乙醇—水精餾浮閥塔設(shè)計(jì)化工原理課程設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-07-20 23:08 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 、雙層浮閥、VV浮閥、混合浮閥等，其共同的特點(diǎn)是加強(qiáng)了流體的導(dǎo)向作用和氣體的分散作用，使氣液兩相的流動(dòng)更趨于合理，操作彈性和塔板效率得到進(jìn)一步的提高。但應(yīng)指出，在工業(yè)應(yīng)用中，目前還多采用F1型浮閥已有系列化標(biāo)準(zhǔn)，各種設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)完善，便于設(shè)計(jì)和對(duì)比。而采用新型浮閥，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)不夠完善，給設(shè)計(jì)帶來一定的困難，但隨著新型浮閥性能數(shù)據(jù)的不斷發(fā)表及工業(yè)應(yīng)用的增加，其設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)會(huì)逐步完善，在有較完善的數(shù)據(jù)下，設(shè)計(jì)中可選用新型浮閥。第4章 浮閥塔精餾工藝設(shè)計(jì)原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分?jǐn)?shù)如下。乙醇的摩爾質(zhì)量MA=46kg/kmol,水的摩爾質(zhì)量MB=18kg/kmol,則總物料 （31） 易揮發(fā)組分 （32）聯(lián)立式332解得 式中 F——原料液流量，kmol/h； D——塔頂產(chǎn)品（鎦出液）流量，kmol/h； W——塔底產(chǎn)品（釜?dú)堃海┝髁?，kmol/h； ——原料液中易揮發(fā)組分的摩爾分?jǐn)?shù)； ——鎦出液中易揮發(fā)組分的摩爾分?jǐn)?shù)； ——釜?dú)堃褐幸讚]發(fā)組分的摩爾分?jǐn)?shù)。 Rmin的確定 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（進(jìn)料方程）的交點(diǎn)尚未落在平衡線上之前，操作線已與平衡線相切，如圖1中點(diǎn)g所示。為此恒濃區(qū)出現(xiàn)在點(diǎn)g附近。此時(shí)Rmin可由點(diǎn)向平衡線作切線的斜率求得。 表1 常壓下乙醇—水溶液的平衡數(shù)據(jù)液相中乙醇的摩爾分?jǐn)?shù)x氣相中乙醇的摩爾分?jǐn)?shù)y液相中乙醇的摩爾分?jǐn)?shù)x氣相中乙醇的摩爾分?jǐn)?shù)y圖1由圖1可見，該切線與y軸交于點(diǎn)（0,），則其斜率為 解之得 Rmin= 。所以，R== 。 塔板數(shù)的確定、液相負(fù)荷 由于物料采用泡點(diǎn)進(jìn)料，q=1,則有 乙醇的回收率為： 水的回收率為： 三. 操作線方程 根據(jù)回流比求精餾段操作線方程為 提餾段操作線方程為 采用直角階梯法求理論板層數(shù)，如圖（2）所示。在塔底或恒沸點(diǎn)附近作圖時(shí)將圖局部放大。 圖 2 圖解法求理論塔板數(shù) 求解結(jié)果為： 總理論板層數(shù) NT=16（不包括再沸器） 進(jìn)料板位置 NF=15精餾段的理論板層數(shù) N精=14 提餾段的理論板層數(shù) N提=2（包括進(jìn)料板） 設(shè)ET=46﹪,則精餾段實(shí)際板層數(shù) 提餾段實(shí)際板層數(shù) 總實(shí)際板層數(shù) 6. 塔板總效率估算 （1）操作壓力計(jì)算 塔頂操作壓力 每層塔板壓降 塔底操作壓力 (2)操作溫度計(jì)算 表2 常壓下乙醇—水系統(tǒng)的tx(y)數(shù)據(jù) 沸點(diǎn)/℃乙醇摩爾分?jǐn)?shù)沸點(diǎn)/℃乙醇摩爾分?jǐn)?shù)液相x氣相y液相x氣相y 圖（3） 氣液相平衡圖 由圖（3）得 塔頂溫度 塔底溫度 平均溫度 （3）粘度的計(jì)算 在tm=℃時(shí)，查表得,，則 (4)相對(duì)揮發(fā)度的計(jì)算 相平衡方程為 ，且過點(diǎn)q（) q=1， 由圖（2）得， 所以 解得（5） 塔板總效率的估算 奧康奈爾(o’mell)全塔效率圖得：塔效率： 因?yàn)?， 可解得，因?yàn)?，所以假設(shè)成立。取塔板總效率，則精餾段實(shí)際板層數(shù) 提餾段實(shí)際板層數(shù) 總實(shí)際板層數(shù) 精餾塔的操作工藝條件及相關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算 操作壓力塔頂操作壓力 每層塔板壓降 進(jìn)料板壓降 塔底操作壓降 精餾段平均壓降 提餾段平均壓降 操作溫度由圖（3）得 塔頂溫度 進(jìn)料板溫度 塔底溫度 精餾段平均溫度 提餾段平均溫度 平均摩爾質(zhì)量由，查平衡曲線（見圖1）的。 由圖解理論板（見圖2）得查平衡曲線（見圖1）得 由,由圖解平衡線（見圖2）得 精餾段混合物平均摩爾質(zhì)量 提餾段混合物平均摩爾質(zhì)量 由理想氣體狀態(tài)方程計(jì)算，即 精餾段 提鎦段 2. 液相平均密度表二：不同溫度下乙醇的密度溫度t/℃5060708090100110乙醇密度ρ/（kg/m3）765755746735730716703 液相平均密度依據(jù)下式計(jì)算，即 （1）塔頂液相平均密度 由，查手冊(cè)得。 （2）進(jìn)料板液相平均密度 由，查手冊(cè)得， 。 進(jìn)料板液相的質(zhì)量分?jǐn)?shù) （3）塔底液相平均密度由，查手冊(cè)得。 （4）液相平均密度 精餾段 提餾段 臨界溫度：物質(zhì)臨界溫度（℃）氦－267．9氯化氫 51．5氫 240氨 132氮 147 氯 144氧－118．8乙醚194甲烷 －83 乙醇二氧化碳 31水374乙醇和水的混合液的表面張力：25℃時(shí)的乙醇和水的混合液的表面張力與乙醇濃度之間的關(guān)系為： σ= x + x^ x^3 + 10^5 x^4 10^8 x^5式中 σ——25℃時(shí)的乙醇和水的混合液的表面張力，N／m； x——乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)，％。 其他溫度下的表面張力可利用下式求得σ2/σ1=[(TcT2)/(TcT1)]^ 式中,σ1——溫度為 T1 時(shí)的表面張力；N／m； σ2——溫度為 T2 時(shí)的表面張力；N／m； TC——混合物的臨界
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