【正文】 ? 實(shí)際空塔氣速： 39。 表 33， 33,SSLVSS? 3,SL S 0． 004 0． 006 0． 008 3,SV S 18． 987 18． 743 18． 518 18． 295 由上表數(shù)據(jù)可做出液泛線(xiàn) 5。 2 2 400. 15 3 ( ) 0. 15 3 0. 07 7. 50 10dh u m?? ? ? ? ? 61 6 6 0 10 22dHm ?? ? ? ? ? 則： ? ?d T WH H h??? 故在本設(shè)計(jì)中不會(huì)發(fā)生液泛現(xiàn)象。 0Whh? 塔板布置 （ 1）取 39。0. 05 512Ts Ls vgHCLV?????? (232) 提餾段符合： 2 853 .4321 C ?????? 最大空塔氣速： 39。 （ 3）液泛 為防止降液管液泛的發(fā)生，應(yīng)使降液管中清液層高度 ()d T wH H h???取安全系數(shù) ?? 。 au —— 液層上部的有效塔截面氣體器速度， /ms。 5 1 . 2 4 9 6 5 8 . 5 8 1 3 5 4 . 9 1 5 /2Lm m N m? ??? 液相平均黏度計(jì)算 由設(shè) 計(jì)參考資料可查得 表 26, 乙醇、水相對(duì)黏度 乙醇 水 液相平均黏度依照下式計(jì)算 lg lgLm i iu x u?? (212) 塔頂液相平均黏度： l g 0 .7 8 8 4 l g ( 0 .4 7 0 ) 0 .2 1 1 6 l g ( 0 .3 7 3 )LD mu ?? 解得： mPa? 塔釜液相平均黏度： l g 0 .0 0 0 7 8 3 2 l g ( 0 .3 1 1 ) ( 1 0 .0 0 0 7 8 3 2 ) l g ( 0 .2 6 4 )LW mu ? ? ? 解得： mPa? 進(jìn)料板液相平均黏度： l g 0 .2 4 2 4 l g ( 0 .4 6 0 ) 0 .7 5 7 6 l g ( 0 .3 4 5 )LF mu ?? 解得： mPa? 精餾段液相平均黏度： ? ?0 .4 4 8 0 .3 7 3 0 .4 1 12Lmu m P a??? 提餾段液相平均黏度： ? ?39。 8 2 . 4 5 9 9 . 6 9 1 . 0 2 52m ???? 操作壓力的計(jì)算 塔頂壓力：， kp? 假設(shè)取每層塔板壓降： ap Kp?? 塔底壓強(qiáng)： 101 .3 24 120 .5W D TP P N P KPa? ? ? ? ? ? ? 進(jìn)料板壓強(qiáng)： 101 .3 16 114 .9FDP P N P K P a? ? ? ? ? ? ? ?精 精餾段平均壓強(qiáng) ： ? ? ? ?1 0 1 . 3 1 1 4 . 9 1 0 8 . 122FDjm PPP K P a??? ? ? 提餾段平均壓強(qiáng)： ? ? ? ?1 2 2 . 9 1 1 4 . 9 1 1 8 . 9FWTm PPP K P a??? ? ? 平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 由 全塔效率計(jì)算中可得： 塔頂相對(duì)揮發(fā)度： ? ? 塔釜相對(duì)揮發(fā)度： ? ? ? 塔頂平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 由 1 ?? 1111 ( 1)DDXY X??? ?? (27) 解得 1 ? 884 46. 07 ( 1 884 ) 18. 02 40. 135 /V D MM k g k m ol? ? ? ? ? ? 501 46. 07 ( 1 501 ) 18. 02 39. 060 /L D MM k g k m ol? ? ? ? ? ? 進(jìn)料液平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 ? ? 0 .5 5 8 6 4 6 .0 7 ( 1 0 .5 5 8 6 ) 1 8 .0 2 3 3 .6 8 8 7 /VFMM k g k m o l? ? ? ? ? ? 424 46. 07 ( 1 424 ) 18. 02 24. 819 /L F MM k g k m ol? ? ? ? ? ? 塔釜平均摩爾質(zhì)量計(jì)算 由 ? 1111 ( 1)WWXY X??? ?? （ 28） 解得： ? 0 .0 0 0 7 8 3 2 4 6 .0 7 ( 1 0 .0 0 0 7 8 3 2 ) 1 8 .0 2 1 8 .0 4 2 /LW MM k g k m o l? ? ? ? ? ? 0 .0 1 4 6 .0 7 ( 1 0 .0 1 ) 1 8 .0 2 1 8 .3 0 3 /V W MM k g k m o l? ? ? ? ? ? 精餾段平均摩爾質(zhì)量 ( 4 0 . 1 2 5 3 3 . 6 8 8 7 ) 3 6 . 9 0 6 /2VmM k g k m o l??? ( 3 9 . 1 5 6 2 4 . 8 1 9 ) 3 1 . 9 8 8 /2LmM k g k m o l? 提餾段平均摩 爾質(zhì)量 39。39。 第一章 乙醇精餾塔的計(jì)算 原始數(shù)據(jù) 表 21， 原始數(shù)據(jù) 物料名稱(chēng) 進(jìn)料組成（質(zhì)量分?jǐn)?shù) %） 塔頂組成（質(zhì)量分?jǐn)?shù) %） 塔釜組成（質(zhì)量分?jǐn)?shù) %） 乙醇 45% % % 水 55% % % 操作壓力 ： aP kp? 年生產(chǎn)能力： 12萬(wàn)噸乙醇 工作日 ： 330 天 進(jìn)料方式 ：泡點(diǎn)進(jìn)料 物料衡算 關(guān)鍵組分 [10] 按雙組份確定關(guān)鍵組分；揮發(fā)度高的乙醇作為輕關(guān)鍵組分在塔頂采出；揮發(fā)度低的水作為重關(guān)鍵組分在塔釜采出。到 2020年，非糧原料燃料乙醇年利用量達(dá) 200萬(wàn) t；到 2020年，生物燃料乙醇年利用量達(dá) 1000萬(wàn) t。 第三節(jié) ： 乙醇的用途 乙醇的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為 CH3CH2OH，俗稱(chēng)酒精，它在常溫、常壓下是一種易燃、易揮發(fā)的無(wú)色透明液體，它的水溶液具有特殊的、令人愉快的香味，并略帶刺激性。易揮發(fā)。 蒸餾的基本原理是將液體混合物部分氣化 ,利用其中各組份揮發(fā)度不同（相對(duì)揮發(fā)度， α ）的特性，實(shí)現(xiàn)分離目的的單元操作。我們?cè)谏a(chǎn)中常用的精餾設(shè)備是板式塔和精餾塔。畢業(yè) 論文（設(shè)計(jì)） 中凡引用他人已經(jīng)發(fā)表或未發(fā)表的成果、數(shù)據(jù)、觀(guān)點(diǎn)等，均已明確注明出處。有些化工產(chǎn)品在人類(lèi)發(fā)展史中，起著劃時(shí)代的重要作用。 蒸氣由塔底進(jìn)入，與下降液進(jìn)行逆流接觸，兩相接觸中，下降液中的易揮發(fā) (低沸點(diǎn) )組分不斷地向蒸氣中轉(zhuǎn)移，蒸氣中的難揮發(fā) (高沸點(diǎn) )組分不斷地向下降液中轉(zhuǎn)移，蒸氣愈接近塔頂，其易揮發(fā)組分濃度愈高，而下降液愈接近塔底，其難揮發(fā)組分則愈富集，達(dá)到組分分離的目的。 CH3CH2OH+D2O→（可逆） CH3CH2OD+HOD 因?yàn)橐掖伎梢噪婋x出極少量的氫離子，所以其只能與少量金屬（主要是堿金屬）反應(yīng)生成對(duì)應(yīng)的醇金屬以及氫氣： 2CH3CH2OH + 2Na→2CH3CH2ONa + H2↑ 乙醇可以和高活躍性金屬反應(yīng)，生成醇鹽和氫氣。萃取劑、食用酒精可以勾兌白酒、用作粘合劑、硝基噴漆、清漆、化妝品、油墨、脫漆劑、等的溶劑以及農(nóng)藥、醫(yī)藥、橡 膠、塑料、人造纖維、洗滌劑等的制造原料、還可以做防凍劑、燃料、消毒劑等。目前，中國(guó)汽油的年消耗量超過(guò) 6000萬(wàn) t，如果其 10%被燃料乙醇取代，則每年至少需要 600萬(wàn) t 燃料乙醇。塔底流出的液體，其中的一部分送入 再沸器 ，加熱蒸發(fā)成氣相返回塔中，另一部分液體作為釜?dú)堃喝〕觥?9。 由 相 平 衡 方 程 式 1 ( 1)xy x???? ??可得 ? ?? ?11yxxy? ?? ? （ 25） 根據(jù)乙醇、水體系的相平衡數(shù)據(jù)可以查得： 884DDyx?? 1 ? （塔頂?shù)谝粔K板） ? ? （加料版） ? ? ?0. 01 00wy ? 塔 釜 因此可以求得： D W? ? ? ?= ， =3. 96 ， 全塔的相對(duì)平均揮發(fā)度： 33 1 1 .2 4 3 .9 6 1 2 .8 9 3 .9 8 5m F W? ? ? ?? ? ? ? ? ? 全塔的平均溫度： 8 2 .4 5 7 8 .4 5 9 9 .6 8 6 .8 333D F Wm t t ttC ??? ??? ? ? 在溫度下查得相應(yīng)黏度及用公式 lg lgL i Lix???? 計(jì)算所得黏度如下表 表 23， 溶液黏度與溫度 t（℃） x 2HO?（ mPas? ） 32CHCHOH?（ mPas? ） ? 液（ mPas? ） 全塔液體的平均粘度： ( ) / 3 ( 0 .3 7 3 0 .4 5 0 0 .2 6 4 ) / 3 0 .3 6 2L m Lf LD LW m P a s? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? 全塔效率 0 . 2 4 5 0 . 2 4 510 . 4 9 ( ) 0 . 4 9 4 4 . 9 %( 3 . 9 3 5 0 . 3 6 2 )TLE ?? ?? ? ? ?? （ 26） 用逐板計(jì)算法求理論塔板層數(shù)和實(shí)際塔板數(shù) 采用逐板計(jì)算法求理論塔板層數(shù) 總理論塔板數(shù) 12TN ? 塊 （ 包括再沸器）。39。 65s sW W m?? ? （ 2）開(kāi)孔區(qū)面積計(jì)算 對(duì)單溢流塔板設(shè)計(jì)參考資料 2 2 2 102 s in180a xA x R x R R? ???? ? ????? (225) 2 . 2( ) ( 0 . 2 1 6 0 . 0 6 5 ) 0 . 8 1 922dsDx W W m? ? ? ? ? ? ? 2 . 2 0 . 0 3 5 0 1 . 0 6 522cDR W m? ? ? ? ? 故，計(jì)算 aA 2 2 2 12 [ s in ]180a xA x R x R R? ?? ? ? ? 2 2 2 1 0 . 8 1 92 [ 0 . 8 1 9 1 . 0 6 5 0 . 8 1 9 1 . 0 6 5 s in ]1 8 0 1 . 0 6 5? ?? ? ? ? ?? (4)篩孔計(jì)算及排序 所處理的物系無(wú)腐蝕性，可選用 δ =3mm 碳鋼板，取篩孔直。 2 .5 0 .0 6 0 .1 5fhm? ? ? . 7 10aV L Tfue Hh? ? ???? ????? 35 .7 1 0 2 .13 9 .1 8 1 0 0 .7 0 0 .1 50 .0 0 2 0 7??? ??? ??????? 0 . 0 2 1 3 7 0 . 1k g k gk g k g?液 液氣 氣 所以本設(shè)計(jì)液沫夾帶量在允許范圍內(nèi)。3600 vms vmVMV ?? (230) 38 2 0 . 6 0 6 2 5 . 9 0 6 6 . 5 7 6 /3 6 0 0 1 . 0 0 7 4 ms???? 39。 2 3232 . 8 4 2 . 8 4 3 6 0 0 0 . 0 1 1 2 9( ) 1 0 . 0 2 41 0 0 0 1 0 0 0 1 . 7 5 0SOWwLhml ???? ? ? ? ? ????? 取板上清液層高度 60Lh mm? 則： 60 25 35Wh mm??? （３） 弓形降液管寬度 dW 與降液管的面積 fA 由參考資料查得弓形降液管管寬 440dW mm? ，降液管面積 ? （４） 驗(yàn)算液體在降液管中的停留時(shí)間 ? 3600 0 .7 6 0 .7 4 7 .1 3 4 50 .0 1 1 2 9fTsAH ssL? ?? ? ? ? (236) 故降液管設(shè)計(jì)合理。0 0 m / /u m s u m s? ? ? 篩板是穩(wěn)定性系數(shù)： 1 4 .5 1 7 1 .5 4 4 1 .59 .4 0 5K ? ? ? 所以在本設(shè)計(jì)中沒(méi)有明顯漏液。 在符合性能圖上做操作點(diǎn) A，連接 OA 作操作線(xiàn)，由圖知該篩板操作上線(xiàn)為液泛，控制下限為漏液控制。 則： ( ) ( ) h m? ? ? ? ? ? 而 p LddH h h h? ? ?，板上不設(shè)進(jìn)口堰， 0. 06 16 , 0. 06pLh m h m?? dh 可由下式計(jì)算： 39。 /u m s? （液體通過(guò)底隙時(shí)的流速一般取 /ms? ） 0 0 0 . 0 1