【正文】 2) 對(duì)于多組分系統(tǒng) L? 可按下式計(jì)算，即 ?? LiiL x ?? Li? ——液相任意組分 i 的黏度， .mpas ； ix ——液相中任意組分 i 的摩爾分?jǐn)?shù)。一類是較全面的考慮各種傳質(zhì)和流體力學(xué)因素的影響，從點(diǎn)效率出發(fā)，逐步計(jì)算出全塔效率；另一類是簡(jiǎn)化的曲靖師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)論文 11 經(jīng)驗(yàn)計(jì)算法。 1 0 9 . 9 4 8 . 8 5 0 . 0 0 86 1 . 0 5 6 1 . 0 5n n W nLWy x x xVV? ? ? ? ? ? ?? 理論塔板數(shù)的確定 理論板數(shù) TN 由芬斯克方程式可知： m in1 0. 86 0 1 0. 86 0lg lg1 1 0. 86 0 0. 00 811l g l g 2. 26WDDWmXXXXN??? ???? ? ? ? ?? ? ? ??? ????? ? ? ???? ??? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? (31) 馮仿華：年處理 水連續(xù)篩板精餾塔設(shè)計(jì) 10 1 ? ? ? 并且 m i n 3 .3 1 1 .5 4 6 0 .3 81 3 .1 1RRR? ????? 由吉利蘭圖 [3]查得： m i n 7 . 2 30 . 3 2 511TTN N NNN?????? 解得 : 12TN ? 進(jìn)料板 m in1 0. 86 0 1 0. 20 7lg lg1 1 0. 86 0 0. 20 71 1 2. 91l g l g 2. 26 0DFDFmXXXXN???? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ???? ? ? ? ? ? ? ???? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? 前已經(jīng)查出 m in 1T TNNN? ?? m in TNNN? ?? TN N? ?? ? 故進(jìn)料板為從塔頂往下的第 5 層理論板 :即 5FN ? 總理論板層數(shù) ： 12TN ? ， 不包括再沸器 進(jìn)料板位置 ： 5FN? 全塔效率 TE 塔的平均溫度 混合物的平均相對(duì)揮發(fā)度 3= 6D F W? ? ? ? ?。1 39。 46. 16 1 63. 74 109 .9 /L L qF k m ol h? ? ? ? ? ? 39。 乙醇和水的 Antoine 常數(shù)如下 表 22 Antoine 常數(shù)值 組分 A B C 乙醇 (A) 水（ B） 全塔平均溫度 下 ,全塔的相對(duì)揮發(fā)度 00ABPP??。 式中： ? —溶液中酒精對(duì)水的相對(duì)揮發(fā)度； Av 、 Bv —溶液中酒精對(duì)水的揮發(fā)度； A B A Bx x y y、 、 、 —相平衡時(shí)液相和氣相中各組分的摩 爾分?jǐn)?shù)。 = 4 6 /M k g k m o l M k g k m o l水 乙 醇。原料 40%（ w/w）乙醇水溶液。塔釜產(chǎn)品接近純水，一部分用來(lái)補(bǔ)充加熱蒸汽，其余儲(chǔ)槽備稀釋其他工段污水排放。 熱 再沸器，冷凝器等附屬設(shè)備的安排：塔底設(shè) 置再沸器，塔頂蒸汽完全冷凝后在冷卻至 060C 回流入塔。由于原料溫度穩(wěn)定，為減少操作成本采用 030C 原料冷液進(jìn)料。 塔板形式：根據(jù)生產(chǎn)要求，選擇結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工，造價(jià)低廉的篩板塔，篩板塔處理能力大，塔板效率高，壓降較低，在乙醇和水這種黏度不大的分離工藝中有很好表現(xiàn)。由于所涉濃度范圍內(nèi)乙醇和水的揮發(fā)度相差較大，因而無(wú)須采用特殊精 餾。原料液連續(xù)加入精餾塔中，并連續(xù)收集產(chǎn)物和排出殘液。 馮仿華：年處理 水連續(xù)篩板精餾塔設(shè)計(jì) 4 工業(yè)上對(duì)精餾塔的設(shè)計(jì)要求： ① 生產(chǎn)能力大； ② 操作彈性大，分離效率高； ③ 流體流動(dòng)阻力小，操作費(fèi)用低； ④ 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，制造、安裝、維修方便等 [3]。化工生產(chǎn)中的原料由若干組分所構(gòu)成其中間產(chǎn)物所含成分較少可以忽略不計(jì)，精餾采用典型的單元操作。 在化工生產(chǎn)中雖然有很多分離方法但大多都是用精餾的方法將物質(zhì)進(jìn)行分離提純。塔里的混合物不斷進(jìn)行上述過程，而進(jìn)料口不斷有原料的加入。氣相上升到塔頂上方的冷凝器中，這些氣相被降溫到泡點(diǎn)，其中的液態(tài)部分進(jìn)入產(chǎn)品冷卻器中，停留一定的時(shí)間然后進(jìn)入酒精的儲(chǔ)罐，而其中的氣態(tài)部分重新回到精餾塔中，這個(gè)過程就叫做回流。然后，原料從進(jìn)料口進(jìn)入到精餾塔中。 原料液由泵從原料儲(chǔ)罐中引出，在預(yù)熱器中預(yù)熱至 084C 后送入連續(xù)板式精餾塔（篩板塔），塔頂上升蒸汽流采用強(qiáng)制循環(huán)式列管全凝器冷凝后一部分作為回流液，其余作為產(chǎn)品經(jīng)冷卻至 025C 后送至產(chǎn)品槽；塔釜采用熱虹吸立式再沸器提供氣相流，塔釜?dú)堃核椭翉U熱鍋爐。 因此，本設(shè)計(jì)選擇泡點(diǎn)進(jìn)料，即 1q? 。這樣一來(lái)，進(jìn)料溫度就不受季節(jié)、氣溫變化和前道工序波動(dòng)的影響，塔的操作就比較容易控制。因此，根據(jù)上述設(shè)計(jì)要求，本設(shè)計(jì)采用常壓操作，泡點(diǎn)進(jìn)料，間接加熱以及冷水冷凝的曲靖師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)論文 3 冷卻方式，適當(dāng)考慮熱能利用。 能量的利用 精餾過程的特性是重復(fù)氣化和冷凝。但對(duì)有些物系，當(dāng)殘液中易揮發(fā)組分濃度低時(shí)，溶液的相對(duì)揮發(fā)度大，容易分離故所增加的塔板數(shù)并不多，此時(shí)采用間接蒸汽加熱是合適的 。塔底產(chǎn)物主要是水而且需要的熱量較多采用水進(jìn)行直接加熱，直接加熱的優(yōu)點(diǎn)是：可以利用較低的蒸汽加熱，在塔內(nèi)只需安裝鼓泡管，不需要安裝龐大的傳熱面， 這樣，操作費(fèi)用和設(shè)備費(fèi)用均可節(jié)省一些，但是直接蒸汽加熱，蒸汽的不斷涌入， 對(duì)塔底溶液起了稀釋作用。 加熱和冷凝 精餾塔的加熱方式一般采用間接加 熱方式。不受季節(jié)氣溫的影響，此外泡點(diǎn)進(jìn)料精餾段與提餾段的塔徑相同，在設(shè)計(jì)和制造上液方便。在實(shí)際生產(chǎn)中為了方便控制和增加分離效果通常采用泡點(diǎn)進(jìn)料，即將原料加熱到泡點(diǎn)才送入精餾塔中。 操作條件的選擇 操作壓強(qiáng) 根據(jù)處理物料的性能和設(shè)計(jì)任務(wù)可以在常壓、加壓和減壓三種條件下進(jìn)行，本設(shè)計(jì)中乙醇和水都為一般原料選擇常壓下操作。 如此進(jìn)行下去，最終的液相即為高純度的難揮發(fā)組分產(chǎn)品。 39。3x 的液相，顯然 39。2x 的液相部分汽化，又可得 圖 11 精餾原 理 馮仿華：年處理 水連續(xù)篩板精餾塔設(shè)計(jì) 2 到組成為 39。2y 的汽相和組成為 39。繼續(xù)將組成為 2y 的汽相進(jìn)行部分冷凝，又可得到組成為 3y 的汽相和組成為 3x 的液相，顯然 3y 2y 1y 如此進(jìn)行下去，最終的汽相經(jīng)全部冷凝后，即可獲得高純度的易揮發(fā)組分產(chǎn)品。如圖片 11 所示，將組成為 Fx 、 溫度為 Ft 的某混合加熱至泡點(diǎn)以上，則該混合物被部分汽液化，產(chǎn)生汽液兩相，其組成分別為 1y 和 1x ， 此時(shí)11Fy x x??。該設(shè)計(jì)中，用精餾的方法來(lái)分離乙醇和水的混合物。在化工、石油、輕工等生產(chǎn)過程中，原料和中間產(chǎn)品有許多是由幾具組分組成的液相均相混合物 (或稱混合液、溶液 )，為了對(duì)某些組分進(jìn)行提純，或回收其中有用的組分，常需將混合液進(jìn)行分離。多年來(lái)，蒸餾工藝被認(rèn)為是最經(jīng)濟(jì)的工業(yè)化回收乙 醇的方法。因其良好的理化性能，而被廣泛地應(yīng)用于化工、日化、醫(yī)藥等行業(yè)。 38 塔頂蒸汽出口徑及選型 36 再沸器 36 冷凝器的傳熱面積和冷卻水的消耗量 36 冷凝器的選擇：強(qiáng)制循環(huán)式冷凝器 31 液相負(fù)荷上限線 29 嚴(yán)重泄露線 27 降液管液泛線 27 嚴(yán)重泄漏液校核 25 液降管液閥校核 23 塔板阻力的校核 23 7 塔板流體力學(xué)驗(yàn)算 21 邊緣寬度的確定 21 塔板布置 21 溢流堰的設(shè)計(jì) 20 溢流堰 19 殼體、封頭尺寸的確定 16 塔徑的計(jì)算 15 氣液相體積流率 10 實(shí)際塔板數(shù) 10 全塔效率 9 3 塔板數(shù)的確定 6 操作線的確 定 5 塔頂與塔底的平均溫度下的揮發(fā)度 5 塔溫的確定 4 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率 4 精餾塔的物料衡算 3 流程說(shuō)明 2 2 設(shè)計(jì)方案及計(jì)算 2 進(jìn)料狀況 1 精餾操作在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用 distillation tower design of sieve plate tower。 關(guān)鍵詞：乙醇 水；精餾塔設(shè)計(jì)； 篩板塔 ；工藝要求 Annual Processing Capacity of the Design of 12021 Tons of Ethanol Eater Continuous Sieve Plate Distillation Tower Abstract: Ethanol water industry is the most mon solvent, is also an important chemical raw materials, is a colorless, nontoxic, no carcinogenicity, pollution and corrosion of liquid mi xtures. Due to its excellent physical and chemical properties, widely used in the national economy in many sectors, in recent years, due to rising fuel prices, ethanol fuel are increasingly replacing traditional fuel trend. But as a result of ethanol water system with azeotropic phenomenon, ordinary distillation to obtain high purity ethanol. Therefore, to study and improve the ethanolwater distillation equi