【正文】 mNm / 31 ???? ， HT= m 16 )(fTamv hHue ??? ?? 將 ua1， hf代入 下 式得 : = 3236 )( SS LV ???? ?? SV = SL 在操作范圍內(nèi)，取幾個(gè) LS值，依上式計(jì)算出相應(yīng)的的 VS值列于表 表 霧沫夾帶線計(jì)算結(jié)果表 LS（ m3/s） 103 103 103 103 VS（ m3/s） 依表中數(shù)據(jù)在提餾段負(fù)荷性能圖中做霧沫夾帶線，如圖 21 所示。 液泛驗(yàn)算 為防止降液管液泛的發(fā)生，應(yīng)使降液管中清液層高度 )( WTd hHH ??? Hd=hP+hL+hd mhL Lh W Sd ) ()( 220 ????? Hd=hP1+hL+hd=++= 取Ф =， Ф（ HT+hW） =（ +） = )( WTd hHH ??? ∴在設(shè)計(jì)負(fù)荷下不會(huì)發(fā)生液泛。 23 漏液的驗(yàn)算 1,1,01, ) 0 5 ( mvLmLOW hhCu ?????? ??? sm sm / 3 0 5 8 0)0 0 2 0 5 (7 7 ??????? 篩板的穩(wěn)定性系數(shù) ,1,0 ??? OWuuK 該值大于 ，符合設(shè)計(jì)要求。 每層塔板上的開孔面積 A0=φ Aa= = 氣體通過篩孔的氣速 101,0 ???? smAVu S 精餾段塔有效高度 Z1=（ 10– 1） = 22 篩板流體力學(xué)驗(yàn)算 1 氣體通過篩板壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨? 1. 干板壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨?hc 530 ???d 查 文獻(xiàn) [2]得 C0= mCuhLmmvc ) () ()()( 21,1,201,01, ????? ?? 2. 氣流穿過板上液層壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨?hl 11 ?????? smAA Vu fT Sa 氣相動(dòng)能因數(shù) FA ,11 ???? mvaa uF ? 由設(shè)計(jì)書圖 5– 11 查取板上液層充氣系數(shù) ? = hl=? hL=? （ hW+hOW） = = 3. 克服液體表面張力壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨?hσ mdgh Lm m 00 301,11, ??? ??????? ?? ?? 通過篩板壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨? hP1=hC+hl+ 1,?h =++= 單板壓降： PaPaghP LmPP l 7 0 4 4 40 7 ,1 ????????? ? 符合設(shè)計(jì)要求。 1． 溢流堰長(zhǎng) LW== 0.= 2． 出口堰高 hW=hLhOW 式中 ： hL––– 板上液層高，取 hOW––– 板上方液頭高度 ??DLW 由 文獻(xiàn) [2]查知 ，溢流收縮系數(shù) E= 01 ) ()( 323323 ???????? ?? WhOW LLEh ∴ hW== m 3． 降液管的寬度 Wd與降液管的面積 Af 由 ?DLw 查教材圖 1040 得 Wd/D=， Af/AT= 故 Wd= = Af=（ ） D2= = 計(jì)算液體在降液管中停留時(shí)間以檢驗(yàn)降 液管面積。 )()20( ???? mCC ? 20 液泛速度 11,1,1, 50.. ????????? smCumvmvLmF ? ?? 取安全系數(shù)為 u = max ?? =塔徑 mD ???? 圓整為 D= 空塔氣速 122 )4( ????????? smDVu S? 由 D=，根據(jù)教材表 101，塔的板間距 HT可以為 450mm。 h1 2 提餾段氣液負(fù)荷計(jì)算 13132,2,1132,2,136003600)1(???????????????????????????????????????hmLSmMLLhk mo lLSmMVVhk mo lFqVVhLmLmSVmVmS?? 精餾段工藝設(shè)計(jì) 精餾段塔和塔 板主要工藝尺寸計(jì)算 1 塔徑 D 初選所設(shè)計(jì)的精餾塔為中型塔，采用單流型塔板，板間距 HT=450mm。 h1 131,1, 00 00 ????????? SmMVVVmVmS ? L=RD= = kmol m1 σ M， W= + = m1 對(duì)于塔底： tW=100℃，σ A= m1，σ B= mN m1 σ M， D= + = m3 則 ??????? mkgl m Wl m W ?? 精餾段平均液相密度： 3,1, ??????? mkgFLmDLmLm ??? 提餾段平均液相密度： 3,2, ??????? mkgFLmWLmLm ??? 對(duì)于塔頂 氣相 ： 3111 )( ????? ????? mkgTR MpmmmD? 對(duì)于進(jìn)料板 氣相 ： 18 3222 )( ????? ????? mkgTR MpmmmF? 對(duì)于進(jìn)料板 氣相 ： 3222 )( ????? ????? mkgTR MpmmmW? 精餾段平均氣相密度： 31, ??? mkgmv? 提餾段平均氣相密度： 32, ??? mkgmv? 3 液體表面張力 ?? ?? ni iim x1 ?? 對(duì)于塔頂： tD=℃，σ A= m3 則 ??????? mkgl m Fl m F ?? 對(duì)于塔底： tW=100℃，ρ L， A= m3 則 ??????? mkgl m Dl m D ?? 對(duì)于進(jìn)料板： tF= ℃，ρ L， A= 其中α為質(zhì)量分率， 對(duì)于塔頂： tD=℃，ρ L， A= Kmol1 液相 ： 2 , ???mLM Kg Kmol1 液相 ： 1, ???mLM Kg Kmol1 液相平均分子量為： ML， WM= +（ 1– ） = Kmol1 液相平均分子量為： ML， FM= + ()= Kmol1 液相平均分子量為： ML， DM= +（ 1– ） = A,B,C―― Antoine 常數(shù)， 式中 A、 B、 C 為常系數(shù)，對(duì)于乙醇－水物系，其值見表 23 表 23 組分 A B C 乙醇 水 1 * 1 0 1 . 3 1 0 1 . 31d a tmP k p a k p aa tm?? 16 注：表中乙醇以 A表示；水以 B表示。 ∴ ET=– ==% 篩板塔的板效率為： 15 652 117 52%TE ? ? ? ? 實(shí)際塔板數(shù)及實(shí)際加料位置 精餾段 N1=5/=，取 10塊 總板數(shù) N=25/=，取 49塊 實(shí)際進(jìn)料位置為第 10 塊板。 s， μ B= 塔頂 TD=℃ ， 塔底 TW=100℃ 塔平均溫度 : （ +100） /2= 該溫度下進(jìn)料液相平均粘度為 μ m= A+()μ B =?+?3166 =從減少固定投資，提高經(jīng)濟(jì)效益的角度出發(fā)，選用強(qiáng)制進(jìn)料的加料方式。 在流程確定方案選擇上，本設(shè)計(jì)盡可能 的減少固定投資，降低操作費(fèi)用，以期提高經(jīng)濟(jì)效益。塔頂上升蒸汽采用全凝器冷凝后，冷凝液部分利用重力泡點(diǎn)回流；部分連續(xù)采出經(jīng)冷卻器冷卻后送至產(chǎn)品罐。 我國(guó)目前的乙醇標(biāo)準(zhǔn)還是以釀造法為依據(jù)而制定的，分為精餾級(jí)、醫(yī)藥級(jí)和 工業(yè)級(jí)三種。 11 二、 其他方法 1乙醛加氫法：3 2 2 5CH CH O H C H O H? 催 化 劑 2 粗醇精制的目的 利用乙烯直接水合法合成的乙醇溶液中大部分是水，乙 醇濃度僅為 10～ 15％ 左右，其中還含有少量的乙醚、乙醛、丁醇及其他有機(jī)化合物。 一、 乙烯水合法 2 2 2 4 3 2 22 2 2 4 3 2 23 2 2 2 2 5 2 43 2 2 2 2 5 2 422C H C H H SO C H C H O SO O HC H C H H SO C H C H O SOC H C H O SO O H H O C H O H H SOC H C H O SO H O C H O H H SO? ? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ?第 一 步 ：或 （ ）第 二 步 ：（ ） 乙烯直接水合法系乙烯和水在催化劑、高溫、加壓條件下直接加成得到乙 醇的方法： 2 4 2 2 52 3 0 3 0 0 7 0 8 0C H H O C H O HC??。這種酒精溶液是很稀的溶液，大約含 1％的乙醇，經(jīng)蒸餾后便可得到純度為 95％的乙醇。 6 12 5 2 6 12 6xC H O x H O x C H O??（ ） （纖維） （葡萄糖） 在用纖維造紙的企業(yè)中，有大量的廢亞硫酸鹽堿液產(chǎn)生，對(duì)這種廢液經(jīng)過蒸煮等過程的處理后得到乙醇。 6 12 5 2 12 22 1112 22 11 2 6 12 66 12 6 2 5 211( ) (22222m C H O mH O m C H OC H O H O C H OC H O C H OH C O??????糖 化 酶 ）麥 芽 糖 酶酒 化 酶 10 為了 制備乙醇，要用硫酸或鹽酸處理（水解）木材，將纖維變成葡萄糖。發(fā)酵法有糧食發(fā)酵 法、木材水解發(fā)酵法、亞硫酸鹽廢堿液法；水合法有乙烯間接水合法和 乙烯直接水合法。 表 13 液相密度 溫度 t,℃ 70 80 90 100 110 A? ,kg/m3 B? ,kg/m3 表 14 液體的表面張力 ? 溫度 t,℃ 70 80 90 100 110 A? ,mN/m B? ,mN/m 表 15 液體的粘度L? 溫度 t,℃ 70 80 90 100 110 LA? mPa 9 LB? mPa 表 16 液體氣化熱 ? 溫度 t,℃ 70 80 90 100 110 A? ,kJ/kg B? ,kJ/kg 2283. 注：表中乙醇以 A表示，水以 B表示，以下相同。 (5) 主要設(shè)備的工藝條件圖：圖面應(yīng)包括設(shè)備的主要工藝尺寸，技術(shù)特性表和接管表。 (3) 輔助設(shè)備的選型：典型輔助設(shè)備主要工藝尺寸的計(jì)算；設(shè)備規(guī)格型號(hào)的選定。 ： (1) 全塔物料衡算 （ 2）求理論塔板數(shù) (3) 全塔熱量衡算 (4) 氣液相負(fù)荷及特性參數(shù) (5) 篩板塔設(shè)計(jì) (6) 流體力學(xué)性能校核 (7) 畫出負(fù)荷性能 ： 篩板塔是現(xiàn)今應(yīng)用最廣泛的一種塔型，設(shè) 計(jì)比較成熟，具體優(yōu)點(diǎn)如下： (1) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、金屬耗量少、造價(jià)低廉 . (2) 氣體壓降小、板上液面落差也較小 . (3) 塔板效率較高 . (4) 改進(jìn)的大孔篩板能提高氣速和生產(chǎn)能力，且不易堵塞塞孔 . ： (1) 設(shè)計(jì)方案的選定：對(duì)給定或選定的工藝流程、主要設(shè)備的形式進(jìn)行簡(jiǎn)要的論述。 （ 2）畫出帶控制點(diǎn)的工藝流程圖、塔板負(fù)荷性能圖、塔板、精餾塔工藝條件圖。 塔頂濃度為含乙醇 %（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的酒精，產(chǎn)量為 25噸 /天； 常壓 P=1atm(絕壓 ) 并在查閱文獻(xiàn)、準(zhǔn)確選用公式和合理利用數(shù)據(jù)，以及用簡(jiǎn)潔文字、圖表表達(dá)設(shè)計(jì)結(jié)果及制圖等方面能力得到基本訓(xùn)練。進(jìn)行此次課程設(shè)計(jì)的目的是為了培養(yǎng)綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí) ,來解決實(shí)際化工問題的能力 ,做到能獨(dú)立進(jìn)行化工設(shè)計(jì)初步訓(xùn)練，為以后從事設(shè)計(jì)工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 蒸餾是分離均相混合物的單元操作，精餾是最