【正文】 因而必需采用真空蒸餾的方法進行操作。本設(shè)計的精餾過程是將三組分精餾提純，則可使用 2 個塔進行操作。重量 較輕 重一般來說，對于物系無特殊工藝特性要求，且生產(chǎn)能力不是過小的精餾操作，宜采用板式塔?，F(xiàn)今主要的兩種精餾塔的性能比較如表 所示。流化床計算結(jié)果列于表 ，旋風分離器計算結(jié)果列于表 。循環(huán)流化床(快速床) 中的顆粒的平均速度(氣流方向上的)并不是流化床中的氣流的速度，因而氣體的停留時間比顆粒短很多。c由此可以計算出 εf 和 εmf。最小流化速度 umf 參照文獻 [ 9,13,21]進行確定，具體公式如下： (Rep20) ()gdpmf??1650)(2?? (Rep1000) ())( (Rep10) ().94..1)(????pmfd ()fpuRe終端速度 計算按下式 [9]進行：t ()ppt dgu??????????312)(254??再由李森科準數(shù)對阿基米德準數(shù)的關(guān)系圖進行驗證。表 換熱器設(shè)計結(jié)果序號 項目 數(shù)值1 傳熱量 Q，J/s 2 粗糠醛流量 W1，kg/s 3 冷卻水用量 W2，kg/s 4 換熱面積 A，m 2 5 管數(shù) 1046 管長 L0，m 57 管心距 PT，mm 688 殼體直徑 DS，m 9 折流板間距 B，m 流化床的計算根據(jù)流化床的輸送介質(zhì)和輸送量，將該流化床定性為循環(huán)流化床(快速床)?！?所得傳熱系數(shù) K 滿足要求 [25]，故計算合理。mDS0⑥分別計算管程和殼程的傳熱系數(shù)每程管側(cè)的流路面積為 ()nNdaTt24??. mt ?? ()taWG?s)/(?kg ()?d?Re武漢工程大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計43..35Re????查管內(nèi)傳熱因子圖 [25]，得 HJ ()??pc?? 忽略黏度的校正， ?w? ())(Pr)??wpHGcJh?)/(. 23/21 smWh ?????? ()??24/.22DPeT??m19. ()0dCT??.? 折流板間距 ? ()TsPBDa??./? ()sWGs?)/(? ()?ssDe?查管內(nèi)傳熱因子圖 [25]，得 0?HJ忽略黏度的校正， 1w?武漢工程大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計44 ()?????????????wphCDeJ??)/(?⑦總的傳熱系數(shù)管內(nèi)糠醛粗液的污垢系數(shù) Kr/)(??管外水的污垢系數(shù)為 072平均直徑 ? ()wlr?? ()101010 ???????????wdrrdhK W/(m2根據(jù)傳熱面求管根數(shù) NT。K)。武漢工程大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計40表 噴淋塔氣相組分參數(shù)組分 分子量 組成，wt% 質(zhì)量，kg 物質(zhì)的量，mol 體積，m 3 溫度，℃二氧化碳 44 450一氧化碳 28 450甲烷 16 450氫氣 2 450CnHm(n=2) 28 450CnHm(n=3) 42 450CnHm(n=4) 56 450H2O 18 450糠醛 96 450乙酸 60 450∑ － 100 －b. 回流液體積表 噴淋塔回流液組分參數(shù)組分 組成（ wt%） 流量（kg/h） 質(zhì)量(kg) 密度（kg/m3） 體積(m 3)糠醛 50 乙酸 20 H2O 30 ∑ 100 － － c. 塔高及塔徑校正氣體體積 ??校 正總體積 35..416?總噴淋塔值徑計算 ()hdV2π??武漢工程大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計41 換熱器設(shè)備計算①計算定性溫度，確定物理常數(shù)表 特性數(shù)據(jù)項目 管程 殼程定性溫度( ℃) 62 μ（) ρ（kg/m3) Cp（kJ/kg.℃） λ(W/m.℃) ②計算對數(shù)平均溫差 )()(1 ????mt ???tS傳熱量 ())(21TcWQp sJ/????冷卻水量 ())(122tcp?skgW/)35( ???③溫差修正系數(shù)設(shè)定管程數(shù)為多程，單程殼程。噴淋塔的高徑比按 3：1 計算。由于氣相物質(zhì)在噴淋塔中，當溫度下降時液化。表 450oC 下熱解蒸汽相關(guān)參數(shù)（以熱解反應(yīng)空時 30s 為基準）組分 分子量 分率，wt% 流量，kg/h 所占體積，m 3CO2 44 CO 28 CH4 16 H2 2 CnHm(n=2) 29 CnHm(n=3) 43 CnHm(n=4) 56 H2O 18 糠醛 96 乙酸 60 605 ∑ － 100 b. 秸稈生物質(zhì)反應(yīng)空時 30s 內(nèi)，輸入熱解器的秸稈質(zhì)量： ??取秸稈堆密度 200kg/m3，可得其體積： 312./.mV武漢工程大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計38c. 砂在以停留時間 30s 為基準的計算中，砂質(zhì)量 ??由堆密度可計算出砂體積 d. 反應(yīng)器體積固相物料體積 ???固 96/483a總物料體積 ???總e. 反應(yīng)器高、塔徑及實際體積 ().??.?可取反應(yīng)器高度和直徑： mh7?實實際反應(yīng)器的體積為： 322 ??實實 噴淋塔的設(shè)計①設(shè)計依據(jù)武漢工程大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計39表 噴淋塔入口氣相參數(shù)噴淋塔入口熱解氣 組成，wt% 流量，kg/h 摩爾質(zhì)量， g/mol二氧化碳 44一氧化碳 28甲烷 16氫氣 2CnHm(n=2) 28CnHm(n=3) 42CnHm(n=4) 56H2O 18糠醛 96乙酸 60∑ 100 －表 噴淋塔入口液相參數(shù)組分 組成，wt% 流量，kg/h糠醛 50 乙酸 20 H2O 30 ∑ 100 ②塔高及塔徑的確定噴淋液在噴淋塔內(nèi)下落速度設(shè)為 1m/s，取停留時間為 ，則塔高為。計算熱解蒸汽體積，采用公式()，壓力取 。a. 熱解蒸汽理想氣體狀態(tài)方程： ()nRTPV?式中 P－為氣體壓強， Pa； V－為氣體體積，m 3； N－為氣體的物質(zhì)的量，mol； T－為體系溫度，K； R－為比例系數(shù) (mol反應(yīng)器高徑比為 3:1。②設(shè)計依據(jù)表 旋轉(zhuǎn)篩板熱解反應(yīng)器物料參數(shù)參數(shù) 生物質(zhì) 砂 熱解蒸汽進料流量，kg/s 停留時間，s 30 30 2堆密度，kg/m 3 200 1400 －武漢工程大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計36表 熱解蒸汽的組成及流量組成名稱 分子量 分率，wt% 流量，kg/hCO2 44 CO 28 CH4 16 H2 2 CnHm(n=2) 29 CnHm(n=3) 43 CnHm(n=4) 56 H2O 18 糠醛 96 乙酸 60 605總計 － 100 表 反應(yīng)器進、出口的物料平衡進口 出口物料名稱 分率，wt% 流量，kg/h 物料名稱 分率，wt% 流量，kg/h秸稈 6050 焦炭 砂 砂 CO2 CO CH4 H2 C2 C3 C4 H2O 糠醛 乙酸 ∑ 100 ∑ 100 ③塔高及塔徑的確定生物質(zhì)與熱砂在旋轉(zhuǎn)篩板熱解反應(yīng)器內(nèi)停留時間為 30s，熱解蒸汽停留時間為 2s，以此為計算基準。未完全熱解的生物質(zhì)由篩孔進入下級篩板繼續(xù)分解。通過調(diào)節(jié)篩板層數(shù)和篩板間距，可調(diào)整固體停留時間；篩板的轉(zhuǎn)動降低了生物質(zhì)顆粒的動態(tài)休止角，使得未熱解的生物質(zhì)易于流入下級篩板繼續(xù)分解。其核心在于反應(yīng)區(qū)時由多層旋轉(zhuǎn)篩板和靜態(tài)攪拌槳組成。ir因而計算得 J/???rqQm水武漢工程大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計34???rqQm乙 酸 92825糠 醛 J/ ??i因而，總共所需的熱量為： ()升 溫潛 熱 Q?所以 ????升 溫潛 熱 的熱量由再沸器提供，因而，其即為再沸器的載荷?！?；piC－表示升溫前后的溫度差，K。再沸器的熱量用于組分的汽化和升溫，其中升溫過程的熱量可用下面方法計算得到。碳m由以上所得 可求得物料衡算和設(shè)備計算所需的下列數(shù)據(jù)流化床進口空氣的質(zhì)量流量 ?進流化床進口空氣的體積流量 ，其溫度為 25℃53v進流化床出口氣體的質(zhì)量流量 流化床出口空氣的體積流量 ，其溫度為 850℃17q3v?進 精餾塔熱量衡算根據(jù) 節(jié)中的計算結(jié)果和查得的參數(shù)，得到精餾塔計算的已知數(shù)據(jù)如表武漢工程大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計33 所示。t?該部分空氣升溫所消耗的碳量 ?碳武漢工程大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計32式中 －表示空氣升溫所需的熱量，J；2Q－表示碳的熱值，J/kg；q－表示空氣升溫所消耗的碳的量，kg。故求得 ?空空氣升溫所需的熱量為 ??空空 ?式中 －表示細砂在升溫過程中的平均比熱容，J/(kgt?根據(jù)已知數(shù)據(jù) =966J/(kg為將細砂從循環(huán)進入流化床的 450℃（見主反應(yīng)器計算）升溫到流化床出口處的 850℃，故細砂進出口能量的變化為 ()tmcQp??1式中 －表示細砂在升溫過程中的平均比熱容，kg/?Qd. 過程熱效應(yīng) Q3 ????e. 冷凝液的計算 Q2 ??③冷凝液的計算 ????武漢工程大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計30表 冷凝液數(shù)據(jù)表代號 物料名稱 流量，kg/hx 糠醛 y 乙酸 z H20 流化床燃燒器的熱量衡算熱流交換示意圖如圖 所示。 ?b. 物料離開設(shè)備帶走的熱量 Q4使用公式() 。表 噴淋塔進口物料數(shù)據(jù)表組分 組成wt% 流量kg/h 溫度 ℃ 比熱 Cp(225℃)kJ/kg.℃ RkJ/kg二氧化碳 450 －一氧化碳 450 －甲烷 450 －氫氣 450 －CnHm(n=2) 450 －CnHm(n=3) 450 －CnHm(n=4) 450 －H2O 450 糠醛 450 452乙酸 450 ∑ 100 － － －表 噴淋塔液相各組成的物性參數(shù)組分 組成wt% 溫度 ℃ 比熱 Cp(44℃)kJ/kg.℃糠醛 40 乙酸 40 H2O 40 ∑ 100 － －武漢工程大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計29表 噴淋塔出口數(shù)據(jù)表組分 流量kg/h 溫度 ℃ 比熱 Cp(42℃)kJ/kg.℃二氧化碳 84 一氧化碳 84 甲烷 84 氫氣 84 CnHm(n=2) 84 CnHm(n=3) 84 CnHm(n=4) 84 糠醛 84 乙酸 84 H2O 84 ②噴淋塔熱量計算計算過程中，以 1h 為計算基準。熱解蒸汽所含糠醛、乙酸、水液化進入粗糠醛儲槽。武漢工程大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計27表 熱解反應(yīng)器各物料數(shù)據(jù)組成 燃燒熱kJ/mol 質(zhì)量流量 kg/h 摩爾流量 kmol/h 相對比例H2 CO CH4 CnHm(n=2) 糠醛 1乙酸 反應(yīng)物 2807 3630 焦炭 木質(zhì)素 － － (g) ()??????yxzxxif nHQ11式中 H－表示燃燒熱，kJ/mol； n－表示物質(zhì)的量，mol； i，z－表示 1 至 x 為反應(yīng)物，x 至 y 為產(chǎn)物。木質(zhì)素的燃燒熱為 (－kJ/g) 。kJ/h ??Qd. 過程熱效應(yīng) Q3(1)熱解反應(yīng)熱反應(yīng)物為纖維素與半纖維素，質(zhì)量分數(shù)占秸稈的 60%?！?； T－物料的溫度，℃。 熱解反應(yīng)器的熱量衡算①設(shè)計依據(jù)表 熱解反應(yīng)器進口物料數(shù)據(jù)位置 物料名稱 流量kg/h 反應(yīng)溫度 ℃ 物質(zhì)比熱Cp(10℃)kJ/kg.℃細砂 － 800 秸稈 6050 20 焦炭 450 細砂 － 450 二氧化碳 450一氧化碳 450甲烷 450氫氣 450CnHm(n=2) 450CnHm(n=3)