【正文】 確定 蒸餾裝置包括精餾塔，原料預(yù)熱器，蒸餾釜（再沸器），冷凝器，釜液冷卻器和產(chǎn)品冷卻器等設(shè)。連續(xù)蒸餾有生產(chǎn)能力大，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點，工業(yè)生產(chǎn)中以連續(xù)蒸餾為主。 蒸餾通 過物料在塔內(nèi)的多次部分汽化與多次部分冷凝實現(xiàn)分離，熱量自塔釜輸入，由冷凝器中的冷卻質(zhì) 將余熱帶走。譬如，用余料作為塔頂產(chǎn)品（或釜液產(chǎn)品）冷卻器的冷卻介質(zhì)，既可以將原料預(yù)熱，又可以節(jié)約冷卻質(zhì)。 塔頂冷凝裝置可采用全冷凝器，分冷凝器兩種不同的設(shè)置。塔頂出來的氣體溫度不高，冷凝后回流液和產(chǎn)品溫度 不高，無需進一步冷卻，此次分離也是希望得到甲醇，選用全凝器符合要求。 操作壓力的選擇 蒸餾過程中按操作壓力不同，分為常壓蒸餾，減壓蒸餾和加壓蒸餾。乙醇和丙醇在常壓下就能夠分離出來，所以本實驗在常壓下操作就可以。對于冷液進料，當(dāng)組成一定時，流量一定對分離有利，節(jié)省加熱費用。綜合考慮，設(shè)計上采用泡點進料。 加熱方式的選擇 加熱方式可分為直接蒸汽和間接蒸汽加熱。由于重組分是丙醇，故省 略加熱裝置。間接蒸汽加熱使通過加熱器使釡液部分汽化。本設(shè)計塔釡采用間接加熱蒸汽，塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送至儲罐。對于小型塔，回流冷凝器一般安裝在塔頂。如果需要較高的塔頂處理或塔板數(shù)較多時，回流冷凝器不宜安裝 在塔頂。在這種情況下，可采用強制回流，塔頂上蒸汽采用冷凝器冷卻以冷回流流入塔中。本設(shè)計物系屬易分離物系，故操作回流比為最小回流比的 2 倍。通過聯(lián)立（ 2）、（ 3）、 (4)并進行迭代可得實際操作溫度及組分飽和蒸汽壓。飽和水是一種應(yīng)用最廣的加熱劑。燃料燃燒所排放的煙道氣溫可達(dá) 100～ 1000℃，適用于高溫加熱。本設(shè)計采用 300kPa(溫度 ℃ )的飽和水蒸氣作為 加熱物質(zhì)。 冷卻劑的選擇 常用的冷卻劑是水和空氣，應(yīng)因地制宜地加以選用。故選用 25℃的冷凝水，選溫升 10℃，即冷卻水的出口溫度為 35℃。 39。 0 . 5 1 5 9 .(0 . 4 4 4 0 . 6 1 9 ) (0 . 4 4 4 39。 39。 精餾段塔截面積為 ??? ? ? ?2 2 2(1 . 5 ) 1 . 7 744TA D m 實際空塔氣速為 提鎦段： ?? ???1 / 2 1 / ( ) ( ) 3600 hLVv 取板間距 HT=, 板上液層高度 hL=, 則 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計 18 0 . 4 0 . 0 5 0 . 3 5TLH h m? ? ? ? 查史密斯關(guān)聯(lián)圖得 C20= ?? ? ?0 . 2 0 . 220 ( ) 0 . 0 7 0( ) 0 . 0 6 8 52 0 2 0LCC ?????? ? ?max 7 3 0 . 8 2 . 0 1 90 . 0 6 8 5 1 . 3 0 /Vu C m s 取安全系數(shù)為 ，則空塔氣速為 ? ? ? ?max0 . 7 0 . 7 1 . 3 0 0 . 9 1 /u u m s ? ?? ? ??4 4 按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后 D= 。 （ 1）堰長 lW ? ? ? ?0 . 7 0 . 7 1 . 5 1 . 0 5Wl D m[5] （ 2）溢流堰高度 hW 由 hW=hLhOW ,選用平直堰，堰上液層高度 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計 19 由弗朗西斯公式 2/3 ()1000 hOWwLhEl?計算， 近似取 E=1則 則 ? ? ? ?2 / 32 . 8 4 1 1 . 1 61 ( ) 0 . 0 1 3 71 0 0 0 1 . 0 5OWhm 取板上清液層高度 hL=50mm , 故 hW=hLhOW== 同理：提鎦段 （ 1）堰長 lW ? ? ? ?0 . 7 0 . 7 1 . 5 1 . 0 5Wl D m[5] （ 2）溢流堰高度 hW 由 hW=hLhOW ,選用平直堰，堰上液層高度 由弗朗西斯公式 2/3 ()1000 hOWwLhEl?計算， 近似取 E=1則 則 ? ? ? ?2 / 32 . 8 4 2 0 . 1 61 ( ) 0 . 0 2 0 3 61 0 0 0 1 . 0 5OWhm 取板上清液層高度 hL=50mm , 故 hW=hLhOW== （ 3）弓形降液管寬度 dW 和截面積 fA 由 / ? ? ? 故 ?? ? ? ??222 = = fTTA A mA D m ? ? ? ?0 . 1 4 0 . 1 4 1 . 5 0 . 2 1dW D m 依式 (3 5)fTAHLs? ?? 驗算液體在降液管中的停留時間 , 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計 20 ? ?? ? ?3600 0. 13 45 0. 4= 17 .3 5 ssL （ 符 合 要 求 ） ? ?? ? ?3600 = ssL （ 符 合 要 求 ） 故降液管設(shè)計合理。0 wLshmlu 同理：提鎦段 0h = （ 1） 塔的分塊 因 ??1500 800D mm mm，故塔板采用分塊式，查表得，塔板分為 4塊 表 34 塔徑 ,mm 800~1200 1400~1600 1800~2020 2200~2400 塔板分塊數(shù) 3 4 5 6 (2)邊緣區(qū)寬度確定 39。本設(shè)計的 ??1500 1600D mm mm,故液面落差可忽略不計。200. 15 3 ( ) 0. 0. 15 3 0. 10 0 0. 00 15 3dh u m? ? ? ? ? 液 柱 ? ? ? ?0 . 0 5 5 0 3 0 . 0 5 0 . 0 0 1 5 3 0 . 1 0 6 5 6dHm 液 柱 ()d T WH H H??? 故在本設(shè)計中不會發(fā)生液泛現(xiàn)象 . 同理測得提鎦段 ()d T WH H H???故在本設(shè)計中不會發(fā)生液泛現(xiàn)象 . 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計 24 由 0 ,m i n 04 . 4 ( 0 . 0 0 5 6 0 . 1 3 ) /L L Vu c h h ? ??? ? ? ,min0,min0sVu A? 0L W Wh h h?? 2/30 ()1000 hWwLhEl? 得 ： ? ??? ? ? ???????? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?????????2 / 3, mi n 0 023 . 4 { 0 . 0 0 5 6 0 . 1 3[ ( ) ] } /100036002 . 8 4 7 4 0 . 84 . 4 0 . 7 9 4 0 . 1 4 9 9 0 . 0 0 5 6 0 . 1 3 0 . 0 3 6 3 1 ( ) 0 . 0 0 1 9 31 0 0 0 1 . 0 5 1 . 7 3 3hS W L VwsLV c A h E hlL 整理得 ?? 2 / SL 提鎦段： ,minSV ?? 2 / SL 在操作范圍內(nèi) ,任取幾個 值 ,依上式計算 值結(jié)果列于表中 3,/SL m s 3,/sV m s 3,/sV m s 由上表數(shù)據(jù)即可作出 漏液線 1 以 0. 1 /ve kg kg? 液 氣為限 ,求 SSVL? 關(guān)系如下 : 6 10 ()av L T fue Hh????? 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計 25 由 ? ? ??? . 77 0. 13 45ssasTfVVuVAA ( )f L w owh h h h? ? ? ? 故 ?? 2 / 30. 09 07 5 1. 61 4fshL ?????? ? ?6 3 2 / . 7 1 0 ( ) 0 . 1 9 61 7 . 5 7 1 0 0 . 4 0 . 0 9 0 7 5 1 . 6 1 4Sv sVe L 整理得 ?? 2 /33. 03 9 15 .8 61SsVL 提鎦 段： ?? 2 /31. 99 8 9. 23 9Ss 在操作范圍內(nèi) ,任取幾個 值 , 依上式計算 值結(jié)果列于表中 3,/SL m s 3sv, /ms 3sv, /ms 由上表數(shù)據(jù)即可作出液沫夾帶線 2 對于平直堰 ,取堰上液層高度 ? 作為最小液體負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn) .由式 2 / 30 ( ) sWwLhE l?? 取 E=1,則 ??? 3 / 2 3,m i n 0 . 0 0 6 1 0 0 0 1 . 0 5( ) 0 . 0 0 0 8 9 5 /2 . 8 4 3 6 0 0sL m s ? 3 / 2 3,m i n 0 . 0 0 6 1 0 0 0 1 . 0 5( ) 0 . 0 0 0 8 9 5 /2 . 8 4 3 6 0 0sL m s 由此可做出與氣體流量無關(guān)的垂直液相負(fù)荷下限 3. 以 4s?? 作為液體在降液管中停留時間的下限 ,由式 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計 26 4fTsAHL? ?? 故 ?? ? ? 3,m i n 0 . 1 2 5 0 . 4 0 . 0 1 2 5 /44fTS AHL m s 由此可做出與氣體流量無關(guān)的垂直液 相負(fù)荷上限 4 令 ()d T WH H H??? 由 d p l dH H H H? ? ?。 1 Lhh?? 。 2 39。 2 39。 200 ()() VLa Ac ??? 39。 / ( )Wc l h? 39。 20 . 0 5 1 1 . 7 3 3( ) 0 . 0 0 8 4 ( 0 . 1 4 9 9 0 . 7 9 4)a ???? ? ? ? ? ? ?39。 ( )c ?? ? ? ? ? ? ?39。為利于出塔氣體夾帶的液滴沉降，其高度應(yīng) 大于板間距，設(shè)計中通常取塔頂間距為 (~)HT。 (2)塔底空間 指塔內(nèi)最下層培板到塔底間距。 (3)人孔 對于 D≥1000mm 的板式塔，為安裝、檢修的需要，一般每隔 6~8層塔板設(shè)一人孔。設(shè)人孔處的板間距應(yīng)等于或大于 600mm?？砂聪率接嬎悖? H=(nnFnP1)HT+nFHF+nPHP+HD+HB+H1+H2 式中 H—— 塔高， m； n—— 實際塔板數(shù)； nF—— 進料板數(shù)； HF—— 進料板處板間距， m； np—— 人孔數(shù)； HB—— 塔底空間高度， m； HP—— 設(shè)人孔處的板間距， m； HD—— 塔頂空間高度， m； H1—— 封頭高度， m； H2—— 裙座高度 m。由公稱直徑 DN=1500mm，查化工原理課程設(shè)計附錄 2 得，曲面高度 h1=400mm直邊高度 h2=40mm 內(nèi)表面積 2A= ,容積 3V= 。 （ 3）塔底空間 塔底空間高度 HB是指從塔底最下一層塔板到塔底封頭的底邊處的距離，取釜液停留時間為 5min，取塔底液面至最下一層塔板間距離為 。 （ 5）進料處板間距 考慮在進口處安裝防沖設(shè)施，取進料板處板間距 FH 800mm? 。 塔體總高度： ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??? ?? ?F P T F F P P D B 1 2 H (n n n 1 )H n H n H H H H H( 33 1 5 1 ) 0. 4 1 0. 80 5 0. 6 1. 2 2. 10 07 0. 44 3 m 吉林化工學(xué)院化工原理課程設(shè)計 31 第 4 章 輔助設(shè)備及選型 精餾塔的附屬設(shè)備包括蒸氣冷凝器、產(chǎn)品冷卻器、再沸器 (蒸餾釜 )、原料預(yù)熱器等，可根據(jù)有關(guān)教材或化工手冊進行選型與設(shè)計。 （ 1）再沸器 (蒸餾釜 ) 該裝置的作用是加熱塔底料液使之部分氣 化，以提供精餾塔內(nèi)的上升氣流。 應(yīng)予指出，再沸器的傳熱面積是決定塔操作彈性的主要因素之一，故估算其傳熱面積時安全系數(shù)要選大一些，以防塔底蒸發(fā)量不足影響操作。按冷凝器與塔的相對位置區(qū)分，有以下幾類。其優(yōu)點是蒸氣壓降較小，節(jié)省安裝面積，可藉改變升氣管或塔板位置調(diào)節(jié)位差以保證回流與采出所需的壓頭。該方式常用于以下幾種情況： ① 傳熱面較小 (例如 50m2以下 )； ② 冷凝液難以用泵輸送或泵送有危險的場合； ③ 減壓蒸餾過程。 ② 強制循環(huán)式 當(dāng)塔的處理量很大或塔板數(shù)很多時，若回流冷凝器置于塔頂將造成安裝、檢修等 諸多不便，且造價高，可將冷凝器置于塔下部適當(dāng)位置，用泵向塔頂輸送回流，在冷凝器和泵之間需設(shè)回流罐，即為強制循環(huán)式。圖 321(e)所示為將回流罐置于冷凝器的上部，冷凝器置于地面，冷凝液藉壓差流入回流罐中，這樣可減少臺架，且便于維修，主要用于常壓或加