【文章內(nèi)容簡介】 強在較低的加熱蒸汽以節(jié)省操作費用，并省掉間接加熱設(shè)備。但由于直接蒸汽的加入，對釜內(nèi)溶液起一定的稀釋作用，在進料條件和產(chǎn)品純度、輕組分收率一定的前提下，釜液組成相對降低，故需要在提餾段增加塔板以達到生產(chǎn)要求。本次設(shè)計采用的是間接蒸汽加熱。 制藥過程原理及設(shè)備課 程設(shè)計 —— 精餾塔設(shè)計 7 冷卻劑與出口溫度 精餾塔常以循環(huán)冷卻水為冷卻劑，將熱量從塔頂冷凝器中移出。且廠址選在江蘇地區(qū)，水資源豐富。設(shè)備的出口溫度一般在 50℃左右。溫度 10℃，故選用 40℃ 的冷卻水，否則，溶于水中的有些無機鹽將析出、結(jié)垢，影響傳熱效果。 熱能的利用 精餾過程的原理是多次部分冷凝和多次部分汽化。因此熱效率較低，通常進入再沸器的能量只有 5%左右可以被有效利用。雖然塔頂蒸汽冷凝可以放出大量熱量，但是由于其位能較低，不可能直接用作為塔底的熱源。為此，我們擬采用塔釜殘液對原料液進行加熱。 確定設(shè)計方案的原則 本課程設(shè)計的設(shè)計內(nèi)容是分離苯 甲苯混合液。是依據(jù)實際生產(chǎn)情況加以一定程度的簡化而提出的。設(shè)計中采用泡點進料，將原料液通過預(yù)熱器加熱至泡點后送 入精餾塔內(nèi)。塔頂上升蒸汽采用全凝器冷凝，冷凝液在泡點下一部分回流至塔內(nèi)，其余部分經(jīng)產(chǎn)品冷卻器后送至儲罐。塔釜采用間接蒸汽加熱，操作回流比采用最小回流比的 倍。 制藥過程原理及設(shè)備課 程設(shè)計 —— 精餾塔設(shè)計 8 第三章 .工藝計算 料液及塔頂塔底產(chǎn)品含苯摩爾分率 4040 60 9696 4 FDWXXX????????? 平均分子量 ? ?? ?? ?FDWM 0 .4 4 7 8 .1 1 1 0 .4 4 9 2 .1 3 8 5 .9 6 k g / k m o lM 0 .9 6 6 7 8 .1 1 1 0 .9 6 6 9 2 .1 3 7 8 .5 9 k g / k m o lM 0 .0 2 1 8 7 8 .1 1 1 0 .0 2 1 8 9 2 .1 3 9 1 .8 2 k g / k m o l? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? 物料衡算 原料處理量 : 3, 38 00 0 10 494732 0 24F kg h???? 總物料衡算： F D W?? 易揮發(fā)組分的物料衡算： 4 9 7 4 0 . 4 4 0 . 9 6 6 0 . 0 2 1 8DW? ? ? ? ? 聯(lián)立代入數(shù)據(jù)，解得： hkgD / 039。? W 39。 = kg h 制藥過程原理及設(shè)備課 程設(shè)計 —— 精餾塔設(shè)計 9 塔板數(shù)的確定 理論塔板數(shù) NT的求取 苯、甲苯屬理想物系，可采用 NT。 根據(jù)苯、甲苯的氣液平衡數(shù)據(jù)作 yx 圖（ 即圖 1）及 txy 圖（即圖 2） 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000102030405060708090100yx 圖 1 yx 關(guān)系圖 制藥過程原理及設(shè)備課 程設(shè)計 —— 精餾塔設(shè)計 10 0 .0 0 .2 0 .4 0 .6 0 .8 1 .07880828486889092949698100102104106108110112114tx (y )p0oCyx 圖 2 txy關(guān)系圖 求最小回流比 minR 及操作回流比 R 在圖 1 中對角線自點 (,)作垂線即進料線（ q 線），該線與平衡線交 點 坐標為：（ ， ），是最小回流比時操作線與平衡線的交點坐標。 m i n 0 .9 6 6 0 . 6 6 1 . 3 90 . 6 6 0 . 4 4DqqqxyR yx? ?? ? ??? 適宜操作回流比： m in1. 6 1. 6 1. 39 2. 22 4RR? ? ? ? 求理論塔板數(shù) NT 精餾段操作線為 : 2 . 2 2 4 0 .9 6 6 0 . 6 9 0 .3 01 1 2 . 2 2 4 1 2 . 2 2 4 1DxRy x x xRR? ? ? ? ? ?? ? ? ? 按常規(guī) ： 制藥過程原理及設(shè)備課 程設(shè)計 —— 精餾塔設(shè)計 11 NT=(151)塊（不包括釜）。其中，精餾段理論塔板數(shù)為 6塊，提餾段理論塔板數(shù) 為 8 塊（不包括釜），第 7塊為加料板。 塔內(nèi)溫度的計算：采用內(nèi)差法計算塔內(nèi)的溫度 1）塔頂 在圖二中（ ， ）（ ， ）兩點之間可以看作為直線，設(shè)此線方程為 t=kx+b,代入值解得 k=，b= 所以 t=+，當 Dx ? 時， Dt ? ℃ 2）塔底 在圖二中（ ， ）（ ， ）兩點之間可以看作為直線，設(shè)此線方程為 t=kx+b,代入值解得 k=56，b= 所以 t=56x+，當 x=， t=℃ 3）進料 在圖二中（ ， ）（ ， ）兩點之間可以看作為直線，設(shè)此線方程為 t=kx+b,代入值解得 k=，b= 所以 t=+，當 Fx ? 時， Ft ? ℃ 所以全塔的平均溫度： 8 0 . 7 5 1 0 9 . 1 5 9 1 . 3 5 9 3 . 7 53t ????℃ 制藥過程原理及設(shè)備課 程設(shè)計 —— 精餾塔設(shè)計 12 全塔效率 ET 依下式： 0 .1 7 0 .6 1 6TmE lg ?? ? ? 求得塔平均溫度為 ℃，根據(jù)液體粘度共線圖查得，在℃下 相平均粘度為： ? ? ? ? 39 1 39 39 7 1 39 74 m P .m as? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? 7 16 g 74 52 %TEl? ? ? ? 實際塔板數(shù) N 精餾段： NJ=6/=，取 12 層 提餾段： NQ=8/=，取 16 層 塔的工藝條件及物性數(shù)據(jù)計算 以精餾段為例進行計算： 操作壓強 Pm 塔 頂 壓 強 PD=40+=, 取 每 層 塔 板 壓 降 Δp=,則進料板壓強 PF=+12 = 精餾段平均操作壓強： 1 4 1 .3 1 4 9 .7P 1 4 5 .52m k P a??? 制藥過程原理及設(shè)備課 程設(shè)計 —— 精餾塔設(shè)計 13 溫度 tm 塔頂： Dt ? ℃ 進料： Ft ? ℃ 則精餾段平均溫度： 8 0 .7 5 9 1 8 6 .0 52 .3 5mt ???℃ 平均分子量 塔頂 xD=y1= X1= ? ?VDm M 0 . 9 4 3 7 8 . 1 1 1 0 . 9 4 3 9 2 . 1 3 7 8 . 4 7 k g / k m o l? ? ? ? ? ? ? ?L D m 0 . 9 4 0 7 8 . 1 1 1 0 . 9 4 0 9 2 . 1 3 7 8 . 9 5 ?k g / k m o lM ? ? ? ? ? ? 進料板 yF= XF= ? ?V F m 0 . 7 7 4 7 8 . 1 1 1 0 . 7 7 4 9 2 . 1 3 8 1 . 2 8 ?k g / k m o lM ? ? ? ? ? ? ? ?L F m 0 . 5 0 6 7 8 . 1 1 1 0 . 5 0 6 9 2 . 1 3 8 5 . 2 4? k g / k m o lM ? ? ? ? ? ? 則精餾段平均分子量 : 7 8 . 4 7 8 1 . 2 8 8 0 . 2 62vmM k g k m o l??? 78. 95 85. 24 82. 102LmM k g k m ol??? 平均密度 ρ m 液相密度 ρ Lm 依下式 : ABLm L A LB??? ? ??? (? 為質(zhì)量分數(shù) ) 塔頂 : 1 0 .9 6 6 0 .0 5 78 0 3 .9 8 0 0 .2L mD? ?? LmD? ? 3kgm 制藥過程原理及設(shè)備課 程設(shè)計 —— 精餾塔設(shè)計 14 進料板，由加料板液相組成 XA= ( 1 ) ? ???? ? ? ? 1 0 .4 0 0 .5 68 0 3 .9 8 0 0 .2L mF? ?? kg m? ? 故精餾段液相平均密度 Lm? ? ? ? 31 8 0 0 + 8 3 5 . 4 2 = 8 1 7 . 7 12 k g m? 氣相密度 ? Vm 3127 .5 75= 4m V mVmmPM k g mRT?????（ + ） 液體表面張力 σ m 1nm i ii x????? 頂部 0. 94 3 21 .2 0. 05 7 21 .6 3 21 .2 2m m N m? ? ? ? ? ? 進料 0 .5 0 6 2 0 .3 0 .4 9 4 2 0 .8 2 0 .5 6m m N m? ? ? ? ? ? 則精餾段平均表面張力為： ? ?1 2 1 . 2 2 2 0 . 5 6 2 0 . 8 92m m N m? ? ? ? ? 液體粘度 μ Lm 1nLm i ii x????? 頂部 0 .9 4 3 0 .3 0 6 0 .0 5 7 0 .3 1 0 .3 0 6Lm m P a s? ? ? ? ? ? ? 進料 0. 50 6 0. 28 5 0. 49 4 0. 29 0. 29Lm m P a s? ? ? ? ? ? ? 則精餾段平均液體粘度 ? ?1 0 . 3 0 6 0 . 2 9 0 . 2 9 82Lm m P a s? ? ? ? ? ? 制藥過程原理及設(shè)備課 程設(shè)計 —— 精餾塔設(shè)計 15 精餾段氣液負荷計算 ? ? ? ?33333= 1 2 .0 9 8 1 1 7 .3 7 5 5 .5 25 5 .5 2 7 9 .8 7 50 .3 73 6 0 0 3 6 0 0 3 .3 72 .0 9 8 1 7 .9 2 1 3 7 .65 5 .5 2 8 2 , 1 01 .5 4 1 03 6 0 0 3 6 0 0 8 1 8 .0 51 .5 4 1 0 3 6 0 0 5 .5 7VmLmVmsLmshV R D k m o l hVMV m sL R D k m o l hVML m sL m h????? ? ? ? ? ??? ? ??? ? ? ??? ? ? ??? ? ? ? 制藥過程原理及設(shè)備課 程設(shè)計 —— 精餾塔設(shè)計 16 第四章． 塔和塔板主要工藝尺寸計算 D 塔板間距 HT的選定很重要，它與塔高、塔徑、物系性質(zhì)、分離效率、塔的操作彈性，以及塔的安裝、檢修等都有關(guān)?？蓞⒄障卤硭窘?jīng)驗關(guān)系選取 初選板間距 ? ，取板上液層高度 ? 。 表 1 板間距與塔徑的關(guān)系 塔徑 DT，m ～ ～ ～ ～ ～ 板間距HT， mm 200～300 250～350 3