【正文】 程設(shè)計(jì)教師評(píng)分表……………………………………………………40 第一章 前言．精餾原理及其在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用 精餾是分離液體混合物（含可液化的氣體混合物）最常用的一種單元操作，在化工、煉油、石油化工等工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。這些值都符合實(shí)際要求，故所選的設(shè)計(jì)參數(shù)是合理。根據(jù)所選參數(shù)在進(jìn)行校核可知：精餾段：。為此，掌握汽液相平衡關(guān)系，熟悉各種塔型的操作特性，對(duì)選擇、設(shè)計(jì)和分析分離過(guò)程中的各種參數(shù)是非常重要的。本設(shè)計(jì)采用篩板式精餾塔，進(jìn)行苯—甲苯二元物系的分離，此設(shè)計(jì)針對(duì)二元物系的精餾問(wèn)題進(jìn)行分析、計(jì)算、核算、繪圖，從而達(dá)到二元物系分離的目的。吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì) 吉林化工學(xué)院 化工原理 課 程 設(shè) 計(jì) 題目 乙醇丙醇連續(xù)篩板式精餾塔的設(shè)計(jì) 教 學(xué) 院 化工與材料工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 應(yīng)用化學(xué)1002班 學(xué)生姓名 學(xué)生學(xué)號(hào) 10250213 指導(dǎo)教師 計(jì)海峰 老師 2013年 6月 15日 化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 一 設(shè)計(jì)題目：乙醇丙醇連續(xù)篩板式精餾塔的設(shè)計(jì)二 任務(wù)要求 設(shè)計(jì)一連續(xù)篩板精餾塔以分離苯和甲苯（乙醇—丙醇），具體工藝參數(shù)如下：原料加料量 F＝100kmol/h進(jìn)料組成 xF＝餾出液組成 xD＝釜液組成 xw＝塔頂壓力 p＝100kpa單板壓降 ≤ kPa2 工藝操作條件：常壓精餾，塔頂全凝器，塔底間接加熱，泡點(diǎn)進(jìn)料，泡點(diǎn)回流。 三 主要設(shè)計(jì)內(nèi)容 設(shè)計(jì)方案的選擇及流程說(shuō)明工藝計(jì)算主要設(shè)備工藝尺寸設(shè)計(jì) （1）塔徑及精餾和提餾段塔板結(jié)構(gòu)尺寸的確定 （2）塔板的流體力學(xué)校核 （3）塔板的負(fù)荷性能圖 （4）總塔高設(shè)計(jì)結(jié)果匯總工藝流程圖及精餾塔工藝條件圖摘 要精餾是一種最常用的分離方法，它根據(jù)多次部分冷凝、多次部分汽化的原理，以塔底的汽相回流、塔頂?shù)囊合嗷亓鳛榛A(chǔ)來(lái)實(shí)現(xiàn)連續(xù)的高純度分離。精餾操作在化工、石油化工、輕工等工業(yè)生產(chǎn)中中占有重要的地位。 通過(guò)對(duì)精餾塔的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算可知：實(shí)際塔板數(shù)為21塊(包括再沸器)，第塊板13進(jìn)料。提餾段：。 關(guān)鍵字：精餾、物料衡算、塔板負(fù)荷性能圖、熱量衡算。精餾過(guò)程在能量劑驅(qū)動(dòng)下（有時(shí)加質(zhì)量劑），使氣、液兩相多次直接接觸和分離，利用液相混合物中各組分揮發(fā)度的不同，使易揮發(fā)組分由液相向氣相轉(zhuǎn)移，難揮發(fā)組分由氣相向液相轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn)原料混合物中各組分的分離。 為實(shí)現(xiàn)精餾過(guò)程，必須為該過(guò)程提供物流的貯存、輸送、傳熱、分離、控制等的設(shè)備、儀表。 塔板為主要構(gòu)件，分為錯(cuò)流式塔板和逆流式塔板兩類，工業(yè)應(yīng)用錯(cuò)流式塔板為主，常用的錯(cuò)流式塔板主要有：（1）泡罩塔板（2）篩孔塔板（3）浮閥塔板。．本設(shè)計(jì)所選塔的特性 篩孔塔板簡(jiǎn)稱篩板，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，歷史悠久，至今仍是應(yīng)用最為廣泛的一種傳質(zhì)分離設(shè)備。至今，許多新型塔板都采用篩板的水力學(xué)模型作為研究基礎(chǔ)和工程設(shè)計(jì)參照模型。單溢流液體流過(guò)整個(gè)塔面塔板上返混少，塔板效率較高，結(jié)構(gòu)也最簡(jiǎn)單。在工業(yè)生產(chǎn)中采用多降液管。 篩板雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但氣液兩相流動(dòng)的規(guī)律仍有一些未被認(rèn)識(shí)清楚。本次課程設(shè)計(jì)主要介紹篩板的結(jié)構(gòu)、性能和工程界已公認(rèn)的設(shè)計(jì)方法。對(duì)于常規(guī)帶有降液管的篩板，篩板上的氣液流動(dòng)則是呈錯(cuò)流型的，即液體水平流過(guò)篩板板面，氣體從下而上穿過(guò)塔板。氣體穿過(guò)塔板上的篩孔鼓入液層，形成泡沫層，進(jìn)行氣液傳質(zhì)，然后離開(kāi)泡沫層，上升到上一層篩板。 本設(shè)計(jì)采用常壓操作，一般，除了敏性物料以外，凡通過(guò)常壓蒸餾不難實(shí)現(xiàn)分離要求，并能用江河水或循環(huán)水將餾出物冷凝下來(lái)的系統(tǒng)都應(yīng)采用常壓蒸餾。因?yàn)橹苯诱羝募尤?，?duì)釜內(nèi)溶液起一定稀釋作用，在進(jìn)料條件和產(chǎn)品純度，輕組分收率一定前提下，釜液濃度相應(yīng)降低，故需在提餾段增加塔板以達(dá)到生產(chǎn)要求，從而又增加了生產(chǎn)的費(fèi)用，但也減少了間接加熱設(shè)備費(fèi)用。一般經(jīng)驗(yàn)值為R=()Rmin. 塔頂選用全凝器，因?yàn)楹罄^工段產(chǎn)品以液相出料，但所得產(chǎn)品的純度低于分凝器，因?yàn)榉帜鞯牡谝粋€(gè)分凝器相當(dāng)于一塊理論板。 在本設(shè)計(jì)中我們使用篩板塔，篩板塔的突出優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單造價(jià)低。 篩板塔是最早應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的設(shè)備之一，近百年來(lái)通過(guò)大量的工業(yè)實(shí)踐逐步改進(jìn)了設(shè)計(jì)方法和結(jié)構(gòu)。實(shí)際操作表明，設(shè)計(jì)良好的塔，其操作彈性將大于3。 W= 利用表中數(shù)據(jù)由插值法可求的tF，tD，tW。下的乙醇和丙醇的密度（單位：kg/m3） 查表13 進(jìn)料溫度 tF=℃ 塔頂溫度 tD=℃ 塔底溫度tW =℃ 精餾段平均液相組成：X1===精餾段平均汽相組成：y1= = =精餾段液相平均相對(duì)分子質(zhì)量：ML1=+()X60=精餾段汽相平均相對(duì)分子質(zhì)量：MV1=+()X60=提餾段平均液相組成：X2= = =提餾段平均汽相組成：y2= = =提餾段液相平均相對(duì)分子質(zhì)量：ML2=+()X60=提餾段汽相平均相對(duì)分子質(zhì)量：MV2=+()X60= 利用表中數(shù)據(jù)，用數(shù)學(xué)插值法，求出進(jìn)料溫度tF,塔頂溫度tD,塔底溫度tW下乙醇（A）,丙醇（B）的密度。=L+qF=RD+qF=+100X1= V39。 精餾段操作線方程： yn+1===+ 提留段操作線方程: ym+1= 相平衡方程： y== 由泡點(diǎn)進(jìn)料有；y1=XD= 利用各方程計(jì)算結(jié)果如下表 由逐板法可以求: 序號(hào)Y X 12345(進(jìn)料處)678 由平衡線操作數(shù)得；全塔理論版NT=8塊（包括塔釜再沸器），其中第5塊板是進(jìn)料板，精餾段板數(shù)N1=4塊 提留段板數(shù)N2=41=3塊（不包括塔釜再沸器） 。=V+(q1)F=V=(R+1)D=(+1)=100kmol/h Vs’= = = L39。各項(xiàng)計(jì)算如下； (1)溢流堰長(zhǎng),即 lw==（2）出口堰高出口堰高 hw hw=Hlhow 由lw/D=(lw)=查圖（液流收縮系數(shù)圖）有E≈. =提留段= = （3）弓形降液管寬度和截面積由 查圖（弓型降液管的寬度與面積）得；wd/D=.Af/AT= 所以 wd===所以 Af==驗(yàn)算降液管內(nèi)停留時(shí)間： 精餾段 由式 提留段 （4）降液管底縫高度 取降液管底縫的流速u.’=： 精餾段 提餾段 邊緣區(qū)寬度確定：取Ws=60mm,Wc=35mm 開(kāi)孔區(qū)面積計(jì)算： Aa=其中x=D/2(Wd+Ws)= m r=D/2Wc== m∴Aa= = ：本例所處理的物系無(wú)腐蝕性，可選用δ=3 mm碳鋼管，取篩孔直徑do=5 mm。篩孔數(shù)目：n=開(kāi)孔率為φ==*（d0/t）2=％每層塔板上的開(kāi)孔面積Ao為：氣體通過(guò)篩孔的氣速為uo=Vs/Aa =提餾段 uo=Vs’/Aa =