 810 TKAP ? ?? 水：1 6 5 7 . 4 6l g ( / ) 7 . 0 7 4