【正文】 精餾分離，簡單蒸餾和平衡蒸餾只能達(dá)到組分的部分增濃，如何利用兩組分的揮發(fā)度的差異實現(xiàn)高純度分離，是精餾塔的基本原理。蒸餾過程按操作方式不同，分為連續(xù)蒸餾和間歇蒸餾，我們這次所用的就是浮閥式連續(xù)精餾塔。熱量自塔釜輸入，由冷凝器和冷卻器中的冷卻介質(zhì)將余熱帶走。要保持塔的穩(wěn)定性，流程中除用泵直接送入塔原料。在這里準(zhǔn)備用全凝器，因為可以準(zhǔn)確的控制回流比。 因為這次設(shè)計采用間接加熱，所以需要再沸器。選擇的原則是使設(shè)備和操作費用之和最低。 在此使用浮閥塔，浮閥塔塔板是在泡罩塔板和篩孔塔板 的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它吸收了兩者的優(yōu)點，其突出優(yōu)點是可以根據(jù)氣體的流量自行調(diào)節(jié)開度，這樣就可以避免過多的漏液。浮閥塔一直成為化工生中主要的傳質(zhì)設(shè)備，其多用不銹鋼板或合金 。 從甲醇 — 水的相關(guān)物性中可看出它們可近似地看作理想物系。氣體在塔盤板上以水平方向吹出，氣液接觸時間長，霧沫夾帶量少，液面落差也較小。 ⑴ 滿足工藝和操作的要求 所設(shè)計出來的流程和設(shè)備能保證得到質(zhì)量穩(wěn)定的產(chǎn)品。設(shè)置必需的儀表并安裝在適宜部位，以便能通過這些儀表來觀測和控制生產(chǎn)過程?；亓鞅葘Σ僮髻M用和設(shè)備費用均有很大的影濱州學(xué)院化學(xué)與化工系化工原理課程設(shè)計 4 響，因此必須選擇合適的回流比。因此，設(shè)計時應(yīng)全面考慮，力求總費用盡可能低一些。塔體大都安裝在室外，為能抵抗大自然的破壞，塔設(shè)備應(yīng)具有一定剛 度和強度。根據(jù)對工業(yè)生產(chǎn)中各種常見板式塔的特點進(jìn)行分析和設(shè)計任務(wù)的要求，本設(shè)計選用浮閥精餾塔。精餾的原理是多次部分汽化與多次部分冷凝，因此在設(shè)計和操作過程中，充分考慮熱量的利用是經(jīng)濟生產(chǎn)的關(guān)鍵。在此過程中，熱能利用率很低，如何選用高效節(jié)能、投資低的節(jié)能工 藝是設(shè)計的關(guān)鍵。 1 2 . 7 0 8 2 1 . 3 6 5 4 2 . 2 5 4 4 7 0 . 3 8 5 5 /L L q F m o l s? ? ? ? ? ? 39。 7 0 . 3 8 5 5 3 2 . 9 4 0 . 0 0 5 6 1 . 8 7 9 9 0 . 0 0 4 939。 3 7 . 4 1 1 3 7 . 4 4 1 1wn n n nWxLy x x xVV? ? ? ? ? ? ? ? 濱州學(xué)院化學(xué)與化工系化工原理課程設(shè)計 8 用圖解法求理論塔板數(shù) 所以總理論板數(shù)為 ?TN 11 塊（包括再沸器），第 7 塊板上進(jìn)料。由圖 可知 ?wx 35 對應(yīng)的溫度為塔底度，查得為 98Wt ? ℃。由經(jīng)驗式查 ? ? 0 .2 4 5L4 0 .4 9 ( )TE ?? ??文 獻(xiàn) 式中，L?? ?? 塔 頂 與 塔 底 平 均 溫 度 下 的 液 相 黏 度塔 頂 與 塔 底 平 均 溫 度 下 的 相 對 揮 發(fā) 度 用內(nèi)插法求算甲醇的粘度，設(shè)甲醇的粘度： X s? s? 3 5 3 .2 3 5 5 .1 5 3 6 3 .2 3 5 .1 50 .2 7 1 .2 4 0XX??? 濱州學(xué)院化學(xué)與化工系化工原理課程設(shè)計 9 X= mPas? 查文獻(xiàn) ??5 在 82℃ 水的粘度： s? 。 精餾段實際板層數(shù) N 6/ 14??精 提餾段實際板層數(shù) N 5/ 11??提 所以精餾塔的總實際塔板數(shù)為 : 1 4 1 1 2 5N N N? ? ? ? ?提精 精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計算 進(jìn)料溫度的計算 查甲醇 — 水的氣液平衡數(shù)據(jù)文獻(xiàn) ??1 ，可知 82Ft ? ℃ 66Dt ? ℃ 98Wt ? ℃ 精餾段平均溫度：1 (66 82) 742mt ???℃ 提餾段平均溫度：2 (82 98) 902mtC??? 操作壓強 塔頂壓強 DP = 進(jìn)料板壓強： FP =+14? = 塔底壓強： wP =1 0 1 .3 3 2 5 0 .5 =1 1 3 .3KPa?? 濱州學(xué)院化學(xué)與化工系化工原理課程設(shè)計 10 精餾段平均操作壓力：1 (1 0 1 .3 3 1 0 8 .3 3 ) = 1 0 4 .8 32P m K P a?? 提餾段平均操作壓力：2 (1 0 8 . 3 3 1 1 1 . 8 3 ) 1 1 1 . 0 82P m K P a??? 平均摩爾質(zhì)量的計算 精餾段平均溫度：1 (66 82) 742mt ???℃ 液相組成 X1: 111111 74, = 74, = XXXYYY??????液 相 組 成 ：汽 相 組 成 ： 精餾段平均摩爾質(zhì)量： 110 . 7 7 1 6 3 2 . 0 4 ( 1 0 . 7 7 1 6 ) 1 8 . 0 2 2 8 . 6 5 4 2 /0 . 4 5 3 2 3 2 . 0 4 ( 1 0 . 4 5 3 2 ) 1 8 . 0 2 2 4 . 3 6 1 2 /VmLDM k g k m o lM k g k m o l? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? 提餾段平均溫度：2 (82 98) 902mtC??? 11111191 .2 90 91 .2 89 .3 = 0. 07 260. 06 0. 06 0. 0891 .2 90 91 .2 89 .3 = 0. 34 250. 30 4 0. 30 4 0. 36 5XXXYYX????????液 相 組 成 ：，汽 相 組 成 ：， 提餾段平均摩爾質(zhì)量 :110 . 3 4 2 5 3 2 . 0 4 ( 1 0 . 3 4 2 5 ) 1 8 . 0 2 2 2 . 8 2 1 9 /0 . 0 7 2 6 3 2 . 0 4 ( 1 0 . 0 7 2 6 ) 1 8 . 0 2 1 9 . 0 3 7 9 /VmLDM k g k m o lM k g k m o l? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? 平均密度計 算 （ 1）氣相平均密度 vm? 計算 理想氣體狀態(tài)方程計算，即 精餾段氣相密度：311111 0 4 . 8 3 2 8 . 6 5 4 2 1 . 0 4 0 8 /8 . 3 1 4 ( 7 4 2 7 3 . 1 5 )m v mvmmPM k g mRT? ? ?? ? ??? 提留段氣相密度： 3222 2 1 1 1 . 0 8 2 2 . 8 2 1 9 0 . 8 3 9 6 /8 . 3 1 4 ( 9 0 2 7 3 . 1 5 )m v mvm mPM k g mRT? ? ?? ? ??? （ 2）液相平均密度 Lm? 計算 ?? iim ??? /1 濱州學(xué)院化學(xué)與化工系化工原理課程設(shè)計 11 (1 ) ? ???? ? ? ? 當(dāng) 66Dt ? ℃時 ,用內(nèi)插法求得下列數(shù)據(jù) 3337 3 5 / , 9 7 9 . 9 6 /1 7 3 8 . 6 9 /0 . 9 6 5 0 . 0 3 5()7 3 5 9 7 9 . 9 6ABL D mk g m k g mk g m?????? 對于 進(jìn)料板： ?Ft 用內(nèi)插法求得下列數(shù)據(jù) 337 1 9 .4 / , 9 7 0 .5 /ABkg m kg m???? 16 9 32 .04 30 16 9 32 .04 ( 1 16 9) 18 .02AF? ?? ? ? ? 30 . 3 3 0 1 0 . 6 6 9 91 / ( ) 8 7 0 . 2 3 /7 1 9 . 4 9 7 0 . 5L F m k g m? ? ? ? 對于塔底： 98wt ? ℃ ，查表 14 得 33370 5. 8 / , 95 9. 78 /0. 00 56 32 .0 4 0. 00 990. 00 56 32 .0 4 ( 1 0. 00 56 ) 18 .0 20. 00 99 0. 99 011 / ( ) 95 5. 52 /70 5. 8 95 9. 79ABAWL Wmk g m k g mk g m???????? ? ? ?? ? ? 精餾段平均密度： 31 7 3 8 . 6 9 8 7 0 . 2 3 8 0 4 . 4 6 /22L D m L F mLm k g m??? ? ?? ? ? 提餾段平均密度：2 37 8 0 . 3 7 9 5 . 5 4 7 8 7 . 9 2 /22LM L W m L F m k g m??? ? ?? ? ? 液體平均表面張力計算 液相 平均表面張力計算公式： ?? iiLm x?? 塔頂： 66Dt ? ℃，用內(nèi)插法得到 1 8 .7 6 4 5 / , 6 5 .0 6 /0 .9 6 5 1 8 .7 6 5 ( 1 0 .9 6 5 ) 6 5 .0 6 2 0 .3 8 4 8 /L A L BL D mm N m m N mm N m?????? ? ? ? ? ? 塔板： 82Ft ? ℃，用內(nèi)插法得到 1 7 . 3 2 4 5 / , 6 1 . 7 8 8 /0 . 2 1 6 9 1 7 . 3 2 4 5 ( 1 0 . 2 1 6 9 ) 6 1 . 7 8 8 5 2 . 1 4 3 9 /L A L BL F mm N m m N mm N m?????? ? ? ? ? ? 塔底： 98Wt ? ℃，用內(nèi)插法得到 / , /LA LBm N m m N m???? 濱州學(xué)院化學(xué)與化工系化工原理課程設(shè)計 12 0 .0 0 5 6 1 5 .8 8 4 5 ( 1 0 .0 0 5 6 ) 5 9 .1 8 1 8 .3 9 /L W m m N m? ? ? ? ? ? ? 精餾段平均表面張力：1 2 0 . 3 8 4 8 5 4 . 1 4 3 9 3 6 . 2 6 4 4 /2Lm m N m? ??? 提留段平均表面張力：2 5 4 . 1 4 3 9 5 8 . 9 3 7 5 5 5 . 5 4 0 7 /2Lm m N m? ??? 液體平均粘度計算 ? ?lg lg , 5m i ix???? 文 獻(xiàn) 塔頂液相平均的黏度的計算 由 66Dt ? ℃ ，用內(nèi)插法求得： A m P , m P s??? ? ? ? mP s?? ? ? 進(jìn) 料板液相平均黏度的計算 由 82Ft ? ℃ ，用內(nèi)插法求得： 0. 26 5 , 0. 34 36ABm P s m P s??? ? ? ? l g 0. 21 69 l g 0. 26 5 ( 1 0. 21 69 ) l g 0. 34 36LF m? ? ? ? ? ? mP s?? ? ? 塔底液相平均黏度的計算： 由 110?wt ℃，用內(nèi)插法求得： , P s m P s??? ? ? ? l g 0. 00 56 l g 0. 21 93 ( 1 0. 00 56 ) l g 0. 28 38LW m? ? ? ? ? ? smPLWm ??? ? 所以 0 . 3 2 5 8 0 . 3 2 4 8 0 . 2 8 3 3 0 . 3 1 1 33Lm m P s? ??? ? ? 精餾塔工藝尺寸的計算 塔徑的計算 精餾段氣液相體積流量為 311112 2 . 0 1 8 2 2 8 . 6 5 4 2 0 . 6 0 6 2 m s1 . 0 4 0 8 1 0 0 0VmSVmVMV ? ?? ?? ? ? ?? 311S111 2 . 7 8 2 2 4 . 0 3 7 8L 0 . 0 0 0 3 8 m s1 0 0 0 8 0 4 . 4 6LmLmLM? ?? ?? ? ? ?? 提餾段氣液體積流量 濱州學(xué)院化學(xué)與化工系化工原理課程設(shè)計 13 312222 2 . 0 1 8 2 2 2 . 8 2 1 9 0 . 5 9 8 5 m s1 0 0 0 0 . 8 3 9 6VmSVmVMV ? ?? ?? ? ? ?? 312S221 2 . 7 0 8 2 1 9 . 0 3 7 9L 0 . 0 0 0 2 6 m s1 0 0 0 9 1 5 . 0 0 5LmLmLM? ?? ?? ? ? ?? (1)精餾段塔徑計算 欲求塔徑應(yīng)求出空塔氣速 u u ? （安全系數(shù)） ? maxu max LVVuC?????? 式中的 C 可有史密斯關(guān)聯(lián)圖文獻(xiàn) ??7 查出 橫坐標(biāo)的數(shù)值為 11220 . 0 0 0 3 8 8 0 4 . 4 2( ) ( ) 0 . 0 1 70 . 9 7 5 2 . 9 0s LsVLV ?? ? ? ? 取間距 ? ，取板上液層高度 : Lh = 故 0. 45 0. 06 0. 29TLH h m? ? ? ? 查圖得到 20