【正文】 壓力：常壓精餾 對(duì)于乙醇－水體系，在常壓下已經(jīng)是液態(tài)，且乙醇－水不是熱敏性材料，在常壓下也可成功分離 ，所以選用常壓精餾。綜上所述，選擇常壓操作。 4．加熱方式：間接蒸汽加熱 蒸餾釜的加熱方式通常采用間接蒸汽加熱，設(shè)置再沸器。 5．熱能利用方式：選擇適宜回流比，塔釜?dú)堃鹤鳛樵项A(yù)熱熱源 適宜的回流比應(yīng)該通過經(jīng)濟(jì)核算來確定，即操作費(fèi)用和設(shè)備折舊費(fèi)用之和為最低時(shí)的回流比為最適宜的回流比。 5．回流方式：泡點(diǎn)回流 泡點(diǎn)回流易于控制 ,設(shè)計(jì)和控制時(shí)比較方便 ,而且可以節(jié)約能源。本精餾裝置利用高溫的釜液與進(jìn)料液作熱交換，同時(shí)完成進(jìn)料液的預(yù)熱和釜液的冷卻，經(jīng)過熱量與物料衡算，設(shè)想合理。 2。 3。從預(yù)熱器、全凝器 、冷卻器出來的液體溫度分別在 5060℃、 40℃和 35℃左右，可以用于民用熱澡水系統(tǒng)或輸往鍋爐制備熱蒸汽的重復(fù)利用。 第第第 四四四 部部部 分分分 ：：： 設(shè)設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì)計(jì) 計(jì)計(jì)計(jì) 算算算 與與與 論論論 證證證 1. 塔型選擇 根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)，若按年工作日 330 天，每天開動(dòng)設(shè)備 24 小時(shí)計(jì)算，產(chǎn)品流量為 ，由于產(chǎn)品粘度較小，流量較大，為減少造價(jià)，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。 由于精餾過程的計(jì)算均以摩爾分?jǐn)?shù)為準(zhǔn)，需先把設(shè)計(jì)要求中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)轉(zhuǎn)化為摩爾分?jǐn)?shù)。?fx 39。1 ?? Dxy 39。1 ?x 摩爾分?jǐn)?shù) ?fx ?? Dxy ?fy ?x 摩爾質(zhì)量/ /kg kmol ?LfM ?LM ?VfM ?VM 溫度 /℃ 在平均溫度下查得 33 /,/232 mkgmkg OHCHCHOH ?? ?? 液相平均密度為： 3 2 239。11 L m L mL m C H C H O H H Oxx? ? ???? 其中，平均質(zhì)量分?jǐn)?shù) 39。 精餾段的負(fù)荷列于表 3 表 3 精餾段的汽液相負(fù)荷 名稱 氣 相 液相 平均摩爾質(zhì)量 / /kg kmol 平均密度 / 3/kgm 體積流量 / 3/mh （ sm/3 ） ( 3/ms) 提餾段 整理提餾段的已知數(shù)據(jù)列于表 5，采用與精餾段相同的計(jì)算方法可以得到提餾段的負(fù)荷，結(jié)果列于表 6。?wx 39。?wy 39。有以上的計(jì)算結(jié)果可以知道： 汽塔的平均蒸汽流量： smVVV STSJS / 3????? 汽塔的平均液相流量： smLLL STSJS /00 00 3????? 汽塔的汽相平均密度： 3/ mkgVTVJV ????? ??? 汽塔的液相平均密度： 3/ mkgLTLJL ????? ??? 塔徑可以由下面的公式給出： 4SVDu?? 由于適宜的空塔氣速 m ax( ~ )uu? ，因此，需先計(jì)算出最大允許氣速 maxu 。 取無效邊緣區(qū)寬度 mmWC 50? ，破沫區(qū)寬度 mmWS 70? ， 查得 mmlW 1029? ，對(duì)應(yīng)的截塔面積 mAT ? 7 3 4 0 0/1 0 2 9/ ??Dl W 查圖可得， ?Tf AA ?DWd 弓形溢 流管寬度 mmDW d ?? Wl 、 TA 、 DlW/ 的查取見《常用化工單元設(shè)備設(shè)計(jì)》P67 表 25 單流型塔板某些參數(shù)推薦值 DWd/ 、 Tf AA / 由《常用化工單元設(shè)備設(shè)計(jì)》 P64 圖 220 弓形降液管的參數(shù) 查得 酒精連續(xù)蒸餾板式塔的設(shè)計(jì) 弓形降液管面積 mAA Tf ???? mWDR C ????? mWWDx Sd ??????? 驗(yàn)算： 液體在精餾段降液管內(nèi)的停留時(shí)間 ssL HA SJ TfJ ?????? 液體在精餾段降液管內(nèi)的停留時(shí)間 ssL HA ST TfT ?????? 弓形降液管 堰高 采用平直堰，堰高 owlw hhh ?? mmlLEh wSow )(100 3/2 ?? mmhhh owlw ????? 根據(jù) － owh ≧ wh ≧ － owh ，驗(yàn)算： － ≧ ≧ ，故成立 所以， mhow ? mhw ? 降液管底隙高度 h0 mhh w 0 4 5 0 ??? ， 取 mmh 450 ? 滿足不少于 20～ 25mm，符合要求。 浮閥數(shù)目 浮閥數(shù)目2022 SVN u?? 氣體通過閥孔時(shí)的速度0 Fu v?? 取動(dòng)能因數(shù) 11?F ，那么 smu / 110 ??，因此 2 ??? ?? ?N 個(gè) 排列 由于采用分塊式塔板，故采用等 邊 三角形叉排。 浮閥的形式及浮閥的排列選用參考《常用化工單元設(shè)備設(shè)計(jì)》 P69 見附圖三 酒精連續(xù)蒸餾板式塔的設(shè)計(jì) 6. 流體力學(xué)驗(yàn)算 氣體通過浮閥塔 板的壓力降 (單板壓降 ) ph 氣體通過浮閥塔板的壓力降 (單板壓降 ) 1pch h h h?? ? ? 干板阻力 ch 浮閥由部分全開轉(zhuǎn)為全部全開時(shí)的臨界速度為 ocu ： mguhsmUuusmuLoVcOCocvc 6 8 2//0 6 8 2200????????????????? 板上充氣液層阻力 1h 由于乙醇－水系統(tǒng)里，液相是水，故 ε o＝ mhh Lol ???? ? 由表面張力引起的阻力 h? 由表面張力導(dǎo)致的阻力一般來說都比較小，所以一般情況下可以忽略，所以： mhhhh lcp 0 6 3 ?????? ? 單板壓強(qiáng)降： Paghp lp 3 2 90 6 ?????? ?? 淹塔 為了防止淹塔現(xiàn)象的發(fā)生，需要控制降液管中清液層高度： 酒精連續(xù)蒸餾板式塔的設(shè)計(jì) ）（ wTd hHH ?? ? ，且有 ?hhhH lpd ??? 液體通過塔板的壓降所相當(dāng)?shù)囊褐舾?度 mhp ? mhl Lh w sd 00 01 00 220??????? ??????????? 板上液層高度 Lh = 所以降液管液面高度 mH d 1 2 6 1 0 0 1 6 ???? 因?yàn)橐掖?— 水的物系不易起泡，取 ?? mhH wT )() ?????（? 因?yàn)?mmH d 2 6 1 ?? ，所以設(shè)計(jì)結(jié)果符合要求。 (2) 塔板為氣相負(fù)荷上限由霧沫夾帶控制，操作下限由液面落差控制。139。 skgL / 6 0 0/ 5 8 ??? 回 流液密度水乙醇 ???39。1 DDLxx ??? CtD ?? 查得 水? (液 )＝ 3/cmg 乙醇? (液 )＝ 3/cmg 3/ mkgL ?? 采用 重力回流 ，適宜流速為 ～ 。 校核設(shè)計(jì)流速： smu /4 6 5 30 8 42???? ? 經(jīng)校核，設(shè)備適用。139。 CtW ?? 查得 水? (液 )＝ 3/mkg 接管尺寸的規(guī)格由《化工原理》上冊(cè) P357 附錄 23 管子規(guī)格 查得 酒精連續(xù)蒸餾板式塔的設(shè)計(jì) 3/ mkgW ?? 釜液出口管一般的適宜流速為 ～ 。 校核設(shè)計(jì)流速， smu /8 7 5 60 3 46 3 2 2???? ? 經(jīng)校核，設(shè)備適用。 校核設(shè)計(jì)流速： smu / 5 42??? ? 經(jīng)校核，設(shè)備適用。 校核設(shè)計(jì)流速： smu / 8 42??? ? 接管尺寸的規(guī)格由《化工原理》上冊(cè) P357 附錄 23 管子規(guī)格 查得 酒精連續(xù)蒸餾板式塔的設(shè)計(jì) 經(jīng)校核，設(shè)備適 da2 S2 da1 S1 a b c δ H1 H2 回流管 38 56 10 40 15 5 120 150 進(jìn)料管 25 45 10 20 10 5 120 150 釜底管 32 57 10 20 5 5 120 150 塔頂上升蒸汽管 180 6 194 140 60 5 5 120 200 塔釜上升蒸汽管 125 3 150 100 30 5 5 120 200 預(yù)熱器一個(gè)：預(yù)熱進(jìn)料 ,同時(shí)冷卻釜液。 冷卻器一個(gè)：將產(chǎn)品冷卻到要求的溫度后排出。 管程 殼程 K值范圍 預(yù)熱器 料液 水蒸汽 280～ 850W/m2s 再沸器 釜液 水蒸汽 850～ 1500 W/m2s 全凝器 冷水 物料蒸汽 280～ 850W/m2s 冷卻器 冷水 有機(jī)溶液 850～ 1500 W/m2s 計(jì)算前均假定換熱器的損失為殼方氣體傳熱量的 10%，即安全系數(shù)為 。 設(shè)計(jì)流程要求泡點(diǎn)進(jìn)料，進(jìn)料濃度下的泡點(diǎn)溫度為 ℃，而原料溫度為27℃。 擬定將釜液降至 35℃排出，以用于他途。 則 sKJtFCQ Pm /)(4 5 0 ???????吸收 輔助設(shè)備的 酒精連續(xù)蒸餾板式塔的設(shè)計(jì) ? ? ? ?? ? Ct m ???????? ??????? 取總傳熱系數(shù) K=1400=℃ 27 4 )()/( mtKQA m ?????? 取安全系數(shù) ，則實(shí)際傳熱面積為： A= 2m 。 tW=103℃ , 查 表 得 kgJOH /17802 ?? ?? ,則 : sKJQ OH / 0 91 7 8 02 8 6 2 ???? ??。 Ct m ????? ，取 K=1000 W/(m2K)。39。 )/()1( CkgKJCxCxC PFPFPm ?????????? 水乙醇[鍵入提要欄內(nèi)容。提要欄通常放置在頁(yè)面的左側(cè)或右側(cè)，也可以放置在頁(yè)面的頂端或 底端。 ] [鍵入提要欄內(nèi)容。提要欄通常放置在頁(yè)面的左側(cè)或右側(cè)，也可以放置在頁(yè)面的頂端或 底端。 ] 酒精連續(xù)蒸餾板式塔的設(shè)計(jì) 取水進(jìn)口溫度為 25℃，水的出口溫度為 40℃， V = Kg/s；塔頂出口氣體的溫度為 ℃，在此溫度下： mr =*730+（ ） *1564=sKJVQ mC / 0 8 05 1 6 ????? ? ? ? ? ?? ? ??????? ??????? mt ℃ 取安全系數(shù) A= ? ? ? ? ?????? 選 G4003251型號(hào)的換熱器。 校核： 由于全凝器的熱負(fù)荷 Q 有最大值，所以需要對(duì)它進(jìn)行校核。/6 5 3 。 冷卻器 取水進(jìn)口溫度為 25℃，水的出口溫度為 35℃；塔頂全凝器出來的有機(jī)液（質(zhì)量分率 94%的乙醇溶液） D=；溫度為 ℃