【正文】 （ 4） 設計流程（見最后一頁） 。塔進料溫度要求接近但不超過 進料的飽和溫度。 產品均需要冷卻到 40℃ 。1/26 組數 40 組員：李海龍、劉盼盼、 王玉琳 化化 工學院 2/26 目錄 一、 題目┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 3 二、 乙醇 異丁醇 txy、 xy 圖┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 3 理論板求解┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 4 填料塔類型和高度計算┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 6 工藝流程圖┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 6 換熱器計算與選取┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 6 板式精餾塔的設計和泵的選取及核算┈┈┈┈┈ 13 三、 思考題┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 18 四、 創(chuàng)新 ┈┈ ┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 20 五、 誤差分析┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 20 3/26 一、題目 某工廠利用發(fā)酵法生產酒精工藝過程中，產生一股乙醇與異丁醇的混合物，該混合物中含有乙醇 45%（質量百分數，下同）。現欲用常壓精餾塔對上述混合物進行分離， 要求分離后乙醇和異丁醇的純度均不小于 95%。 塔釜采用外置再沸器，冷公用工程為循環(huán)水（ 20℃ →30 ℃ ），熱公用工程為 （表壓）的飽和水蒸汽，環(huán)境溫度為 20℃ 。 二、 （ 1） 已知乙醇與異丁醇沸點分別為 ℃、 ℃ ∴在此之間取溫度（℃）： 、 、 、 、 、 、 、 、 100、 、105幾點，分別在飽和蒸汽壓曲線上查得相應的點位置，計算 x， y整理得 溫度 （℃） 80 85 90 95 100 105 乙醇 /Kpa 110 160 210 異丁醇 /Kpa x 5 y 計算舉例 第一組 x= 000BABpppp??= ?? = y= 0Appx= = 4/26 根據上表繪出 xy圖與 txy圖如下所示 0 1乙醇 異丁醇的t x y 圖t/℃ 0 .0 0 0 .0 5 0 .1 0 0 .1 5 0 .2 0 0 .2 5 0 .3 0 0 .3 5 0 .4 0 0 .4 5 0 .5 0 0 .5 5 0 .6 0 0 .6 5 0 .7 0 0 .7 5 0 .8 0 0 .8 5 0 .9 0 0 .9 5 1 .0 00 .0 00 .0 50 .1 00 .1 50 .2 00 .2 50 .3 00 .3 50 .4 00 .4 50 .5 00 .5 50 .6 00 .6 50 .7 00 .7 50 .8 00 .8 50 .9 00 .9 51 .0 0Y X 乙醇 異丁醇 yx圖 （ 2） 在 xy圖上用圖解法求理論板數 計算過程：AM= BM=∴ Fx = 0 .4 5 / 4 6 .0 6 90 .4 5 / 4 6 .0 6 9 0 .5 5 / 7 4 .1 2 2 8? = Dx = 0 . 9 5 / 4 6 . 0 6 9 0 . 9 6 80 . 9 5 / 4 6 . 0 6 9 0 . 0 5 / 7 4 . 1 2 2 8 ?? 0 . 0 5 / 4 6 . 0 6 9 0 . 0 7 80 . 0 5 / 4 6 . 0 6 9 0 . 9 5 / 7 4 . 1 2 2 8Wx ??? 5/26 在上圖取 ( , )DDAxx為（ ， ）做 x= 垂直于 x 軸為 q 線方程交 xy線于點 ( , )q qyx則 Rmin= 68 05 88 05 68Dq qqxxy x? ????? R=2Rmin= ∴ 0 .9 6 8 0 .4 0 71 1 .3 7 6 1DRx ???? 取點（ 0， ） 為 C點 連接 AC為精餾段操作線方程交 q線于 D點，取 E點 ( , )wwxx為（ ， ） 連接 DE為提留段操作線方程 圖解法求理論塔板數 0 .0 0 0 .0 5 0 .1 0 0 .1 5 0 .2 0 0 .2 5 0 .3 0 0 .3 5 0 .4 0 0 .4 5 0 .5 0 0 .5 5 0 .6 0 0 .6 5 0 .7 0 0 .7 5 0 .8 0 0 .8 5 0 .9 0 0 .9 5 1 .0 00 .0 00 .0 50 .1 00 .1 50 .2 00 .2 50 .3 00 .3 50 .4 00 .4 50 .5 00 .5 50 .6 00 .6 50 .7 00 .7 50 .8 00 .8 50 .9 00 .9 51 .0 0Y X 畫梯 度級即可取的板數為 9塊（包括再沸器） 從第四塊板進料 （ 3） 若采用填料塔，采用 520Y金屬孔板波紋填料查的每米填料理論板數為 塊，取 4tn? 則 11 0 .2 54tH E TP mn? ? ? 由 Tz HETPN? ，測精餾段填料層高度為 3 mZ ? ? ?精 Z 1 .2 5 0 .7 5 0 .9 4? ? ?’精 6/26 提留段填料層高度為39。 （ 5）換熱器計算與選取 第一預熱器： 1 2 2 1( ) ( )h p h c p cW C T T W C t t? ? ? 1 DTt? 2Tt?出 hDW D M?? 21 3 5 .9 3 4 7 .4 7 2 1 4 2 ( 7 8 .7 4 0 ) 2 0 0 0 0 2 0 0 ( 2 0 )t? ? ? ? ? ? ? 2 ?? ℃ 第二預熱器 1 2 3 1( ) ( )h p h c p cW C T T W C t t? ? ? hWW W M?? 31 8 9 .2 7 7 2 .7 1 7 2 3 7 ( 1 0 3 .6 7 4 0 ) 2 0 0 0 0 2 3 0 ( 2 8 .1 )t? ? ? ? ? ? 3 ?? ℃ 物料預熱器（進行了核算） 由所給圖查數據計算進口物料性質（ ? ℃ ） (用來計算物料的性質 ) （單位為圖上單位） ρ Cp μ λ 乙醇 734 148 ?? 異丁醇 751 242 10?? 7/26 蒸氣 /冷凝水條件 序號 項目 單位 數值 備注 1 密度 3/kgm 1000 冷凝液 2 粘度 CP 冷凝液 3 比熱 kJ/(kg )?℃ 蒸氣 4 冷凝液 5 導熱系數 W/(m. )℃ 冷凝液 6 質量流量 未知 7 進口溫度 ℃ 蒸氣 8 出口溫度 ℃ 飽和冷凝液 9 相變熱 /KJ Kg 物料條件 序號 項目 單位 數值 備注 1 密度 3/kgm 2 粘度 Pas? 10? 3 比熱 kJ/(kg )K? 4 導熱系數 W/() 5 質量流量 Kg/h 20210 6 進口溫度 ℃ 7 出口溫度 ℃ 飽和蒸氣走殼程，物料走管程 1 試算和初 選換熱器的規(guī)格 1） 21( ) 200 0 7 ( 87. 3 72. 23 ) 925 298CCW C t t W? ? ? ? ? ? 9 2 5 2 9 8 3 6 0 0 1 5 5 7 . 6 7 /2 1 3 8 . 5 1 0 0 0h QW k g hr ?? ? ?? 2) 2121( 14 3. 4 72 .2 3 ) ( 14 3. 4 87 .3 ) 63 .3 414 3. 4 72 .2 3lnln 14 3. 4 87 .3mttt tt? ? ? ? ? ??? ? ? ?????℃ 2111= ttP TT? ?? 1221 0TTR tt???? 8/26 查圖 419 可得 t?? ? 6 2 .1