【正文】 算 7. 操作性能負(fù) 荷圖 霧沫夾帶上限線 錯誤 !未定義書簽。 錯誤 !未定義書簽。 漏液線 液相負(fù)荷下限線 錯誤 !未定義書簽。 8. 各接管尺寸的確定 錯誤 !未定義書簽。 錯誤 !未定義書簽。 錯誤 !未定義書簽。 塔頂上升蒸汽管 錯誤 !未定義書簽。 錯誤 !未定義書簽。 32 參考文獻(xiàn) 因其良好的理化性能，而被廣泛地應(yīng)用于化工、日化、醫(yī)藥等行業(yè)。山東業(yè)已推出了推廣燃料乙醇的法規(guī)。但是由于常用的多為其水溶液，因此，研究和改進(jìn)乙醇 `水體系的精餾設(shè)備是非常重 要的。 塔設(shè)備是化工、煉油生產(chǎn)中最重要的設(shè)備之一。在化工生產(chǎn)中，塔設(shè)備的性能對于整個裝置的產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量、生產(chǎn)能力和消耗定額，以及三廢處理和環(huán)境保護(hù)等各個方面，都有非常重大的影響。 技術(shù)來源 目前，精餾 塔的設(shè)計方法以嚴(yán)格計算為主，也有一些簡化的模型，但是嚴(yán)格計算法對于連續(xù)精餾塔是最常采用的，我們此次所做的計算也采用嚴(yán)格計算法。因此精餾塔操作彈性的好壞直接關(guān)系到石油化工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。操作時，液體由塔頂 進(jìn)入，經(jīng)溢流管（一部分經(jīng)篩孔）逐板下降，并在板上積存液層。泡沫式接觸氣液傳質(zhì)過程的一種形式，性能優(yōu)于泡罩塔。篩板塔普遍用作 OHSH 22 ? 雙溫交換過程的冷、熱塔。 篩板塔優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、造價低；氣流壓降小、板上液面落差??；板效率高。 泡罩塔板是工業(yè)上應(yīng)用最早的塔板，它主要由升氣管及泡罩構(gòu)成。泡罩有 f80mm、 f100mm、 f150mm 三種尺寸，可根據(jù)塔徑的大小選擇。泡罩在塔板上為正三角形排列。升氣管的頂部應(yīng)高于泡罩齒 縫的上沿，以防止液體從中漏下。泡罩塔板的優(yōu)點是操作彈性大，塔板不易堵塞；缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價高、板上液層厚，塔板壓降大，生產(chǎn)能力及塔效率低。 根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)，若按年工作日 300 天，每天開動設(shè)備 24 小時計算，產(chǎn)品流量為 6667 /kg h ，由于產(chǎn)品粘度較小，流量較大，為減少造價，降低生產(chǎn)過程中壓降和塔板液面落差的影響，提高生產(chǎn)效率，選用浮閥塔。 各種塔板由于氣液接觸情況不同，板效率各有高低，板效率高的塔板說明它的結(jié)構(gòu)比較合理。若板效率很高而彈性很小，則此中塔板只在很狹窄的范圍內(nèi)能良好操作，氣液略有波動或生產(chǎn)能體需提高時，其板效率立即就會下降?？傂?的估算請參閱相關(guān)文獻(xiàn)。 熱能利用 精餾過程的原理是多次部分冷凝和多次部分汽化。雖然塔頂蒸汽冷凝可以放出大量熱量，但是由于其位能較低，不可能直接用作為塔底的熱源。 3. 有關(guān)的工藝計算 工藝流程簡圖 圖 工藝計算 由于精餾過程的計算均以摩爾分?jǐn)?shù)為準(zhǔn)，需先把設(shè)計要求中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)轉(zhuǎn)化為 摩爾分?jǐn)?shù)。 表 3 原料液、餾出液與釜殘液的流量與溫度 名稱 原料液 餾出液 釜殘液 /%fx 40 95 1 fx (摩爾分?jǐn)?shù) ) 摩爾質(zhì)量 /kgkmol 沸點溫度 t /℃ 最小回流比 及操作回流比的確定 由于是泡點進(jìn)料， ?? XfXq ，過點 )20 ,20 (e 做直線 x= 交平衡線于點 d ，由點 d 可讀得 ?qy ，因此： i n ?? ????? FqqD Xy yXR 可取操作回流比 m i n ???? RR 7 塔頂產(chǎn)品產(chǎn)量、釜殘液 量的計算 以年工作日為 300 天，每天開車 24 小時計，進(jìn)料量為： hk m o lF /2 00 1 00 05 00 0 ??? ?? 由全塔的物料衡算方程可寫出： 總物料衡算 F= WD? =298 乙醇 的物料衡算 F= D + W 聯(lián)立解得 D =69 hkmol/ W =229 hkmol/ 求精餾塔的氣、液相負(fù)荷 L =R D= 69= V =(R+1) D=(1+) 69= 39。V =V= 全凝器冷凝介質(zhì)的消耗量 塔頂全凝器的熱負(fù)荷： ( 1) ( )C V D LDQ R D I I? ? ? 可以查得 1 2 6 6 / , 2 5 3 . 9 /V D L DI k J k g I k J k g??，所以 hkJQ C /) 2 6 6(69)( 5??????? 取水為冷凝介質(zhì)，其進(jìn)出冷凝器的溫度分別為 25℃ 和 35℃ 則 平均溫度下的比熱 4 .1 7 4 /pcc kJ kg C??186。 在進(jìn)出預(yù)熱器的平均溫度以及 ? 186。所以， hkJQ f /)( 100050000 6???????? 釜殘液放出的熱量 12()w w pw w wQ W c t t?? 若將釜殘液溫度降至 2 55wtC? 186。 其比熱為 4 .1 9 1 /pwc kJ kg C??186。1 ????? mwmm xxVWxVLy q 線方程： ?x 在 ~yx相圖中分別畫出上述直線，利用圖解法可以求出 12?TN 塊 (含塔釜 ) 其中，精餾段 6塊，提餾段 6 塊。Oconenell )對全塔效率進(jìn)行估算： 由相平衡方程式1 ( 1)xy x??? ??可得 ( 1)( 1)yxxy? ?? ? 根據(jù)乙醇 ~水體系的相平衡數(shù) 據(jù)可以查得： ?? Dxy 1 ? (塔頂?shù)谝粔K板 ) ?fy ?fx (加料板 ) ?wx ?wy (塔釜 ) 因此可以求得： 3 4 ,2 3 ,6 1 ??? wf ??? 10 全塔的相對平均揮發(fā)度： 1 ??????? wfm ???? 全塔的平均溫度： 7 8 . 6 2 8 3 . 8 3 9 9 . 3 8 8 7 . 3 033D f Wm t t ttC?? ??? ? ? 186。 11 表 4 精餾段的已知數(shù)據(jù) 位置 進(jìn)料板 塔頂 (第一塊板 ) 質(zhì)量分?jǐn)?shù) 39。39。 ?fy 39。39。 0 .3 5 0 .8 8 5 0 .6 0 32Lmx ??? 所以， 3814 /Lm kg m? ? 精餾段的液相負(fù)荷 ???? RDL hmLMLLmn / 3???? ? 同理可計算出精餾段的汽相負(fù)荷。 表 5 精餾段的汽液相負(fù)荷 名稱 汽相 液相 平均摩爾質(zhì)量 / /kgkmol 平均密度 / 3/kgm 814 體積流量 / 3/mh ( 3/ms) 3804( 3/ms) 12 提餾段 整理提餾段的已知數(shù)據(jù)列于表 6，采用與精餾段相同的計算方法可以得到提餾段的負(fù)荷，結(jié)果列于表 7。 ? 39。 ? 39。有 以上的計算結(jié)果可以知道： 汽塔的平均蒸汽流量： 3() 1 .0 5 6 1 .1 5 1 .1 0 3 /22SJ STS VVV m s? ?? ? ? 13 汽塔的平均液相流量： 3() 0. 00 06 75 0. 00 22 5 0. 00 14 6 /22SJ STS LL m s? ?? ? ? 汽塔的汽相平均密度： 31. 25 1 0. 81 61. 03 35 /22V J V TV k g m??? ? ?? ? ? 汽塔的液相平均密度： 381 4 91 186 3 /22LJ LTL k g m??? ? ?? ? ? 塔徑可以由下面的公式給出： 4SVD u?? 由于適宜的空塔氣速 max(0 .6 ~ )uu? ，因此，需先計算出最大允許氣速 maxu 。，在此溫度下，乙醇的平均摩爾分?jǐn)?shù)為 0 .7 4 1 0 .1 7 4 0 .0 0 2 0 .3 0 73?? ?，所以，液體的臨界溫度： 0 . 3 0 7 ( 2 7 3 2 4 3 ) ( 1 0 . 3 0 7 ) ( 2 7 3 3 4 2 . 2 ) 6 0 9c i icT x T K? ? ? ? ? ? ? ? ?? 設(shè)計要求條件下乙醇 ~水溶液的表面張力 21 26 /dyn m? ? 平均塔溫下乙醇 ~水溶液的表面張力可以由下面的式子計算： 11()mcmcTT?? ?? ? ， 1 . 22 6 0 9 ( 2 7 3 8 6 . 5 )[ ] 2 6 1 9 . 9 5 /6 0 9 ( 2 7 3 2 5 ) d y n c m? ??? ? ??? 所以： 0. 219 .90. 07 3 ( ) 0. 07 320C ?? m a x 8 6 3 1 . 0 3 3 50 . 0 7 3 2 . 1 1 /1 . 0 3 3 5LVVu C m s???? ?? ? ? ? 0 .7 2 .1 1 1 .4 7 6 /u m s? ? ? 4 1 .1 0 3 0 .9 5 11 .4 7 6Dm? ???? 根據(jù)塔徑系列尺寸圓整為 1000D mm? 此時，精餾段的上升蒸汽速度為： 224 4 1. 05 6 1. 34 5 /1SJJ Vu m sD?? ?? ? ?? 提餾段的上升 蒸汽速度為： 24 4 /STT Vu m sD??? 塔高的計算 塔的高度可以由下式計算： 15 ( 2 )P T T F WZ H N