【正文】 足上述所有要求，況且上述要求中有些也是互相矛盾的。 板式塔類型 氣－液傳質(zhì)設(shè)備主要分為板式塔和填料塔兩大類。板式塔在工業(yè)上最早使用的是泡罩塔(1813 年 )、篩板塔 (1832 年 )，其后，特別是在本世紀(jì)五十年代以后，隨著石油、化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，相繼出現(xiàn)了大批新型塔板 ，如 S 型板、浮閥塔板 、 多降液管篩板、舌形塔板、穿流式波紋塔板、浮動(dòng)噴射塔板及角鋼塔板等。 篩板塔也是傳質(zhì)過程常用的塔設(shè)備，它的主要優(yōu)點(diǎn)有： ⑴ 結(jié)構(gòu)比浮閥塔更簡單，易于加工，造價(jià)約為泡罩塔的 60％，為浮閥塔的80％左右。 ⑶ 塔板效率高，比泡罩塔高 15％左右。 篩板塔的缺點(diǎn)是： ⑴ 塔板安裝的水平度要求較高，否則氣液接觸不勻。 ⑶ 小孔篩板容易堵塞。根據(jù)給定任務(wù)，對(duì)精餾裝置的流程、操作條件、主要設(shè)備型式及其材質(zhì)的選取等進(jìn)行論述。 ⑶ 塔板設(shè)計(jì)：計(jì)算塔板各主要工藝尺寸，進(jìn)行流體力學(xué)校核計(jì)算。 3 ⑷ 管路及附屬設(shè)備的計(jì)算與選型，如再沸器、 冷凝器。 ⑹ 繪制精餾裝置工藝流程圖和精餾塔的設(shè)備圖。設(shè)計(jì)中采用泡點(diǎn)進(jìn)料，將原料液通過預(yù)熱器加熱至泡點(diǎn)后送入精餾塔內(nèi)。該物系屬于易分離物系，最小回流比比較小，故操作回流比取最小回流比的 倍。 第二章、精餾塔的物料衡算 原料液及其塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分率 甲 醇的摩爾質(zhì)量為： 32kg/kmol 水的摩爾質(zhì)量為： 18kg/kmol xf=()/(+)= xd=()/(+)= 原料液及其塔頂與塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量 Mf=32 +18 ()=Md=32 +18 ()=則可知： 原料的處理量： F=100000/(330 24 )=本設(shè)計(jì)取回收率： η = xd D/(xf F)=% 則有： D=由總物料衡算： F= D+W 以及 : xf F= xd D+W xw 容易得出： W=xw= 第三章、塔板數(shù)的確定 4 確定相對(duì)揮發(fā)度 ? ⑴ 甲醇 水 Antdne 常數(shù) [1] A B Ｃ 甲醇 ８．０８０９７ １５８２．２７１ ２３９．７２６ 水 ８．０７１３１ １７３０．６３０ ２３３．４２６ 當(dāng)塔頂溫度 tD=℃時(shí) 1 5 8 2 . 2 7 10l g 8 . 0 8 0 9 76 5 . 3 1 2 3 9 . 7 2 6P A ?? ? 1 7 3 0 . 6 3 00l g 8 . 0 7 1 3 16 5 . 3 1 2 3 3 . 4 2 6PB ?? ? 聯(lián)立，解得： 0PA? 0PB? ??? ? ? 進(jìn)料溫度 tF=℃時(shí) 1 5 8 2 . 2 7 10l g 8 . 0 8 0 9 77 2 . 2 5 2 3 9 . 7 2 6P A ?? ? 1 7 3 0 . 6 3 00l g 8 . 0 7 1 3 17 2 . 2 5 2 3 3 . 4 2 6PB ?? ? 聯(lián)立，解得： 0PA? 0PB? 1 0 2 0 . 9 43 . 9 822 5 6 . 8 4F??? ? ? 塔底溫度 tw=℃時(shí) 1 5 8 2 .2 7 10l g 8 .0 8 0 9 79 5 .3 2 2 3 9 .7 2 6P A ?? ? 1 7 3 0 . 6 3 00l g 8 . 0 7 1 3 19 5 . 3 2 2 3 3 . 4 2 6PB ?? ? 聯(lián)立，解得： 0PA? 0PB? 2 2 8 2 . 5 63 . 5 636 4 1 . 1 7W??? ? ? 相對(duì)揮發(fā)度 ： ? ? ??? 最小回流比的計(jì)算和適宜回流比的確定 已知 q= 5 則： 11xq Fyxqq???? 相平衡方程：1 ( 1)xy x??? ?? 聯(lián)立方程，解得： ye= xe= 所以， 理論板層數(shù) NT的求取 Rmin=(xDyδ )/(yδ xδ ) =()/() = 取操作回流比為： R== = 精餾塔的氣、液相負(fù)荷 L=R D= =V=(R+1) D= =L’=L+F=+=V’=V= 精餾段、提餾段操作線方程 精餾段操作線： y=R/(1+R) x+1/(1+R) xd=+ 提餾段操作線： y’=L’/(L’— W) x’－ W/(L’W) xw=’ 第一塊塔板上升氣相組成： y1=xD= 代入平衡曲線 ( 1 ) 3 . 8 3 2 . 8 3nnn nnyyx yy????? ? ?得 \ 第一塊塔板下降液相組成 ： 1x = 再將 x1= 代入精餾段操作線得出 y2，如此反復(fù)計(jì)算得如下結(jié)果： y2=， x2= y3=， x3= y4=， x4= y5= , x5= y6=， x6==xq 6 即第四塊板為理論加料板位置，改用提餾段操作線方程計(jì)算如下： y7=， x7= y8=， x8= y9=， x9= y10 = ,x10 = y11 = ,x11 = y12 = ,x12 = y13 = ,x13 ==xw 所以，理論板數(shù)共 12塊 (包括再沸器 ),第 5塊板加料，其中精餾段為 4 塊板 . ?? 1 0 .3 3 9 2L mPa s? ?? )( ?? ??? LE T 精餾段： 9 4 ??? E TN TN p 精精精塊 提餾段 : 16 7p ??? E TN TN 提提提 全塔所 需實(shí)際板數(shù)： =PN 16+9=25 塊 全塔效率 25 112 ???? NNE PTT 實(shí)際加料版為第 12 塊 第四章．物性計(jì)算 操作壓力計(jì)算： 應(yīng)該根據(jù)處理物料的性質(zhì)，兼顧技術(shù)上的可行性和經(jīng)濟(jì)上的合理性原則。對(duì)于物性無特殊要求的采用常壓操作。 =(+)/2= 操作溫度計(jì)算： 表 31 利用常壓下甲醇 水平衡數(shù)據(jù) [1] x 0 y 0 t/℃ 100 x y t/℃ 塔頂氣、液，進(jìn)料 和塔底的溫度分別為 tD tF tW 查表一，利用內(nèi)插法，得 塔頂溫度： （ ） /（ ） =( )/() 得到 tD =℃ 塔底 ()/()=（ ） /（ ） 得到 tW=℃ 進(jìn)料 （ ） /（ ） =（ ） /() 得 到 tF=℃ 精餾段平均溫度 ： 7 2 . 2 5 6 5 . 3 1 6 8 . 7 5122ttFDt ? ?? ? ? ℃ 提餾段平均溫度： 8 7 2 . 2 5 9 5 . 3 2W 8 3 . 7 5222ttFt ? ?? ? ? ℃ 平均摩爾質(zhì)量計(jì)算： 塔頂溫度： tD=℃ 汽相組成 yD： 6 6 .9 6 4 .7 6 5 .3 1 6 6 .9 0 .9 7 80 .9 1 9 4 1 0 .9 1 9 4DD yy??? ? ??? 進(jìn)料溫度： tF=℃ 汽相組成 yF： 7 2 . 7 7 1 . 3 7 2 . 2 5 7 1 . 3 0 . 8 0 3 90 . 7 9 7 1 0 . 8 1 8 3 0 . 8 1 8 3 FF yy??? ? ? 塔底溫度： tW=℃ 汽相組成 yW： 1 0 0 9 2 .9 1 0 0 9 5 .3 2 0 .1 8 6 80 0 .2 8 3 4 0 WW yy??? ? ??? 精餾段平均液相組成： ????? xxx FD 精餾段平均汽相組成： y + y 0 . 9 7 8 0 + 0 . 8 0 4 0DFy = = ? y = 0 . 8 9 11122 提餾段平均液相組成： ????? xxx Fw 提餾段平均汽相組成： ????? yyy Fw 精餾段 精餾段平均溫度 ： ℃ 精餾段平均液相組成： ?x 9 精餾段平均汽相組成： = 精餾段液相平均分子量： ( 1 ) = 2 8 .6 0 5 /11M M x x M k g k m o lL ? ? ?甲 醇 水 精餾段氣相平均分子量： ( 1 ) = 3 0 .4 7 4 /11M M y y M k g k m o lV ? ? ?甲 醇 水 液相密度： 3=80 1 /L kg m? 氣相密度： 3= /v kg m? 液相流量： 0 . 0 1 0 9 2 7 . 7 6 5 433 . 8 8 1 0 m / s7 8 7 . 2 7LM LL s L?? ?? ? ?