【正文】 ....................................................................... 36 蒸汽噴出器 .............................................................................................. 36 第七章 設(shè)計(jì)評(píng)述 ...................................................................................................... 37 精餾塔工藝設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果總表 .................................................................................. 38 主要符號(hào)說明 .............................................................................................................. 40 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................... 42 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院 0409402 班 6 / 42 第一章 設(shè)計(jì)方案簡介 精餾的基本原理是根據(jù)各 液體在混合液中的揮發(fā)度不同，采用多次部分汽 化和多次部分冷凝的原理來實(shí)現(xiàn)連續(xù)的高純度分離。在現(xiàn)代的工業(yè)生產(chǎn)中已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于物系的分離、提純、制備等領(lǐng)域，并取得了良好的效益。 (3) 篩板塔盤現(xiàn)在很少用了，比浮閥塔的效率低，操作彈性小。 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院 0409402 班 7 / 42 第二章工藝流程 圖 及說明 首先， 乙醇 和 水 的原料混合物進(jìn)入原料罐，在里面停留一定的時(shí)間之后，通過泵進(jìn)入原料預(yù)熱器，在原料預(yù)熱器中加熱到泡點(diǎn)溫度，然后，原料從進(jìn)料口進(jìn)入到精餾塔中。 s 2t =℃ 查表，得μ 水 = 精餾段 (1)干板阻力 1 / 25 1 / 2501 173 73 5 / Vu m s??? ??? ? ??? ?????? 因 u01u0c1 故 2 21 0 111 . 0 6 3 1 1 . 6 45 . 3 4 5 . 3 4 0 . 0 4 72 8 3 5 . 4 0 2 9 . 8 1VCLuhmg?? ?? ??? ? ? ? ??? ??????? (2)板上充氣液層阻力 取 ?????? mhL ? 則 0. 5 0. 05 0. 02 5l o Lh h m?? ? ? ? (3)液體表面張力所造成的阻力 3 31104 * 1 0 4 1 0 3 8 . 9 0 5 0 . 0 0 0 4 98 3 5 . 4 0 9 . 8 1 0 . 0 3 9Lhmgd? ?? ? ???? ? ??? ?hhhh lcp ???1 =++= 單板的壓力降： 1 1 1 0 . 0 7 2 5 8 3 5 . 4 0 9 . 8 1 5 9 4 . 1 6 0 . 7 ap p L ap h g p K P?? ? ? ? ? ? ? 精餾段平均壓強(qiáng) ： ? ?1 ( 4 ) 4 14 K P a? ? ? ? ??? 提留段 （ 1） 干板阻力 1 / 1. 82 5 1 / 1. 82 502 273 73 5 / Vu m s??? ??? ? ??? ?????? 因 u02u0c2 故 2 22 0 220 . 6 6 2 5 1 4 . 7 45 . 3 4 5 . 3 4 0 . 0 4 22 9 2 4 . 4 8 2 9 . 8 1VCLuhmg?? ?? ??? ? ? ? ? ??? ??????? （ 2）板上充氣液層阻力 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院 0409402 班 21 / 42 取 ?????? mhL ? 則 0. 5 0. 05 0. 02 5l o Lh h m?? ? ? ? （ 3）液體表面張力所造成的阻力 3 32204 1 0 4 1 0 5 5 . 2 3 0 . 0 0 0 6 29 2 4 . 4 8 9 . 8 1 0 . 0 3 9Lhmgd? ?? ? ?? ??? ? ??? ?hhhh lcp ???2 =++= 單板的壓力降 2 2 2 0 . 0 6 7 6 9 0 4 . 4 8 9 . 8 1 6 1 3 . 0 7 0 . 7p p L ap h g p K P a?? ? ? ? ? ? ? 提留段平均壓強(qiáng)： ? ?2 ( 4 10 25 14 94 ) 4 10 25 14 94 11 13 0 7 11 482P K P a? ? ? ? ? ? ? ? ??? 淹塔 為 了 防 止 淹 塔 現(xiàn) 象 的 發(fā) 生 ， 要 求 控 制 降 液 管 中 清 液 高 度 精餾段 (1)單層氣體通過塔板壓降所相當(dāng)?shù)囊褐叨?1 ? (2) 液 體 通 過 液 體 降 液 管 的 壓 頭 損 失2 24110 3 3 8 0SdWLh lh ??? ???? ? ??? ??????? (3) mhL ? 則 11 0 . 0 7 2 5 0 . 0 5 0 . 0 0 0 1 9 0 . 1 2 2 7d p L dH h h h m? ? ? ? ? ? ? 取 ，已選定 ? ? 則 ? ? ? ?0 . 5 0 . 0 3 0 0 . 4 5 0 . 2 4WTh H m? ? ? ? ? ? ? ?TW Hh ?? 可見 所以符合防止淹塔的要求。 當(dāng)閥孔的動(dòng)能因子 F0低于 5 時(shí)會(huì)發(fā)生嚴(yán)重漏液，故漏液點(diǎn)的空速 039。 /Lw kg m? ? 30 . 1 3 9 0 . 0 0 6 4 6 /0 . 0 3 2 9 0 . 9 9 9 69 6 4 . 8 24 6 1 8hV m s?????????? 20 . 0 0 2 2 2 0 6 0 0 . 4 1 6 23 3 . 1 4 2 . 6Zm??? ? ??? 0 .4 1 6 2 1 .5 1 .9 1 6 2Hm? ? ?底 人孔 人孔是安裝或檢修人員進(jìn)出塔的唯一通道，人孔的設(shè)置應(yīng)便于進(jìn)入任何一層塔板，由于設(shè)置人孔處塔間距離大，且人孔設(shè)備過多會(huì)使制造時(shí)塔體的彎曲度難于達(dá)到要求，一般每隔 6~8 塊塔板才設(shè)一個(gè)人孔，需經(jīng)常清洗時(shí)每隔 3~4 塊塔板才設(shè)一個(gè)人孔 .本塔中共 25 塊板，需設(shè)置 3 個(gè)人孔，每個(gè)孔直徑為 400mm，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，人孔法蘭的密封面形及墊片用材，一般與塔的接管法蘭相同，本設(shè)計(jì)也是如此，取 人孔所在板增至 800mm 裙座 裙座高度應(yīng)考慮的問題包括： 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院 0409402 班 29 / 42 1. 底部接管的高度和出入孔的位置 2. 塔底抽出泵的灌泵液位 3. 塔底再沸器熱虹吸循環(huán)或強(qiáng)制循環(huán)的要求 4. 檢修方便 5. 減壓塔底液封要求 6. 支撐應(yīng)力要求 設(shè)計(jì)時(shí)一般取裙座高度為 ，本塔為常壓操作，取裙座 2m. 進(jìn)料所在板的板間距由 450mm 增至 550mm 或 600mm， 筒體 與封頭 筒體 由 D= 選鋼板材料為： GB 3274 則 ? ? MPat 113?? ， 100%探傷 1?? ， ? ? 3 31 .1 1 2 0 .3 3 1 1 0 9 0 0 0 .5 32 1 1 3 1 .0 1 2 0 .3 3 1 1 02 tPD mmP? ?? ? ?? ? ?? ? ?? ? ? ?? 0 .5 3 0 .2 5 1 3n mm? ? ? ? ? ? ? 取壁厚為 3mm 封頭 封頭分為橢圓形封頭、碟形封頭等幾種，本設(shè)計(jì)采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，由公稱直徑 D=2600mm ? ? 3 31 . 1 1 2 0 . 3 3 1 1 0 * 9 0 0 0 . 5 32 1 1 3 1 . 0 0 . 5 1 2 0 . 3 3 1 1 02 0 . 5t PD mmP? ?? ? ???? ? ?? ? ? ? ?? mmn ??????? ，取壁厚為 3mm 得曲面高度 mmhi 650? ，直邊高度 mmh 250 ? 。本設(shè)計(jì)采用直管進(jìn)料管。 提餾段： 00225 6 . 1 4 /0 . 6 6 2 5VFu m s?? ? ? ? 02021 4 . 2 439。可見 所以符合防止淹塔的要求。 s (1)精餾段粘度： μ 1=μ 醇 x1+μ 水 (1x1)=? +? ()= mpa 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)間然后進(jìn)入 乙醇 的儲(chǔ)罐，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。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單， 壓降較小，造價(jià)便宜，抗堵性強(qiáng) 。 精餾過程與其他蒸餾過程最大的區(qū)別，是在塔兩端同時(shí)提供純度較高的液相和氣相回流，為精餾過程提供了傳質(zhì)的必要條件。 （二）繪制一個(gè)帶控制點(diǎn)的工藝流程圖（ 2圖） （三） 繪制精餾塔的工藝條件圖（ 1圖紙） 四 . 設(shè)計(jì)日期： 20xx 年 12 月 01 日 至 20xx 年 12 月 16 日 塔頂壓強(qiáng) 進(jìn)料熱狀況 回流比 塔釜加熱蒸汽 壓力 單板壓降 建廠地址 4 KPa（表壓） 飽和液體 Rmin （表壓） ≤ 重慶 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院 0409402 班 3 / 42 五 . 指導(dǎo)教師：譚志斗、石新雨 推薦教材及主要參考書： , 裴世紅，孫懷宇 . 化工原理課程設(shè)計(jì) . 大連 ： 大連理工大學(xué)出版社 ，20xx 2. 賈紹義，柴誠敬 . 化工原理課程設(shè)計(jì) . 天津：天津科學(xué)技術(shù)出版社， 20xx. 馬江權(quán)，冷一欣 . 化工原理課程設(shè)計(jì) . 北京：中國石化出版社， 20xx. 《化工工藝設(shè)計(jì)手冊》，上、下冊 。 精餾廣泛應(yīng)用于石油 ,化工 ,輕工等工業(yè)生產(chǎn)中 ,是液體混合物分離中首選分離方法 本次課程設(shè)計(jì)是分離 乙醇 —— 水 二元物系。通過對(duì)精餾塔的運(yùn)算，可以得出精餾塔的各種設(shè)計(jì)如塔的工藝流程、生產(chǎn)操作條件、物性參數(shù)及接管尺寸是合理的，以保證精餾過程的順利進(jìn)行并使效率盡可能的提高。最終，完成 乙醇 與 水 的分離。 實(shí)際塔板數(shù)確定： 12 0 . 3 5 6 1 1 0 . 3 2 7 8 0 0 . 3 4 1 9 5 522a v i i uuu x u ? ?? ? ? ? ? d d?? 由奧康奈爾公式 ? ? ? ?0 . 2 4 5 0 . 2 4 50 . 4 9 d 0 . 4 9 3 . 1 9 9 0 . 3 4 1 9 5 5 0 . 4 8 7T a vEu ??? ? ? ? ? ? 全塔所需實(shí)際塔板數(shù)： 121 0 0 % 2 4 . 6 4 2 50 . 4 8 7TP TNN E? ? ? ? ?塊 精餾段實(shí)際板數(shù)：1 10 1 0 0 % 2 0 . 5 3 2 10 . 4 8 7PN ? ? ? ? 塊 提餾段實(shí)際板數(shù)： 2 25 21 4PN ? ? ? 塊 進(jìn)料板位置第 22 塊板。 漏液點(diǎn)氣速 當(dāng)氣相負(fù)荷減小或踏板上開孔率增大，通過篩孔或閥孔的氣速不足以克服液層阻力時(shí)，部分液體會(huì)從篩孔或閥孔中直接 落下，該現(xiàn)象稱為漏液。 ? ? 2 / 3m i n36002 . 8 4 0 . 0 0 7 21000 SwLEl?? ????? 取 E= 3 則 smlL ws /0 0 0 6 9 6 0 * 1 0 0 0*0 0 7 )( 2/3m i n ?? ）（ 由以上 1~5 作出塔板負(fù)荷性能圖 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院 0409402 班 27 / 42 由上圖可知： 精餾段：氣相最大負(fù)荷 3max /V m s? 氣相最小負(fù)荷 3min /V m s? 提餾段：氣相最大負(fù)荷 3max /V m s? 氣相最小負(fù)荷 m a x= 1 . 3 0 6 / 0 . 4 0 3 3 . 2 4m ixVV ??精 餾 段 操 作 彈 性 m a x= 1 . 4 9 7 / 0 . 4 9 5 3 . 0 2m ixVV ??提 留 段 操 作 彈 性 3min /V m s?化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院 0409402 班 28 / 42 第五章 板式塔的結(jié)構(gòu) 塔總高的計(jì)算 塔的頂部空間高度 塔的頂部空間高度是指塔頂?shù)谝粚铀P到塔頂封頭的直線距離，塔頂部空間高度為1200m