【正文】 32 總之，在本次設計中我學到了很多知識，同時使我認識到理 論于實踐的結合有多重要， 也使我在潛意識中慢慢形成了一種模式：純理論主義與純經驗主義都是不可取的，只有聯(lián)系實際、活學活用才是對自己、對社會有用的。 由于是工程上的問題，我們設計的不能像理論上那樣準確，存在誤差是在所難免的，計算過程中數字的一步步地四舍五入逐漸積累了較大的計算誤差，但是只要我們在計算中保持高的精確度，這種誤差可以大大地減小。在整個設計中要考 慮很多問題，尤其是一些不容易引起重視細節(jié)問題，否則“小毛病出大問題”，這就要我考慮問題要全面詳細。 整體來說 本次課程設計主要是計算復雜，計算量大考慮的細節(jié)較多，對同一個設備分成兩部分進行考慮，既相互獨立又須彼此照應，始終要考慮計算是為一個設備進行。 設計過程中各種參數的查找工作，使我掌握了化工上一些基本參數的查找和總結這方面的內容，這對于我今后的學習將會 是一個很大的幫助。 塔總體高度的設計 塔的頂部空間高度 塔的頂部空間高度是指塔頂第一層塔盤到塔頂封頭的直線距離， 塔頂部空間高度為 1490mm 塔的底部空間高度 塔的底部空間高度是指塔底最末一層塔盤到塔底下封頭 連接處 的距離 HB為 1500mm 塔體高度 1 3 15 0 45 0 ( 58 1 ) 3 15 0 26 10 0TH H N m m? ? ? ? ? ? ? ? ? 1 + = 2 6 1 0 0 + 1 5 0 0 + 3 0 0 0 + 1 4 9 0 = 3 2 2 9 0BH H H H H m m? ? ? 頂群 31 結論 精溜塔的設計，在化工行業(yè)有較廣的應用，通過近兩個月的畢業(yè)設計，使我認識到精溜在應用是十分廣泛的，但是，要把此塔設計好，是有一定難度的， 比如：精餾塔操作 條件及附屬設備的選取，精餾塔主要參數的計算，后期工藝流程圖及主體設備圖的繪制等，但在老師的耐心指導和同學們的不斷幫助下，使這些困難得以克服，讓我在這次畢業(yè)設計中真正得到了收獲： 使我對《化工原理》課本上填料精餾塔部分的內容有了進一步的理解和認識，為今后《化工原理》的進一步學習奠定了良好的基礎。因設計塔徑 DT=1600mm，可選用吊柱 L=3000mm，材料為 Q235。由于裙座內徑 800mm，故裙座壁厚取 15mm。 27 2m i n 33600= 0 . 0 0 2 8 4 ( ) 0 . 0 0 6Sow WLhE L ? 取 ? ，則 3m in 23= 088 7 m / 284 ( )SLs?? 由以上數據可繪制負荷性能圖，以精餾段為例，繪制 出負荷性能圖如下： 圖 由塔板負荷性能可以看出： ① 在任務規(guī)定的氣液負荷下的操作點 q（設計點）處在適宜操作區(qū)內的適中位置； ② 塔板的氣相負荷上限完全由物沫夾帶控制，操作下限由漏液控制； ① 按固定的液氣比，由圖可查 出 塔板的氣相負荷上限 m a x( ) 3 .8 0 mSV ? 3（ /s），氣相負荷下限 m in( ) 0 .8 5SV ? 3（ /s）。 = 3 .1 2 4 4 6 .4 8 39。 + 1 .6 3 6 4 39。 39。 （ 2）提餾段 根據 32 = 1 .1 6 / = 0 .4 5VTkg m H m? 及查 得系統(tǒng)因 數 [19] ? ，泛點負荷系數圖 ? 10 2936 .62 100 % % ?? ? ? ? ??? ? ???泛 點 率 由計算可知，符合要求。 （ 2）提餾段 單板壓降所相當的液柱高度 2= 液體通過液體降液管的壓頭損失 32222 02 3 . 2 4 1 00 . 1 5 3 ( ) 0 . 1 5 3 ( ) 0 . 0 0 1 5 2 51 . 0 4 0 . 0 3 1 2sd wLhmLh??? ? ?? 板上液層高度 Hl= 2 0. 06 4 0. 00 15 25 0. 07 0. 13 55dHm? ? ? ?則 ： 23 =?取 2( ) 0. 5 ( 0. 45 0. 05 58 ) 0. 25 29TwH h m? ? ? ? ? ?則 ： 可見 2 (d T wH H h???2）所以符合防止淹塔的要求。 0 .9 6 5 1 0 0 % 1 0 .5 8 %39。4 So oVu m sNd?? ? ???閥 孔 氣 速 39。 0 . 0 7 5 1 4 5aAt m mN? ? ?? 取 ，排得閥數為 178 塊 按 N=178 塊重新核算孔速及閥孔動能因數 22 221 .9 3 939。 2 220 0 21 .9 3 9 1450 .7 8 5 0 .0 3 9 1 1 .1 44 sVNdu?? ? ??? 塊 按 ，估算排間距， 39。 1 0 .3 5 1 .3 8 1 2 .1 6OF ? ? ? 閥孔動能因數變化不大，仍在 9～ 13范圍內 塔板開孔率 1 .0 9 5 1 0 0 % 1 0 .5 8 %39。 按 178N? 重新核算孔速及閥 孔動能因子 1 222 .239。 80 = mm m? ，按 ， 39。 邊緣區(qū)寬度 WC：一般 為 50～ 75mm， TD ﹥ 2m 時， WC可達 100mm 安定區(qū)寬度 WS:對于浮閥塔，因閥孔直徑較大， WS 相對來說比較大一些，一般對分塊塔板取 80～ 110mm，對整塊式塔板取 60～ 70mm 本設計取邊緣區(qū)寬度 WC = 安定區(qū)寬度 WS= 開孔區(qū)面積 [18,19]Aa (312） (3)浮閥數目與排列 精餾段 取 F1型浮閥，其閥孔直徑 do=39mm 取 閥孔動能因子 Fo=12，則孔速 1 1 12 1 0 . 2 2 /1 . 3 8Oo VFu m s?? ? ? 每層塔板上浮閥數目為： 1 22002 .2 1800 .7 8 5 0 .0 3 9 1 0 .2 24 sVNdu?? ? ??? 塊 浮閥排列方式采用等腰三角形叉排 [19]，取同一個橫排的孔心距 則排間距： 39。 0 3 . 2 4 1 0 0 . 0 3 1 21 . 0 4 0 . 1 0o wLhmLu??? ? ?? 降液管底隙高度 不宜 小于 ～ ， 本結果 滿足要求。32 0 . 1 4 4 9 0 . 4 5 2 0 . 0 33 . 2 4 1 0fTsAH sL???? ? ?? 停留時間 （滿足要求） ④ 降液管底隙高度 oh 液體通過降液管底隙的流速一般為 ～ 的流速 uo=精餾段 3102 . 1 1 1 0 0 . 0 2 0 31 . 0 4 0 . 1 0sowLhmLu ??? ? ??則 ： 提餾段 19 339。39。 39。 ( ) ( )1000 owhm? ? ? 滿 足 要 求 39。180。 2 20 .7 8 5 1 .6 2 .0 1TAm? ? ? 空塔氣速： 39。max泛 點 氣 速 u 0. 7 0. 7 2. 53 1. 77 1 /ms? ? ? ?180。 180。 180。1 2 .2 1 .0 9 5 /2 .0 1STVu m sA? ? ? (2) 提餾段 取板間距： HT2= 及板上液層高度 hL2= 則 HT2 hL2 = 橫坐標數值：31 / 2 1 / 22 2223 . 2 4 1 0 9 3 6 . 6 2( ) ( ) 0 . 0 4 7 51 . 9 3 9 1 . 1 6s LsVLV ?? ??? ? ? ? 查圖可知 20 ? ， 0 . 2 0 . 220 2 5 . 9 90 . 0 7 6 ( ) 0 . 0 8 92 0 2 0LCC ?? ? ? ?180。22 1 8 . 9 6 5 7 6 . 4 8 1 0 9 3 0 . 0 6 /LL M L k g h? ? ? ? 39。 2 6 4 . 8 8 3 1 1 . 6 5 7 6 . 4 8 /L L q F k m o l h? ? ? ? ? ? ?39。 (1 )x? ? ???醇 水 sm P a3 0 0 )0 3 4 ( 3 4 ???????? (6) 相對揮發(fā)度 精餾段揮發(fā)度 ?? 提餾段揮發(fā)度 39。 ??? 醇 精餾段粘度： 1 1 1= x (1 )x? ? ???醇 水 sm P a3 6 3 )2 2 9 (3 4 3 2 9 3 ???????? 提餾段粘度： 2 1 2= 39。 ?? , ?? (5)液體 的粘度 ℃ ? ， 0 .3 4 3 9 m P a s? ??水查 表 得 ： ， ???醇 ℃ ? ， 39。sw2 ???? 代入求得 39。39。 ?????? 聯(lián)立方程組 ???????????sc39。39。 ????? 3/23/239。D ? 所以 9 6 5 3 4 39。1 0 0 9 0 1 0 0 9 3 . 6 15 8 . 8 6 0 . 7 5 8 . 8 ???? 水水 表 面 張 力 ：， 39。1 0 0 9 0 1 0 0 9 3 . 6 11 5 . 2 1 6 . 2 1 5 . 2 ???? 乙 醇乙 醇 表 面 張 力 ：， 39。oo39。ww39。 精餾塔操作工藝條件及相關物性數據的計算 (1)平均壓力 Pm 取每層塔板壓降為 KPa 精餾塔塔頂的壓力為 4 KPa(表壓 ) 塔頂： PD=+4= 加料板： PF=+*52= KPa 塔底： PW=+*6= KPa 精餾段平均壓力 Pm1=（ +） /2= KPa 提餾段平均壓力 Pm2=（ +） /2= KPa (2)平均 溫度 由 （ 1）知 精餾段平均溫度 為 ℃ 提餾段平均溫度 為 ℃ (3)平均密度 [18] 已知：混合液密度： BBAALaa ??? ??1（ a 為質量分數， ? 為平均相對分子質量 ）(36) 混合氣密度： .v Pm vmRTm? ?? (37) 1 ?精 餾 段 ： ℃ 由 （ 2）知精餾段液相組成 x1=% 氣相組成 y1=% k m o lkgM L /)( ?????? k m o lkgM V /)( ?????? 2 ?提 餾 段 ： ℃ 由 （ 2）知提餾段液相組成 x2=% 氣相組成 y2=% 所以 k m o lkgM L /)( ?????? k m o lkgM V /)( ?????? 11 表 由不同溫度下 乙醇和水的密度 溫度 /℃ )/(3??mkgc? )/( 3??mkgw? 80 85 90 95 100 735 730 724 720 716 971． 8 968． 6 965． 3 961． 85 958． 4 由上表可得出不同溫度下水和乙醇的密度 （單位： 3??mkg ）。P39。 ???? ? 13ENN T39。 0 . 2 3 3 7 0 . 9 6 5 6 8 . 5 60 . 7 6 6 3 0 . 0 3 4 4ABBAyxyx? ?? ? ??所 以 ： (4)實際塔板數 精餾段 已知： ?? ， sm ??? 所以： )3 6 4 ( ???? ? 23ENN TTP ???精 （ 35） 故 ： 52NP ?精 塊 提餾段 已知： 39。39。39。 ? ， 39。 ? ， 39。 實際塔板數 NP 板效率與塔板結構、操作條件、物質的物理性質及流體及流體力學性質有關，它反映 了實際塔板上傳質過程進行的程度。 理論板的計算方法：可采用逐板計算法，圖解法，在本次實驗設計中采用圖解法。 第 3 章 精餾塔的設計內容 塔板的工藝設計 精餾塔全塔物料衡算 （ 1）料液及塔頂、塔底產品中乙醇的摩爾分數 F：原料液流量（ kmol/s） xF：原料組成（摩爾分數，下同） D：塔頂產品流量（ kmol/s） xD：塔頂組成 W：塔底殘液流量（ kmol/s） xW：塔底組成 2 0 / 4 6 8 . 9 1 %2 0 / 4 6 8 0 / 1 8Fx ???原 料 乙 醇 組 成 ： 6 9 5 / 4 6 8 8 . 1 4 %9 5 / 4 6 5 / 1 8Dx ???塔 頂 組 成 ： 0 . 2 / 4 6 0