【正文】 設(shè)計(jì)后期工藝流程圖及塔主體設(shè)備圖的繪制，使我對于整個工藝流程有了詳細(xì)的認(rèn)識，對于塔主體的構(gòu)造與設(shè)計(jì)也有了比較系統(tǒng)的了解，同時 CAD 的繪制也提高了我的讀圖和制圖的技能。 漏液校核 當(dāng)閥孔的動能因子 Fo 小于 5 時將會發(fā)生嚴(yán)重漏夜，故漏液點(diǎn)的孔速可按 Fo=5 計(jì)算 精餾段： 24 1 155 4 . 2 6 /1 . 3 8om vu m s?? ? ? 穩(wěn)定系數(shù) 11 1 1 0 . 3 5 2 . 4 3 1 . 5 2 . 0 ( )4 . 2 6oomuK u? ? ? ? 不 會 產(chǎn) 生 過 量 漏 液 提餾段： 2 255 4 . 5 4 /1 . 1 6om vu m s?? ? ? 穩(wěn)定系數(shù) 22 2 9 . 1 2 2 . 0 1 1 . 5 2 . 0 ( )4 . 5 4oomuK u? ? ? ? 不 會 產(chǎn) 生 過 量 漏 液 塔板的負(fù)荷性能 圖 [19] (1)過量 物沫夾帶線 6100%V sLLVFV s L ZK C A a??? ????泛 點(diǎn) 率 F (315) 據(jù)此可作出負(fù)荷性能圖中的物沫夾帶線，按泛點(diǎn)率 80%計(jì)算： ① 精餾段 32851 .06 3 1 sVs L? ? ??? ?? 整理得： 0 .5 6 0 8 = 0 .2 0 1 5 + 8 .1 8 2 = 2 .7 8 3 4 0 .6 1s s s sV L V L即 由上式知物沫夾帶線為直線，則在操作范圍內(nèi)任取兩個 LS值算出 VS ② 提餾段 39。 80t mm? ，以等腰三角形叉排方式作圖，排得閥數(shù) 178 個。2 1 .9 3 9= 0 .9 6 5 /2 .0 1STVu m sA??180。 x 39。 ??水 ? ? ) 34 65 ( 34 )0 34 ( 2o2w ?????? ????? 因?yàn)?39。39。 所以一般采用不銹鋼作成，致使浮閥造價昂貴，推廣受到一定限制。 四：有一定的操作彈性：當(dāng)氣液相流率有一定波動時，兩相均能維持正常的流動，而且不會使效率發(fā)生較大的變化。液相混合物就從塔底一部分進(jìn)入到塔底產(chǎn)品冷 卻器中，一部分進(jìn)入再沸器，在再沸器中被加熱到泡點(diǎn)溫度重新回到精餾塔。國家對燃料乙醇的立項(xiàng)投產(chǎn)非常謹(jǐn)慎。塔設(shè)備是化工、煉油生產(chǎn)中最重要的設(shè)備類型之一。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。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。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。 五：結(jié)構(gòu)簡單，造價低，安裝檢修方便。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。 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。D ? 所以 9 6 5 3 4 39。 (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。180。 按 178N? 重新核算孔速及閥 孔動能因子 1 222 .239。 39。 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)算是為一個設(shè)備進(jìn)行。 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 是一個很大的幫助。 （ 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。 80 = mm m? ，按 ， 39。 2 20 .7 8 5 1 .6 2 .0 1TAm? ? ? 空塔氣速： 39。 ??? 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 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。39。 但是 其缺點(diǎn)是處理易結(jié)焦、高粘度的物料時，閥片易與塔板粘結(jié) ； 在操作過程中有時會發(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。 三：流體阻力小：流體通過塔設(shè)備時阻力降小，可以節(jié)省動力費(fèi)用，在減壓操作是時，易于達(dá)到所要求的真空度。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，這個過程就叫做回流。為了合理利用資源。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。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。目前中國生產(chǎn)的燃料乙醇總量為 102萬 t。最終， 基本 完成 乙醇和水 的分離。 六：能滿足某些工藝的特性：腐蝕性，熱敏性，起泡性等。 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。 ?? ， sm ??? 所以： )( 2 39。W ??? )lg(B ow239。 ?? 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。 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。 1 0 .3 5 /0 .7 8 5 1 7 8 0 .0 3 94 So oVu m sNd?? ? ???閥 孔 氣 速 39。 32936 .62 1 1 sV s L? ? ??? ?? 0 .1 1 0 0 = 0 .0 3 5 2 1 39。通過這次設(shè)計(jì)，使我認(rèn)識到作為化學(xué)工程與工藝的學(xué)生，不僅要學(xué)好《化工原理》等專業(yè)課，還要對設(shè)備等相關(guān)內(nèi)容都要學(xué)好用好，只有這樣才能為以后的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 使我接觸到了設(shè)計(jì)并對設(shè)計(jì)產(chǎn)生了一些直觀和清晰的認(rèn)識，培養(yǎng)了我的設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)觀念，并對設(shè)計(jì)產(chǎn)生了濃厚的興趣。 物沫夾帶 校核 [20] 6100%V sLLVFV s L ZK C A a??? ????泛 點(diǎn) 率 F (314) （ 1） 精餾段 板上液體流經(jīng)長度： 1 .6 2 0 .1 9 8 4 1 .2 0 3 2L T dZ D ZW m? ? ? ? ? ? 根據(jù) 31 = 1 . 3 8 / = 0 . 4 5VTkg m H m? 及查 得系統(tǒng)因 數(shù) ? ，泛點(diǎn)負(fù)荷系數(shù)圖 ? 6 022 032851 .06 8 100 % 65. 79% 03 61? ? ? ??? ? ???泛 點(diǎn) 率 對于大塔，為了避免過量物沫夾帶，應(yīng)控制泛點(diǎn)率不超過 80%，由以上計(jì)算可知，物沫夾帶能夠滿足 0. 1( / )V kg kg? ? 液 氣的要求。 1 . 3 6 1 1 0 0 . 80 . 0 7 5 0 . 0 7 5 1 8 0aAt m mN? ? ?? 2 2 2 1a2 2 2 1 2a2 sin180= 22( ) ( 84 ) 1622 162 16 16 sin 1180 TCTdSxA x R x RRDR W mDx W W mAm? ????? ? ?????? ? ? ?? ? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ? ?????其 中所 以 20 考慮到塔的直徑較大，必須采用分塊式 [13]塔板，而各分塊的支撐與銜接也 要占去一部分 鼓 泡區(qū)面積，因此排間距不宜采用 ，而應(yīng)小些，故取39。2 m a x操 作 氣 速 uu 2224 4 1 . 9 3 9 1 . 1 83 . 1 4 1 . 7 7 1sT VDmu? ?? ? ?? 圓整： ? 橫截面積： 39。 0 .2 9 8 m P a s? ??水查 表 得 ： ， 39。 ??乙醇 39。39。 五 ．塔的造價較低，浮閥塔的造價是同等生產(chǎn)能力的泡罩塔的 50%～ 80%，但是比篩板塔高 20%～ 30。 二：效率高：氣液兩相在塔內(nèi)保持充分的密切接觸，具有較高的塔板效率或傳質(zhì)效率。因?yàn)楸患訜岬脚蔹c(diǎn)，混合物中既有氣相混合物，又有液相混合物，這時候原料混合物就分開了，氣相混合物在精餾塔中上升，而液相混合物在精餾塔中下降。 中國燃料酒精的發(fā)展現(xiàn)狀 [14]： 由于燃料乙醇在中國的推廣使用還處在初級階段．產(chǎn)銷各個環(huán)節(jié)政府行為色彩比較濃，離真正的市場化有很遠(yuǎn)的距離。精餾操作在化工、石油化工、輕工等工業(yè)生產(chǎn)中占有重要的地位。因燃料乙醇對酒精質(zhì)量要求不高，本設(shè)計(jì)書按理想條件主要考慮水和乙醇的存在，因此主要是對水 乙醇分離設(shè)備─浮閥精餾塔做了較詳細(xì)的敘述，主要包括：工藝 計(jì) 算，輔助設(shè)備計(jì)算。大約使用糧食 400 萬 t，基本使用陳化糧。 乙醇 — 水混合液經(jīng)原料預(yù)熱器加熱，進(jìn)料狀況為汽液混合物 q=1 送入精餾塔，塔頂上升蒸汽采用全凝器冷凝，一部分入塔回流，其余經(jīng)塔頂產(chǎn)品冷卻器冷卻后，送至下一工段 ,塔釜采用直接蒸汽加熱 ,塔底產(chǎn)品冷卻后 ,送入貯罐。 常用板式塔類型及本設(shè)計(jì)的選型 常用板式塔類型有很多，如：篩板塔、泡罩塔、舌型塔、浮閥塔等。 第 3 章 精餾塔的設(shè)計(jì)內(nèi)容 塔板的工藝設(shè)計(jì) 精餾塔全塔物料衡算 （ 1）料液及塔頂、塔底產(chǎn)品中乙醇的摩爾分?jǐn)?shù) F：原料液流量（ kmol/s） xF：原料組成（摩爾分?jǐn)?shù)，下同） D：塔頂產(chǎn)品流量（ kmol/s） xD：塔頂組成 W：塔底殘液流量（ kmol/s） xW：塔底組成 2 0 / 4 6 8 . 9 1 %2 0 /