【正文】 φ = %=P＇ max=[3600 ω ＇ maxD 2ρ ＇ VP]/（ R+1 ） =[3600() 2]/4 =提餾段有效操作下限 ： ω ＇ 0min=8/(ρ ＇ V)1/2=8/()1/2=ω ＇ min=ω ＇ 0min φ = %=Pmin=[3600 ω ＇ minD 2ρ Vp]/（ R+1） 齊齊哈爾 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )用紙 44 =[3600 62(1. 8)2]/4 。 ω minρ Vp]/（ R+1） =[3600 () 2]/4 =11034kg/h 精餾段有效操作下限： ω min=8/ρ V1/2=8/()1/2=ω min=ω 0min φ = %=相當(dāng)于空塔氣速為： Pmax =[3600 ω max 以動(dòng)能因素 8～ 17 決定。 ρ LW g ∑ ht =802 =10 4Pa 提餾段 14 塊塔板計(jì)壓降為 : ∑ ht＇ =Nt＇ h t=40 =3968 毫米液柱 = 米液柱 Δ P=ρ Lh f＇ =10 6 =10 3mm == ＞ tW == ＞ tW＇ 所以設(shè)計(jì)符合要求。h c’) ]210 3 = [（ 8） ] 210 3 = 毫米液柱 溢流管內(nèi)液面高度應(yīng)為： HD =hV+htl+hS+h01＇ +h0 =58++++60 = HD＇ =hV＇ +htl＇ + hV＇ +h02＇ +h0 =33++++60 = HD(Ht+h0)=( 600+60)=396mm HD＇ (Ht+h0)=( 600+60)=396mm 故所取的板間距為 600mm 符合要求 齊齊哈爾 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )用紙 42 回流管上空間高度為： hf=Ht+h0HD=600+= hf＇ =Ht+h0HD＇ =600+= 溢流液從堰上拋出距離為： tW =10 6ho1＇ W L)= [ 102/() ] 103= 取兩段統(tǒng)一值為 80mm （ 1）干板壓降 以浮閥全開時(shí)為準(zhǔn)： hv=(Wo2/2g)( ρ V/ρ L)10 3 =[()2/(2 )]( )10 3 =58 毫米液柱 齊齊哈爾 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )用紙 41 hv＇ =(W0＇ 2/2g)( ρ V＇ /ρ L＇ )10 3 =[()2/(2 )]( )10 3 =33 毫米液柱 （ 2）塔板有效液層的壓降： htl=+[(Lh/S)] = 60+[()] = 毫米液柱 htl＇ =+[(Lh＇ /S)] = 60+[()] = 毫米液柱 由于克服表面張力的壓降很少，因此每層塔板的壓降分別為：ht=hV+ht1=58+= 毫米液柱 ht＇ =hV＇ +ht1＇ =33+= 毫米液柱 （ 3）回流液自回流管流出的壓降： hs = [Ls/(S AD/Ls＇ =( )= 5s 取降液管下端出口流速為 WL為 ,則管下端與下板間距為： hc=(Ls/S這樣板上實(shí)際液層高度為： 精餾段： hL=ho+ho1＇ =60+= 提餾段： hL＇ =ho+ho2＇ =60+= 在降液管內(nèi)液體平均停留時(shí)間為： t=HtN)/ (N)]= [ ( 2316) ] =校核動(dòng)能因素 : F0=ω 0(ρ V)1/2=() 1/2=F0＇ =ω 0＇ (ρ V＇ )1/2=() 1/2=對(duì)照《酒精工業(yè)手冊(cè)》表均在較高效率的范圍內(nèi)，塔板開孔率為： φ =(AO/AT)=[(N)]= [ ( 2316)] =ω 0＇ =[VS＇ /( 實(shí)際孔氣速為： ω 0 =[VS/( ω 0＇ )=[(0. 039)2] = 個(gè) 閥孔接正三角形排列，中心距離為 t=80mm，排距 t＇=(31/2/2)t=， 則操作區(qū)內(nèi)可安排的閥數(shù)為： N= Aα /（ t ω 0)=[() 2] = 個(gè) NV＇ =(VS＇ /(h) 可采用平直堰，查弓形溢流裝置寬度 WD與面積 AD算圖得： WD/D= AD/AT= 則回流管寬為： WD=== 塔板全面積為： AT=π D2/4=π ()2/4= 則弓型回流管的截面積為： AD== = ?。? BF=95mm ； BC=35mm 則布閥區(qū)面積為： Aα =2[x(r 2x2)1/2+π /180r 2arcsin(x/r)] 式中 : x=D/2(WDBF)=(+)= r=D/2BC=所以 , Aα =(m2) 采用 F1型重閥片，其閥孔臨界氣速為： 齊齊哈爾 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )用紙 39 ω OK=[]=()=ω 0K＇ =[＇ ]=()=現(xiàn)取閥孔氣速分別為： ω 0= OK==ω 0＇ = 0K＇ ==F1閥片要求閥孔 do為 39mm，故浮閥數(shù)為： NV =(VS/( 取堰長(zhǎng)為： S== = 溢流強(qiáng)度各為： i=Lh/S=(m 則實(shí)際空塔速度為 W= VS/（ ） =（ 2 ） =W＇ =Vs＇ /()=( )= 精餾塔擬采用單流型浮閥塔板。 齊齊哈爾 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )用紙 37 動(dòng)能參數(shù)： (LS/VS) 3. 實(shí)際塊數(shù)的確定 浮閥塔一般按板效率 (Et)50%計(jì)，則精餾段實(shí)際板數(shù)為： Nt=N/ Et=10/=20 塊 考慮后餾段取 40 塊，成品在第 20 塊取。 [xP/xFα VKF= 54=同理：塔底排出的廢液為： VLW=MW/ρ LW =LW= LMFV K = = m3/h 當(dāng)回流至加料板時(shí)，體積為： VKF=MF/ρ LF =LF=LMPP/M P=(3+1) 17370/= kmol/h 氣相負(fù)荷 ： VP=VmolM P/ρ VP= VF= VmolM F/ρ VF= VW= VmolM W/ρ VW= 精餾段和提餾段平均氣相負(fù)荷： Vh= (V P+VF)= m3/h Vh＇ = (V F+VW)=同理求出各部位的液相負(fù)荷 LMP=RN t=1++ 26= 齊齊哈爾 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )用紙 34 精餾塔設(shè)計(jì) 根據(jù)工藝要求和物料熱量衡算，有關(guān)物料組成和數(shù)量列于下表： 精餾塔內(nèi)有關(guān)物料組成數(shù)量 項(xiàng)目 產(chǎn)品 加料 塔底排出液 數(shù)量 （ kg/h） P=17370 F=35440 W=58020 濃度 [摩爾分?jǐn)?shù) ] XP= XF= Xw=410 5 相對(duì)揮發(fā)度 α P= α F= α W= 氣相密度（ kg/m3） ρ VP= ρ VF= ρ VW= 液相密度（ kg/m3） ρ LP= ρ LF= ρ Lw= 根據(jù)產(chǎn)品加料和塔底排出液濃度求得各自的平均分子量： MP=460. 842+180. 158= MF=460. 136+180. 864= MW=46410 5+18= 飽和液體加料情況下，由于每塊塔板是按等分子氣化規(guī)律進(jìn)行傳質(zhì)，故整個(gè)塔上升蒸汽千摩爾數(shù)相等。 ρ LWh f =10 6 40 = =0. 29=＞ tW 所以設(shè)計(jì)符合要求。W L)=[() ] 103= 3. 回 流管內(nèi)液面高度與板間距的驗(yàn)算： （ 1）干板壓降 以浮閥全開時(shí)為準(zhǔn)： hv=(Wo2/2g)( ρ V/ρ L)10 3 =[()2/(2 )]( )10 3 =36 毫米液柱 （ 2）塔板有效液層的壓降： htl=+[(Lh/S)] = 50+[()] =37 毫米液柱 齊齊哈爾 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )用紙 33 由于克服表面張力的壓降很少，因此每層塔板的壓降分別為：ht=hV+ht1=+= 毫米液柱 （ 3）回流液自回流管流出的壓降： hs = [Ls/(S這樣板上實(shí)際液層高度為： hL=h0+h01＇ =50+24=74mm 2. 回流液在管內(nèi)停留時(shí)間及管下端與下板間距在降液管內(nèi)液體平均停留時(shí)間為： t=HtN)/ (N)]= [( 2217)] =齊齊哈爾 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )用紙 32 校核動(dòng)能因素 : F0=ω 0(ρ V)1/2=() 1/2=對(duì)照《酒精工業(yè)手冊(cè)》表在較高效率的范圍內(nèi)，塔板開孔率為： φ =(AO/AT)=[( 實(shí)際孔氣速為： ω 0 =[VS/( ω 0) =[() 2] = 個(gè) 閥孔按正三角形排列，中心距離為 t=108mm，排距 t＇ =(31/2/2)t =， 則操作區(qū)內(nèi)可安排的閥數(shù)為： N= Aα /（ t BC=35mm 則布閥區(qū)面積為： Aα =2[x(r 2x2)1/2+π /180r 2arcsin(x/r)] 式中 : x=D/2(WDBF)=(+)= r=D/2BC=所以 , Aα =(m2) 3. 浮閥的數(shù)量確定及布置 采用 F1型重閥片，其閥孔臨界氣速為： ω 0K=[]=()=現(xiàn)取閥孔氣速分別為： ω 0= OK==F1閥片要求閥孔 do為 39mm，故浮閥數(shù)為： NV =(VS/( 1. 溢流堰 取堰長(zhǎng)為： S== = m 溢流強(qiáng)度各為： i=Lh/S=(m(ρ l/ρ V)0..5 = ( /) (9 )= HthL=60060=520mm= m 表面張力? =查浮閥塔負(fù)荷系數(shù)算圖得： C20 = 表面張力校正為 : C? = C20( α /20)=( ) = 允許最大速度為 : Wmax= C20[(ρ L ρ V)/ ρ V] = [( )/] = m/s 設(shè)計(jì)空塔氣速為 : W== = m/s 則粗餾塔塔徑 : D=[VS/(W)] =[( )]= m 為簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，現(xiàn)取統(tǒng)一塔徑為 粗餾塔擬采用雙流型浮閥塔板。 VKF=10280 =（ m3/h） 同理，塔底排出的廢液為： VKW=MW/ρ LW =（ m3/h） LW=(W+D)/ ρ LW =145500/=（ m3/h） 這樣塔內(nèi)平均平均負(fù)荷 : Lh= (L F+LW)/= (+)=（ m3/h） 粗餾塔塔負(fù)荷及參數(shù) 項(xiàng)目 粗餾塔 氣相平均密度 kg/m3 ρ V=（ρ VP+ρ VF)= 液相平均密度 kg/m3 ρ L=（ρ LP+ρ LF)= 氣相負(fù)荷 m3/h Vh=31860 m3/s Vs= 液相負(fù)荷 m3/h Lh= m3/s Ls= Nmin=lg[(xF/1xF)(1xW/xW)]/lgα 1 式中：α =(α Fα W)1/2= 將有關(guān)值帶入，得 Nmin= 塊 參考作圖法取 13 塊。 MW/ρ VW=25610（ m3/h） 同理塔內(nèi)液相負(fù)荷為： 塔內(nèi)下流液量以千摩計(jì)應(yīng)為： LMP=P/MP= 30100/=（ kmol/h） 每千摩下流液的體積為： VKF=MF/ρ LF=（ m3/ kmol） VKP=MF/ρ LP=（ m3/ kmol） 齊齊哈爾 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )用紙 29 塔頂 回流液的體積為： LP=LMP MP/ρ VP=37580（ m3/h） VF= Vmol從雜醇油塔出來(lái)的酒精按 55%（ V） 計(jì)，其數(shù)量為： C＇ =2%P=338 kg/h 總物料衡算式： H+ D5= C+C＇ +W5 （ 4413） 熱量衡算式： HcHtH+D5I5+R5CcCtC =(R5+1)Ci5+C＇ cC＇ tC＇ +W3cWtw5+q5 （ 4414） 式中 R5— 雜醇油塔回流比， 10； cH、 cC、 cC＇ — 分別為進(jìn)入雜醇油塔酒精、離開雜醇油塔酒精、回流液的比熱， cH=（ kg? K）、