化工原理課程設(shè)計(jì)--乙醇——水混合液常壓連續(xù)精餾-在線瀏覽
2024-07-30 07:56本頁(yè)面
【正文】 的。精餾是多數(shù)分離過(guò)程，即同時(shí)進(jìn)行多次部分汽化和部分冷凝的過(guò)程，因此可使混合液得到幾乎完全的分離。為實(shí)現(xiàn)精餾分離操作，除精餾塔外，還必須從塔底引入上升蒸汽流和從塔頂引入下降液。 本次設(shè)計(jì)的篩板塔是化工生產(chǎn)中主要的氣液傳質(zhì)設(shè)備。本設(shè)計(jì)包括設(shè)計(jì)方案的選取，主要設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算 —— 物料衡算、熱量衡算、工藝參數(shù)的選定、設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算，輔助設(shè)備的選型，工藝流程圖，主要設(shè)備的工藝條件圖等內(nèi)容。 一、工藝計(jì)算： 利用水一乙醇的平衡數(shù)據(jù)在坐標(biāo)上作 x~y 圖，（見(jiàn)附圖）部分平衡數(shù)據(jù)見(jiàn)指導(dǎo)書(shū)。 則每小時(shí)處理量： hkgG / 10002 8 0 0 0 ???? （二）物料衡算及最適回流比的選擇 乙醇分子量為： ，水分子量為 8 3 8 6 ???Dx ???Fx ? ?? ? hk m olF / ?????? WDF ?? WDF WxDxFx ?? ??FDFxDx 解方程得： ??FDFDFDW xxxxxxx??? ?? ????? = hk m olxFxDDF / ????? ? hk m o lDFW /4 5 1 12 5 5 6 ?????在制成的平衡圖上分別定出點(diǎn) xF、 xW、 xD各點(diǎn)，在全回流的情況下 R→∞，操作線與對(duì)角線重合，此時(shí)有最小理論塔板數(shù) Nmin，過(guò)點(diǎn)（ xD、 xD）作平衡曲線的切線，其斜率為： 水乙醇平衡圖0204060801000 20 40 60 80 100XY 0204060801000 20 40 60 80 100系列1系列2 8386 2954 1m i nm i n ???RR Rmin= (P33) 下面用逐板計(jì)算法，求出最小理論塔板數(shù) Nmin nn yx ??1 在一定范圍內(nèi)，有符合 ? ?xxy 11 ??? ?? 當(dāng) x 時(shí)， ? ? ??? x? 當(dāng) x≥ ， 0 6 3 ?? x? x1=xW= ? ? 0 0 3 4 0 8 ??? ?? ? ? ???? ??y x2= α 2= y2= x3= α 3= y3= x4= α 4= y4= x5= α 5= y5= x6= α 6= y6= x7= α 7= y7= x8= α 8= y8= x9= α 9= y9= x10= α 10= y10= x11= α 11= y11= x12= α 12= y12= x13= α 13= y13= ∴ i n ?????N 層 回流比的確定： 理論根據(jù)：采用吉利蘭關(guān)聯(lián)圖，以 RN為坐標(biāo)作圖。 05101520253035400 2 4 6 8系列1 確定 R=3（因?yàn)樽鞒龅?Rmin偏小，故 R 取稍大） （三）操作線方程的確定及計(jì)算： 精確段操作線方程：（從下往上數(shù) =V 則塔釜中水的汽化量為： = kg/h 取釜內(nèi) P=1atm ts=100℃ γ 水 = kcal/kg 每小時(shí)汽化 V39。%90 ttcGctTW pps ????? ? ?? ? 1 1 8 2 6 1 4 2 3`%9011??????????? tcGtTWtps 可以泡點(diǎn)進(jìn)料?！?60℃進(jìn)料。 139。139。 139。39。n+1=39。μ ) =( ) = 提餾段： 加料板 xF= ts= ℃ 塔底 xW= 104 ts≈ 100℃ ????t 查得平均溫度下的 x= α =(x+)=(+) = μ = cp ET= (αμ ) = ( ) = 實(shí)際塔板數(shù)： N 精 = ? 取 36 層 N 提 = ?? 取 9 層（不包括釜） 加料板位置：在第 37塊塔板上 總的塔板數(shù) N=37+9=46 層 二、塔設(shè)備的計(jì)算 理論教科書(shū)見(jiàn) P154~167 需要算的參數(shù)如下 ： ⑴通過(guò)前面工藝設(shè)計(jì)及查閱有關(guān)資料，列出設(shè)備設(shè)計(jì)的有關(guān)工藝參數(shù)表： 基準(zhǔn) 參數(shù) 塔頂 進(jìn)料板 塔底 備注 溫 度 ℃ 壓 力 Pa 氣相負(fù)荷 VS m3/S 液相負(fù)荷 LS m3/S 氣相密度 ρ V kg/m3 液相密度 ρ L kg/m3 液體表面張力 σ Nm 液體粘度 μ Cp 塔頂壓力可按常壓計(jì)，塔底壓力可按每塊塔板 50～ 60mm 液柱估算 。 ②液泛速度VVLCu ? ?? ??m in 當(dāng) ? ≠ 20mN/m 時(shí) C 應(yīng)按下式校正 2020 20???????? ?CC 20C 可查史斯密關(guān)聯(lián)圖，乙醇～水溶液的? 可按下式計(jì)算： ABBABA ???? ??? ????? 板間距 和清液層高度TH Lh 按有關(guān)要求選 定。 ② 根據(jù)塔板系列參數(shù)選用或計(jì)算確定降液管及堰的有關(guān)參數(shù)，包括： 堰長(zhǎng) WL 、堰高 Wh 、降液管下端問(wèn)隙 oh 及液體在降液管內(nèi)的停留時(shí)間 ? 。驗(yàn)算實(shí)際動(dòng)能因素 0F 和開(kāi)孔率 ? 是否符合適宜范圍，若精餾段和提餾段浮閥數(shù)相近，又能滿足工藝要求時(shí)，最好統(tǒng)一。 ⑸ 液體力學(xué)驗(yàn)算 包括： ① 氣體通過(guò)塔板壓降 Ph ② 霧沫夾帶驗(yàn)算 ③ 液泛驗(yàn)算 ⑹負(fù)荷性能圖繪制 分別畫(huà)出精餾段、提餾段的負(fù)荷性能圖，求出操作彈性。 ⑻ 接管和塔高 ① 接管規(guī)格 根據(jù)流量和液體性質(zhì)，選取經(jīng)驗(yàn)流速，確定管道和接管標(biāo)準(zhǔn)。 二、 塔設(shè)備的計(jì)算 （一）精餾段：（塔頂）設(shè)備計(jì)算及校核 已知數(shù)據(jù)：物料：乙醇 ~水混合物 平均分子量 _M = +() = 操作壓力 105 N/m 操作溫度： ℃ 水的密度： 3/)(7080 mkg???????? 乙醇的密度： ρ 2= 736 kg/m3 32211 736 ??????????aaL ρ L= kg/m3 蒸汽密度： 30 /44 )( mkgVTMTG ??????? 液體表面張力： 水：δ 1= dyn/cm 乙醇：δ 2= dyn/cm cmd y nxx/)8 3 8 6 ( 3 8 6 122121??????????????? 液體流量： hmMDRLL/ 3_????? ?
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