乙醇-水溶液連續(xù)精餾塔化工課程設(shè)計(jì)-展示頁(yè)
2025-07-24 15:43本頁(yè)面
【正文】 第一章 設(shè)計(jì)概述 塔設(shè)備是是化工、石油化工和煉油等生產(chǎn)中最重要的設(shè)備之一。它可使氣液或液液兩相間進(jìn)行緊密接觸，達(dá)到相際傳質(zhì)及傳熱的目的。此外，工業(yè)氣體的冷卻與回收、氣體的濕法凈制和干燥以及兼有氣液兩相傳質(zhì)和傳熱的增濕、減濕等。塔設(shè)備的設(shè)計(jì)和研究受到化工煉油等行業(yè)的極大重視。 板式塔是分級(jí)接觸型氣液傳質(zhì)設(shè)備，種類(lèi)繁多，根據(jù)目前國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)狀，主要的塔型是浮閥塔、篩板塔和泡罩塔。 篩板塔 篩板塔液是很早就出現(xiàn)的板式塔， 20世紀(jì) 50年代起對(duì)篩板塔進(jìn)行了大量工業(yè)規(guī)模的研究，形成了較完善的設(shè)計(jì)方法，與泡罩塔相比，具有以下的優(yōu)點(diǎn)： （ 1） .生產(chǎn)能力大（提高 20％－ 40％） （ 2） .塔板效率高（提高 10％－ 15％） （ 3） .壓力降低（降低 30％－ 50％ ），而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，塔盤(pán)造價(jià)減少 40％左右，安裝維修都比較容易 [1]。 浮閥式之所以廣泛的應(yīng)用，是由于它具有以下優(yōu)點(diǎn)： （ 1） .處理能力大 （ 2） .操作彈性大 （ 3） .塔板效率高 （ 4） .壓力降小 其缺點(diǎn)是閥孔易磨損，閥片易脫落。 F1 型浮閥又分為輕閥和重閥兩種。 化工原理課程設(shè)計(jì) 第 3 頁(yè) 共 30 頁(yè) 第二章 設(shè)計(jì)方案的確定及流程說(shuō)明 塔型選擇 根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)，若按年工作日 300 天，每天開(kāi)動(dòng)設(shè)備 24 小時(shí)計(jì)算，產(chǎn)品流量為 ，由于產(chǎn)品粘度較小，流量較大，為減少造價(jià)，降低生產(chǎn)過(guò)程中壓降和塔板液面落差的影響，提高生產(chǎn)效率，選用篩板塔。塔頂上升蒸氣采用全冷凝后，部分回流，其余作為塔頂產(chǎn)品經(jīng)冷卻 器冷卻后送至貯槽。 精餾裝置有精餾塔、原料預(yù)熱器、再沸器、冷凝器、釜液冷卻器和產(chǎn)品冷卻器等設(shè)備。 乙醇 — 水混合液原料經(jīng)預(yù)熱器加熱到泡點(diǎn)溫度后送入精餾塔進(jìn)料板，在進(jìn)料板上與自塔上部下降的的回流液體匯合后，逐板溢流，最后流入塔底。 流程示意圖如下圖 圖 1： 精餾裝置流程示意圖 化工原理課程設(shè)計(jì) 第 4 頁(yè) 共 30 頁(yè) 第三章 塔的工藝計(jì)算 查閱文獻(xiàn)，整理有關(guān)物性數(shù)據(jù) （ 1）水和乙醇的物理性質(zhì) 表 3— 1：水和乙醇的物理性質(zhì) 名稱(chēng) 分子式 相對(duì)分子質(zhì)量 密度 20℃ 3/kgm 沸 點(diǎn) ℃ 比熱容 (20℃ ) Kg/(kg.℃ ) 黏度 (20 ℃) 導(dǎo)熱系數(shù) (20℃ ) ? /(m.℃ ) 表面 張力 ????? (20 ℃) N/m 水 2HO 998 100 乙醇 25CHOH 789 （ 2）常壓下乙醇和水的氣液平衡數(shù)據(jù)，見(jiàn)表 3— 2 表 3— 2 乙醇 — 水系統(tǒng) t— x— y 數(shù)據(jù) 沸點(diǎn) t/℃ 乙醇摩爾數(shù) /% 沸點(diǎn) t/℃ 乙醇摩爾數(shù) /% 氣相 液相 氣相 液相 82 乙醇相對(duì)分子質(zhì)量： 46；水相對(duì)分子質(zhì)量： 18 、塔底產(chǎn)品的摩爾分?jǐn)?shù) 1 3 ???Fx?Dx?Wx化工原理課程設(shè)計(jì) 第 5 頁(yè) 共 30 頁(yè) MF =?46+（ ） ? 18= kg/kmol MD = ?46+ () ?18=MW =?46+（ ） ?18= 全塔物料衡算 總物料衡算 D+W=F+S （ 1） 易揮 發(fā)組分物料衡算 F Fx = D Dx + Wχ W （ 2） 恒摩爾流假設(shè) S=V=(R+1)D (3） 通過(guò) 由 RMIN 專(zhuān)用計(jì)算程序知 Rmin= 由工藝條件決定 R==? =2 F=?103 /=聯(lián)立上式（ 1）、（ 2）、 (3)得： S= 塔板數(shù)的確定 TN 的求取 根據(jù)乙醇 —— 水氣液平衡表 16，作圖 圖 2： 乙醇 —— 水氣液平衡圖 ?Fx ?Dx化工原理課程設(shè)計(jì) 第 6 頁(yè) 共 30 頁(yè) 由圖可知總理論板數(shù)為 15，第十三塊板為進(jìn)料板，精餾段理論板數(shù)為 12，提留段理論板數(shù)為 3（包括蒸餾釜） 用奧康奈爾法 ( 39。 16151 ??? ??? 化工原理課程設(shè)計(jì) 第 7 頁(yè) 共 30 頁(yè) 全塔的相對(duì)平均揮發(fā)度： （ 1） 精餾段： ???? ??? （ 2） 提餾段： ???? ??? 全塔的平均溫度： （ 1） 精餾段： cttt fdm ??? （ 2） 提餾段： cttt fwm 0/ ??? 在 c0 時(shí)，根據(jù)上圖知對(duì)應(yīng)的 X=，由《化工原理》課本附錄十一（水在不同溫度下的黏度表）查得 sPa ?? ? ，由附錄十二（液體黏度共線圖）查得sPa ?? ? （圖中，乙醇的 X=， Y=）。 因?yàn)?L i Lix???? 所以，平均黏度： （ 1） 精餾段： sm P aL ??????? 3 6 4 )2 9 ( 9 ? （ 2） 提餾段： sm PaL ??????? )(? 用奧康奈爾法 ( 39。 （ 2） 提餾段： %.542/3 ??PN ，取整 8 塊，考慮安全系數(shù)加一塊，為 9塊。 第四章 精餾塔主題尺寸的計(jì)算 精餾段與提餾段的汽液體積流量 精餾段 的汽液體積流量 整理精餾段的已知數(shù)據(jù)列于表 3(見(jiàn)下頁(yè) )，由表中數(shù)據(jù)可知： 液相平均摩爾質(zhì)量： M=(+)/2=液相平均溫度： tm=(tf+td)/2=(+)/2=℃ 表 3 精餾段的已知數(shù)據(jù) 位置 進(jìn)料板 塔頂 (第一塊板 ) 摩爾分?jǐn)?shù) xf= y1=xD= yf= x1= 摩爾質(zhì)量 / /kg kmol Mlf= MLf= Mvf= Mvl= 溫度 /℃ 在平均溫度下查得2 3 2339 7 1 . 1 / , 7 3 5 /H O C H C H O Hk g m k g m???? 液相平均密度為： 3 2 239。11 Lm LmLm CH CH O H H Oxx? ? ???? 其中，平均質(zhì)量分?jǐn)?shù) x39。 表 4 精餾段的汽液相負(fù)荷 名稱(chēng) 汽相 液相 平均摩爾質(zhì)量 / /kg kmol 平均密度 / 3/kgm 體積流量 / 3/mh ( 3/ms) ( 3/ms) 提餾段 的汽液體積流量 整理提餾段的已知數(shù)據(jù)列于表 5，采用與精餾段相同的計(jì)算方法可以得到提餾段的負(fù)荷，結(jié)果列于表 6。= xf39。= yf39。有以上的計(jì)算結(jié)果可以知道： 汽
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