【正文】 ? ，于是理論上可以用釜殘液加熱原料液至泡點 理論塔板層數(shù)的確定 精餾段操作線方程： 35 ??????? nDnn xR xxR Ry 提餾段操作線方程： 0 0 5 2 39。 那么平均溫度 8 55 wm ??? 186。 的情況下可以查得比熱4 .2 7 5 /pfc kJ kg C??186。于是冷凝水用量可求 ： hkgttC QW pc CC / 1 8 3)2535( 1 7 4 6 0 0)12( ?????? 8 熱能利用 以釜殘液對預(yù)熱原料液，則將原料加熱至泡點所需的熱量 fQ 可記為：21()f f pf f fQ W c t t?? 其中 83 .8 3 45 64 .42fmtC??? 186。L =L+F=+298= 39。 乙醇 的摩爾質(zhì)量 AM =46 kmolkg/ 6 水 的摩爾質(zhì)量 BM =18 kmolkg/ 原料液的摩爾組成： 20 18/6046/40 46/40 ???fX 同理可求得： Dx = Wx = 原料液的平均摩爾質(zhì)量： FM = 46+() 18= kmolkg/ DM = 46+() 18= kmolkg/ WM = 46+() 18= kmolkg/ 45℃ 下，原料液中2 3 2339 7 1 . 1 / , 7 3 5 /H O C H C H O Hk g m k g m???? 由此可查得原料液，塔頂和塔底混合物的沸點，以上計算結(jié)果見表 2。為此，我們擬采用塔釜殘液對原料液進(jìn)行加熱。因此熱效率較低，通常進(jìn)入再沸器的能量只有 5%左右可以被有效利用。 表 2 板式塔的比較 塔型 總板效率 /％ 處理能力 操作彈性 Δ p 板間距 /mm 成本 泡罩 篩板 浮閥 舌型 60～ 80 70～ 90 70～ 90 70～ 90 1 ～ 5 3 9 3 1 400～ 800 200～ 400 300～ 600 300～ 600 1 2/3 2/3 2/3 2. 操作條件的確定 操作壓力 由于乙醇 ~水體系對溫度的依賴性不 強，常壓下為液態(tài)，為降低塔的操作費用，操作壓力選為常壓 其中塔頂壓力為 25 10 Pa? 塔底壓力 5[1 . 0 1 3 2 5 1 0 ( 2 6 5 ~ 5 3 0 ) ]N P a?? 進(jìn)料狀態(tài) 雖然進(jìn)料方式有多種，但是飽和液體進(jìn)料時進(jìn)料溫度不受季節(jié)、氣溫變化和前段工序波動的影響，塔的操作比較容易控制；此外，飽和液體進(jìn)料時精餾段和提餾段的塔徑相同，無論是設(shè)計計算還是實際加工制造這樣的精餾塔都比較容易，為此，本次設(shè)計中采取飽和液體進(jìn)料 加熱方式 精餾塔的設(shè)計中多在塔底加一個再沸器以 采用間接蒸汽加熱以保證塔內(nèi)有足夠的熱量供應(yīng)；由于乙醇 ~水體系中，乙醇是輕組分，水由塔底排出，且水的比熱較 5 大，故可采用直接水蒸氣加熱，這時只需在塔底安裝一個鼓泡管，于是可省去一個再沸器，并且可以利用壓力較底的蒸汽進(jìn)行加熱，無論是設(shè)備費用還是操作費用都可以降低。 目前對各種板式塔的對比資料不盡一致，下表僅供參考。另外，板效率的高低還要與操作彈性結(jié)合起來，彈性大而板效率又 4 高，則說明改塔能在較寬的操作范圍內(nèi)保持高效率。 板式塔的比較 ： 評價板式塔的性能主要是指處理能力、操作彈性、板效率、板壓降、板間距和費用等。泡罩塔板已經(jīng)逐漸被篩板、浮閥塔板所取代，在新建塔設(shè)備中已經(jīng)很少使用。上升氣體通過齒縫進(jìn)入液層時，被分散成許多細(xì)小的氣泡或流股，在板上形成鼓泡層，為氣液兩相的傳熱和傳質(zhì)提供大量的界面。操作時，液體橫向流過塔板，靠溢流堰保持板上有一定厚度的液層，齒縫浸沒于液層之中形成液封。泡罩的下部周邊開有很多齒縫，齒縫一般為三角形、矩形或梯形。泡罩安裝在升氣管的頂部，分圓形和條形兩種，以前者使用較廣。缺點：操作彈性小、篩孔小易堵塞。應(yīng)用 于蒸餾、吸收和除塵等。為克服篩板安裝水平要求過高的困難，發(fā)展了環(huán)流篩板；克服篩板在低負(fù)荷下出現(xiàn)漏液現(xiàn)象，設(shè)計了板下帶盤的篩板；減輕篩板上霧沫夾帶縮短板間距，制造出板上帶擋的的篩板和突孔式篩板和用斜的增泡臺代替進(jìn)口堰，塔板上開設(shè)氣體導(dǎo)向縫的林德篩板。氣體（或蒸汽）由塔底進(jìn)入，經(jīng)篩孔上升穿過液層，鼓泡而出，因而兩相可以充分接觸，并相互作用。 篩板塔是孔板塔的一種，內(nèi)裝若干層水平塔板，板上有許多小孔，形狀如篩； 3 并裝有溢流管或沒有溢流管。 設(shè)計任務(wù)及要求 原料：乙醇 ~水溶液，年產(chǎn)量 50000 噸 乙醇含量： 40%(質(zhì)量分?jǐn)?shù) )，原料液溫度： 45℃ 2 設(shè)計要求：塔頂?shù)囊掖己坎恍∮?95%(質(zhì)量分?jǐn)?shù) ) 塔底的乙醇含量不大于 1%(質(zhì)量分?jǐn)?shù) ) 表 1 乙醇 ~水溶液體系的平衡數(shù)據(jù) 液相中乙醇的含量 (摩爾分?jǐn)?shù) ) 汽相中乙醇的含量 (摩爾分?jǐn)?shù) ) 液相中乙醇的含量 (摩爾分?jǐn)?shù) ) 汽相中乙醇的含量 (摩爾分 數(shù) ) 二：計算過程 1. 塔型選擇 精餾過程的實質(zhì)是利用混合物中各組分具有不同的揮發(fā)度，即在同一溫度下，各組分的飽和蒸汽壓不同這一性質(zhì)，使液相中的輕組分轉(zhuǎn)移到氣相中，氣相中的重組分轉(zhuǎn)移到液相中，從而達(dá)到分離的目的。 設(shè)計依據(jù) 本設(shè)計依據(jù)于教科書的設(shè)計實例，對所提出的題目進(jìn)行分析并做出理論計算。塔設(shè)備的設(shè)計和研究，已經(jīng)受到化工行業(yè)的極大重視。 塔設(shè)備是最常采用的精餾裝置，無論是填料塔還是板式塔都在化工生產(chǎn)過程中得到了廣泛的應(yīng)用，在此我們作板式塔的設(shè)計以熟悉單元操作設(shè)備的設(shè)計流程和應(yīng)注意的事項是非常必要的。 長期以來，乙醇多以蒸餾法生產(chǎn)，但是由于乙醇 ~水體系有共沸現(xiàn)象，普通的精餾對于得到高純度的乙醇來說產(chǎn)量不好。近些年來，由于燃料價格的上漲，乙醇燃料越來越有取代傳統(tǒng)燃料的趨勢，且已在鄭州、濟(jì)南等地的公交、出租車行業(yè)內(nèi)被采用。33 1 一、概述 乙醇 ~水是工業(yè)上最常見的溶劑，也是非常重要的化工原料之一，是無色、無毒、無致癌性、污染性和腐蝕性小的液體混合物。 32 評述及感想 30 水蒸汽進(jìn)口管 錯誤 !未定義書簽。 回流液管 釜殘液出料管 進(jìn)料管 錯誤 !未定義書簽。 操作性能負(fù)荷圖 錯誤 !未定義書簽。 錯誤 !未定義書簽。 液體負(fù)荷上限線 液泛線 錯誤 !未定義書簽。 錯誤 !未定義書簽。 錯誤 !未定義書簽。 液泛驗算 錯誤 !未定義書簽。 由表面張力引起的阻力 h? 錯誤 !未定義書簽。 錯誤 !未定義書簽。 錯誤 !未定義書簽。 6. 流體力學(xué)驗算 排列 浮閥數(shù)目 錯誤 !未定義書簽。 錯誤 !未定義書簽。 錯誤 !未定義書簽。 堰高 弓形降液管 錯誤 !未定義書簽。 錯誤 !未定義書簽。 錯誤 !未定義書簽。 錯誤 !未定義書簽。 錯誤 !未定義書簽。 錯誤 !未定義書簽。 精餾段與提餾段的體積流量 錯誤 !未定義書簽。 8 理論塔板層數(shù)的確定 7 熱能利用 7 全凝器冷凝介質(zhì)的消耗量 5 最小回流比、操作比的計算 4 熱能利用 4 進(jìn)料狀態(tài) 1 技術(shù)來源 《化工原理課程設(shè)計》報告 50000 噸 /年乙醇 ~水 精餾裝置設(shè)計 年級 2021 級 專業(yè) 10 生物工程 設(shè)計者姓名 吳瑤 設(shè)計單位 巢湖學(xué)院 完成日期 2021 年 12 月 25 日 目 錄 一、概述 1 設(shè)計依據(jù) 1 設(shè)計任務(wù)及要求 1 二：計算過程 2 1. 塔型選擇 2 2. 操作條件的確定 4 操作壓力 4 加熱方式 5 3. 有關(guān)的工藝計算 5 工藝流程簡圖 5 工藝計算 6 塔頂產(chǎn)品產(chǎn)量及釜殘夜量的計算 8 全塔效率的估算 9 實際塔板數(shù) PN 4. 精餾塔主題尺寸的計算 錯誤 !未定義書簽。 精餾段 提餾段 塔徑的計算 塔高的計算 5. 塔板結(jié)構(gòu)尺寸的確定 塔板尺寸 錯誤 !未定義書簽。 錯誤 !未定義書簽。 降液管底隙高度 h0 進(jìn)口堰高和受液盤 浮閥數(shù)目及排列 錯誤 !未定義書簽。 錯誤 !未定義書簽。 19 校核 錯誤 !未定義書簽。 氣體通過浮閥塔板的壓力降 (單板壓降 ) ph 干板阻力 ch 板上充氣液層阻力 1h 錯誤 !未定義書簽。 漏液驗算 錯誤 !未定義書簽。 霧沫夾帶驗