【正文】 最后，我要感謝我的爸爸、媽媽、老師和同學。通過畢業(yè)設計，要求我們能綜合運用本課程和前修課程的基礎知識，進行融匯貫通的獨立思考，在規(guī)定的時間內(nèi)完成指定的化工設計任務，從而得到化工畢業(yè)設計的初步訓練。 本設計所設計的板式塔產(chǎn)量大，分離效率高，持液量小，板式塔結構簡單，造價適合。 m ax LVVuC????? 取塔板間距 ? ，板上液層高度 1 60 0. 06h mm m??，那么分離空間： 1 0 . 4 0 . 0 6 0 . 3 4TH h m? ? ? ? 功能參數(shù)： 0 . 0 0 1 4 6 8 6 3( ) 0 . 0 3 8 21 . 1 0 3 1 . 0 3 3 5S LSVLV ?? ?? 從史密斯關聯(lián)圖查得： 20 ? ，由于 20 ()20CC??，需先求平均表面張力： 全塔平均溫度 7 6 . 2 8 3 . 8 3 9 9 . 3 8 8 6 . 533D F WT T T C?? ???? 186。 ? 39。 精餾段的負荷列于表 2。 ? 摩爾分數(shù) ? 1 ?? ? 1 ? 摩爾質(zhì)量 /（ /kg kmol ） 22LfM ? ? ? ? 溫度 /℃ 在平均溫度下查得2 3 2339 7 1 . 1 / , 7 3 5 /H O C H C H O Hk g m k g m???? 液相平均密度為： 3 2 239。 ? 1 39。W L L q F R D q F? ? ? ? ? 1q (泡點 ) 0 /V kmol h? 理論塔板層數(shù)的確定 精餾 段操作線方程： 1 0 . 4 0 . 5 111 Dn n nxRy x xRR? ? ? ? ??? 提餾段操作線方程： 1 00 3 . 4 0 . 0 0 4 1n m w mWWy x x xVV? ? ? ? ? q 線方程： ? 由相平衡方程式1 ( 1)xy x??? ??可得 ( 1)( 1)yxxy? ?? ? 根據(jù)乙醇 ~水體系的相平衡數(shù)據(jù)可以查得： ? ? ? ? 因此可以求得： ? ? ? ? 全塔的相對平均揮發(fā)度： 1 . 1 5 2 5 . 7 3 9 2 . 5 7DF? ? ?? ? ? ? ? 由相平衡方程式與上述精餾段操作線方程交替計算： 1 ?? 1 ? 2 ? 2 ? 3 ? 3 ? 4 ? 4 ? 濟源職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文） 19 5 ? 5 ? 6 ? 6 ? 7 ? 7 ? 8 ? 8 ? 9 ? 9 0. 10 4 0. 14 3Fxx? ? ? 由上結論可知：第九層為進料板 由相平衡方程式與上述提餾段操作線方程交替計算： 10 ? 10 ? 11 ? 11 ? 12 ? 12 ? 13 ? 13 ? 14 ? 14 ? 15 ? 15 0. 00 10 0. 00 12Wxx? ? ? 所以：理論板層數(shù) 15 1 14N ? ? ? 全塔效率的估算 全塔的相對平均揮發(fā)度： 1 . 1 5 2 5 . 7 3 9 2 . 5 7DF? ? ?? ? ? ? ? 全塔的平均溫度： f Wm t t ttC?? ??? ? ? 186。 0 .6 7 8qqxy??，因此： m i n ( 2 ) 39。 操作壓力 由于乙醇 ~水體系對溫度的依賴性不強，常壓下為液態(tài)，為降低塔的操作費用，操作壓力選為常壓 其中塔頂壓力為 10 Pa? 塔底壓力 5[ 10 ( 265 ~ 530) ]N P a?? 有關工藝計算 由于精餾過程的計算均以摩爾分數(shù)為準，需先把設計要求中的質(zhì)量分數(shù)轉(zhuǎn)化為摩爾分數(shù)。這些物質(zhì)經(jīng)一定的預處理后，經(jīng)水解（用廢蜜糖作原料部經(jīng)這一步）、發(fā)酵，即可制得乙醇。美國銷售 乙醇汽油 已有 20 年歷史。但酒精濃度不可過高，否則可能會刺激皮膚，并吸收表皮大量的水分。長期臥床患者的背、腰、臀部因長期受壓可引發(fā)褥瘡，如按摩時將少許 40%～ 50%的酒精倒入手中，均勻地按摩患者受壓部位，就能達到促進局部 血液循環(huán) ，防止褥瘡形成的目的。這是因為，過高 濃度的酒精會在細菌表面形成一層保護膜，阻止其進入細菌體內(nèi)，難以將細菌徹底殺死。 乙醇的用途 乙醇的用途很廣，主要有： （ 1）不同濃度的消毒劑： ％的酒精稱為無水酒精。 易燃，其蒸氣與空氣可形成爆炸性混合物，遇 明火 、高熱能引起燃燒 爆炸 。皮膚長期接觸可引起干燥、脫屑、皸裂和 皮炎 。一般可分為興奮、催眠、麻醉、窒息四階段。 （ 1）消去（分子內(nèi)脫水）制 乙烯 （ 170℃ 濃硫酸）制取時要在燒瓶中加入碎瓷片以免爆沸。故常有紅棕色氣體產(chǎn)生。乙醇也可以與酸性重鉻酸鉀溶液反應，當乙醇蒸汽進入含有酸性重鉻酸鉀溶液的硅膠中時，可見硅膠有橙紅色變?yōu)椴菥G色，此反應現(xiàn)用于檢驗司機是否醉酒駕車。 （二） 還原性 乙醇具有還原性，可以被氧化成為乙醛。 乙醇的 酸性 很弱，但是電離平衡的存在足以使它與重水之間的同位素交換迅速進行。 氯化鈉 和 氯化鉀 則微溶于乙醇。此外，低碳的脂肪族 烴類 如 戊烷和 己烷 ，氯代脂肪烴如 1,1,1三氯乙烷 和 四氯乙烯 也可與乙醇混溶。 乙醇的物理性質(zhì)主要與 其低碳直鏈醇的性質(zhì)有關。乙醇分子中的碳氧鍵和氫氧鍵比較容易斷裂。 怎樣合理地選擇精餾塔的操作條件 精餾塔的操作條件主要是指溫度、壓力。 ③ 塔板壓力降要低。 浮閥塔 和泡罩塔的操作彈性較大，篩板塔稍差。液體流量太大時，液體在降液管內(nèi)停留時間過短 ,液相夾帶的氣泡來不及分離 ,會造成氣相返混，板效率降低。氣體流量高于此限時，霧沫夾帶量超過允許值，會使板效率顯著下降。 （一） 板式塔的操作特性 濟源職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文） 9 各種塔板只有在一定的氣液流量范圍內(nèi)操作，才能保證氣液兩相有效接觸，從而得到較好的傳質(zhì)效果。與此同時，還出現(xiàn)了浮閥塔，它操作容易，結構也比較簡單，同樣得 到了廣泛應用。泡罩塔結構復雜，但容易操作，自 1854 年應用于工業(yè)生產(chǎn)以后，很快得到 板式塔 推廣，直到 20 世紀 50 年代初，它始終處于主導地位。操作時（以氣液系統(tǒng)為例），液體在重力作用下 ,自上而下依次流過各層塔板 ,至塔底排出；氣體在壓力差推動下，自下而上依次穿 過各層塔板，至塔頂排出。 ② 填料塔的性能研究。國外大公司對液體分布裝置的研究較成熟，但對氣體分布器的研究是幾年前才起步的。另一個研究方向是進行填料材質(zhì)的更換，以適應不同工藝要求，提高塔內(nèi)氣液兩相間的傳質(zhì)效果，以及對填料表面進行適當處理 (包括在板片上碾壓細紋或麻點，在板片上粘接石英砂，表面化學改性等 )，以改變液相在填料表面的潤濕性。最大直徑規(guī)整填料塔已達 14～20m，結束了填料塔只適用于小直徑塔的歷史。 填料塔也有一 些不足之處，如填料造價高；當液體負荷較小時不能有效地潤濕填料表面，使傳質(zhì)效率降低；不能直接用于有懸浮物或容易聚合的物料；對側(cè)線進料和濟源職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文） 7 出料等復雜精餾不太適合等。壁流效應造成氣液兩相在填料層中分布不均，從而使傳質(zhì)效率下降。液體從塔頂經(jīng)液體分布器噴淋到填料上，并沿填料表面流下。結構 較簡單，檢修較方便。 填料塔 填料塔是塔設備的一種。在使用過程中耐吹沖，局部的損壞影響范圍小。絲網(wǎng)波紋填料塔因其在保持高傳質(zhì)效率的前提下，降低了造價，也越來越受到青睞。 常用精餾塔的結構形式 對精餾過程來 說，精餾設備是使過程得以進行的重要條件。 （ 2）萃取劑對被分離組分的溶解度要大，這樣塔板上的液體才能形成均相，不會分層。被分離組分 在萃取劑中相對揮發(fā)度增大的多，分離就容易，也就是選擇的萃取劑選擇性大。 萃取精餾 在被分離的混合物中加入萃取劑，萃取劑的存在能使被分離混合物的組分間的相對揮發(fā)度增大。 恒沸精餾 在被分離的物系中加入共沸劑（或稱共沸組分），該共沸劑必須能和物系中一個濟源職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文） 5 或幾個組分形成具有最低沸點的恒沸物，以致于使需要分離的幾種物質(zhì)間的沸點差（或相對揮發(fā)度）增大。 加壓精餾常用于被分離混合物沸點較 低情況下，如在常溫常壓下混合物為氣態(tài)的物料。 減壓下，純物質(zhì)的沸點較正常壓力下要低。蒸發(fā)釜中產(chǎn)生的蒸氣自塔底逐層上升，使蒸氣中易揮發(fā)組分逐漸增濃，然后進入塔頂分凝器。 操作時，原料液經(jīng)換熱器換熱到指定的溫度，從提餾段的最上一層塔板（即進料板）加入塔內(nèi)。塔內(nèi)上升的蒸氣從塔頂引致分凝器；分凝器所得冷凝液的一部分再引致塔頂部的塔板，作為回流；而未冷凝的蒸氣及另一部分冷凝液則進入冷凝冷卻器 ，在其中使蒸氣全部冷凝，并使餾出液冷卻至一定溫度進入貯槽，若需要獲得不同沸點范圍的餾出液時，則應裝置若干個貯槽，按沸點范圍的不同分別收集。 間歇精餾 間歇精餾就是將處理的物料一次加入精餾塔釜內(nèi)，然后加熱進行精餾，直到塔頂和塔釜產(chǎn)品不符合要求為止。 第一、按精餾操作的方式的不同，間歇精餾和連續(xù)精餾。如，水和冰混合在一起，水為液相，冰為固相；空氣為多種氣體的混合物，只具有一相；糖溶解在水里形成糖水，形成均勻一相，若糖有不溶解的，就形成為兩相。一塊塔板只進行一次部分氣化和部分冷凝，塔板數(shù)越多，部分氣化和部分冷凝的次 數(shù)就越多，分離效果就越好。 塔內(nèi)所發(fā)生的傳質(zhì)、傳熱過程如下：（ 1）汽液兩相進行熱的交換－－利用部分氣化所得氣體混合物中的熱來加熱部分冷凝所得的液體混合 物；（ 2）氣、液兩相在熱交換過程中同時進行質(zhì)的交換。這就 改變了汽液兩相的組成。乙醇是酒的主要組成部分 。化工生產(chǎn)常需進行液體混合物的分離以達到提純或回收有用組分的目的，精餾是利用液體混合物中各組分揮發(fā)度的