【正文】 由塔板負荷性能圖可以看出，在本設計中的塔板的設計點在正常操作范圍內，氣液兩相流量的變化對塔板效率影響不大，可以獲得較理想的塔板效率。本設計的平均操作溫度為 ℃，平均操作壓力為 ,接近于常壓操作，而塔底加熱蒸氣壓力為 。取 smuR /? ，則 0 5 0 0 0 7 ?????RsR uLd ? 查附表 A3 取 ??? 32 進料管的直徑 Fd 采用高位槽送料入塔，料液速度可取 smu F /~? ，取 料液速度smuF /? ，則 smL s /0 0 1 3 5 5243 0 03 6 0 0 3739。 2 ???????????a )(39。 ( )() VLAc ?? ?? 39。 39。由 式得 3/2 ??????????WsOW l LEh 取 E=1，則 smLs /0 00 4 60 1 00 00 3m i n, ???????? ?? 據此可作出與氣體流量無關的垂直液相負荷下限線（ 3） 液相負荷上限線 以 ? =4s 作為液體在降液管中停留時間的下限，由 4fTsAHL? ??得 28 smHAL Tfs /0 0 6 5 6 5 3m a x, ???? 據此可作出與氣體流量無關的垂直液相負荷上限線（ 4） 液泛線 令 ()d T wH H h??? 由 11。 漏液 對篩板塔，漏液點氣速 0,minu 可由下式計算，即 VLL hhCu ??? /) 0 5 ( 0m i n,0 ??? )( ?????? sm/? 實際孔速 m in,00 / usmu ?? 穩(wěn)定系數為 in,0 0 ???? u uK 故在本設計中無明顯液漏。 邊緣區(qū)寬度確定 取 mWmWW css ,39。 選用凹形受液盤，深度 39。各項計算如下： ① 堰長 Wl 取 Wl ???? D ② 溢流堰高度 Wh 22 由 W L OWh h h?? 選用平直堰，堰上液層高度 OWh 由式 2 32 .8 41000 hOW WLhEl??? ???? 近似取 E=1，則 mh OW 0 06 3 60 00 00 00 3/2 ??????? ???? 取板上清液層高度 60Lh mm? 故 mhW ??? ③弓形降液管寬度 dW 和截面積 fA 由 ? 查弓形降液管的參數圖 [22]，得 ?TfAA ?DWd 故 20 6 5 3 5 5 mAA Tf ???? mDW d ???? 依式 T3600 fhAHL? ? 驗算液體在降液管中停留時間，即 T3600 fhAHL? ? ss 6 0 00 0 0 7 6 5 6 0 0 ??? ??? 故降液管設計合理。 表 33 板號 1 2 3 4 5 6 7 8 y x ≤ xF ≤ xW 精餾塔的理論塔板數為 TN =8（包括再沸器） 進料板位置 3?FN ②實際板層數的求取 17 液相的平均粘度 進料黏度：根據表 1，用內插法求得 CtF ?? 查手冊 [20]得 smPaA ?? ? smPaB ?? ? )3 6 (6 9 )2 8 (3 0 ??LF? 求得 smPaLF ?? ? 塔頂物料黏度：用內插法求得 ctD ?? ， 查手冊 [21]得 smPaA ?? ? smPaB ?? ? )4 3 (0 8 )3 2 (9 1 ??LD? 求得 smPaLD ?? ? 塔釜物料黏度：用內插法求得 CtW ?? ， 查手冊得 smPaA ?? ? smPaB ?? ? )2 9 (9 8 )2 3 (0 1 ??LW? 求得 smPaLW ?? ? 精餾段液相平均黏度： sm P aLFLD ?????? ???精 提餾段液相平均黏度： sm P aLFLW ?????? 3 1 3 3 9 ???提 精餾段和提餾段的相對揮發(fā)度 根據表 32，用內插法求得 ?F? ?D? ?w? 則精餾段的平均揮發(fā)度 ???? FD ??? 精 提餾段的平均揮 發(fā)度 ???? FW ??? 提 全塔效率 ET 和實際塔板數 全塔效率可用奧爾康公式： )( ?? LTE ?? 計算 所以精餾段 4 7 )3 3 5 ( ???? ?TE 提餾段 4 2 )3 1 3 ( ???? ?TE 精餾段實際板層數 2 ???? TTENN 精塊 18 提餾段實際板層數 639。39。 精餾塔的物料衡算 原料液及塔頂和塔底的摩爾分率 甲醇的摩爾質量 AM =水的摩爾質量 BM =3 2 ???Fx 9 1 ???Dx ???Wx 原料液及塔頂和塔底產品的平均摩爾質量 FM =?+() ?= 14 DM =? +() ? =WM =? +() ? =物料衡算 原料處理量 hk m o lF /6 9 8 0 0 7 ??? ?? 總物料衡算 =D+W 苯物料衡算 WD ??? 聯(lián)立解得 D= W= 塔板數的確定 ①理論板層數 TN 的 相對揮發(fā)度的求取 由)1( )1( AA AA yx yx????，再根據表 1[19]數據可得到不同溫度下的揮發(fā)度，見表 32 表 31 溫度 /℃ 液相中甲醇 氣相中甲醇 溫度 /℃ 液相中甲醇 氣相中甲醇 摩爾分數 x 摩爾分數 y 摩爾分數 x 摩爾分數 y 100 15 表 32 溫度 /℃ 揮發(fā)度 溫度 /℃ 揮發(fā)度 78 66 所以 ???? ???? m 求最小回流比及操作回流比 泡點進料 ： ?? Fq xx 68 32 )(1 32 )1(1 ???? ????? Fm Fmq xxy ?? 故最小回流比為 minR = Dqqqxyyx?? = ??? 取操作回流比為 R=2 minR =2?= 求精餾塔的氣、液相負荷 /h8 2 . 5 5 5 k m o l=6 3 . 2 1 2 1 . 3 0 6=RD=L ? l / h14 5. 7 67 kmo=63 . 21 2 2. 3 06=1) D+(R=V ? l/ h2 6 7 . 2 4 8 k m o=1 8 4 . 6 9 3+8 2 . 5 5 5=F+L= L39。塔釜采用間接蒸汽加熱，塔底產品經冷卻后送至儲罐。 12 E103E105E102V101P101E104V102P102P103V103A106C101LMCWDLWLCWRSC下水道E101 工藝流程圖 22 13 第 3 章 精餾塔設備的主要計算 設計任務和基本 的物性數據 本設計任務為分離甲醇－水混合物。 塔內的每層塔板為一個氣液接觸單元， 若離開某層塔板的氣相和液相在組成上達到平衡，則將這種塔板稱為理論塔板。在精餾段的各層塔板上，氣相與液相密切接觸，在溫度差和組成差的存在下﹙傳熱、傳質推動力﹚，氣相進行部分冷凝，使其中部分難揮發(fā)組分轉入液相；同時，氣相冷凝時釋放的潛熱使液體部分汽化，部分易揮發(fā)組分轉入氣相中。 工藝流程簡介 如圖 22為連續(xù)操作的板式精餾塔 (C101)流程示意圖。提高傳質速率是對傳質設備性能的根本要求。近年來研究開發(fā)出的新型浮閥有船型浮閥、管型浮閥、梯型浮閥、雙層浮閥、 VV浮閥、混 11 合浮閥等，其共同特點是加強了流體的導向作用和氣體的分散作用，使氣液兩相的流動更趨于合理，操作彈性和塔板效率得到進一 步的提高。 浮閥塔板的優(yōu)點是結構簡單、制造方便、造價低；塔板開孔率大，生產能力大；由于閥片可隨氣量變化自由升降，故操作彈性大；因上升氣流水平吹入液層，氣液接觸時間較長，故塔板效率較高。在確保精確設計和采用先進控制手段的前提下，設計中可大膽選用。 篩板的優(yōu)點是結構簡單，造價低；板上液面落差小，氣體壓降低，生產能力較大；氣體分散均勻，傳質效率較高。在設計中除特殊需要 (如分離粘度大，易結焦等物系 )外一般不宜選用。通常塔徑小于1000mm,選用Φ 80mm 的泡罩；塔徑大于 2020mm,選用Φ 150mm 的泡罩。工業(yè)上應用以錯流式塔板為主，常用的錯流式塔板主要有下列幾種。即流體通過塔設 備的壓力降小。 ②操作穩(wěn)定、彈性大。 9 表 21 化工生產裝置中各類工藝設備 ]13[ 所占投資的比例 裝置 名稱 工藝設備類別 攪拌設備 反應設備 換熱設備 塔設備 合計 化工和石油化工 100% 煤油和煤化工 100% 人造纖維 100% 藥物和制藥 100% 油脂工業(yè) 100% 油漆和涂料 100% 橡膠 100% 作為主要用于傳質過程的塔設備，首先必須使氣（汽） 液兩相充分接觸，以獲得較高的傳質效率。另外，為保持塔的操作穩(wěn)定性，流程中除用泵直接送入塔原料外也可采用高位槽送料，以免受泵操作波動的影響 [11]。連續(xù)精餾具有生產能力大，產品質量穩(wěn)定等優(yōu)點，工業(yè)生產中以連續(xù)精餾為主。 對于一個具體的分離過程，設計中選擇何種塔型，應根據生產能力，分離效率，塔壓降，操作彈性等要求，并結合制造、維修、造價等因素綜合考慮 [9]。 工業(yè)上，塔設備主要