化工原理課程設(shè)計指導(dǎo)書-在線瀏覽
2025-06-30 23:03本頁面
【正文】 則應(yīng)根據(jù)具體情況確定。工藝流程的選擇精餾裝置一般包括塔頂冷凝器，塔釜再沸器，原料預(yù)熱器及流體輸送泵等。如進料是否需要預(yù)熱、冷凝器的型式及布置、及再沸器的型號等。對于小塔，通常將冷凝器放于塔頂，采用重力回流。再沸器的型式有立式與臥式、熱虹吸式與強制循環(huán)式之外。傳熱量較大時，采用臥式熱虹吸式再沸器。幾種再沸器型式如圖1所示。塔頂蒸汽潛熱大，而溫度較低，塔釜殘液溫度高，而顯熱的熱量少。做全塔的物料平衡對于雙組分的連續(xù)精餾塔，由總物料平衡及分物料平衡有（1） 根據(jù)進料流量F及組成，分離要求，解方程組（1）即可求得餾出液流率D及殘液流率W。（1）、對熱敏性物質(zhì)，為降低操作溫度，可考慮減壓操作。因為加熱蒸汽溫度一般低于200℃。若常壓下塔頂蒸汽全凝時的溫度低于冷卻介質(zhì)的溫度時可考慮加壓操作。在確定操作壓力時，除了上面所述諸因素之外，尚需考慮設(shè)備的結(jié)構(gòu)、材料等。（1）、選擇冷卻介質(zhì)，確定冷卻介質(zhì)溫度。設(shè)計時應(yīng)了解本地區(qū)水的資源情況及水溫。塔頂蒸汽全部冷凝時的溫度一般比冷卻介質(zhì)溫度高10～20℃。 （2） 式中—平衡指數(shù)。（3）、確定塔頂和塔釜壓力。全塔阻力塔等于塔板阻力乘實際板數(shù)，即 （4）式中：—塔板阻力，通常為3～5（mm汞柱）在確定了操作壓力之后，塔頂溫度可由式（5）確定，塔釜溫度由式（6）確定。當進料為飽和液體時，最小回流比也可用式（8）計算，進料為飽和蒸汽時，按式（9）計算?！饵c進料時的，按式（9）計算。當泡點進料時，q=1。若進料壓力高于塔的操作壓力，且原料溫度較高時，進入塔內(nèi)后可因壓力降低而產(chǎn)生絕熱汽化。 （11）式中：H、h—汽相、液相焓。方程（11）可由試差法解得，方法如下：a、 根據(jù)進料溫度及組成，求得；b、 假設(shè)汽化溫度，查得；c、 由方程（11）的第一式求得q及汽、液相組成；d、 由假設(shè)溫度及求得的汽、液相組成計算汽、液相焓H及h；e、 將H、h、代入方程（11）的第二式，若等式成立，則計算正確；若等號不成立，則重設(shè)溫度，重復(fù)（b）至（e）過程。N 圖2 理論板和回流比關(guān)系圖圖2是在假設(shè)若干個不同的回流比下，分別用簡捷法求出相應(yīng)的理論板數(shù)，然后，由計算結(jié)果作圖而得到的。理論板數(shù)與實際板數(shù)對于雙組份精餾塔，求解理論板數(shù)可用圖解法或簡捷法。簡捷法求理論板數(shù)時，有吉利蘭（Gilliland）法和埃爾巴—馬道克斯（Erbar—Maddox）法。圖解法和簡捷法的具體操作法可參考參閱教材，此處不再討論?！偘逍剩ㄈ剩┯绊懣偘逍实囊蛩剌^多，目前尚無準確的關(guān)聯(lián)式可用于計算，只能根據(jù)經(jīng)驗估計。確定冷凝器和再沸器的熱負荷、對于全凝器，由冷凝器熱平衡可得： （13）式中： R—回流比 D—餾出液流率。對全塔做熱平衡有 （14）式中：—塔釜殘液焓。K—傳熱系數(shù)。對于低沸點烴類，冷凝介質(zhì)為水時，傳熱系數(shù)為390～980（千卡/℃）。時塔徑的計算及板間距的確定在精餾塔的設(shè)計中，應(yīng)當對精餾段和提餾段分別進行設(shè)計。精餾段汽、液相負荷分別按式（16）、（17）計算。R—回流比。提餾段的液相流率有 （19）式中：W—殘液流率。在板式塔的設(shè)計中，最大汽速（泛點汽速）可采用下式計算[7] 。 C—經(jīng)驗系數(shù)。在查取經(jīng)驗系數(shù)時，先確定板間距和清液層的高度。在具體確定時考慮以下因素：（1）、大塔應(yīng)取較大的板間距。（3）、物料易起泡時，應(yīng)取較大板間距。清液層高度通常為40～90毫米。對減壓塔，為減小塔板阻力，一般取小值。圖3 經(jīng)驗系數(shù)C圖圖中：V、L—分別為汽相、液相流率（）。 —表面張力為20（達因/厘米）時的系數(shù)C。當表面張力σ為其它值時的系數(shù)C按下式校正： （21）在求得泛點后，設(shè)計氣速可取泛點氣速的（～）倍，即～ （22）對于設(shè)計氣速，大塔、加壓塔可取大值；小塔、減壓塔取小值。 （23）式中：—汽相流率（）。 —塔徑計算值（）塔徑按計算值進行圓整，1米以上的塔。 （24）式中：D—園整后的直徑（米）。此時可按有效截面法計算。 —分別為液體、氣體密度（） —板間距（m）。（2）、有效截面上的設(shè)計氣速按下式計算。對于小塔或減壓時，取小值。表1 系統(tǒng)因素表系統(tǒng)名稱系統(tǒng)因素正常下起泡物系下1輕度起泡物系（如氟利昂）中度起泡（如油吸收塔、胺及乙二醇再生塔）重度起泡（如胺和乙二醇吸收塔）嚴重起泡（如甲乙酮裝置）形成穩(wěn)定泡沫系統(tǒng)（如堿再生塔）（3）、有效截面積在求得有效截面上的氣速之后，即可按下式計算有效面積 [] （28）式中：—氣體流率()。 （29）和 （30）式中符號同前。 （31）式中：—液體流率()。即 （32）由計算值園整，即可求得塔徑D。當塔徑小于2米時，通常采用單溢流，塔徑在2米～4米時采用雙溢流，塔徑大于4米時，一般應(yīng)考慮采用多溢流[9]。由圖可知，邊上降液管呈弓形，中間降液管為矩形（或梯形）。塔板上的總堰長為該板上各堰的長度之和。一般來說，最大堰上液流量不宜超過100～130[m3/]。對于弓形降液管，堰長一經(jīng)確定之后，降液管寬和面積可按圖5計算。寬度一般可取200～300[mm]。在降液管的設(shè)計中，應(yīng)注意液體在降液管的停留時間不得少于3～5s。 （33）式中各符號同前。出口堰的高度為板上清液層高度減去堰上液層高度,即 （34）堰上液層高度由下計算： （35）式中：L液體流率（）。 降液管底端與塔板
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