【正文】 溢流方式： U形流、單溢流、雙溢流及階梯式雙溢流。板式塔的溢流裝置包括溢流堰、降液管和受液盤等幾部分，其結(jié)構(gòu)與尺寸對塔的性能有重要的影響。 σL——操作物系的液體表面張力，mN/m；HT——板間距；hL——板上液層高度。例如在塔體人孔處，應(yīng)留有足夠的工作空間，其值不應(yīng)小于600mm。表34 塔板間距與塔徑的關(guān)系塔 徑/D，m～～～～～板間距/HT，mm200～300250～350300～450350～600400～600化工生產(chǎn)中常用板間距為：200，250，300，350，400，450，500，600，700，800mm。板間距與塔徑之間的關(guān)系，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，結(jié)合經(jīng)濟(jì)權(quán)衡，反復(fù)調(diào)整，已做出最佳選擇。所以在選取板間距時，要根據(jù)各種不同情況予以考慮。對完成一定生產(chǎn)任務(wù)，若采用較大的板間距，能允許較高的空塔氣速，對塔板效率、操作彈性及安裝檢修有利；但板間距增大后，會增加塔身總高度，金屬消耗量，塔基、支座等的負(fù)荷，從而導(dǎo)致全塔造價(jià)增加。Connel公式(適用于非碳?xì)湮锵?式中：α——塔頂與塔底平均溫度下的相對揮發(fā)度；μL——塔頂與塔底平均溫度下的液相粘度, 精餾段 式中：α——精餾段平均溫度下的相對揮發(fā)度；μL——精餾段平均溫度下的液相粘度, 提餾段 式中：α——提餾段平均溫度下的相對揮發(fā)度；μL——提餾段平均溫度下的液相粘度, 全塔所需塔板數(shù)：全塔效率： 理論精餾段的有效高度 理論提餾段的有效高度 板間距的初選板間距NT的選定很重要。xW、xO分別為水與有機(jī)物的液相摩爾分?jǐn)?shù)VW、VO分別為水與有機(jī)物的液相摩爾體積,cm3/molT——溫度,K 粘度液體平均黏度計(jì)算公式： 物性參數(shù)計(jì)算結(jié)果見表33表33物性參數(shù)塔頂精餾段進(jìn)料板提餾段塔釜溫度（）氣相密度（）液相密度（）表面張力（）黏度（）相對平均分子量（）————塔效率： O39。 表面張力對于二元有機(jī)物水溶液表面張力可用下試計(jì)算： σW、σO分別為純水與純有機(jī)物的表面張力,mN/m。塔頂溫度 塔釜溫度 進(jìn)料溫度 精餾段平均溫度提餾段平均溫度 氣相密度用理想氣體狀態(tài)方程計(jì)算：查化工原理下冊書溫度組分密度表可知 。有上述可得: D=精餾段: 精餾段操作線： =+提餾段： 提餾段操作線： 精餾段和提餾段理論板數(shù)的計(jì)算逐板計(jì)算法所得計(jì)算表格33表33塔板組成分布表塔板數(shù)xy1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 利用上述數(shù)據(jù)表格二通過Excel程序，根據(jù)相平衡線和精餾段和提餾段段操作線方程做Excel程序，由此，得到理論板12塊，加料板為第9塊理論板。第三章 塔的工藝計(jì)算、塔底產(chǎn)品的摩爾分?jǐn)?shù)丙酮的摩爾質(zhì)量 MA= kg/kmol水的摩爾質(zhì)量 MB= kg/kmol釜液組成 進(jìn)料組成 塔頂組成 平均摩爾質(zhì)量進(jìn)料平均相對分子量kg/kmol塔頂平均相對分子量kg/kmol塔釜平均相對分子量kg/kmol原料處理量 最小回流比的計(jì)算 氣液相平衡數(shù)據(jù)丙酮水的氣液相平衡數(shù)據(jù)見表31.表31 丙酮水的氣液相平衡數(shù)據(jù)XYt0010060595711將表中x,y數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合得到以下方程X= (0y)X=+ (y)X=+ (y)X=+ (y)X=+ (y) 最小回流比的計(jì)算丙酮水的汽液平衡組成圖圖31丙酮水的汽液平衡組成，丙酮水的汽液平衡組成關(guān)系繪出丙酮水txy和xy圖，因?yàn)槭橇弦菏桥蔹c(diǎn)進(jìn)料，所以Xe=Xq，由 總物料衡算方程 其中 操作線方程的計(jì)算：精餾段操作線提餾段操作線 實(shí)際回流比不同回流比下的N與R間的關(guān)系見表32。以上三項(xiàng)原則在生產(chǎn)中都是同樣重要的。 保證安全生產(chǎn)丙酮屬易揮發(fā)物料，不能讓其蒸汽彌漫車間。 降低生產(chǎn)成本是各部門的經(jīng)常性任務(wù)，因此在設(shè)計(jì)時，是否合理利用熱能，采用哪種加熱方式，以及回流比和其他操作參數(shù)是否選得合適等，均要作全面考慮，力求總費(fèi)用盡可能低一些。又如冷卻水出口溫度的高低，一方面影響到冷卻水用量，另方面也影響到所需傳熱面積的大小，即對操作費(fèi)和設(shè)備費(fèi)都有影響。要節(jié)省熱能和電能的消耗，減少設(shè)備及基建費(fèi)用。計(jì)算傳熱面積和選取操作指標(biāo)時，也應(yīng)考慮到生產(chǎn)上的可能波動。為此，必須具體考慮如下幾點(diǎn)： 滿足工藝和操作的要求所設(shè)計(jì)出來的流程和設(shè)備，首先必須保證產(chǎn)品達(dá)到任務(wù)規(guī)定的要求，而且質(zhì)量要穩(wěn)定，這就要求各流體流量和壓頭穩(wěn)定，入塔料液的溫度和狀態(tài)穩(wěn)定，從而需要采取相應(yīng)的措施。因?yàn)樵O(shè)置中間再沸器，可以利用溫度比塔底低的熱源，而中間冷凝器則可回收溫度比塔頂高的熱量。此外，通過蒸餾系統(tǒng)的合理設(shè)置，也可以取得節(jié)能的效果。然而，在大多數(shù)情況，這部分熱量由冷卻劑帶走而損失掉了。與此同時，合理利用精餾過程本身的熱能也是節(jié)約的重要舉措。選取強(qiáng)制回流！回流比可控，操作強(qiáng)度大！精餾過程是組分反復(fù)汽化和反復(fù)冷凝的過程，耗能較多，如何節(jié)約和合理地利用精餾過程本身的熱能是十分重要的。在精餾塔的設(shè)計(jì)中，塔頂回流有的采用加回流泵強(qiáng)制回流，有的是設(shè)置塔頂冷凝器自然回流，兩種回流方式的選擇原則，采用強(qiáng)制回流，回流量穩(wěn)定，操作性好，塔頂冷凝器和塔頂罐安裝位置低，適合于塔比較高的情況，框架等基礎(chǔ)設(shè)施投資較低，需要回流泵，需消耗能量。回流比是精餾操作中的重要工藝條件，其選擇的原則是使設(shè)備費(fèi)用和操作費(fèi)用之和最低。冷卻水出口溫度取得高些，冷卻劑的消耗可以減少，但同時溫度差較小，傳熱面積將增加。如果能用常溫水作冷卻劑，是最經(jīng)濟(jì)的。冷卻劑的選擇由塔頂蒸汽溫度決定。對于丙酮水的二元混合液，丙酮是輕組分，水由塔底排出，且水的比熱較大，故可采用直接水蒸氣加熱，并且可以利用壓力較底的蒸汽進(jìn)行加熱，無論是設(shè)備費(fèi)用還是操作費(fèi)用都可以降低。若塔底產(chǎn)物近于純水，而且在濃度稀薄時溶液的相對揮發(fā)度較大，便可采用直接蒸汽加熱。丙酮水體系選擇泡點(diǎn)進(jìn)料，q=1。從精餾原理來講，如果要使回流充分發(fā)揮作用，全部冷液從塔頂進(jìn)料，全部熱量從塔釜進(jìn)入是最佳的進(jìn)料狀態(tài)。丙酮水體系設(shè)計(jì)中，,此外丙酮和水在常壓下都是液體，而且都不是熱敏性物料，同時根據(jù)課程設(shè)計(jì)要求，,即常壓精餾。但在塔徑相同的情況下，適當(dāng)?shù)靥岣卟僮鲏毫梢蕴岣咚奶幚砟芰?。對于沸點(diǎn)低、在常壓下為氣態(tài)的物料，則應(yīng)在加壓下進(jìn)行精餾。確定操作壓力時，必須根據(jù)所處理物料的性質(zhì)，兼顧技術(shù)上的可行性和經(jīng)濟(jì)上的合理性進(jìn)行考慮。由于在本次化工原理課程設(shè)計(jì)的任務(wù)以及要求中，已經(jīng)確定了相關(guān)的條件。第二章 設(shè)計(jì)方案的確定精餾方案的選定主要目的在于確定整個精餾裝置的流程，主要設(shè)備的結(jié)構(gòu)型式和操作條件。15 英語要求：撰寫英文摘要。13 編寫設(shè)計(jì)說明書。11 繪制精餾塔系統(tǒng)工藝