【正文】 理論塔層數(shù) NT的 求取 ………………………………………………………… 17 實(shí)際板數(shù)的求取 ………………………………………………………… …… 17 . 精餾塔主要工藝尺寸的設(shè)計(jì) 計(jì)算 ……… ……………………………………… 19 氣液相體積流量記算 ………………………………………………………… … 19 塔徑計(jì)算與選擇 …… ………………………………………………… ……… 19 吉林化工學(xué)院化 工原理課程設(shè)計(jì) 溢流裝置的計(jì)算 ………………………………………………………… …… 20 塔板 布置 ………………………………………………………… ………… 22 篩孔計(jì)算及 其開孔率 ………………………………………………………… 22 塔總 體高度計(jì)算 ………………………………………………………… …… 22 篩板的流體力學(xué)計(jì)算 ……… ……………………………………………… … 23 氣體通過篩板壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨?…………………………………………… 23 氣體通過每層 塔的 壓降 ……………… …………………………… ………… 24 液沫夾帶量的驗(yàn)算 ………………………………………………………… … 24 漏液的鹽驗(yàn)算 ………………………………………………………… ……… 24 液泛的驗(yàn)算 ……………… ………………………………………… ………… 25 塔板 負(fù)荷性能圖 ……… ……………………………………………… ……… 25 液沫夾帶線 ………………………………………………………… ………… 25 液 泛 線 ………………………………………………………… ………… … 26 液體負(fù)荷 上限線 ………………………………………………………… …… 28 液相負(fù)荷 下限線 ………………………………………………………… …… 28 漏液線 …………………………………… …………………… ………… … … 29 塔的接管 …………… ………… ………………………………… ………… …… 30 進(jìn)料管 ………………………………………………………… ………… …… 30 回流管 ………………………………………………………… ………… …… 31 塔底 出料罐 ………………………………………………………… ………… 31 第四章 精餾塔熱量衡算 ……………………… … …………………… ………… 31 精餾塔熱量衡算 ………………………………………………………… …… … 31 熱量衡算示意圖 ……………………………………………………… ………… 31 加熱劑 的選擇 ………………………………………………………… ………… 31 冷卻劑的選擇 ………………………………………………………… ………… 31 比熱容及汽化潛熱的 計(jì)算 …………………………………………… … ……… 31 塔頂、塔底及進(jìn)料口比熱容及汽化潛熱的計(jì)算 ……………… … ………… ……… 31 熱量 衡算 ……………………… ……… ………………… … ………… ……… 31 參考文獻(xiàn) …………………………… … …………………………… ………… ……… 34 附錄 （ A） ………………………………………………………… ………… …… 35 附錄 （ B） … ………………………………………………………… ………… … 36 附錄 （ C） … ………………………………………………………… ………… … 38 結(jié)束語 ………………………………………………………… ………… ……… … 39 化工原理課程設(shè)計(jì)教師評(píng)分表 …………………………………………………… 40 吉林化工學(xué)院化 工原理課程設(shè)計(jì) 第一章 前言 ．精餾原理及其在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用 精餾是分離液體混合物（含可液化的氣體混合物）最常用的一種單元操作，在化工、煉油、石油化工等工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。這些值都符合實(shí)際要求，故所選的設(shè)計(jì)參數(shù)是合理。根據(jù)所選參數(shù)在進(jìn)行校核可知：精餾段：液體在降液管停留時(shí)間為 ，操作彈性為 。為此，掌握汽液相平衡關(guān)系，熟悉各種塔型的操作特性，對(duì)選擇、設(shè)計(jì)和分析分離過程中的各種參數(shù)是非常重要的。本設(shè)計(jì)采用篩板式精餾塔，進(jìn)行苯 —甲苯二元物系的分離，此設(shè)計(jì)針對(duì)二元物系的精餾問題進(jìn)行分析、計(jì)算、核算、繪圖，從而達(dá)到二元物系分離的目的。 吉林化工學(xué)院 化工原理 課 程 設(shè) 計(jì) 題目 乙醇 丙醇連續(xù)篩板式精餾塔的設(shè)計(jì) 教 學(xué) 院 化工與材料工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 應(yīng)用化學(xué) 1002班 學(xué)生姓名 學(xué)生學(xué)號(hào) 10250213 指導(dǎo)教師 計(jì) 海峰 老師 2020 年 6 月 15日 吉林化工學(xué)院化 工原理課程設(shè)計(jì) 化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 一 設(shè)計(jì)題目 ： 乙醇 丙醇連續(xù)篩板式精餾塔的設(shè)計(jì) 二 任務(wù)要求 設(shè)計(jì)一連續(xù)篩板精餾塔以分離苯和甲苯（乙醇 — 丙醇）， 具體工藝參數(shù)如下： 原料 加料量 F＝ 100kmol/h 進(jìn)料組成 xF＝ 餾出液組成 xD＝ 釜液組成 xw＝ 塔頂壓力 p＝ 100kpa 單板壓降 ≤ kPa 2 工藝操作條件：常壓精餾，塔頂全凝器，塔底間接加熱，泡點(diǎn)進(jìn)料，泡點(diǎn)回流。 三 主要設(shè)計(jì)內(nèi)容 設(shè)計(jì)方案的選擇及流程說明 工藝計(jì)算 主要設(shè)備工藝尺寸設(shè)計(jì) （ 1）塔徑及精餾和提餾段塔板結(jié)構(gòu)尺寸的確定 （ 2）塔板的流體力學(xué)校核 （ 3）塔板的負(fù)荷性能圖 （ 4）總塔高 設(shè)計(jì)結(jié)果匯總 工藝流程圖及精餾塔工藝條件圖 吉林化工學(xué)院化 工原理課程設(shè)計(jì) 摘 要 精餾是一種最常用的分離方法，它根據(jù)多次部分冷凝、多次部分汽化的原理，以塔底的汽相回流、塔頂?shù)囊合嗷亓鳛榛A(chǔ)來實(shí)現(xiàn)連續(xù)的高純度分離。精餾操作 在化工、石油化工、輕工等工業(yè)生產(chǎn)中中占有重要的地位。 通過對(duì)精餾塔的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算可知：實(shí)際塔板數(shù)為 21 塊 (包括再沸器 )，第塊板 13 進(jìn)料，塔徑為 ，塔的實(shí)際高度為 。提餾段：液體在降液管停留時(shí)間為 ，操作彈性為 。 關(guān)鍵字：精餾、 物料衡算、塔板負(fù)荷性能圖、熱量衡算。精餾過程在能量劑驅(qū)動(dòng)下（有時(shí)加質(zhì)量劑），使氣、液兩相多次直接接觸和分離，利用液相混合物中各組分揮發(fā)度的不同，使易揮發(fā)組分由液相向氣相轉(zhuǎn)移，難揮發(fā)組分由氣相向液相轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn)原料混合物中各組分的分離。 為實(shí)現(xiàn)精餾過程，必須為該過程提供物流的貯存、輸送、 傳熱、分離、控制等的設(shè)備、儀表。 塔板為主要構(gòu)件，分為錯(cuò)流式塔板和逆流式塔板兩類，工業(yè)應(yīng)用錯(cuò)流式塔板為主，常用的錯(cuò)流式塔板主要有：（ 1）泡罩塔板（ 2）篩孔塔板（ 3）浮閥塔板。 ．本設(shè)計(jì)所選塔的特性 篩孔塔板簡稱篩板，其結(jié)構(gòu)簡單，歷史悠久，至今仍是應(yīng)用最為廣泛的一種傳質(zhì)分離設(shè)備。至今 ，許多新型塔板都采用篩板的水力學(xué)模型作為研究基礎(chǔ)和工程設(shè)計(jì)參照模型。單溢流液體流過整個(gè)塔面塔板上返混少，塔板效率較高，結(jié)構(gòu)也最簡單。在工業(yè)生產(chǎn)中采用多降液管。 篩板雖然結(jié)構(gòu)簡單 ，但氣液兩相流動(dòng)的規(guī)律仍有一些未被認(rèn)識(shí)清楚。本次課程設(shè)計(jì)主要介紹篩板的結(jié)構(gòu)、性能和工程界已公認(rèn)的設(shè)計(jì)方法。對(duì)于常規(guī)帶有降液管的篩板，篩板上的氣液流動(dòng)則是呈錯(cuò)流型的，即液體水平流過篩板板面，氣體從下而上穿過塔板。氣體穿過塔板上的篩孔鼓入液層，形成泡沫層，進(jìn)行氣液傳質(zhì)，然后離開泡沫層，上升到上一層篩板。 操作壓力的選取 本設(shè)計(jì)采用常壓操作，一般，除了敏性物料以外，凡通過常壓蒸餾不難實(shí)現(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系統(tǒng)都應(yīng)采用常壓蒸餾。因?yàn)橹苯诱羝募尤耄瑢?duì)釜內(nèi)溶液起一定稀釋作用，在進(jìn)料條件和產(chǎn)品純度，輕組分收率一定前 提下，釜液濃度相應(yīng)降低，故需在提餾段增加塔板以達(dá)到生產(chǎn)要求，從而又增加了生產(chǎn)的費(fèi)用，但也減少了間接加熱設(shè)備費(fèi)用。一般經(jīng)驗(yàn)值為 R=()Rmin. 塔頂冷凝器的冷凝方式與冷卻介質(zhì)的選擇 塔頂選用全凝器，因?yàn)楹罄^工段產(chǎn)品以液相出料，但所得產(chǎn)品的純度低于分凝器，因?yàn)榉帜鞯牡谝粋€(gè)分凝器相當(dāng)于一塊理論板。 在本設(shè)計(jì)中我們 使用篩板塔，篩板塔的突出優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單造價(jià)低。 篩板塔是最早應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的設(shè)備之一，近百年來通過大量的工業(yè)實(shí)踐逐步改進(jìn)了設(shè)計(jì)方法和結(jié)構(gòu)。實(shí)際操作表明，設(shè)計(jì)良好的塔，其操作彈性將大于 3。 W= 利用表中數(shù)據(jù)由插值法可求的 tF， tD， tW。下的乙醇和丙醇的密度（單位： kg/m3） 查表 13 進(jìn)料溫度 tF=℃ 吉林化工學(xué)院化 工原理課程設(shè)計(jì) 6 2 2 ??? ???? yFyF 塔頂溫度 tD=℃ 9 6 3 1 1 ??????? yDyD 塔底溫度 tW =℃ 2 8 3 0 4 ?????? ? yWyW 精餾段平均液相組成： X1= 2F DXX? = 2 ? = 精餾段平均汽相組成： y1= 2yF Dy? = 2 ? = 精餾段液相平均相對(duì)分子質(zhì)量： ML1=+()X60=精餾段汽相平均相對(duì) 分子質(zhì)量： MV1=+()X60=提餾段平均液相組成： X2= 2XF WX? = 2 ? = 提餾段平均汽相組成： y2= 2yF Wy? = 2 ? = 提餾段液相平均相對(duì)分子質(zhì)量： ML2=+()X60=提餾段汽相平均相對(duì)分子質(zhì)量： MV2=+()X60= 利用表中數(shù)據(jù)，用數(shù)學(xué)插值法，求出進(jìn)料溫度 tF,塔頂溫度 tD,塔底溫度 tW 下乙醇（ A） ,丙醇（ B）的密度。=L+qF=RD+qF=+100X1= V39。 精餾段操作線方程： yn+1= 11 ??? RxxRR Dn= 18 1 9 3 1 8 1 ???nx =+ 提留段操作線方程 : ym+1= ??? 39。39。 實(shí)際板數(shù)的求取 全塔效率 ET= 吉林化工學(xué)院化 工原理課程設(shè)計(jì) 查塔頂塔底液相組成圖，求得全塔平均溫度 t= 2FD tt ? = 2 ? =℃ 溫度 t 時(shí) μ A= AA ?? ????? ? 80100=μ B= BB ?? ????? ? 80100=查的該溫度下液相組成 有； x A= 得，該溫度下的進(jìn)料液相平均粘度 有； μ m= A+()μ B=+()=故 ET==≈ % 實(shí)際板數(shù) 精餾段； N1=4/=≈ 12(塊 ) 提餾段 ； N2=3/=≈ 9(塊 )（包括再沸器）