【正文】 在論文完成之際，向老師表示最衷心的感謝，同時也感謝在此畢業(yè)設計過程中給予我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W 。 劉慧謹 老師嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L以及認真負責的治學態(tài)度給我們留下了 深刻的印象。 參考文獻 22 參考文獻 [1]化工原理 .上、下冊 .北京 :化學工業(yè)出版社 ,2021 [2] 常用化工單元設備的設計 . 上海：華東理工大學版社， 2021 [3]化工單元過程及設備課程設計 . 北京 :化學工業(yè)出版社 ,2021 [4]化工原理課程設計 . 大連：大連理工大學出版社， 2021 [5]化工原理課程設計 . 天津：天津大學 出版社， 2021 [6]化工設備設計 . 北京 :清華大學出版社 ,1996 [7]化學手冊 . 北京 :化學工業(yè)出版社 ,1996 [8]化工工藝設計手冊 . 北京 :化學工業(yè)出版社 ,1996 [9]現(xiàn)代填料塔技術指南 . 北京：中國石化出版社， 1998 [10]工業(yè)塔新型規(guī)整填料應用手冊 . 天津：天津大學出版社， 1993 [11]化工容器及設備設計簡明手冊 . 北京 :化學工業(yè)出版社 ,2021 [12]化工過程設計 . 北京 :化學工業(yè)出版社 ,1999 [13]化工設備設計基礎 . 天津：天津大學出版社， 2021 [14]化 學工程手冊 . 第二版上卷 . 北京 :化學工業(yè)出版社 ,1996 [15]化學工程手冊編輯委員會 .化學工程手冊 .第 3卷第十三篇 ,氣液傳質設備 .北京 :化學工業(yè)出版社 ,1989 致謝 錄 23 致 謝 在這篇論文的完成過程中，我得到了 劉慧謹 老師的大力支持與幫助，在此表示我最誠摯的謝意！ 在本次畢業(yè)設計過程中，我的指導老師 劉慧謹 給予我精心的指導。 （ 4）從塔底應提供蒸氣，而蒸氣的組成應與釜液相近，這通過在塔底安裝的再沸器使釜液部分氣化來解決。這可由塔頂引出氣全部冷凝后的部分冷凝液引回，稱為回流。每層塔板上相接觸氣液兩相的組成應接近，這樣才可能存在露點與沸點間的溫度差，這些在精餾 過程中系統(tǒng)會自動地 的蒸調節(jié)和適應。 操作情況 （ 1）每層塔板都發(fā)生部分氣化和部分冷凝，各層塔板提供一定的接觸時間使傳質進行，每層塔板接近于一次平衡蒸餾。生產(chǎn)時，原料液不斷地經(jīng)預熱器預熱到指定溫度后進入加料板，與精餾段的回流液匯合逐板下流，并與上升蒸氣密切接觸，不斷地進行傳質和傳熱過程，最后進入再沸器的液體幾乎全為難揮發(fā)組分，引出一部分作為餾殘液送預熱器回收部分熱能后送往貯槽。依據(jù)所設計的結果，應當采用強制循環(huán)式冷凝器 表 項目 再沸器 塔頂回流冷凝器 選型 釜式再沸器 強制 循環(huán)式 乙醇 水 精餾塔的設計 20 5 精餾裝置的工藝流程圖 圖 連續(xù)精餾的主要裝置和流程如 上 圖所示。 強制循環(huán)式 當塔頂處理量很大或塔板數(shù)很多時，若回流冷凝器置于塔頂將造成安裝，檢修等諸多不便，且造價高，可將冷凝器置于塔下部適當位置，用泵向塔頂輸送回流，在冷凝器和泵之間需設回流罐。其優(yōu)點是蒸汽壓降較小，節(jié)省安裝面積，可靠改變升氣管或塔板位置精確控制。 塔頂回流冷凝器的選擇 冷凝器是將工藝蒸氣冷凝為液體的設備，按其與塔頂相對位置可以區(qū)分，有以下兩大類：整體式及自流式，強制循環(huán)式。 強制循環(huán)式再沸器 強制循環(huán)式再沸器是依靠泵輸入機械功進行流體的循環(huán)。 虹吸 式再沸器 虹吸式再沸器的氣化率不能大于 40%，否則傳熱不良，且因加熱管不能充分潤濕而易結垢。符合本塔。優(yōu)點是對流體力學參數(shù)不敏感，可靠性高，可在高真空下操作，維護與清理方便。而本設計的塔頂塔徑為 。工業(yè)上常用的再沸器主要有以下幾種。 再沸器的選擇 再沸器又叫作蒸餾釜，該裝置的作用是加熱塔底料液使之部分氣化，以提供精餾塔內的上升氣流。 榆林學院學位論文 17 所設計篩板的主要結果匯總于下表 表 序號 項目 數(shù)值 序號 項目 數(shù)值 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 精餾段平均溫度℃ 精餾段氣相流量 VS（ m3/h） 精餾段液相流量 LS（ m3/h） 實際塔板數(shù) 有效段高度 m 塔徑， m 板間距， m 溢流形式 降液管形式 堰長， m 堰高， m 板上液層厚度， m 堰上液層厚度 ,m 降液管底隙高度， m 安定區(qū)寬度 ,m 邊緣區(qū)寬度 ,m 44 單 溢流 弓形 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 開孔區(qū)面積， m2 篩孔直徑 塔效率 篩孔數(shù)目 孔中心距離， m 開孔率 % 空塔氣速， m/s 篩孔氣速， m/s 穩(wěn)定系數(shù) 每層塔板數(shù)壓降， KPa 液末夾帶， ev 負荷上限 負荷下限 操作上限氣體流量 m3/s 操作下限氣體流量 m3/s 操作彈性 51% 6767 個 液泛控制 漏液控制 圖 ： 乙醇 水 精餾塔的設計 18 4 裝置輔助設備的選擇 精餾塔的附屬設備包括蒸汽冷凝器，產(chǎn)品冷卻器，再沸器，原料預熱器等。 4. 液泛線 令 Hd=φ (HT+ hw) , Hd=hp+hl+hd hp=hc+hl+ h? h1=β 對于平直堰 ,取堰上液層高度 how= 作為最小液體負荷標準，由下式得how=() E(3600 Ls / Lw)2/3=,取 E=1 則 LS,min=( 1000/)3/2()=（ m3/s） ,據(jù)此可作出與氣體流量無關的垂直液相負荷下限線 3。 5. 液泛 為防止塔內發(fā)生液泛，降液管內液層高 Hd 應服從式 Hdφ (HT+ hw) 乙醇 — 水物系屬一般物系，取φ =，則 φ (HT+ hw)=（ +） = 而 Hd=hp+hl+hd 板上不設進口堰 hd= U012= = 液柱 Hd=++= 液柱 Hdφ (HT+ hw) 故在本設計中不會發(fā)生液 泛現(xiàn)象。 3. 液沫夾帶 液沫夾帶量由 ev=( 106/6l)[ua/(HThf)] 計算 Hf== = 故 ev=( 106/ 103)[()]= 液 /kg 氣 kg液 /kg 氣，故在本設計中液沫夾帶量 ev在允許范圍內 。 (4)降液管底隙高度 h0 h0=Ln/(3600lwu01) 取 u01=（一般取 ～ ） h0=(3600 )= hwh0==how= 故降液管底隙設計合理 選用凹形受液盤，深度 hw1=50mm (1)塔板的結構 塔徑在 800～ 1200mm 時，采用分塊式，分三塊 (2)邊緣區(qū)寬度確定 取 溢流堰前的安定區(qū)寬度 WS= 進口堰后的安定區(qū)寬度 WS1= 無效區(qū)的邊緣寬度 WC= (3)開孔區(qū)面積計算 開孔區(qū)面積按下式計算： Aa=2{x（ r2x2） 1/2+[arcsin(x/r)]π r2/180} 式中 x=D/2(wd+ws) r=D/2wc 因為 x=D/2(wd+ws)=1/2（ +） = r=D/2wc=1/= 故 Aa=2{（ ） 1/2+[arcsin()]π } = (4)篩孔計算及其排列 篩孔直徑：由于該物系的表面張力為正，篩孔直徑 d0取 4mm 篩板厚度：選不銹剛塔板，厚度取δ = 孔中心距：相鄰兩篩孔中心的距離 t=3 d0=12mm 篩孔的排列與篩孔數(shù) 按正三角形排列，則篩孔的數(shù)目 n可按下式計算 n= Aa/t2= 開孔率φ：（篩板上篩孔總面積 A0與開孔區(qū)面積 Aa之比） φ = A0/Aa=（ 5/15） 2=% 氣體通過篩孔的氣速為 U0=vs/A0=( )=乙醇 水 精餾塔的設計 14 篩板的流體力學驗算 1. 塔板壓降 （ 1）干板阻力 hc的計算 干板阻力由公式 hc=（ u0/c0） 2(ρ φ /ρ l)計算 由 d0/s=5/=2 查干篩孔的流量系數(shù)圖，的 c0= hc=()2 ()= 液柱 （ 2）氣體通過液層的阻力 h1計算 由公式 h1=β hl=β (hw+how) 由氣相動能因子 F0=Uaρ φ 1/2 Ua=Vs/(ATAf) （單溢流板） F0= Vs/(ATAf) ρ φ 1/2=[(） /()] =(s 4= m2 實際空塔氣速為： u=Vs/AT=()/= m/s 精餾塔有效高度為： Z 精 =（ N 精 1） HT=(361) =14 m 提餾段有效高度為： Z 提 =（ N 提 1） HT=(71) = m 在進料板上方開一人孔，其高度為 ,故精餾塔的