【正文】 乙醇丙醇比熱容及汽化潛熱與溫度關系表溫度 60 70 80 90 100汽化熱 比熱容 汽化熱 比熱容 (1)、比熱容的計算（根據(jù)上表，利用插值法計算）塔頂溫度 tD 下的比熱容（℃） 求得 CpD =()=??同理求得 CpD=???????? /)(同理分別求得進料溫度 tF= Cp 乙醇=KJ/ klKxCCFWPAFWPBF?? /2.)21(2 塔底溫度 tW= Cp 乙醇=??/(2)、汽化潛熱的計算（方法與次熱熔的算法相同） gJrtBAD/?? KgJrCtBAF/.?? KgJrCtBAW/.?? 熱量衡算①0℃時塔頂上升的熱量：Qv，塔頂以 0℃為基準（ ）hmolRDLhKmolDRV /,/)1(??吉林化工學院化工原理課程設計9hKJMrVtCQDPDV /).( ???????②回流液的熱量：Qr ,tD=℃此溫度下 Qr=L kKmolJPR?/tR==③塔頂流出液的熱量： 因為塔頂流出液與回流液組成相同DQ= KJ/h PDC KmolJtQDP /???④進料的熱量：QF hJtCFPD /??⑤塔底殘液的熱量： WQ KF 09...⑥冷凝器消耗的熱量： C hJQDRVC /??????⑦再沸器提供的熱量： （全塔范圍內列衡算式）塔釜熱損失為 10%，則 = Q損 BBFWQ??損再沸器的實際熱負荷： hKJFDC / ??????計算得 QB=⑧熱量衡算計算結果：項目 進料 冷凝器 塔頂溜出液 塔底殘液 再沸器平均比熱容KJ/ _ _熱量Q/(KJ/h) 6536319.8 理論塔板數(shù)的計算 精餾塔的氣、液相負荷 hKmolFqVLlDR/)1(39。本設計建廠吉林地區(qū)，吉林夏季最熱月份日平均氣溫為 25℃。水蒸氣易獲得、清潔、不易腐蝕加熱管，不但成本會相應降低，塔結構也不復雜。煙道氣的缺點是比熱容及傳熱系數(shù)很低，加熱溫度控制困難。由于飽和水蒸汽冷凝時的傳熱系數(shù)很高，可以通過改變蒸汽壓力準確地控制加熱溫度。（計算過程使用 excel 軟件進行迭代計算）結果如下：塔頂： ????塔底： w6627進料： tF? 平均相對揮發(fā)度，根據(jù)上文求出的數(shù)據(jù)可得：ABp??塔頂： 塔底： 0F進料板： .??平均相對揮發(fā)度： )(3?FWD? 回流比的確定 最小回流比 (5)minDqxyR?? (6)108.2)(1??FFexy?（5） ， （6）聯(lián)立得： 47q630.?qy代入式（5）可以求得： ?R取操作回流比.2i? 熱量衡算 加熱介質的選擇吉林化工學院化工原理課程設計8常用的介質有飽和水蒸汽和煙道氣。吉林化工學院化工原理課程設計6第 2 章 工 藝 計 算 物料衡算已知 F=100kmol/h, xF=, xD=, xW=乙醇的摩爾質量 46/AMkgmol?丙醇的摩爾質量 0/Bl 原料液及塔頂、塔底產品的平均摩爾質量 )1(?????MxxMwAwWBDDfF 物料衡算原料處理量原料液 ： 0/Fkmolh總物料流量衡算： DW??易揮發(fā)組分： Fxx???聯(lián)立求解得 ： hKmolWDF /?????hKmol/?表 2—1 物料衡算結果表 溫度（露點）氣相組成關系式： (1)0BApx??溫度飽和蒸汽壓關系式（安托因方程）：乙醇： (2)???丙醇： (3)各層塔板壓力計算公式：進料 塔頂出料 塔底出料平均摩爾質量/(kg/kmol) 摩爾分數(shù)/ % 摩爾流量/(kmol/h) 100 吉林化工學院化工原理課程設計7 (4)??1ABApxpx????塔頂：已知乙醇的氣相組成 y 為產品組成 ，操作壓力為常壓，則通過聯(lián)立（1） 、 （2） 、(3)可求得操作溫度及組分飽和蒸汽壓；塔底：已知乙醇組成 ，操作壓力經初步計算為。由于本次設計為小型塔，故采用重力回流。因為塔頂冷凝器不已安裝，檢修和清理。其優(yōu)點是回流冷凝器無需支持結構，其缺點是回流冷凝器回流控制較。 回流比的選擇回流方式可分為重力回流和強制回流。上升蒸汽回流下來的冷液進行傳質，其優(yōu)點是釜液部分汽化，維持原來的濃度，以減少理論塔板數(shù)，其缺點是增加加熱裝置。但在一定的回流比條件下，塔底蒸汽回流液有稀釋作用，使理論板數(shù)增加，費用增加。直接蒸汽加熱直接由塔底進入塔內。泡點進料時，基于恒摩爾流假定，精餾段和提餾段上升蒸汽的吉林化工學院化工原理課程設計5摩爾流量相等，故精餾段和提餾段塔徑基本相等，制造上較為方便。采用泡點進料不僅對穩(wěn)定操作較為方便，且不受季節(jié)溫度影響。 進料狀況的選擇進料狀況一般有冷液進料，泡點進料。一般地，除熱明性物系，凡通過常壓蒸餾能夠實現(xiàn)分離要求，并能用江河水或循環(huán)水將餾出物冷凝下來的物系，都能采用常壓蒸餾；對敏性物系或者混合物泡點過高的物系，則宜采用減壓蒸餾；對常壓下餾出物冷凝溫度過低的物系，需提高塔壓或者采用深井水，冷凍鹽水作為冷卻劑；而常壓下呈氣態(tài)的物系必須采用加壓蒸餾。 總之，確定流程時要較全面，合理地兼顧設備，操作費用，操作控制及安全諸因素。甲醇和水不反應，且容易冷凝，故使用全凝器，用水冷凝。另外，為保持塔的操作穩(wěn)定性，流程中除用泵這節(jié)送入塔原料外也可以用高位槽送料，以免受泵操作波動的影響。在此過程中，熱能利用率很低，為此，在確定裝置流程時應考慮余熱的利用。間歇蒸餾具有操作靈活，適應性強等優(yōu)點，適合于小規(guī)模，多品種或多組分物系的初步分離。按過程按操作方式的不同，分為聯(lián)組整流和間歇蒸餾兩種流程。其缺點是小孔徑篩板易堵塞，不適宜處理臟的、粘性大的和帶固體粒子的料液。 篩板塔制造維修方便，相同條件下生產能力比泡罩塔高 10%—15%，板效率亦約高 10%—15%，而每板壓力降則低 30%左右，適用于真空蒸餾；塔板效率較高，但稍低于浮閥塔。篩板的優(yōu)點是結構簡單，造價低；板上液面落差小，氣體壓降低，生產能力較大，氣體分散均勻，傳質效率較高。根據(jù)孔徑的大小，分為小孔徑篩板和大孔徑篩板兩類。篩板精餾塔是煉油、化工、石油化工等生產中廣泛應用的汽液傳質設備。⑻ 林德浮閥 林德浮閥是專為真空精餾設計的高效低壓降塔板，在整個浮閥上布置一定數(shù)量的導向斜孔，吉林化工學院化工原理課程設計3并在塔板入口處設置鼓泡促進裝置。氣流噴射方向是水平的，液滴在垂直方向的初速度為零，液沫夾帶量很小。 ⑸ 網孔塔板 網孔塔板采用沖有傾斜開孔的薄板制造，具有舌形塔板的特點，并易于加工。⑷ 舌形塔板 舌形塔板是為了防止過量液沫夾帶而設計的一種塔型，由舌孔噴出的氣流方向近于水平，產生的液滴幾乎不具有向上的初速度。氣量較小時可避免過多的漏液，氣量較大時可使氣速不致過高，降低了壓降。這種結構不僅結構過于復雜，制造成本高，而且氣體通道曲折多變、干板壓降達、液泛氣速低、生產能力小。⑴ 泡罩塔板泡罩塔板的氣體通道是由升氣管和泡罩構成的。 根 據(jù) 操 作 方 式 又 可 分 為 連 續(xù) 精 餾 塔 與 間 歇 精 餾 塔 。吉林化工學院化工原理課程設計2緒 論精 餾 塔 （ fractionating column） 是 進 行 精 餾 的 一 種 塔 式 汽 液 接 觸 裝 置 ， 又 稱 為 蒸 餾塔 。 通 過 對 精 餾塔 的 運 算 ， 可 以 得 出 精 餾 塔 的 各 種 設 計 如 塔 的 工 藝 流 程 、 生 產 操 作 條 件 及 物 性 參 數(shù) 是 合理 的 ， 各 種 接 管 尺 寸 是 合 理 的 ， 以 保 證 精 餾 過 程 的 順 利 進 行 并 使 效 率 盡 可 能 的 提 高 。 工 藝 參 數(shù) 的 選 定 泡 點 進料 、 泡 點 回 流 。 此 設 計 針 對 二 元 物 系 的 精 餾 問 題 進 行 分 析 、 選 取 、 計 算 、 核 算 、 繪圖 等 ， 是 較 完 整 的 精 餾 設 計 過 程 ， 該 設 計 方 法 被 工 程 技 術 人 員 廣 泛 的 采 用 。塔 設 備 是 化 工 、 煉 油 生 產 中 最 重 要 的 設 備 類 型 之 一 。 精 餾 操 作 在 化 工 、 石 油 化 工 、 輕 工 等 工 業(yè) 生 產 中 中 占 有 重 要 的 地 位 。（3） 寫出該精餾塔的設計說明書，包括設計結果匯總和設計評價。 吉 林 化 工 學 院化 工 原 理 課 程 設 計題目 乙醇丙醇二元物系篩板精餾塔設計 教 學 院 化學與制藥工程學院 專業(yè)班級 應用化學 學生姓名 學生學號 10250227 指導教師 計海峰 2022 年 6 月 21 日 吉林化工學院化工原理課程設計2課程設計任務書設計題目：乙醇丙醇二元物系篩板精餾塔設計工藝操作條件(1) 加料量為: 100kmol/h (2) 加料狀態(tài)： 泡點進料 (3) 分離要求： 進 料 組 成 x= 餾出液組成 xd= 釜 液 組 成 xw= （以上均為摩爾分率） 加料熱狀況 q=(4) 操作壓力： 常壓 （絕壓） ，單板壓降≤?(5) 回流比 in(.20)R?設計任務：（1） 完成該精餾塔的工藝設計，包括物料衡算、熱量衡算、篩板塔的設計計算。（2） 畫出帶控制點的工藝流程圖(2 號圖紙)、精餾塔工藝條件圖(2 號圖紙)。吉林化工學院化工原理課程設計3目 錄摘 要 ..........................................................1緒 論 .........................................................2 ...................