乙醇水溶液連續(xù)板式精餾塔設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-07-26 20:10 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ： =％??Dy進(jìn)料溫度： =℃Ft氣相組成： =％.???Fy塔釜溫度： =℃wt氣相組成： =％① 精餾段：液相組成 ： 1x??/2DFx????氣相組成 ： y/所以 ??./58LVMkgmol??????②提餾段液相組成 ： 2x??/2wFx????氣相組成 ： 2y/所以 ????????表 32 不同溫度下乙醇和水的密度 溫度/℃??3/ckgm?????3/wkg???溫度/℃??3/ckg?????3/wkg???80 735 95 720 85 730 100 716 90 724 求得在與下的乙醇和水的密度（單位： ）3/ 76./3D CDCDtCkgm?????? ./??? ???? ?????? ./6..965WFkg??? . 1./783F m???? . 719./16720720W CCWtCkg?????? 310. 61./???? ??? 所以 31 ????????????.47/FFml????????1 ../2DLFLMl????./LWF kgmol?????????????????1 ../2DVFV l???????????....VD??????..??31..5./2Vkgm????167。 混合液體表面張力二元有機(jī)物水溶液表面張力可用下列各式計(jì)算 1/41/41/4mswso?????注：000wwxVxV?? 00/ /ssss??? 2/3/ 2/ owVqBQT?????????????????????? ,2lg1swswsooABQA????????????? , ,式中下角標(biāo)，w,o,s 分別代表水、有機(jī)物及表面部分；x w、xo 指主體部分的分子數(shù)，Vw、Vo 主體部分的分子體積，δw、δo 為純水、有機(jī)物的表面張力，對(duì)乙醇 q = 2。 ???.???WDmVmL???表 33 不同溫度下乙醇和水的表面張力溫度/℃ 70 80 90 100乙醇表面張力/10 3N/m218 水表面張力/10 3N/m2 求得在 下的乙醇和水的表面張力（單位：10 3Nm1）,DFWt乙醇表面張力：?????? ,? ,?????? ,水表面張力： ? ,. WDWD???? ,? ,塔頂表面張力：??221DWWDCCDxVxV??????????????????????????????2/32/WDVqQT??????????????.?????聯(lián)立方程組： 2lg1SWDSWDSCC????????? ,代入求得： ?= ,????1/ 1/41/ D? ????? ,原料表面張力： ??1FWWFCFFCxVx??????????????????????????????2/32/????????????????.???聯(lián)立方程組： 2lgSWFSFSCC?????????? ,代入求得： = ????1/ 1/41/. F? ???? ,塔底表面張力：??221WWC FCWxVx??????????2(0.)????? ?? ??????????2/32/ ???????????????????聯(lián)立方程組：2lg1SWSWSCC?????????? ,代入求得： = ????1/41/41/ W? ???? ,（1）精餾段液相表面張力： = =σ12/)(DF??).(??（2）提餾段液相表面張力： ＝ ＝2W45167。 混合物的黏度計(jì)算 表 34 水在不同溫度下的黏度溫度／℃ 黏度／ mPas?溫度／℃ 黏度／ mPas?81 90 82 91 表 35 乙醇在不同溫度下的黏度溫度／℃ 黏度／ mPas?80 100 =℃ 查表得： = = ?水 ?醇=90。22℃ 查表得： = = 39。水 39。醇精餾段黏度：?????????????醇 水 提餾段黏度：39。 39。222...15..3????????醇 水 167。 相對(duì)揮發(fā)度計(jì)算由 = = yFxF得： ????由 = ==???由 = =.. ?（1）精餾段相對(duì)揮發(fā)度 ???（2）提餾段相對(duì)揮發(fā)度 2618347?167。 理論塔的計(jì)算理論板：指離開(kāi)此板的氣液兩相平衡，而且塔板上液相組成均勻。理論板的計(jì)算方法：可采用逐板計(jì)算法，圖解法，在本次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中采用圖解法。根據(jù) 105Kpa 下乙醇—水的氣液平衡組成可繪出平衡曲線，即 x—y 曲線圖，并繪出最小回流比圖。圖 31 qqqxy?? , ,所以 min??????已知：精餾段操作線方程： 1 ?????提餾段操作線方程： 1 nLxV???圖 32 圖解法求理論板數(shù)在圖上作操作線，由點(diǎn)（，）起在平衡線與精餾段操作線間畫(huà)階梯，過(guò)精餾段操作線與 q 線交點(diǎn)，直到階梯與平衡線的交點(diǎn)小于 為止，由此得到理論 NT=21 快（包括再沸器） ，加料板為第 17 塊理論板。板效率與塔板結(jié)構(gòu)，操作條件，物質(zhì)的物理性質(zhì)及流體力學(xué)性質(zhì)有關(guān)，它反映了實(shí)際塔板上傳質(zhì)過(guò)程進(jìn)行的程度。板效率可用奧康奈爾公式：計(jì)算。??????其中： —塔頂與塔底平均溫度下的相對(duì)揮發(fā)度；—塔頂與塔底平均溫度下的液相粘度 。L（1）精餾段已知 ????? = = = = =35 塊ET)(?－P精 7為了安全起見(jiàn)，精餾段再加一塊板，總共為 36 塊板。（2）提餾段已知 39。 ????? = = = = =8 塊39。TE)(245.－－提 39。為了安全起見(jiàn)，精餾段再加一塊板，總共為 9 塊板。全塔所需實(shí)際塔板數(shù)： = + =36+9=45 塊NP精 提全塔效率：2045TE??%.4加料板位置在第 37 塊塔板167。 塔徑的初步設(shè)計(jì)167。 氣、液相體積流量計(jì)算根據(jù) xy 圖查圖計(jì)算，或由解析法計(jì)算求得： ?取 ???（1）精餾段 ????...307/?????則質(zhì)量流量：..962/647LVMkgs?則體積流量：31 ?????（2）提餾段 q=39。 ???????39。 .4/Vkmols??則質(zhì)量流量：39。2239。0..??則體積流量：32323..0/????167。 精餾段塔徑的計(jì)算有 =(安全系數(shù)) ，安全系數(shù)=～，umax?VLcu－?max式中 可由史密斯關(guān)聯(lián)圖查出c圖 33 史密斯關(guān)聯(lián)圖橫坐標(biāo)數(shù)值為 ).68()(121 ＝＝ ????VLS取板間距 則 ＝ L6＝ HTmL4.＝查圖可知 72＝c= .( )5.()2..20 ＝＝ ?? ＝－＝u= = D= = =2..＝?14uVS??圓整 塔截面積 ?mDAT230.??實(shí)際空塔氣速為 =39。1us/＝167。 提餾段塔徑的計(jì)算橫坐標(biāo)數(shù)值為 ).54()(22 ＝＝ ????VLS取板間距 則 39。＝ L6.39。＝ 39。HTmL339。＝查圖可知 72＝c= .( )25.()2..20 ＝＝ ??smu/ ＝＝ ?= = =s/.＝? ???uVDS?＝圓整 ,均取 =1m 塔截面積 D1??實(shí)際空塔氣速為 =39。2usm/＝由于精餾段與提餾段塔徑相差不大,故塔徑都取 。167。 溢流裝置167。 堰長(zhǎng) 的計(jì)算lW取 = = =?本設(shè)計(jì)采用平直堰，設(shè)出口堰不設(shè)進(jìn)口堰，堰上液高度 按下式計(jì)算hOW= (近似取 E=1)hOW)（1）精餾段：=OW )(2＝??堰高 ==－?（2）提餾段：=39。OW . )(2＝?堰高 ==39。39。39。hOWLw－?167。 弓降液管的寬度和橫截面積圖 34查圖得 =＝ATFDW則 ＝＝ ? .＝＝ ?驗(yàn)算降液管內(nèi)停留時(shí)間精餾段： 13..????提餾段： 28.?停留時(shí)間 5s 故降液管可以使用167。 降液管底隙高度圖 35 降液管示意圖（1）精餾段：取降液管底隙流速 ,則smu/?m 取7..783010＝＝＝ ??lLhWS ?（2）提餾段：取降液管底隙流速 ,則s/?m 取35..78339。010＝＝＝ ??ulWS 39。?167。 塔板的結(jié)構(gòu)尺寸、浮閥數(shù)目及排列采用輕型重閥，重量為 32g，孔徑為 39mm。167。 塔板的結(jié)構(gòu)尺寸由于塔徑大于 800mm，所以采用單溢流型分塊式塔板，塔板面積可分為四個(gè)區(qū)域：鼓泡區(qū)，溢流區(qū)，破沫區(qū)，無(wú)效區(qū)。圖 36 分塊式塔板示意圖本設(shè)計(jì)塔徑 D=，故塔板采用分塊式，以便通過(guò)入孔裝拆塔板。167。 浮閥數(shù)目及排列（1）精餾段：取閥孔動(dòng)能因子 F0=11，孔速 為：01u= =??.3m/s每層塔板上的浮閥數(shù)目為：= =111 個(gè)201Ndu4S??.5（ ）取邊緣區(qū)寬度 Wc=，破沫區(qū)寬度 Ws=。計(jì)算塔板上的鼓泡區(qū)面積，按 式計(jì)算221a RAsin80xx???????????其中： ??DS1.+0.. m???（ ） =?所以： = =. sin854arc? ?????? ?? ?2浮閥排列方式采用等腰三角形叉排，取同一個(gè)橫排的孔心距 t=則排間距： = =?’ .7150?因塔徑較大，需采用分塊式塔板，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
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