【正文】 )PRC kJ km ol k?? QR=L PRC tR= =③ 塔頂流出液的熱量： DQ 因?yàn)樗斄鞒鲆号c回流液組成相同 PDC = KJ/（ Kmol k? ） 4 5 . 0 5 1 4 0 . 7 4 4 7 9 . 5 8 5 0 4 5 7 8 . 3 5 8 8 /D p D DQ D C t k J h? ? ? ? ? ④ 進(jìn)料的熱量： QF 1 0 0 1 6 0 . 8 8 6 8 6 . 8 9 1 3 9 7 9 3 8 . 4 5 4 /F p F FQ F C t k J h? ? ? ? ? ⑤ 塔底殘液的熱量： WQ 5 4 . 9 5 1 7 6 . 2 7 3 9 6 . 6 6 9 3 6 2 6 8 . 2 2 2 5 /W p W WQ W C t k J h? ? ? ? ? ⑥ 冷凝器消耗的熱量： CQ 8042869. 317 /C V R DQ Q Q Q k J h? ? ? ? ⑦ 再沸器提供的熱量： BQ （全塔范圍內(nèi)列衡算式）塔釜熱損失為 10%，則 Q損 = BQ B F C W DQ Q Q Q Q Q? ? ? ? ? 損 再沸器的實(shí)際熱負(fù)荷： 0 . 9 8 0 4 2 8 6 9 . 3 1 7 9 3 6 2 6 8 . 2 2 2 5 5 0 4 5 7 8 . 3 5 8 8 1 3 9 7 9 3 8 . 4 5 4= 8 0 8 5 7 7 7 . 4 4 4 /B C W D FQ Q Q Q Q k J h? ? ? ? ? ? ? ? 計(jì)算得 QB=⑧ 熱量衡算計(jì)算結(jié)果： 項(xiàng)目 進(jìn)料 冷凝器 塔頂溜出液 塔底殘液 再沸器 平均比熱容KJ/ 160886 _ _ 熱量 Q/(KJ/h) 理論塔板數(shù)的計(jì)算 精餾塔的氣、液相負(fù)荷 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 10 1 6 1 .5 4 9 /( 1 ) 2 0 6 .6 0 0 /1 6 1 .5 4 9 1 1 0 0 2 6 1 .5 4 9 /( 1 ) 2 0 6 .6 0 0 /L R D k m o l hV R D k m o l hL L q F k m o l hV V q F k m o l h??? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? 求操作線方程 精餾段操作線方程 DxRxR Ry nn 1111 ????? ，代入數(shù)據(jù)得： 1 0 .7 8 1 9 0 .2 0 2 6nnyx? ?? （ 8） 精餾段操作線方程 WxVWxVLy mm ??? 1，代入數(shù)據(jù)得： 1 1 .2 6 5 9 7 0 .0 0 5 0 5mmyx? ?? （ 9） ? =，則相平衡方程為 ( 1 ) yy????? ? ? （ 10） 用逐板法計(jì)算理論層板數(shù) 聯(lián)立（ 8）、（ 9）、（ 10） yn1 xn1 yn xn yn+1 xn+1 在同一塔板上的計(jì)算運(yùn)用相平衡方程，上下塔板間的計(jì)算，運(yùn)用操作線方程 表 22 塔板 物料數(shù)據(jù) 層數(shù) y 值 x值 備注 1 塔頂 2 3 4 5 6 進(jìn)料板 7 8 9 10 11 12 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 11 13 底層塔板 14 塔釜 （ 4） 實(shí)際板層數(shù)的求取 表 23 乙醇、正丙醇黏度表 物質(zhì) t/℃ 60 80 100 乙醇 正丙醇 精餾段平均溫度 t1= 1 0 0 8 0 = = 0 . 4 7 3 30 . 3 6 1 0 . 4 9 5 m P a s??? ??? ?（ ） （ ）（ ） （ ） = = 0 . 5 9 0 7 m P a s?? ???（ 10080 ） （ ）（ ） （ ） 提餾段平均溫度 t1=℃ = = 0 . 4 1 6 1 m .P a s?? ???（ 10080 ） （ ） ’（ ） （ 0 . 3 6 1 ? ） ( 1 0 0 8 0 ) ( 1 0 0 9 1 . 7 7 5 ) 39。 比熱容及汽化潛熱的計(jì)算 乙醇丙醇比熱容及汽化潛熱與溫度關(guān)系表 溫度 60 70 80 90 100 乙醇 汽化熱 比熱容 丙醇 汽化熱 比熱容 (1)、比熱容的計(jì)算（根據(jù)上表，利用插值法計(jì)算） 塔頂溫度 tD 下的比熱容（ ℃） 8 0 7 0 8 0 7 9 .5 83 .0 1 2 .8 8 3 .0 1pC??? 乙 醇 求得 Cp 乙醇 =()=() 同理求得 Cp 丙醇 =() 1 1 3 8 .2 3 0 .9 2 9 1 7 3 .6 5 1 4 0 .7 4 4p D p D p DC C x C x? ? ? ? ? ? ? ? ?乙 醇 丙 醇 （ ） （ ）KJ/() 同理分別求得進(jìn)料溫度 tF=℃ Cp 乙醇 =() ????? ? ? ?= 39。本設(shè)計(jì)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(yīng)降低，塔結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜。煙道氣的缺點(diǎn)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(zhǔn)確地控制加熱溫度。 （計(jì)算過程使用 excel 軟件進(jìn)行迭代計(jì)算） 結(jié)果如下： 塔頂： ? ℃ kpa? kpa? 塔底： ? ℃ kpa? kpa? 進(jìn)料： ? ℃ kpa? kpa? 平均相對揮發(fā)度 ABpp?? ，根據(jù)上文求出的數(shù)據(jù)可得： 塔頂： ? ? 塔底： ? ? 進(jìn)料板： ? ? 平均相對揮發(fā)度 ： ?? 3 67D W F? ? ? ? 回流比的確定 最小回流比 minDqqqxyR yx?? ? (5) q 1 0 .4 2 9Fxx? ? ?因 為 ， 1 ( 1 ) 1xxxx????? ? ? (7) （ 6），（ 7）聯(lián)立得： ? ? 代入式（ 5）可以求得： m i n0 .9 2 9 0 .6 0 8 1 .7 9 30 .6 0 8 0 .4 2 9R ???? 取操作回流比m i n2 2 1 .7 9 3 3 .5 8 6RR? ? ? ? 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 8 熱量衡算 加熱介質(zhì)的選擇 常用的介質(zhì)有飽和水蒸汽和煙道氣。 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 6 第 2 章 工 藝 計(jì) 算 物料衡算 已知 F=100kmol/h, xF=, xD=, xW= 乙醇的摩爾質(zhì)量 MA=46kg∕ kmol 丙醇的摩爾質(zhì)量 MB=60kg∕ kmol 原料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的平均摩爾質(zhì)量 k mo lkgMXMXMk mo lkgMXMXMk mo lkgMXMXMBWAWWBDADDBFAFF/)1(/)1(/)1(?????????????????? 物料衡算原料處理量 原料液 ： 100 /F kmol h? 總物料流量衡算 ： F D W?? 易揮發(fā)組分： F D WF x D x W x? ? ? ? ? 聯(lián)立求解得 ： hkmolW /? hkmolD /? 表 2— 1 物料衡算結(jié)果表 溫度（露點(diǎn)） 氣相組成關(guān)系式： 000BA ABppx ?? ? (1) 溫度 飽和蒸汽壓關(guān)系式（安托因方程）： 乙醇： t?? ? (2) 丙醇： t?? ? (3) 各層塔板壓力計(jì)算公式： 進(jìn)料 塔頂出料 塔底出料 平均摩爾質(zhì)量 /(kg/kmol) 摩爾分?jǐn)?shù) / % 摩爾流量 /(kmol/h) 100 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 7 ? ?1A A B Ap p x p x? ? ? ? ? (4) 塔頂：已知乙醇的氣相組成 y 為產(chǎn)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(jīng)初步計(jì)算為。由于本次設(shè)計(jì)為小型塔，故采用重力回流。因?yàn)樗斃淠鞑灰装惭b，檢修和清理。其優(yōu)點(diǎn)是回流冷凝器無需支持結(jié)構(gòu)，其缺點(diǎn)是回流冷凝器回流控制較困難。 回流比的選擇 回流方式可分為重力回流和強(qiáng)制回流。上升蒸汽回流下來的冷液進(jìn)行傳質(zhì)，其優(yōu)點(diǎn)是釜液部分汽化，吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 5 維持原來的濃度，以減少理論塔板數(shù)，其缺點(diǎn)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(fèi)用增加。直接蒸汽加熱直接由塔底進(jìn)入塔內(nèi)。泡點(diǎn)進(jìn)料時，基于恒摩爾流假定，精餾段和提餾段上升蒸汽的摩爾流量相等，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(diǎn)進(jìn)料不僅對穩(wěn)定操作較為方便，且不受季節(jié)溫度影響。 進(jìn)料狀況的選擇 進(jìn)料狀況一般有冷液進(jìn)料，泡點(diǎn)進(jìn)料。一般地，除熱明性物系，凡通過常壓蒸餾能夠?qū)崿F(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(diǎn)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(shè)備，操作費(fèi)用，操作控制及安全諸因素。甲醇和水不反應(yīng)，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(yīng)考慮余熱的利用。間歇蒸餾具有操作靈活，適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，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(diǎn)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(chǎn)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(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，造價低；板上液面落差小，氣體壓降低，生產(chǎn)能力較大，氣體分散均勻，傳質(zhì)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(chǎn)中廣泛 應(yīng)用的汽液傳質(zhì)設(shè)備。 ⑻ 林德浮閥 林德浮閥是專為真空精餾設(shè)計(jì)的高效低壓降塔板，在整個浮閥上布置一定數(shù)量的導(dǎo)向斜孔，并在塔板入口處設(shè)置鼓泡促進(jìn)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(wǎng)孔塔板 網(wǎng)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(diǎn)，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(shè)計(jì)的一種塔型，由舌孔噴出的氣流方向近于水平，產(chǎn)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(jié)構(gòu)不僅結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，制造成本高，而且氣體通道曲折多變、干板壓降達(dá)、液泛氣速低、生產(chǎn)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(gòu)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(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 2 緒 論 精餾塔（ fractionating column）是進(jìn)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(yùn)算，可以得出精餾塔的各種設(shè)計(jì)如塔的工藝流程、生產(chǎn)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(jìn)行并使效率盡可能的提高。工藝參數(shù)的選定泡點(diǎn)進(jìn)料、泡點(diǎn)回流。此設(shè)計(jì)針對二元物系的精餾問題進(jìn)行分析、選取、計(jì)算、核算、繪圖等，是較完