【正文】 ol/h 最小回流比和適宜回流比的選取 （ 1） 最小回流比 乙醇 水體系為非理想體系，其平衡曲線有下凹部分，當(dāng)操作線與 q 線的交點(diǎn)尚未落在平衡線上之前，操作線已與平衡性相切，如圖一 中 g點(diǎn) 所示， 為此 衡濃區(qū)出現(xiàn) g點(diǎn) 附近 。L = ∑ xi181。其中的 C20 由圖查取，圖的橫坐標(biāo)為 （ Ls1 / Vs1） (ρ Lm /ρ vm) = (( 104 3600 )/ ( 3600)) ( / ) = 取 板間距 HT = ，板上液層高度 hL = ,則 HT – hL = – = 查圖得 C20 = ,則 C = C20(σ L/ 20) = () = umax = )( ? = m/s 取安全系數(shù)為 U = umax= = m/s D = )(4 uv = )()( ?? = 按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后 D = 塔截面積為 AT = = = m3 實(shí)際空塔氣速 u = V/AT = 化工原理課程設(shè)計(jì) 16 精餾塔有效高度的計(jì)算 在精料 版上方開一個(gè)人孔，在精餾段設(shè)倆個(gè)人孔，其高度約為 m 則 Z = Z 精 + Z 提 + 3 = (263) + (92) + = 第五 章 塔板主要工藝尺寸的計(jì)算 溢流裝置計(jì)算 堰長(zhǎng) wl 塔徑 D = ,選用單溢流弓降液管，采用凹形受液盤 . 取 wl = = = 溢流堰高度 wh h = hL – how ,選用平直堰，堰上液層高度 how依下 式就算，即 how =（ ） E( L/wl )2/3 近似取 E = 1，則 how =（ ） ( （ )2/3 = 103m 取板上液層厚度 hL = ,故 hW = hL– how = = 弓形降液管寬度 dW 和截面積 fA 由 ( wl /D ) = , 查圖得。 = ， HT = , hw = 則 248。 液體的最大流量應(yīng)保證在降液管中停留時(shí)間不低于 3～ 5s 液體在降液管內(nèi)停留時(shí)間 θ = 3600L HA Tf = 3～ 5s 求出上線液體流量 Ls 值（常數(shù)），在 VsLs圖上，液體負(fù)荷上限線為與氣體流量 無關(guān)的豎直線。本塔中共 42塊板，設(shè)置 4個(gè)人孔，每個(gè)孔直徑為 450mm 。人孔伸入塔內(nèi)部應(yīng)與塔內(nèi)壁修平，其邊緣需倒棱和磨圓。又如 V = 4? d02Nu0 即 V = 4? d02Nu0V?5 式中 d0,N,ρ V 均 未已知常數(shù)，故由此可求出氣相負(fù)荷 V 的下限值，據(jù)此作出與液相流量無關(guān)的水平漏液線。(HT +hw) 由計(jì)算可知 Hd = hp + HL +hd = 248。 塔板布置 及浮閥數(shù)目與排列 取閥孔動(dòng)能因數(shù) F0=11， 用下式求 孔速 u0,即 u0 = F0/ v? = 11/ = 依據(jù)下式求每層塔板上的浮閥數(shù)，即 N = V/(4? d02u0) = ( ) = 32 個(gè) 取邊緣寬度 W0 = ,泡沫區(qū) WS = 依據(jù)下式計(jì)算塔板上的鼓泡區(qū)面積，即 Aa = 2(x 22 XR ? + (。L） , 求得 E′ = 且｜ E′ T ET｜ = %(1%),所以假設(shè)成立。 0 . 0 2 0 . 0 4 0 . 0 6 0 . 0 8 0 . 0 1 0 0 . 0 1 2 0 . 0 0 20 40 60 80 100 120y /%x /%g( 0 ,3 5 . 2 6 ) 圖一 最小回流比的確定 由圖 一 可知，該切線的截距為 xD/(Rmin+1) = 可得 Rmin = （ 2）確定合適的回流比 取 R = 則 R = = 由于物料采用泡點(diǎn)進(jìn)料， q = 1,則有 L = RD = = V = (R + 1)D = (+1) = 物料衡算 物料衡算式為： F = D + W ① 化工原理課程設(shè)計(jì) 9 FxF = DxD + Wxw ② 聯(lián)立 ① ② 帶入 已知數(shù)據(jù)求解得 F = kmol/h W = kmol/h 回收率 乙醇的回收率： H = DxD/FxF =( )/( ) = % 水的回收率： H = W(1xw) / F(1xF) = ( ())/( ()) = % 操作線方程 精餾段操作線方程為： y =（ R/(R+1)） x + xD/（ R+1） = (+1) + (+1) = + L′ = L + qF = + 1 = 提留段操作線方程為： y = (L′ /(L′ W))x xw(W/(L′ W)) = ()/()( )/() = 塔板數(shù)的確定 理論板數(shù)的確定 采用直角階梯法求理論板層數(shù)，如 下 圖 （圖二） 所示，在塔底或恒沸點(diǎn)附近作圖時(shí)需要將 圖 局部放大。 化工生產(chǎn)對(duì)塔設(shè)備的基本要求：（ 1）生產(chǎn)能力大。浮閥有很多種形式，但最常用的形式是 F1 型和 V4 型。 設(shè)計(jì)方案 本設(shè)計(jì)任務(wù)為乙醇 — 水混合物。 工業(yè)制法 發(fā)酵法 發(fā)酵法制乙醇是在釀酒的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，在相當(dāng)長(zhǎng)的歷史時(shí)期內(nèi)，曾是生產(chǎn)乙醇的唯一工業(yè)方法。它是一種很好的溶劑，既能溶解許多無機(jī)物，又能溶解許多有機(jī)物，所以常用乙醇來溶解植物色素或其中的藥用成分 。 對(duì)于二元混合物的分離，應(yīng)采用連續(xù)精餾過程。 2. 樹立既考慮技術(shù)上的先進(jìn)性與可靠性，又考慮經(jīng)濟(jì) 上的合理性，并注意到操作時(shí)的勞動(dòng)條件和環(huán)境保護(hù)的正確設(shè)計(jì)思路，在這種設(shè)計(jì)思想的指導(dǎo)下去分析和解決工程實(shí)際問題的能力。 課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容： （ 1）設(shè)計(jì)方案的簡(jiǎn)介 （ 2）主體設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算 （ 3） 典型輔助設(shè)備的選型和計(jì)算 （ 4） 塔板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖和塔板負(fù)荷性能圖 （ 5）編寫設(shè)計(jì)說明書 工藝操作條件： 年 產(chǎn) 量： 5000 噸， 料液初溫： 35℃ (泡點(diǎn)進(jìn)料 ) 料液濃度： 30 %（輕組 分質(zhì)量分率） 塔頂產(chǎn)品濃度： % （輕組分質(zhì)量分率） 塔底釜液濃度： % （輕組分質(zhì)量分率） 化工原理課程設(shè)計(jì) 2 每年實(shí)際生產(chǎn)天數(shù)： 330 天 （一年中有一個(gè)月檢修） 精餾塔塔頂壓強(qiáng)： 4Kpa （表壓） 冷卻水進(jìn)口溫度： 25℃ 飽和水蒸氣壓力： （表壓） 設(shè)備型式：浮閥塔 廠址：江蘇 課題 設(shè)計(jì)任務(wù)： （ 1） 完成主題設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)與計(jì)算 （ 2） 有關(guān)附屬設(shè)備的設(shè)計(jì)和選型 （ 3） 塔板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖和塔板負(fù)荷性能圖 （ 4） 編寫設(shè)計(jì)說明書 主要參考書： [1]夏清，陳常貴主編 .化工原理 (上、下冊(cè) ).天津大學(xué)出版社 ,2021 [2]陳敏恒等 .化工原理 .第二版化 .學(xué)工業(yè)出版社 .1999 [3]譚天恩 ,麥本熙 ,丁惠華 .化工原理 (上、下冊(cè) ) .第二版 .北京：化學(xué)工業(yè)出版社 ,1998 [4]姚玉英 .化工原理例題與習(xí)題 .第三版 .北京：化學(xué)工業(yè)出版社 ,1998 [5]賈紹義 ,柴誠(chéng)敬主編 .化工原理課程設(shè)計(jì) .天津 :天津大學(xué)出版社 ,2021 [6]李功樣 ,陳蘭英 ,崔英德主編 .常用化工單元設(shè)備設(shè)計(jì) .廣州 :華南理工大學(xué)出版社 ,2021 [7]涂偉萍 ,陳佩珍 ,程達(dá)芬主編 .化工工程及設(shè)備設(shè)計(jì) .北京：化學(xué)工業(yè)出版社 ,2021 指導(dǎo)教師 XXX 20XX 年 XX 月 XX 日 目 錄 摘要 ……………………………………………………………… …… …………………… … 5 第一章 緒論 ……………………………………… …… …………… … …………………… … 5 設(shè)計(jì)背景………………………………………………………………………… … 5 化工原理課程設(shè)計(jì) 3 工業(yè)制法………………………………………………………………………… … 6 發(fā)酵法 ………………… ……………………………………………… …… … 6 乙 烯水化法 ………………………………………………………………… … 6 設(shè)計(jì)方案………………………………………………………………………… … 6 塔 的選擇 ………………………………………………………………………… … 6 第二章 工藝計(jì)算 ………………………………………………… …… …………………… … 7 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率及餾出液流量 …………… …………… … 7 最小回流比和適宜回流比的選取 ……… ……………………………… … …… … 7 物料衡算 ………………………………………………… ………… …………… … 8 回收率 ………………………………………………… …………………… …… … 9 操作線方程………………………………………………………………………… 9 塔板數(shù)的確定 ……