【正文】 精餾過(guò)程的基礎(chǔ)是混合液組分間揮發(fā)度的差異，而塔內(nèi)的氣、液“回流”則是沿塔高不斷進(jìn)行氣、液 傳質(zhì)實(shí)現(xiàn)精餾的必要條件。其結(jié)果最終可在塔頂?shù)玫捷p組分含量很高的蒸氣相（餾出液）產(chǎn)品，而在塔底得到重組分含量很高的釜液產(chǎn)品，從而實(shí)現(xiàn)混合液體的高純度分離。該過(guò)程中，傳熱、 傳質(zhì)過(guò)程同時(shí)進(jìn)行 ，屬傳質(zhì)過(guò)程控制。原料從塔中部適當(dāng)位置進(jìn)塔，將塔分為兩段，上段為精餾段，不含進(jìn)料，下段含進(jìn)料板為提留段，冷凝器從塔頂提供液相回流，再沸器從塔底提供氣相回流。 板式塔作用原理 板式塔是在圓柱形殼體內(nèi)按一定間距水平設(shè)置若干層塔板，液體靠重力作用自上而下流經(jīng)各層板后從塔底排出，各層塔板上保持有一定厚度的流動(dòng)液層；氣體則在壓強(qiáng)差的推動(dòng)力下，自塔底向上依次穿過(guò)各塔板上的液層上升至塔頂排出。 板式塔為逐級(jí)接觸式氣液傳質(zhì)設(shè)備，塔內(nèi)沿塔高裝有若干層塔板，液體靠重力作用由頂部逐板 流向塔底，并在各塊板面上形成流動(dòng)的液層；氣體則靠壓強(qiáng)差 武漢工程大學(xué)化工原理課程設(shè)計(jì) 6 推動(dòng)，由塔底向上依次穿過(guò)各塔板上的液層而流向塔頂。 與填料塔相比，板式塔具有壓降較大；空塔氣速較大；較穩(wěn)定，效率較高；持液量較大；液氣比適應(yīng)范圍較大；安裝檢修較容易；大直徑時(shí)造價(jià)較低等優(yōu)點(diǎn)。自 20世紀(jì) 50 年代問(wèn)世后，迅速在石油化工行業(yè)得到推廣，至今仍為應(yīng)用最廣的塔板結(jié)構(gòu)。閥片周邊有幾個(gè)沖出的略向下彎的定距片，靜止時(shí)，浮閥靠定距片與塔板點(diǎn)接觸坐落在閥孔上，可避免停工后閥片與板面間的粘連。 浮閥 的閥片可以浮動(dòng)，隨著氣體負(fù)荷的變化而調(diào)節(jié)其開(kāi)啟度，因此，浮閥塔的操作彈性大，特別是在低負(fù)荷時(shí)，仍能保持正常操作。塔結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造費(fèi)用便宜，并能適應(yīng)常用的物料狀況，是 化工 、 煉油 行業(yè)中使用最廣泛的塔型之一。 浮閥主要有 V 型和 T 型兩種，特點(diǎn)是：生產(chǎn)能力比泡罩塔約大 20%～ 40%；氣體兩個(gè)極限負(fù)荷比為 5～ 6，操作彈性大；板效率比泡罩塔高 10%～ 15%；霧沫夾帶少，液面梯度小；結(jié)構(gòu)難于 泡罩塔與 篩板塔 之間；對(duì) 物料 的適應(yīng)性較好等，通量大、放大效應(yīng)小，常用于初濃段的 重水 生產(chǎn)過(guò)程。 （ 1） 滿(mǎn)足工藝和操作的要求 （ 2） 保證生產(chǎn)安全 （ 3） 滿(mǎn)足符合經(jīng)濟(jì)要求 （ 4）技術(shù)先進(jìn)，環(huán)保 （ 5）高產(chǎn)低耗 裝置流程的確定 精餾裝置包括精餾塔，原料預(yù)熱器，再沸器，冷凝器等裝備，熱量自塔底輸入，物料在塔中多次部分被汽化和冷凝進(jìn)行精餾操作，由冷凝器中冷卻介質(zhì)將熱 量帶走。在設(shè)計(jì)過(guò)程中還應(yīng)考慮余熱的利用。 浮閥塔是板式塔的一種，是在泡罩塔和篩孔塔的基礎(chǔ)上發(fā)展形成的。 在塔板上按一定方式開(kāi)有若干個(gè)閥孔，將浮閥本身帶有的幾根閥 腿插入閥孔后，再將閥腿的底腳旋轉(zhuǎn) 90?，用以限制浮閥開(kāi)度同時(shí)防止閥片被氣體吹走。操作時(shí)，由閥孔上升的氣流經(jīng)閥片與塔板間隙沿水平方向進(jìn)入液層，可增加氣液兩相的接觸時(shí)間；浮閥的開(kāi)度隨氣量變化，在低氣量時(shí)，開(kāi)度較小，氣體仍能以足夠的氣速通過(guò)縫隙，可避免漏液現(xiàn)象的發(fā)生；在高氣量時(shí)，閥片自動(dòng)浮動(dòng)，開(kāi)度較大，使氣速不致過(guò)大，從而可避免過(guò)量液沫夾帶現(xiàn)象的發(fā)生。浮閥塔由于氣液接觸狀態(tài)良好，霧沫夾帶量小 (因氣體水平吹出之故 )， 塔板效率 較高，生產(chǎn)能力較大。 因此，浮閥塔具有性能穩(wěn)定、操作彈性大、塔板效率高的優(yōu)點(diǎn)。 武漢工程大學(xué)化工原理課程設(shè)計(jì) 9 操作壓力的選擇 精餾操作有常壓，加壓和減壓。 （ 2） 能用水將餾出物冷卻，在常壓下實(shí)現(xiàn)甲醇和水的分離。 進(jìn)料狀態(tài)的選擇 物料的進(jìn)料狀態(tài)有五種， 可用進(jìn)料狀態(tài)參數(shù) q 值來(lái)表示。 本設(shè)計(jì)采用飽和液體 （泡點(diǎn)） 進(jìn)料，原因 在于： （ 1） 為使精餾段和提餾段保持相同的塔徑，便于制造。 （ 3） 避免季節(jié)的影響。 加熱方式 的選擇 武漢工程大學(xué)化工原理課程設(shè)計(jì) 10 塔釜一般采用間接蒸汽加熱，但對(duì)塔底產(chǎn)物基本是水，且在低濃度時(shí)的相對(duì)揮發(fā)度較大的體系，也可采用直接蒸汽加熱。 回流比 的選擇 實(shí)際回流比總是介于最小回流比和全回流兩種極限之間。本設(shè)計(jì)選擇了若干個(gè) R 值，采用計(jì)算機(jī)編程和逐板計(jì)算法求出理論板數(shù) N。 工藝流程 工藝流程見(jiàn)工藝流程圖。 在全回流條件下操作線(xiàn)為對(duì)角線(xiàn)，又由平衡線(xiàn)和對(duì)角線(xiàn)做梯級(jí)可得，Nmin=6。 加料板為第 7塊理論板。 數(shù)據(jù)手冊(cè)中內(nèi)插得該溫度下甲醇的黏度 smpaA ?? ? ，水的粘度 smpaB ?? ? ； sm p axx BAL ????? 3 1 )1( 11111 ??? 塔板效率： )( ?? ?LTE ?? 實(shí)際塔板數(shù)： 武漢工程大學(xué)化工原理課程設(shè)計(jì) 18 ???? ttp ENN 故精餾段實(shí)際塔板數(shù)為 13 塊。 數(shù)據(jù)手冊(cè)中內(nèi)插得該溫度下甲醇的黏度 pasmA ?? ? ，水的粘度 smpaB ?? ? ； ???? )1( 22222 xx BAL ??? smpa? 塔板效率： 4 5 )( ?? ?LTE ?? 實(shí)際塔板數(shù)： ???? ttP ENN 2181321 ????? ppp NNN 塊，加料板位于第 14塊。39。39。20 ?? LCC ? smu / a x ???? 取安全系數(shù)為 ，則空塔氣速為： smuu / m a x ?? muVD S ????? ?? 武漢工程大學(xué)化工原理課程設(shè)計(jì) 23 按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后為： D= 截塔面積為： smDAT / 22 ?? ? 實(shí)際空塔氣速： smAVu TS / ???（ ),(m a x ??uu ） (2）提餾段 提餾段的氣、液相體積流率為： smMLLsmMVVLmLmSvmvmS/ 6 0 0 3 6 9 6 0 0/ 6 0 0 8 2 6 6 0 03322322?????????????? )39。( 2/139。 ?vlhhVL ?? ，取 mHT ? ，板上清液高度 mhL ? ,則?? LT hH 查史密斯關(guān)聯(lián)圖得 ?C 0 7 )20( 39。各項(xiàng)計(jì)算如下： 堰長(zhǎng) wl 取 mDlw ?? 武漢工程大學(xué)化工原理課程設(shè)計(jì) 25 溢流堰高度 owh 由 w L owh h h??，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取 E=1，堰上液層高度： mlLE whw ) (11000 )(1000 3/233/2o ???????? 所以選用平直堰 ,取板上清液層高度 mm60h ?L ，故 m0 4 1 ????? owLw hh 弓形降液管寬度 dW 和截面積 fA 由 ? 查 弓 形 降 液 管 參 數(shù) 圖 得 ： TAA ? ； ?D 2f 1 5 5 mAA T ???? d ???? D 驗(yàn)算液體在降液管中停留時(shí)間 ,即： ssL HA T 6 0 0100 8 6 0 03 6 0 0 3h f ???? ???? ?? 故降液管設(shè)計(jì)合理。 ? 。 邊緣區(qū)寬度確定 取 mwss 39。 2 2 2 8u42 ??? d Vsn ? 浮閥按等腰三角形排列 取三角形底邊為 ： 90mm 排列后，實(shí)際孔數(shù)為 218 個(gè) / V s 2???。? 提餾段塔板工藝尺寸設(shè)計(jì) 溢流裝置計(jì)算 因塔徑 D=，可選用單溢流弓形降液管，采用凹型受液盤(pán)。 降液管底隙高度 0h 39。 ? 。 邊緣區(qū)寬度確定 取 mwss 39。 2 2 2 8u4 2 ??? d Vsn ? 浮閥按等腰三角形排列 取三角形底邊為 ： 90mm 排列后，實(shí)際孔數(shù)為 218 個(gè) / V s 2???。? 精餾段 武漢工程大學(xué)化工原理課程設(shè)計(jì)