【正文】 凹形受液盤的深度一般在 50mm以上，有側(cè)線采出時宜取深些。 凹形受液盤：既可在低液量時形成良好的液封，又有改變液體流向的緩沖作用，并便于液體從側(cè)線的抽出。 受液盤有平受液盤和凹受形液盤兩種形式。 空隙流速： , m in, m in 10 5ooGFu m s?? ? ? 式中： F0,min—— 漏液點動能因 子， F0,min 的適宜范圍為 8~10。 hw 的確定： W W O Wh h h? ? ? ? 降液管的寬度 Wd 及截面積 Af f/ ( / ) / ( / ) A d W d f T WW D f l D W A A f l D? ? ? ? TAD? 武漢工程 大學化工原理課程設(shè)計說明書 20 圖 42 弓形降液管的確定關(guān)系 查圖可知 ?Tf AA ?DWd 2 2 mTAD? ? ? ? ??fA ???dW 方法： 5~3max ?L AH fT ? ?5~ ????L AH fT則設(shè)計合理 降液管底隙高度 h0 ： 85/ ( ) s w oh L l u ?? ? ?? 式中： ou? —— 液體通過底隙時的流速， m/s。 堰上液層高度太大→增大塔板壓降及液沫夾帶量， hOW≥ 60~70mm 時改用雙溢流堰。其值據(jù)經(jīng)驗定。 溢流裝置的設(shè)計計算 溢流 裝置的設(shè)計包括堰長 lW、堰高 hW、弓形降液管的寬度 Wd、截面積 Af，降液管底隙高度 h0，進口堰的高度 Wh? 與降液管間的水平距離 hl 等。根據(jù)塔徑大小和液體流量選取合適的溢流方式。 降液管的類型：圓形降液管一般用于小直徑塔；對于直徑較大的塔，常用弓形降液管。 ?? 則取值 截塔面積為： 14TAD? 實際塔氣速：m/?TsAVU 綜上所述，由于要設(shè)計方便制作圓柱形設(shè)備則可知板間距取值 ， D 取值 ，截塔面積取值為 武漢工程 大學化工原理課程設(shè)計說明書 18 第四章 塔板工藝尺寸的計算 溢流裝置的設(shè)計 為維持塔板上有一定高度的流動液層，必須設(shè)置溢流裝置。 ????? UVD s 則取值 截塔面積為： m4TAD??? 武漢工程 大學化工原理課程設(shè)計說明書 17 實際塔氣速：m/ ??? TsAVU 查史密斯關(guān)聯(lián)圖， 32222 = / s 3600LmSLmLML ?? 32222 = / s 3600VmSVmVMV ?? 橫坐標為：1 / 221( ) L ms VmLV ???? 取板間距為mm450?TH ?lh 查圖可得 20 ( ) 620mCC ??? 11m a x1 3 m / s L m VmVmUC ??? ??? 取安全系數(shù)為 則空塔流速為 max ?? uu 估計塔徑 mUVD s 4 39。 武漢工程 大學化工原理課程設(shè)計說明書 16 圖 32史密斯關(guān)聯(lián)圖 查史密斯關(guān)聯(lián)圖， 橫坐標為：1 / 2 48 2( ) ( ) 3 L ms VmLV ??? ? ? ? 取板間距為mm500?TH ?lh 查圖可得 20 ? 48( ) 1 ( ) 220 20mCC ?? ? ? 11m a x1 9 m / s L m VmVmUC ??? ??? 取安全系數(shù)為 則空塔流速為 max ?? uu 估計塔徑 4 39。 塔徑的估算 4 /sD V u?? m a x (0 . 6 ~ 0 . 8 ) uu? 0 . 5m a x ()LGGuC????? = ( )20LCC ? 0 L= f ( , h ) ( )GLT GLWCH W ??? ?? 式中： C—— 操作物系的負荷因子 。在決定板間距時還應(yīng)考慮安裝、檢修的需要。設(shè)計時通常根據(jù)塔徑的大小，由表 41 列出的塔板間距的經(jīng)驗數(shù)值選取。如對易發(fā)泡的物系，板間距應(yīng)取大一些，以保證塔的分離效果。反之，采用較小的板間距，只能允許較小的空塔氣速，塔徑就要增大，但塔高可降低；但是板間距過小，容易產(chǎn)生液泛現(xiàn)象，降低板效率。選取時應(yīng)考慮塔高、塔徑、物系性質(zhì)、分離效 率、操作彈性及塔的安裝檢修等因素。Connel 公式 (適用于非碳氫物系如甲醇 水物系，丙酮 水物系 ) 丙酮 水 ① 精餾段 0 . 2 4 5 0 . 4 9 ( )TLE ?? ?? 式中 ：α —— 精餾段平均溫度下的相對揮發(fā)度；μ L—— 精餾段平均溫度下的液相粘度 , / / BByxyx? ? ? ? μ PsL i ix??? ? ? ? ? ?? ? ? ( ) 7 4TLE ?? ??? ? ? ? ② 提餾段 0 . 2 4 5 0 . 4 9 ( )TLE ?? ?? 式中：α —— 提餾段平均溫度下的相對揮發(fā)度；μ L—— 提餾段平均溫度下的液相粘度 , / / 8 31/ / 2AABByx? ? ? ? ? ? 1 μ PsL i ix? ? ? ? ? ? ?? ? ? ( ) 31 ?? ?? ? ? ? 武漢工程 大學化工原理課程設(shè)計說明書 14 全塔效率： 0 .2 4 5 0 .4 9 ( )TLE ?? ?? —— O39。純有機物的表面張力查有機液體的表面張力共線圖。 液相密度 ??? BBAA ww ??1 其中wA、 B為組分 A 與 B 的質(zhì)量分數(shù)，?A、 B分別為組分 A 與 B 的液相密度。 精餾段理論板數(shù)為九塊，提餾段理論板數(shù)為三塊。 表 32 最優(yōu)回流比確定 回流比 R 理論塔板數(shù) N （ N+1)R 16 由表格可知 R=。但在化工原理課程設(shè)計中，對第一個原則應(yīng)作較多的考慮，對第二個原則只作定性的考慮，而對第三個原則只要求作一 般的考慮。又如，塔是指定在常壓下操作的，塔內(nèi)壓力過大或塔驟冷而產(chǎn)生真空，都會使塔受到破壞，因而需要安全裝置。而且，應(yīng)結(jié)合具體條件，選擇最佳方案。同樣，回流比的大小對操作費和設(shè)備費也有很大影響。如前所述在蒸餾過程中如能適當?shù)乩盟?、塔底的廢熱，就能節(jié)約很多生蒸汽和冷卻水，也能減少電能消耗。再其次，要考慮必需裝置的儀表 (如溫度計、壓強計，流量計等 )及其裝置的位置，以便能通過這些儀表來觀測生產(chǎn)過程是否正常，從而幫助找出不正常的原因，以便采取相應(yīng)措施。在必要的位置上要裝置調(diào)節(jié)閥門，在管路中安裝備用支線。 確定設(shè)計方案總的原則是在可能的條件下，盡量采用科學技術(shù)上的最新成就，使生產(chǎn)達到技術(shù)上最先進 、 經(jīng)濟上最合理的要求，符合優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、安全、低消耗的原則。例如，采用中間再沸器和中間冷凝器的流程，可以提高精餾塔的熱力學效率。如果采用釜液產(chǎn)品去預(yù)熱原料，塔頂蒸汽的冷凝潛熱去加熱能級低一些的物料，可以將塔頂蒸汽冷凝潛熱及釜液產(chǎn)品的余熱充分利用。 若不計進料、餾出液和釜液間的焓差，塔頂冷凝器所輸出的熱量近似等于塔底再沸器所輸入的熱量，其數(shù)量是相當可觀的。 武漢工程 大學化工原理課程設(shè)計說明書 5 選取適宜的回流比，使過程處于最佳條件下進行，可使能耗降至最低。自回流適合于塔高較低的情況，回流量波動較大，可操作性差，冷凝器和塔頂罐位置較高，設(shè)備規(guī)模受到限制，適合于規(guī)模較小的裝置。設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)實際需要選擇合適的回流比，也可參考同類生產(chǎn)的經(jīng)驗值，必要時可迭用若干個 R 值，利用逐板計算法求出對應(yīng)的理論板數(shù) N,作出 R/Rmin (R+1)N曲線，從中找出適宜的回流比 R。冷卻水出口溫度的選擇由當?shù)厮Y 源確定，但一般不宜超過50℃ ，否則溶于水中的無機鹽將析出，生成水垢附著在換熱器的表面而影響傳熱。水的入口溫度由氣溫決定，出口溫度由設(shè)計者確定。如果塔頂蒸汽溫度低，可選用冷凍鹽水或深井水作冷卻劑。當殘液的濃度稀薄時，溶液的相對揮發(fā)度很大，容易分離，故所增加的塔板數(shù)并不多，此時采用直接蒸汽加熱是合適的。直接蒸汽優(yōu)于簡接蒸汽加熱的幾點：可以利用壓力較低的蒸汽加熱；在釜內(nèi)只須安裝鼓泡管，不須安置龐大的傳熱面。 加熱方式 精餾塔經(jīng)常設(shè)置再沸器，采用塔釜間接蒸汽加熱，保證能提供足夠的熱量 ，有時也 武漢工程 大學化工原理課程設(shè)計說明書 4 可采用直接蒸汽加熱。但是考慮到實際過程中操作費用、設(shè)備費用以及操作平穩(wěn)性等，將進料預(yù)熱到飽和液體狀態(tài)。 進料狀態(tài) 進料狀態(tài)與塔板數(shù)、塔徑、回流量及塔的熱負荷都有密切的聯(lián)系。有時應(yīng)用加壓蒸餾的原因，則在于提高平衡溫度后，便于利用蒸汽冷凝時的熱量，或可用較低品位的冷卻劑使蒸汽冷凝，從而減少蒸餾的能量消耗。當物性無特殊要求時，一般是在稍高于大氣壓下操作。例如， 采用減壓操作有利于分離相對揮發(fā)度較大組分及熱敏性的物料，但壓力降低將導(dǎo)致塔徑增加，同時還需要使用抽真空的設(shè)備。 操作壓力 精餾操作通常可在常壓、加壓和減壓下進行。工藝設(shè)計中選定的方案必須符合以下幾點：能滿足工藝要求，達到指定的產(chǎn)量和質(zhì) 量；操作平穩(wěn)，易于調(diào)節(jié)；經(jīng)濟合理；安全生產(chǎn)。 16 設(shè)計說明書要求：邏輯清楚，層次分明，書寫工整，獨立完成。 14 計算機要求：編寫程序、 CAD 繪圖等。 12 繪制精餾塔 工藝條件 圖。 10 精餾塔各接管尺寸的確定。 塔板結(jié)構(gòu)：采用分塊式塔板還是整塊式塔板。 8 塔的結(jié)構(gòu)確定，包括塔體結(jié)構(gòu)與塔板結(jié)構(gòu)。 7 繪制塔板的負荷性能圖。 5 板式塔的工藝尺寸計算，包括溢流裝置與塔板的設(shè)計計算。 3 計算精餾段、提餾段的 塔板效率，確定實際塔板數(shù)。 建廠地址：武漢 1 全塔物料衡算、操作回流比和理論塔板數(shù)的確定。 武漢工程 大學化工原理課程設(shè)計說明書 2 第 一 章 設(shè)計條件與任務(wù) 在常壓操作的連續(xù)板式精 餾塔內(nèi)分離 丙酮 水混合物。因為板式塔處理量大，效率高，清洗檢修方便且造價低，故工業(yè)上多采用板式塔，因而本課程設(shè)計用板式塔。此外，工業(yè)氣體的冷卻與回收、氣體的濕法靜制和干燥，以及兼有氣液兩相傳質(zhì)和傳熱的增濕、減濕等。它可使氣（或汽）液或液液兩相進行緊密接觸，達到相際傳質(zhì)及傳熱的目的。acetone water 。 關(guān)鍵詞 ：板式精餾塔； 板式 塔； 丙酮 水；設(shè)計計算 武漢工程 大學化工原理課程設(shè)計說明書