【正文】 ???? )()2/(x Sd WWD ??? CWD )2/(r ?rx/ 得 ?aA 2m 篩孔按正三角形排列，篩孔數(shù)目 個4048 22 a ???? t A 開孔率為 %) ()( 22 ??? td o? 氣體通過閥孔的氣速為 smVu aS / ???。 提餾段 ： 查 表 1033弓形寬度與面積 取 ?SW , ?CW 。ou =，得 Oh =26mm 塔板布置及篩孔數(shù)目與排列 塔板的分塊 D≥ 800mm，故塔板采用分層，查表塔板分為 3塊。ou =（ ， ） m/s。ou 液體通過底隙時的流速， m/s。即 Oh = Wh Oh 也可按下式計算： 李健 化工 070325 甲醇 水二元篩板精餾塔設(shè)計 27 39。39。 ?? 汽汽 kggkgghH ue fT gV /.1k0/))(12)(73( 39。39。 39。 ?Tf AA 液層上部的氣體速度 smAA Vu fT Sg / 39。 %.27/ 39。 ???? ? 停留時間： 5s5 6 .5 s0 .0 0 0 6 0 2 5/)(/H ????? SfT LA? 李健 化工 070325 甲醇 水二元篩板精餾塔設(shè)計 26 提餾段 ： 求液面梯降 mDlW ).(2/)(b ????? 由圖 1246得 dW = ?? 內(nèi)外堰間距離 mWDZ d ??? 取 mDW ???? ,)2(A 2239。 ??? ， mhH fT 39。 mhhh OwWL 0 6 3 1 3 ????? 弓形降液管寬度 Wd 和面積 Af 精餾段 ： 求液面梯降 mDlW )(2/)(b ????? 由圖 1246得 dW = ?? 內(nèi)外堰間距離 mWDZ d ??? 取 mDW ???? ,)2(A 22 mDT ?? ? 查圖可知 ?Tf AA ??? Tf %?Tf AA 液層上部的氣體速度 smAA Vu fT Sg / ????? mhh Lf 1 3 7 39。 ? 故 mhhh OWLW 0 4 6 1 3 39。39。 ???WSl L 由圖 1248查得 E= 3/2)/(0 02 WSOW lLE 。 ????? 取 Wh 為 ）（ , 0 . ??? 。 ??? 可忽略? 求Lh 前面已假設(shè)： mh L 39。 李健 化工 070325 甲醇 水二元篩板精餾塔設(shè)計 24 mhh Lf 1 3 7 39。 選用單溢流弓形管降液管，不設(shè)進(jìn)口堰 ,采用凹形受液盤。液體自受液盤橫向流過塔板至溢流堰。 ????? SfT LA? 自以上兩項核算初步認(rèn)為塔徑取 。 ???? ? 停留時間： 5s1 4 . 5 5 s0 .0 0 1 7 5 3 1/)0 5 6 6 (/H 39。 ??? ， 39。 ????? mhh Lf 39。39。39。 mDT ?? ? 查圖可知 ?Tf AA ??? Tf 39。39。 ?? LT h 由圖 1241得到 ?20C ?? )/20/( ?CC 允許有效空塔速度 smC SSLg / .8 8 9/)0 .8 8 99 3 4 .3 2 8()(u ( m a x ) ????? ‘’‘ ??? ?39。39。39。 設(shè) TH =, L39。 ?? 汽汽 kggkgghH ue fT gV /.1k0/))(12)(73( 39。39。39。 ?? LT h 由圖 1241得到 ? ?? )/20/( ?CC 李健 化工 070325 甲醇 水二元篩板精餾塔設(shè)計 19 允許有效空塔速度 smC SSLg /).112 .482()(u ( m ax ) ????? ??? 取安全系數(shù)為 , ?39。9 9 2 0 3ii3 ??????? ? mm X ??? sPa?m 精餾段平均液相粘度 sPamm ????? 21 ???精 提餾段平均液相粘度 sm P amm ????? 32 ???提 全塔平均液相粘度 sm P amm ????? 31 ??? 李健 化工 070325 甲醇 水二元篩板精餾塔設(shè)計 18 3． 塔徑的確定 精餾段 設(shè) ?T 39。 3?? ????? VVS MVV ? 液相表面張力的確定： 查 《化工原理》附錄 2水的物理性質(zhì)及附錄 9有機(jī)液體的表面張力共線圖 知： 塔頂液相表面張力 ?Dt ℃ , mmNmmN b /,/ ?? ?? mmNxx baaa /)()1(1 ????????? ??? 進(jìn)料板液相表面張力 ?Ft ℃ , mmNmmN ba /,/16 ?? ?? mmNxx baaa /)1(2 ???????? ??? 塔底液相表面張力 ?Wt ℃ ， mmNmmN ba /,/ ?? ?? mmNxx baaa / 9 0 )1(3 ???????? ??? 精餾段平均液相表面張力 m/ 21 ???? ??? 精 李健 化工 070325 甲醇 水二元篩板精餾塔設(shè)計 17 提餾段平均液相表面張力 mmN /2 32 ???? ??? 提 全塔平均液相表面張力 m/2 31 mN???? ??? 液體平均粘度計算 im X ?? lglg i?? 塔頂液體粘度 : ?Dt ℃ , sm P asm P a BA ???? , ?? 1miim1 ??????? ? μ?? X sPa?m 進(jìn)料板液體粘度 : ?Wt ℃ , sm P asm P a BA ???? , ?? 3 2 3 39。 33?????????LLS MLL ? 氣相流量： / 39。39。 mkgRTMvp ???（氣相視為 理想氣體） 液相流量 ： /4 .3 2 893360039。39。l /. 3 2 8934M39。 ???? 氣相平均分子量： k m olkgMyMyM baaav /)1(39。 塔頂壓力 K P aP D 0 0 1 ??? 單板壓降 KPaP ?? 進(jìn)料板壓力 K P aF 1 0 5P ???? 塔底壓力 K P aPW 2 0 5 ???? 精餾段平均壓力 K P aP m 1 12/) 1 0 5( ??? 提餾段平均壓力 K P aP m )( ??? 操作溫度的計算 泡點進(jìn)料： ?F 通過“ txy”圖查得： 進(jìn)料板溫度 ?Ft ℃ 塔頂溫度： ?Dt ℃ 塔底溫度： ?Wt ℃ 精餾段平均溫度 )( ???mt ℃ 提餾段 平均溫度 )(39。對熱敏物料，一般采用減壓操作，可使相對揮發(fā)度增大，利于分離，但壓力減小，導(dǎo)致塔徑增加，要使用抽空設(shè)備。 6) 進(jìn)料板相當(dāng)于跨過交點 d的梯級。 5) 梯級 在相平衡線上的頂點數(shù)即為所需要的理論板數(shù)。 3) 借助于 q線，作出精餾段和提餾段的操作線。圖解法簡單步驟： 1) 首先在直角坐標(biāo)上作出恒壓下的 yx相平衡線和對角線。每利用一次相平衡關(guān)系就算做一塊理論塔板，利用相平衡關(guān)系的總次數(shù)就是所需的總理論板數(shù)。39。 第三節(jié) 板式精餾塔的工藝計算 1．理論塔板數(shù)的計算與實際板數(shù)的確定 理論板數(shù)計算 物料衡算 質(zhì)量分?jǐn)?shù)與摩爾分?jǐn)?shù)轉(zhuǎn)換： 質(zhì)量分?jǐn)?shù) 摩爾分?jǐn)?shù) F? D? W? 李健 化工 070325 甲醇 水二元篩板精餾塔設(shè)計 9 已知進(jìn)料量 hKmol /240F ? ，進(jìn)料組成 ?FX ，進(jìn)料 1?q 設(shè)計要求： ?DX ?WX 衡算方程 ： ??? ?????? ??? ????????? ?? ?? hK m olW hKDWDWDWXDXFX WDFWDF /03 .912/m ol36 ..0 q線方程 ?FX 1?q ? ?Xq線方程為： 讀圖可知平衡線和 q 線交點為 5 1 , ?? ee YX Rmin和 R 的確定 51 eeemin ??????? XY YXR D m in ???? RR 精餾段操作線方程的確定 精餾段操作線方程： 32 114 nnn1n ????????? XXRXXR RY D 精餾段和提餾段氣液流量的確定 已知 D＝ ＝ 精餾段： L＝ RD＝ V＝（ R＋ 1） D＝ 提餾段： L’ ＝ L＋ qF＝ +240= V’ ＝ V－（ 1－ q） F＝ V＝ 李健 化工 070325 甲醇 水二元篩板精餾塔設(shè)計 10 提餾段操作線方程的確定 提餾段操作線方程： 39。 ⑶ 保證生產(chǎn)安全 生產(chǎn)中應(yīng)防止物料的泄露，生產(chǎn)和使用易燃物料車間的電器均應(yīng)為防爆產(chǎn)品。冷卻水的節(jié)省也對操作費用和設(shè)備費用有影響，減少冷卻水用量，操作費用下降，但所需傳熱設(shè)備面積增加，設(shè)備費用增加。 ⑵ 滿足經(jīng)濟(jì)上的要求 要節(jié)省熱能和電能的消耗，減少設(shè)備與基建的費用，如合理利用塔頂和塔底的廢熱，既可節(jié)省蒸汽和冷卻介質(zhì)的消耗，也能節(jié)省電的消耗。由于工業(yè)上原料的濃度 、溫度經(jīng)常有變化，因此設(shè)計的流程與設(shè)備需要一定的操作彈性，可方便地進(jìn)行流量和傳熱量的調(diào)節(jié)。 確定設(shè)計方案的原則 總的原則是盡可能多地采用先進(jìn)的技術(shù)，使生產(chǎn)達(dá)到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的要求，符合優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、安全、低能耗的原則，具體考慮以下幾點。當(dāng)然，塔頂蒸氣可用作低溫系統(tǒng)的熱源，或通入廢熱鍋爐產(chǎn)生李健 化工 070325 甲醇 水二元篩板精餾塔設(shè)計 8 低壓蒸汽，供別處使用。采用熱泵技術(shù)可使塔頂蒸氣溫度提高，提高了溫度的蒸氣再用于加熱釜 液，使釜液蒸發(fā)的同時，塔頂蒸氣冷凝。本設(shè)計考慮以上 原則選用： R ＝ minR 。總費用最低點對應(yīng)的 R 值稱為 最佳回流比。若 R 值過大，即氣液流量過大，則要求塔徑增大，設(shè)備投資也隨之有所增大。同時考慮到塔頂產(chǎn)品與冷卻劑之間必須保持 10到 20℃的傳熱溫差，取冷卻劑出口溫度為 30℃ 回流比（ R）的選擇 實際操作的 R 必須大于 minR ，但并無上限限制。所以本設(shè)計 應(yīng)采用再沸器提供熱量，采用 3kgf/cm2（溫度 130℃）間接水蒸汽加熱。所以根據(jù)設(shè)計要求，泡點進(jìn)料， q＝ 1。泡點李健 化工 070325 甲醇 水二元篩板精餾塔設(shè)計 7 進(jìn)料時，塔的操作易于控制，不受環(huán)境影響。 進(jìn)料狀態(tài) 若進(jìn)塔原料為過冷液體， q值大，則熱量主要由塔釜 輸入，必要求蒸餾釜的傳熱面積大，設(shè)備體積大，此外，因 提餾段 氣液流量大， 提餾段 塔徑要加大。 第二節(jié) 設(shè)計方案的確定 操作壓力 塔的操作壓力的選擇實際上是塔頂和塔底溫度的選取問題。 塔頂冷凝水采用深井水，溫度 t＝ 12℃； 塔釜加熱方式：間接蒸汽加熱 全塔效率 ET = 52% 分離要求： D? = ； W? = ；回流比 R / minR = 。而采用新型浮閥，設(shè)計數(shù)據(jù)不夠完善，給設(shè)計帶來一定的困難，但隨著新型浮閥性能測定數(shù)據(jù)的不斷發(fā)表及工業(yè)應(yīng)用的增加，其設(shè)計數(shù)據(jù)會不斷完善，在較完善的性能數(shù)據(jù)下，設(shè)計中可選用新型浮閥。近年來研究開發(fā)出的新型浮閥有船型浮閥、管型浮閥、梯形浮閥、雙層浮閥、 VV浮閥、混合浮閥等，其共同的特點是加強(qiáng)了流體的導(dǎo)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(jìn)一步的 提高。 應(yīng)予指出以上介紹的僅是幾種較為典型的浮閥形式。 浮閥塔板的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單 、 制造方便 、 造價低 ；塔板開孔率大，生產(chǎn)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。氣流從浮閥周邊水平的進(jìn)入塔板上液層，浮閥可根據(jù)氣流流量的大小而上下浮動，自行調(diào)節(jié)。 浮閥塔 浮閥塔板是在泡罩塔板和篩孔塔板的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它吸收了兩種塔板的優(yōu)點。近年來，由于設(shè)計和控制水平的不斷提高，可使篩板的操作非常精確，彌補(bǔ)了上述不足，故應(yīng)用日趨廣泛。其缺點是篩孔易堵塞，不宜處理 易結(jié)焦，黏度大的物料。工業(yè)應(yīng) 用中以小孔徑篩板為主，大孔徑篩板多用于某些特殊場合（如分離黏度大、易結(jié)焦的物系）。 篩板塔 篩孔塔板簡稱篩板，結(jié)構(gòu)特點為塔板上開有許多均勻的小孔。近年來，泡罩塔板已逐漸被篩板、浮閥塔板所取代。 李健 化工 070325 甲醇 水二元篩板精餾塔設(shè)計 5 泡罩篩板的主要優(yōu)點是操作彈性較大，液汽范圍大，不易堵塞，適于處理各種物料，操作穩(wěn)定可靠。泡罩尺寸分為 mm80? 、 mm100?