乙醇水溶液連續(xù)精餾塔課程設(shè)計(jì)

1、 目錄 緒論-1第一章 精餾原理及化工上的應(yīng)用 - 2第二章 設(shè)計(jì)方案的確定及流程說(shuō)明-4 2.1塔型選擇 -42.2操作流程 -5第三章 塔的工藝計(jì)算63.1整理有關(guān)數(shù)據(jù)63.2全塔物料衡算63.3最小回流比與操作回流比63.4理論塔板數(shù)的確定73.5全塔效率的估算與實(shí)際塔板數(shù)的求取8第四章 塔的工藝條件及物性計(jì)算104.1操作壓強(qiáng)Pm104.2溫度tm114.3平均摩爾質(zhì)量114.4平均密度124.5液體表面張力144.6平均粘度的計(jì)算154.7汽液相體積流率154.8塔徑的計(jì)算164.9精餾塔高度的計(jì)算18第五章 塔板主要工藝尺寸的計(jì)算195.1 溢流裝置195.2 塔板布置21第六章

2、塔板的流體力學(xué)驗(yàn)算236.1 氣體通過(guò)塔板的壓力降hp液柱236.2 液面落差256.3 液沫夾帶（霧沫夾帶）256.4 漏液266.5 液泛26第七章 塔板負(fù)荷性能圖287.1漏液線287.2液沫夾帶線287.3液相負(fù)荷下限線297.4液相負(fù)荷上限線307.5液泛線31第八章 各接管尺寸的確定及選型328.1進(jìn)料管尺寸的計(jì)算及選型328.2釜液出口管尺寸的計(jì)算及選型328.3回流管尺寸的計(jì)算及選型328.4塔頂蒸汽出口徑及選型33第九章 精餾塔的主要附屬設(shè)備349.1冷凝器349.2預(yù)熱器349.3再沸器35設(shè)計(jì)小結(jié) 36參考文獻(xiàn) 36 緒論摘 要：本設(shè)計(jì)是以乙醇水物系為設(shè)計(jì)物系，以浮閥塔為

3、精餾設(shè)備分離乙醇和水。浮閥塔是化工生產(chǎn)中主要的氣液傳質(zhì)設(shè)備，此設(shè)計(jì)針對(duì)二元物系乙醇水的精餾問(wèn)題進(jìn)行分析，選取，計(jì)算，核算，繪圖等，是較完整的精餾設(shè)計(jì)過(guò)程。通過(guò)逐板計(jì)算得出理論板數(shù)為 11塊，回流比為 1.8算出實(shí)際板數(shù)為 27 塊，進(jìn)料位置為第 18塊，通過(guò)板式塔的流體力學(xué)驗(yàn)算，證明各指標(biāo)數(shù)據(jù)均符合標(biāo)準(zhǔn)。本次設(shè)計(jì)過(guò)程正常，操作合適。關(guān)鍵字：乙醇、水、二元精餾，篩板式連續(xù)精餾精餾塔Abstract: The design is based ethanol - water system for the design of object-based, with the float valve tow

4、er distillation equipment for the separation of ethanol and water. Float valve tower is the main chemical production gas-liquid mass transfer equipment, the design for the Binary System for analysis of ethanol distillation water problem, select, computing, accounting, graphics, etc., is more complet

5、e distillation design process. By-plate number of theoretical plates calculated for 11, a reflux ratio of 1.8 calculated the actual number plates for 27, the feed position for the first 18, through fluid dynamics checking plate tower to prove each index data are in line with standards. The design pr

6、ocess is normal, proper operation. Keywords: ethanol, water, binary distillation, continuous distillation sieve distillation column第1章 精餾原理及化工上的應(yīng)用 1.1精餾原理及其在化工生產(chǎn)上的應(yīng)用實(shí)際生產(chǎn)中，在精餾柱及精餾塔中精餾時(shí)，上述部分氣化和部分冷凝是同時(shí)進(jìn)行的。對(duì)理想液態(tài)混合物精餾時(shí)，最后得到的餾液(氣相冷卻而成)是沸點(diǎn)低的B物質(zhì)，而殘液是沸點(diǎn)高的A物質(zhì)，精餾是多次簡(jiǎn)單蒸餾的組合。精餾塔底部是加熱區(qū)，溫度最高；塔頂溫度最低。精餾結(jié)果，塔頂冷凝收集的是純低

7、沸點(diǎn)組分，純高沸點(diǎn)組分則留在塔底。1.2精餾塔對(duì)塔設(shè)備的要求精餾設(shè)備所用的設(shè)備及其相互聯(lián)系，總稱(chēng)為精餾裝置，其核心為精餾塔。常用的精餾塔有板式塔和填料塔兩類(lèi)，通稱(chēng)塔設(shè)備，和其他傳質(zhì)過(guò)程一樣，精餾塔對(duì)塔設(shè)備的要求大致如下： 一：生產(chǎn)能力大：即單位塔截面大的氣液相流率，不會(huì)產(chǎn)生液泛等不正常流 動(dòng)。 二：效率高：氣液兩相在塔內(nèi)保持充分的密切接觸，具有較高的塔板效率或傳質(zhì)效率。 三：流體阻力?。毫黧w通過(guò)塔設(shè)備時(shí)阻力降小，可以節(jié)省動(dòng)力費(fèi)用，在減壓操作是時(shí)，易于達(dá)到所要求的真空度。 四：有一定的操作彈性：當(dāng)氣液相流率有一定波動(dòng)時(shí)，兩相均能維持正常的流動(dòng)，而且不會(huì)使效率發(fā)生較大的變化。 五：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低

8、，安裝檢修方便。 六：能滿足某些工藝的特性：腐蝕性，熱敏性，起泡性等。1.4常用板式塔類(lèi)型及本設(shè)計(jì)的選型常用板式塔類(lèi)型有很多，如：篩板塔、泡罩塔、舌型塔、浮閥塔等。本次課程設(shè)計(jì)是分離乙醇水二元物系。在此我選用連續(xù)精餾篩板塔。具有以下特點(diǎn)： (1) 篩板塔的操作彈性小，對(duì)物料的流量要求非常平穩(wěn)精確，不利于實(shí)際生產(chǎn)中使用 (2) 篩板塔盤(pán)較浮閥塔盤(pán)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單抗堵，壓降較小，造價(jià)便宜。 (3) 篩板塔盤(pán)現(xiàn)在很少用了，比浮閥塔的效率低，操作彈性小。 (4) 篩板塔盤(pán)也有溢流堰和降液管。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，壓降較小，造價(jià)便宜，抗堵性強(qiáng)。第2章 設(shè)計(jì)方案的確定及流程說(shuō)明根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)，若按年工作日300天

9、，每天開(kāi)動(dòng)設(shè)備24小時(shí)計(jì)算，產(chǎn)品流量為1.5萬(wàn)t/年，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(guò)程中壓降和塔板液面落差的影響，提高生產(chǎn)效率，選用篩板塔。2.1設(shè)計(jì)思路首先，乙醇和水的原料混合物進(jìn)入原料罐，在里面停留一定的時(shí)間之后，通過(guò)泵進(jìn)入原料預(yù)熱器，在原料預(yù)熱器中加熱到泡點(diǎn)溫度，然后，原料從進(jìn)料口進(jìn)入到精餾塔中。因?yàn)楸患訜岬脚蔹c(diǎn)，混合物中既有氣相混合物，又有液相混合物，這時(shí)候原料混合物就分開(kāi)了，氣相混合物在精餾塔中上升，而液相混合物在精餾塔中下降。氣相混合物上升到塔頂上方的冷凝器中，這些氣相混合物被降溫到泡點(diǎn)，其中的液態(tài)部分進(jìn)入到塔頂產(chǎn)品冷卻器中，停留一定的時(shí)間然后進(jìn)入乙醇的儲(chǔ)罐，而

10、其中的氣態(tài)部分重新回到精餾塔中，這個(gè)過(guò)程就叫做回流。液相混合物就從塔底一部分進(jìn)入到塔底產(chǎn)品冷卻器中，一部分進(jìn)入再沸器，在再沸器中被加熱到泡點(diǎn)溫度重新回到精餾塔。塔里的混合物不斷重復(fù)前面所說(shuō)的過(guò)程，而進(jìn)料口不斷有新鮮原料的加入。最終，完成乙醇和水的分離。2.1設(shè)計(jì)流程乙醇水混合液經(jīng)原料預(yù)熱器加熱，進(jìn)料狀況為汽液混合物q=1 送入精餾塔，塔頂上升蒸汽采用全凝器冷凝，一部分入塔回流，其余經(jīng)塔頂產(chǎn)品冷卻器冷卻后，送至儲(chǔ)罐,塔釜采用直接蒸汽加熱,塔底產(chǎn)品冷卻后,送入貯罐(附流程圖)。第3章 塔的工藝計(jì)算3.1原料液中： 設(shè)A組分乙醇；B組分水乙醇的摩爾質(zhì)量：M乙=46.07 kg/kmol；水的摩爾質(zhì)量

11、： M水=18.02 kg/kmol查閱文獻(xiàn)，整理相關(guān)的物性數(shù)據(jù)水和乙醇的物理性質(zhì)（表2）名稱(chēng)分子式相對(duì)分子質(zhì)量密度20沸 點(diǎn)101.33kPa比熱容(20)Kg/(kg.)黏度(20)mPa.s導(dǎo)熱系數(shù)(20)/(m.)表面張力(20)N/m水18.029981004.1831.0050.59972.8乙醇46.0778978.32.391.150.17222.83.2物料衡算 已知：F= 總物料衡算 F=D+W 易揮發(fā)組分物料衡算 DxD+WxW=FxF 有回收率 聯(lián)立以上二式得：D=26.57kg/kmol W=55.23kg/kmol，xw=0.004kg/kmol3.3回流比的確定3

12、.3.1平均相對(duì)揮發(fā)度的計(jì)算查1由相平衡方程 得由常壓下乙醇-水溶液的平衡數(shù)據(jù)2.1.1乙醇和水的汽液平衡數(shù)據(jù)（101.3KPa即760mmHg）液相摩爾分?jǐn)?shù)x氣相摩爾分?jǐn)?shù)y溫度/液相摩爾分?jǐn)?shù)x氣相摩爾分?jǐn)?shù)y溫度/0.000.001000.32730.582681.50.01900.170095.50.39650.612280.70.07210.389189.00.50790.656479.80.09660.437586.70.51980.659979.70.12380.470485.30.57320.684179.30.16610.508984.10.67630.738578.740.233

13、70.544582.70.74720.781578.410.26080.558082.30.89430.894378.15根據(jù)以上數(shù)據(jù)畫(huà)出以下乙醇與水的t-x（y）相平衡圖（圖2）及乙醇與水的x-y（圖3）：圖3由道爾頓分壓定律 及得 將上表數(shù)據(jù)代入 得：序號(hào)123453.68153.15692.72542.35012.1263序號(hào)6789101.91551.72281.54081.41961.3207則 3.4最小回流比的計(jì)算和適宜回流比的確定xF0.275 ，xD0.82, xw0.004 =3.04 因?yàn)榕蔹c(diǎn)進(jìn)液，所以q=1所以Xe= xF0.27由相平衡方程 Yp =0.53最小回流比

14、操作回流比取最小回流比的1.8倍=1.8=2.034精餾段：L=RD=2.034x26.57=54.04 V=(R+1)D=80.61提餾段：V=L+qF=54.04+81.5=135.54 L=V+(q-1)F=V=80.61則 精餾段操作線方程：=提餾段操作線方程：3.5逐板法確定理論板數(shù)及進(jìn)料位置：根據(jù)以上求解結(jié)果得： 總理論板數(shù)為 11 （包括再沸器） 進(jìn)料板位置為8 精餾段理論板數(shù)7 提餾段理論板數(shù) 4 3.6全塔效率由進(jìn)料組成 xF=0.27經(jīng)查表 得 泡點(diǎn)溫度 在此溫度下 查文獻(xiàn) 得 ： 則進(jìn)料液再該溫度下的平均粘度為：則板效率E 由計(jì)算=0.401則 實(shí)際塔板數(shù)：N=11/0.

15、401=27 精 餾 段: N1=7/0.401=17提 餾 段: N2=4/0.401=10第4章 塔的工藝條件及物性計(jì)算4.1操作壓強(qiáng)Pm塔頂壓強(qiáng)PD =101.3 kpa，取每層塔板壓強(qiáng)P=0.7 kpa，則進(jìn)料板壓強(qiáng)PF =101.3+20*0.7=115.3 kpa 塔釜壓強(qiáng)PW=115.3+7*0.7=120.2 kpa精餾段平均操作壓強(qiáng)Pm精 =(101.3+115.3)/=103.75kpa提餾段平均操作壓強(qiáng)Pm提 =(106.2+115.3)/2=110.75kpa4.2溫度tm根據(jù)乙醇與水的t-x（y）相平衡圖可知：塔頂 =78.12 進(jìn)料板=82.2 =4.3平均摩爾質(zhì)量

16、根據(jù)乙醇與水的t-x（y）相平衡圖可知：塔頂=0.82 =0.843 = 0.8246+ (1-0.82) 18=kg/kmol=0.81746+（1-0.817）18=40.88 kg/kmol進(jìn)料板：= 0.56 =0.28= 0.5646+（1-0.56）18=33.68kg/kmol=0.2846+（1-0.28）18=25.84 kg/kmol塔釜： yW=0.443 xW=0.1 = 0.44346+ (1-0.443) 18=30.4kg/kmol=0.146+（1-0.1）18=20.8 kg/kmol精餾段的平均摩爾質(zhì)量= 37.55kg/kmol= =33.36 kg/km

17、ol提餾段的平均摩爾質(zhì)量=32.04kg/kmol=23.32kg/kmol4.4平均密度 m乙醇密度表4溫度5060708090100110765755746735730716703圖9水的密度表四405060708090100992.2988.1983.2977.8971.8965.3958.4圖10依下式 （為質(zhì)量分?jǐn)?shù)）D=(0.82×46)/(0.82×46+0.18×18)= 0.921w=(0.1×46)/(0.1×46+0.9×18)=0.221根據(jù)t-圖可知：塔頂：進(jìn)料板：塔釜：精餾段液相平均密度：提餾段汽相平均密度：

18、汽相密度根據(jù)，精餾段汽相平均密度提餾段汽相平均密度液相平均密度的計(jì)算如下圖：表6塔頂737.4塔釜732.4973.4968.20.9210.221751.80899.28進(jìn)料板734.3精餾段汽相平均密度970.5精餾段液相平均密度提餾段汽相平均密度0.505提餾段液相平均密度833.334.5液體平均表面張力計(jì)算液體平均表面張力按下式計(jì)算：塔頂：，由化工原理（王志魁）附錄三和二十知：，則：進(jìn)料板：，查手冊(cè)：，則：塔釜：，查附錄：，則：精餾段液體表面平均張力：提餾段液體表面平均張力：表7塔頂78.12塔釜99.617.9117.4562.960.8725.9 60.1 進(jìn)料板82.2精餾段液

19、體表面平均張力39.65 17.761.16提餾段液體表面平均張力54.95 49.8 4.6平均黏度的計(jì)算Lm液體平均黏度的計(jì)算按下式計(jì)算：液體平均黏度的計(jì)算按下式計(jì)算：塔頂：tD=78.12 xD=0.82由化工原理原理上冊(cè)查A、BA=0.45mPa·s B=0.4mPa·sLDm=10xi lgi=10（0.82×lg0.45+(1-0.82)×lg0.4）=0.437mPa·s進(jìn)料板：tF=82.2 xF=0.27由化工原理原理上冊(cè)查A、BA=0.42mPa·s B=0.35mPa·sLFm=10xi lgi=10（

20、0.27×lg0.42+(1-0.27)×lg0.35）=0.369mPa·s塔釜：tW=99.6 xW=0.004由化工原理原理上冊(cè)查A、BA=0.28mPa·s B=0.20mPa·sLwm=10xi lgi=10（0.004×lg0.28+(1-0.004)×lg0.20）=0.267mPa·s精餾段液體平均黏度：Lm精=(LDm+LFm)/2=0.403 mPa·s提餾段液體平均黏度：Lm提=(Lwm+LFm)/2=0.318 mPa·s4.7氣液相體積流率計(jì)算精餾段氣相體積流率：V=(

21、R+1)D=(2.034+1)×26.57 =80.613kmol/hm3/s液相體積流率：L=RD=2.034×26.57=54.04kmol/h0.626*10-3 m3/sLh= 3600Ls=3600×0.626×10-3 = 2.26m3/h提餾段：L=RD+qF =2.034×26.57+1× 81.5=135.54 kmol/h=0.436*10-3 m3/s提餾段：= 3600=3600×2.793×10-3 = 1.57m3/h氣相體積流率：=135.54-55.23 =80.31 kmol/ha

22、a液相體積流率： m3/s表9 汽液相體積流率計(jì)算0.6340.872 m3/s0.626*10-30.436*10-3 m3/s4.8.塔徑的計(jì)算板間距與塔徑的關(guān)系塔徑 D/m0.30.50.50.80.81.61.62.42.44.0板間距 HT/mm200300250300300450350600400600表10塔徑的確定，需求，C由下式計(jì)算：,由smith圖查取，取板間距HT=0.35m，板上液層高度，則史密斯關(guān)聯(lián)圖圖11圖中 HT塔板間距，m； hL板上液層高度，m；V ,L分別為塔內(nèi)氣、液兩相體積流量，m3/s； V，L 分別為塔內(nèi)氣、液相的密度，kg/m3 。4.8.1精餾段塔

23、徑的確定：圖的橫坐標(biāo)為：=0.0244查smith圖得：=0.07 C=C20（）0.2 =0.07×（）0.2 =0.08umax=C=0.08×=1.97m/s取安全系數(shù)為0.6，則空塔氣數(shù)為：u=0.60umax=0.60×1.97=1.182m/s則精餾段塔徑D=0.827m4.8.2提餾段塔徑的確定：圖的橫的坐標(biāo)為：=0.015查smith圖得：= 0.071 =0.071×（）0.2 =0.087max=0.087×=2.635m/s取安全系數(shù)為0.6，則空塔氣速為=0.60max=0.60×2.635=1.581m/s則

24、提餾段塔徑=0.84m（3）按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整后，D=0.9m塔截面積： =0.64m2精餾段實(shí)際空塔氣速為：=0.99m/s提餾段實(shí)際空塔氣速為：=1.363 m/s4.9精餾塔高度的計(jì)算塔的高度可以由下式計(jì)算：-塔頂空間（不包括頭蓋部分）-板間距N-實(shí)際板數(shù)S-人孔數(shù)-進(jìn)料板出板間距-塔底空間（不包括底蓋部分）已知實(shí)際塔板數(shù)為N=27塊，板間距HT=0.35由于料液較清潔，無(wú)需經(jīng)常清洗，可取每隔6塊板設(shè)一個(gè)人孔，則人孔的數(shù)目為： 個(gè) 取人孔兩板之間的間距，則塔頂空間，塔底空間，進(jìn)料板空間高度，那么，全塔高度：第5章 塔板主要工藝尺寸的計(jì)算5.1溢流裝置采用單溢流、弓形降液管、平行受液盤(pán)及平行溢

25、流堰，不設(shè)進(jìn)口堰。塔徑：D=0.9m溢流堰長(zhǎng)lw單溢流：，取堰長(zhǎng)lw=0.6D，即lW=0.6×0.9=0.54 m溢流堰出口堰高h(yuǎn)WhW=hL-hOW 選用平直堰，堰上液層高度可用Francis計(jì)算，即=0.003精餾段： Lh= 2.26m3/h,所以 Lh/lW2.5=10.55, =0.6液流收縮系數(shù)計(jì)算圖圖12查上圖得:E=1.038，則 依式hOW=，得hOW=0.00296m取板上清夜層高度，故hW=0.05-0.00296=0.04704m提餾段： m2/hLh/lW2.5=10.55查得:E=0.401，則hOW=0.0083m取板上清夜層高度，故=0.05-0.0

26、083=0.0417m降液管寬度Wd和截面積Af弓形降液管參數(shù)圖 圖13因?yàn)?，查上圖得：Wd/D=0.115,Af/AT =0.055，所以 Wd=0.115D=0.115×0.9=0.104mAf=0.055×0.64=0.0352m2由式計(jì)算液體在降液管中停留時(shí)間以檢驗(yàn)降液管面積，即精餾段：=19.68s5s提餾段： =26.61s5s故降液管設(shè)計(jì)合理。降液管底隙高度取液體通過(guò)降液管底隙的流速為0.05m/s依式得：精餾段：=0.029m,即20mm提餾段： =0.021 m，即20mm故降液管底隙高度設(shè)計(jì)合理。5.2.塔板布置塔板的分塊 本設(shè)計(jì)塔徑D=0.9m，故塔板

27、采用分塊式，以便通過(guò)入孔裝拆塔板。查表得，塔板分為4塊。 表十一 塔板分塊數(shù)塔徑/mm8001200140016001800200022002400塔板分塊數(shù)3456 邊緣區(qū)寬度的確定取邊緣區(qū)寬度：Wc=0.03m，溢流堰前的安定區(qū)寬度：Ws=0.07m開(kāi)孔區(qū)面積計(jì)算開(kāi)孔區(qū)面積按下式計(jì)算：其中= =0.19m=0.42 m=0.345m2篩板的篩孔和開(kāi)孔率因乙醇-水組分無(wú)腐蝕性，可選用碳鋼板，取篩空直徑d0=5mm篩空按正三角排列，孔中心距t=3d0=35=15mm 篩孔數(shù)目 開(kāi)孔率 （在5-15%范圍內(nèi)）氣體通過(guò)篩孔的氣速為 則 精餾段 提餾段 第6章 塔板的流體力學(xué)驗(yàn)算6.1 氣體通過(guò)塔板

28、的壓力降液柱氣體通過(guò)塔板的壓力降(單板壓降)氣體通過(guò)每層塔板壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨龋琺液柱氣體通過(guò)篩板的干板壓降，m液柱氣體通過(guò)板上液層的阻力，m液柱克服液體表面張力的阻力，m液柱 干板阻力干板壓降 =篩孔氣速，m/s孔流系數(shù)分別為氣液相密度，Kg/m3 塔板孔流系數(shù)圖14根據(jù)d2/=5/3=1.67 查干篩孔的流量系數(shù)圖C0 =0.78精餾段 液柱提餾段 液柱板上充氣液層阻力板上液層阻力用下面的公式計(jì)算：板上清液層高度，m反映板上液層充氣程度的因數(shù)，可稱(chēng)為充氣因數(shù)降液管橫截面積=0.209m2, 塔橫截面積=1.539m2充氣系數(shù)與動(dòng)能因子Fa的關(guān)系 圖15精餾段 動(dòng)能因子 查充氣系數(shù)與Fa的關(guān)

29、聯(lián)圖可得 =0.57 則 hl=hL=0.57×0.05=0.0285m提餾段 動(dòng)能因子 Fa= 查充氣系數(shù)與Fa的關(guān)聯(lián)圖可得 =0.59 則 hl=0.59×0.05=0.0295m由表面張力引起的阻力液體表面張力的阻力 精餾段 m提餾段 故 精餾段 hp=0.09+0.0285+0.00371=0.122m液柱 壓降 =792.565×9.8×0.122=0.95KPa提餾段hp=0.031+0.0295+0.00497=0.066m壓降 =866.305×9.8×0.066=0.56KPa6.2 液面落差對(duì)于篩板塔，液面落差很小

30、，且本設(shè)計(jì)的塔徑和流量均不大，故可忽略液面落差的影響6.3 液沫夾帶（霧沫夾帶）板上液體被上升氣體帶入上一層塔板的現(xiàn)象，為保證板式塔能維持正常的操作效果，Kg液/Kg氣 （1）精餾段 （2）提餾段故在本設(shè)計(jì)中液沫夾帶常量ev在允許范圍內(nèi)，不會(huì)發(fā)生過(guò)量液沫夾帶。6.4 漏液漏液驗(yàn)算K=>1.5-2.0u0 篩孔氣速 uow漏液點(diǎn)氣速（1）精餾段實(shí)際孔速穩(wěn)定系數(shù)為 （2）提餾段穩(wěn)定系數(shù)為故在本設(shè)計(jì)中無(wú)明顯漏液。6.5 液泛為防止塔內(nèi)發(fā)生液泛，降液管內(nèi)液層高Hd應(yīng)服從的關(guān)系 乙醇-水組分為不易發(fā)泡體系 故取（1）精餾段 又板上不設(shè)進(jìn)口堰u0=0.092hd=0.153（u0')2=0.

31、153×0.0922=0.00129m液柱 Hd=0.07821+0.0285+0.00129=0.108m液柱=0.233 （2）提餾段hd=0.153（u0')2=0.153×（0.220）2=0.0074Hd=0.07532+0.0295+0.0074=0.112m液柱=0.262。故在本設(shè)計(jì)中不會(huì)發(fā)生液泛現(xiàn)象 第7章 塔板負(fù)荷性能圖7.1漏液線（1）精餾段：m/s=0.785×0.0052×4910×6.33=0.592m3/s（2）提餾段：m/s=0.785×0.0052×4910×5.9=0.5

32、5m3/s據(jù)此可以做出與流體流量無(wú)關(guān)的水平漏液線。7.2液沫夾帶線以ev=0.1kg液/kg氣為限，求Vs-Ls關(guān)系如下： （1）精餾段hf=2.5hL=2.5（hw+how）hw=0.0386m how=2.84/1000×1.038×(3600LS/0.84)2/3=0.78LS2/3 則hf=0.097+1.95 LS2/3 HT-hf=0.35-0.097-1.95 LS2/3=0.253-1.95 LS2/3 解得VS=2.522-19.67LS2/3 Ls/(m3/s)0.0020.0040.0060.0080.010.0120.0140.016Vs/(m3/s

33、)2.212.0261.8721.7351.6091.4911.3791.273表12（2）提餾段：hf=2.5hL=2.5（hw+how）hw=0.033m how=2.84/1000×1.145×(3600LS/0.84)2/3=1.14LS2/3 則hf=0.083+2.85 LS2/3 HT-hf=0.35-0.083-2.85 LS2/3=0.267-2.85 LS2/3 解得VS=3.001-32.038LS2/3 Ls/(m3/s)0.0020.0040.0060.0080.010.0120.0140.016Vs/(m3/s)2.4922.1941.9431.

34、7191.5141.3221.240.967表13可作出液沫夾帶線。7.3液相負(fù)荷下限線對(duì)于平直堰，取堰上液層高度how=0.006m作最小液體負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)，由=（1）精餾段：E=1.038,則 （2）提餾段：E=1.145,則 據(jù)此可作出與氣體流量無(wú)關(guān)的垂直液相負(fù)荷下限。7.4液相負(fù)荷上限線以5s 作為液體在降液管中停留時(shí)間的下限據(jù)此可作出與氣體流量無(wú)關(guān)的垂直液相負(fù)荷上線4。7.5液泛線令 ， 聯(lián)立得 整理得： （1）精餾段： 0.0158=0.173-409.89-1.221列表計(jì)算如下 表14Ls/(m3/s)0.0040.0060.0080.010Vs/(m3/s)2.9232.7322.

35、4902.179（2）提餾段： 0.0123=0.177-177.01-1.364 表15Ls/(m3/s)0.0040.0060.0080.010Vs/(m3/s)3.3743.2013.0042.794由此表數(shù)據(jù)即可做出液泛線5。根據(jù)以上各線方程，可做出篩板塔的精餾段負(fù)荷性能圖如下：由圖可知：故操作彈性為Vs，max/Vs，min=3.4469/0.592=5.8222提餾段負(fù)荷性圖：圖17由圖可知：故操作彈性為Vs，max/Vs，min=3.7712/0.55=6.875第8章 各接管尺寸的確定及選型8.1進(jìn)料管尺寸的計(jì)算及選型料液質(zhì)量流體：進(jìn)料溫度tf=82.2，在此溫度下A=734.

36、3Kg/m3 B=970.5Kg/m3則 Kg/m3則其體積流量：取館內(nèi)流速：則進(jìn)料管管徑：則可選擇進(jìn)料管冷拔無(wú)縫鋼管，此時(shí)管內(nèi)液體流速1.993m/s8.2釜液出口管尺寸的計(jì)算及選型釜液質(zhì)量流率：出料溫度tw=86.4，在此溫度下A=732.4Kg/m3 B=968.2Kg/m3則 Kg/m3體積流率： 取釜液出塔的速度ul=2m/s則釜液出口管管徑：則可選擇釜液出口管熱軋無(wú)縫鋼管，此時(shí)管內(nèi)液體流速0.895m/s8.3回流管尺寸的計(jì)算及選型回流液質(zhì)量流率：回流溫度td=78.12，在此溫度下乙醇=737.4Kg/m3 水=973.4Kg/m3則 Kg/m3體積流率： 取釜液出塔的速度uw=

37、1.5m/s則釜液出口管管徑：則可選擇回流管熱軋無(wú)縫鋼管，此時(shí)管內(nèi)液體流速1.05m/s8.4塔頂蒸汽出口徑及選型Kg/m3塔頂上升蒸汽的體積流量：取適當(dāng)流速 u=10m/sd= 第9章 輔助設(shè)備的計(jì)算及選型9.1冷凝器熱負(fù)荷 按泡點(diǎn)回流設(shè)計(jì)，即飽和蒸汽冷凝且飽和回流，采用30的水作為冷卻劑（設(shè)其出口溫度為40），逆流操作，則Q=Wr1r1=VMVDr1 查液體的汽化潛熱圖，可知塔頂溫度78.12下， 乙醇汽化潛熱：rA=810KJ/kg 水的汽化潛熱：rB=2270KJ/kgr1=rixi=810×0.82×46+（1-0.82）×2270×18=37908KJ/Kmol故Q=54.04×37908/