【正文】 ，適合于小規(guī)模、多品種或多組分物系的初步分離。在此過程中，熱能利用率很低，為此，在確定裝置流程時應考慮余熱的利用。 另外，為保持塔的操作穩(wěn)定性，流程中除用泵直接送入塔原料外也可采用高位槽送料，以免受泵操作波動的影響。工業(yè)上采用全冷凝器為主，以便于準確地控制回流比。 總之，確定流程時要較全面、合理地兼顧設(shè)備、操作費用、操作控制及安全諸因素。一般地，除熱敏性物系外，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)水將鎦出物冷凝下來的物系，都應采用常壓蒸餾；對熱敏性物系或者混合物泡點過高的物系，則宜采用減壓蒸 餾；對常壓下鎦出物冷凝溫度過低的物系，需提高塔壓鹽城師范學院化工原理課程設(shè)計 9 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。 進料狀況的選擇 蒸餾操作有五種進料熱狀況，進料熱狀況不同，影響塔內(nèi)各層塔板的氣、液相負荷。若工藝要求減少塔釜的加熱量，以避免釜溫過高，料液產(chǎn)生聚合或結(jié)焦，則應采用氣態(tài)進料。有時也可采用直接蒸汽加熱，例如釜殘液中的主要組分是水，且在低濃度下輕組分的相對揮發(fā)度較大時（如乙醇與水混合液）宜用直接蒸汽加熱，其優(yōu)點是可以利用壓力較低的加熱蒸汽以節(jié)省操作費用，并省掉間接加熱設(shè)備。 回流比的選擇 回流比是精餾操作的重要工藝條件，其選擇的原則是使設(shè)備費和操作費用之和最低。必要時可選用若干個 R 值，利用吉列蘭圖（簡捷法）求出對應理論板數(shù) N，作出 NR 曲線，從中找出適宜操作回流比 R，也可作出 R對精餾操作費用的關(guān)系線，從中確定適宜回流比 R。 1. 泡罩塔板 泡罩塔板是工業(yè)上應用最早的塔板，其主要元件為升氣管及泡罩。泡罩尺寸分為 80mm、 100mm、 150mm 三種，可根據(jù)塔徑的大小選擇。泡罩塔板的主要優(yōu)點是操作彈性較大，液氣比范圍大，不易堵塞，適于處理各種物料，操作穩(wěn)定可靠。近年來，泡罩塔板已逐漸被篩板、浮閥 塔版所取代。 2. 篩孔塔板 篩孔塔板簡稱篩板，結(jié)構(gòu)特點為塔板上開有許多均勻的小孔。工業(yè)應用中心以小孔徑篩板為主，大孔徑多用于某些特殊場合（如分離粘度大、易結(jié)焦的物系）。其缺點是篩孔易堵塞，不宜處理易結(jié)焦、粘度大的物料。近年來，由于設(shè)計和控制水平的不斷提高，可使篩板的操作非常精確，彌補了上述不足，故應用日趨廣泛。 3. 浮閥塔板 鹽城師范學院化工原理課程設(shè)計 11 浮閥塔板是在泡罩塔板和篩孔塔板的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它吸收了兩種塔板的優(yōu)點。氣流從浮閥周邊水平地進入塔板上液層，浮閥可根據(jù)氣流流量的大小而上下浮動，自行調(diào)節(jié)。 浮閥塔板的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、造價低；塔板開孔率大，生產(chǎn)能力大；由于閥片可隨氣量變化自由升降，故操作彈性大；因上升氣流水平吹入液層，氣液接觸時間較長，故塔板效率較高。 塔板的選擇 應予指出，以上介紹的僅是幾種較為典型的浮閥形式。近年來研究開發(fā)出的新型浮閥有船型浮閥、管型浮閥、梯形浮閥、雙層浮閥、 VV浮閥、混合浮閥等，其共同的特點是加強了流體的導向作用和氣體的分散作用，使氣液兩相的流動更趨于合理，操作彈性和塔板效率得到進一步的提高。而采用新型浮閥，設(shè)計數(shù)據(jù)不夠完善，給設(shè)計帶來一定的困難，但隨著新型浮閥性能數(shù)據(jù)的不斷發(fā)表及工業(yè)應用的增加， 其設(shè)計數(shù)據(jù)會逐步完善，在有較完善的數(shù)據(jù)下，設(shè)計中可選用新型浮閥。 鹽城師范學院化工原理課程設(shè)計 12 乙醇的摩爾質(zhì)量 MA=46kg/kmol,水的摩爾質(zhì)量 MB=18kg/kmol,則 / 461 / 46 / 18 4 / 461 4 / 46 6 / 18 3 / 461 3 / 46 7 / 18AAFAAABAADAAAAAAWAAAAaMxaaMMaMxaaMMaMxaaMM? ? ?? ??? ? ?? ??? ? ?? ?? ? ? ? ?33 0 0 0 1 0 9 . 9 0 3 1 /3 0 0 2 4 0 . 8 5 9 8 4 6 0 . 1 4 0 2 1 8D k m o l h???? ? ? ? ? 總物料 F D W?? （ 31） 易揮發(fā)組分 F D WFx Dx Wx?? （ 32） 聯(lián)立式 3 32 解得 4 3 . 0 7 7 7 /9 . 9 0 3 1 /3 3 . 1 7 4 6 /F k m o l hD k m o l hW k m o l h??? 式中 F—— 原料液流量， kmol/h； D—— 塔頂產(chǎn)品（鎦出液）流量， kmol/h； W—— 塔底產(chǎn)品（釜殘液）流量， kmol/h； Fx —— 原料液中易揮發(fā)組分的摩爾分數(shù)； Dx —— 鎦出液中易揮發(fā)組分的摩爾分數(shù)； Wx —— 釜殘液中易揮發(fā)組分的摩爾分數(shù)。為此恒濃區(qū)出現(xiàn)在點 g 附近。 表 1 常壓下乙醇 — 水溶液的平衡數(shù)據(jù) 液相中乙醇的摩爾分數(shù) x 氣相中乙醇的摩爾分數(shù) y 液相中乙醇的摩爾分數(shù) x 氣相中乙醇的摩爾分數(shù) y 鹽城師范學院化工原理課程設(shè)計 14 圖 1 由圖 1 可見，該切線與 y 軸交于點（ 0,），則其斜率為 m inm in0 .8 5 9 8 0 .21 0 .8 5 9 8 0RR ???? 解之得 Rmin= 。 塔板數(shù)的確定 一 .精餾塔的氣、液相負荷 由于物料采用泡點進料， q=1,則有 k m o l / h9 . 9 0 3 15 . 2 7 8 4RDL 2 7 2 ???? 鹽城師范學院化工原理課程設(shè)計 15 l/h9 5 . 3 5 0 2 k m o4 3 . 0 7 7 75 2 . 2 7 2 5FLL′ ????? q l/h6 2 . 1 7 5 6 k m o9 . 9 0 3 16 . 2 7 8 41)D(RV ????? 二 .回收率 乙醇的回收率為： ％100％％FxDxFD乙醇 ??????? ? 水的回收率為： ％100％)( )(％)xF(1 )xW(1 FW水 ???? ???????? 三 . 操作線方程 根據(jù)回流比求精餾段操作線方程為 xx1R Ry D ?????????? 提餾段操作線方程為 2xWL′ WxWL′ L′y W ??????四 .圖解法求理論板層數(shù) 采用直角階梯法求理論板層數(shù)，如圖（ 2）所示。 鹽城師范學院化工原理課程設(shè)計 16 圖 2 圖解法求理論塔板數(shù) 求解結(jié)果為 ： 總理論板層數(shù) NT=16（不包括再沸器） 進料板位置 NF=15 精餾段的理論板層數(shù) N 精 =14 提餾段的理論板層數(shù) N 提 =2（包括進料板） 五 .實際板層數(shù)的初步求取 設(shè) ET=44﹪ , 則 精餾段實際板層數(shù) 32≈31 .8 20. 4414NT精 ?? 提餾段實際板層數(shù) 5≈T提 ?? 總實際板層數(shù) 37????? 532NNN 提精p 六 .塔板總效率估算 （ 1）操作壓力計算 鹽城師范學院化工原理課程設(shè)計 17 塔頂操作壓力 1 0 5 . 4 k P a41 0 1 . 4ppp 表當?shù)谼 ????? 每層塔板壓降 ? 塔底 操作壓力 1 3 1 . 3 ( k P a ) 0 5 . 4Np Δ ppp DW ??????? (2)操作溫度計算 表 2 常壓下乙醇 — 水系統(tǒng)的 tx(y)數(shù)據(jù) 沸點 /℃ 乙醇摩爾分數(shù) 沸點 /℃ 乙醇摩爾分數(shù) 液相 x 氣相 y 液相 x 氣相 y 鹽城師范學院化工原理課程設(shè)計 18 圖（ 3） 氣液相平衡圖 由圖（ 3）得 塔頂溫度 ℃tD? 塔底溫度 ℃tW? 平均溫度 87. 50℃296. 8)(78 .2tm ??? （ 3）粘度的計算 在 tm=℃時，查表得 OH2 ? ，則 s)0 . 3 4 4 4 (m P )( LiiL ? ??????? ? 可解得 ′ET ? ， 因為 0 . 1 4 ％( ＜1％ )E′E TT ?? ，所以假設(shè)成立。 m o l )4 3 . 3 1 ( k g / k180 . 8 3 2 5 )(1460 . 8 3 2 5M LDm ?????? /kmol)()( VDm ?????? 二 .進料板混合物平均摩爾質(zhì)量計算 由圖解理論板（見圖 2）得 ? 查平衡曲線（見圖 1）得 ? /kmol)()( LFm ?????? /kmol)()( VFm ?????? 三 .塔底混合物平均摩爾質(zhì)量計算 由 ? ,由圖解理論板（見圖 2）得 ? kmol)1 8 . 3 3 6 ( k g /180 . 0 1 2 0 )(1460 . 0 1 2 0M LFm ?????? )4 6 ( k g / k m o )( V F m ?????? 精餾段混合物平均摩爾質(zhì)量 鹽城師范學院化工原理課程設(shè)計 21 /kmol)31 .3 998 (k g219 .4 896 )(Lm ??? /kmol)()(Vm ??? 提餾段混合物平均摩爾質(zhì)量 /k mol )18 .91 28 (k g219 .48 96 )(1 36MLm ??? /kmo l) 766( 532)(46MVm ??? 平均密度 一 .氣相平均密度 由理想氣體狀態(tài)方程計算，即 精餾段 )(kg/m)( Mpρ 3mVmmVm ??? ??? 提鎦段 )(kg/m)( Mpρ 3mVmmVm ??? ??? 二 .液相平均密度 液相平均密度依據(jù)下式計算，即 ?? iim ρωρ1 （ 1）塔頂液相平均密度 由 ℃7tD ? ，查手冊得 3乙醇 ? ， 3水 ? 。 進料板液相的質(zhì)量分數(shù) )( A ???? ?? )/m93 0. 70 9( kg96 7. 84 70. 12 56 )(173 4. 50. 12 561ρ 3LFm ??? 鹽城師范學院化工原理課程設(shè)計 22 （ 3）塔底液相平均密度 由 ℃tw? ，查手冊得 3乙醇 ? ， 3水 ? 。 表 4 塔板間距與塔徑的關(guān)系 塔徑 D/m ~ ~ ~ ~ ~ 板間距 HT/mm 200~300 250~350 300~450 350~600 400~600 取板間距為 ? ,板上液層高度 ? ，則 0 . 2 5 ( m )0 .