山東科技大學-化工原課程設(shè)計-乙醇與水的篩板精餾塔設(shè)計(編輯修改稿)
2025-07-24 03:05 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 增大。若R值過大，即氣液流量過大，則要求塔徑增大，設(shè)備投資也隨之有所增大。其設(shè)備投資操作費用與回流比之間的關(guān)系如下圖所示。總費用最低點對應(yīng)的R值稱為最佳回流比。設(shè)計時應(yīng)根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟核算確定最佳R值，常用的適宜R值范圍為：R＝（～2）Rmin。本設(shè)計考慮以上原則，選用：R＝。 塔頂冷凝水的選擇 采用深井水，溫度t＝12℃（摩爾分數(shù)）的乙醇水混合液經(jīng)過預(yù)熱器，預(yù)熱到泡點進料。進入精餾塔后分離，塔頂蒸汽冷凝后有一部分作為產(chǎn)品（），一部分回流再進入塔中，塔底殘留液給再沸器加熱后，部分進入塔中，部分液體作為產(chǎn)品排出塔體（）。= ；=；=（均化為摩爾分數(shù)）；F=240kmol/h總物料恒算： 240=D+W乙醇物料恒算： 240=+聯(lián)立解得： D= W= q線方程XF＝ q＝1q線方程為：X＝。 平衡線方程乙醇（A）～水（B）二組分體系在下的氣～液平衡數(shù)據(jù)乙醇水二元物系汽液平衡組成乙醇摩爾分數(shù)/%xy溫度/℃0010089841.二元體系TXY圖如下：所以，平衡線如下圖由圖做切線可知，Rmin=R==*= 已知 D=； R=精餾段：L＝RD＝= V＝（R＋1）D＝（+1）=提餾段：L’＝L＋qF＝+240= kmol/h V’＝V－（1－q）F＝（R＋1）D＝V＝ 由圖可知：精餾段共有4 塊理論板（包括再沸器）；第5塊板為加料板；提餾段共有3塊理論板（包括加料板）：N精=5/=≈10N提=3/=≈6(包括再沸器)NP＝N精+N提＝10+6=16塊塔頂壓力P頂=+4= 單板壓降ΔP≤進料板壓力PF=+*10=塔底壓力P底=+*16=,滿足要求平均操作壓力Pm=（+ ）/2= kPa泡點進料：XF＝ 通過“txy”圖查得 x= , t=℃；x=, t=℃使用內(nèi)差法可得，當XF=，t=℃同理：可得塔頂溫度:tD=℃ 塔底溫度：tw=99℃進料板上一塊塔板上組分為X＝ 所以該板上溫度為：=℃進料板下一塊塔板上組分為X＝ 所以該板上溫度為：=℃精餾段平均溫度：℃提餾段平均溫度：℃ 全塔平均溫度 ℃、張力、流量及密度的計算乙醇分子量為：46kg/kmol (Ma) 水的分子量為：18 kg/kmol (Mb)?、?、精餾段精餾段平均溫度：℃查txy圖，內(nèi)差得 xa＝，ya＝=，= 液相平均分子量：=XaMa+(1Xa) Mb=46+（）18= kg/kmol氣相平均分子量：Mv= yaMa+(1ya) Mb=46+（）18=液相密度： 氣相密度：（氣相視為理想氣體）液相流量： 氣相流量： Ⅱ、提餾段提餾段平均溫度：℃ 查txy圖,內(nèi)差法得 xa＝，ya＝。=，=液相平均分子量：ML’=XaMa+(1Xa) Mb=46+() 18=氣相平均分子量：Mv’= yaMa+(1ya) Mb=46+() 18=液相密度：氣相密度：（氣相視為理想氣體）液相流量： 氣相流量： 塔頂液相表面張力塔頂溫度:tD=℃ = ,==*+()*=進料板液相表面張力進料板溫度：t=℃ =, ==*+*=塔底液相表面張力塔底溫度：tw=99℃，=，==*+()*=塔頂液體粘度:tD=℃,=,=*+()*=。同理,進料板液體：t=℃=,=*+*==塔底液體：tw=99℃=,=*+()*==精餾段平均液相粘度(+)/2=提餾段平均液相粘度(+)/2=全塔平均液相粘度(+)/2=欲求塔徑應(yīng)先求出空塔氣速 U＝安全系數(shù)umax 功能參數(shù)：取塔板間距=，板上液層高度，那么分離空間： h1==從史密斯關(guān)聯(lián)圖查得：，U==*=圓整得 D=塔截面積：空塔氣速：功能參數(shù)：取塔板間距，板上液層高度，那么分離空間：從史密斯關(guān)聯(lián)圖查得：，U’==*=圓整取 D’=塔截面積：空塔氣速：精餾段有效高度 提餾段有效高度從塔頂開始每隔7塊板開一個人孔，,所以應(yīng)多加高()2=Z=++=(1)塔頂空間HD取HD== ,(2)塔底空間塔底儲液高度依停留4min而定取塔底液面至最下層塔板之間的距離為1m，1+=(3)整體塔高H=Z++=++=五、塔板主要參數(shù)確定選用單溢流弓形管降液管，不設(shè)進口堰,采用凹形受液盤。取堰長lw＝＝＝hw＝hL－h(huán)ow 其中近似取E＝1，lw＝，得how= ，how’= 取 m實際查圖知可得 ，驗算液體在降液管內(nèi)停留時間 停留時間5s 故降液管尺寸可用。，取，則=，故降液管底隙高度設(shè)計合理選用凹形受液盤，深度D≥800mm，故塔板采用分層，查表塔板分為4塊。取m=物系無腐蝕性，選用δ=3mm碳鋼板，取篩孔直徑。篩孔按正三角形排列，取孔中心距t為篩孔數(shù)目n為個開孔率為φ=氣體通過閥孔的氣速:精餾段提餾段由/δ==故精餾段= （ρv/ρl）（uo/Co）2=()()=提餾段’= （ρv’/ρl’）（uo’/Co
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