乙醇-水課程設(shè)計(jì)精餾

1、 目錄TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark2一、概述2 HYPERLINK l bookmark4二、設(shè)計(jì)方案的確定及流程說(shuō)明32.1裝置流程的確定32流程圖33操作條件3 HYPERLINK l bookmark6三、塔的工藝計(jì)算43.1塔的物料衡算62全塔物料衡算63塔板數(shù)的確定6 HYPERLINK l bookmark8四、塔的工藝條件及物性數(shù)據(jù)計(jì)算9 HYPERLINK l bookmark10五、氣液負(fù)荷計(jì)算13 HYPERLINK l bookmark12六、塔和塔板主要工藝尺寸計(jì)算13 HYPERLINK l bookmark18七、浮閥塔板的流

2、體力學(xué)驗(yàn)算19 HYPERLINK l bookmark24八、塔板負(fù)荷性能圖21 HYPERLINK l bookmark26九、設(shè)計(jì)結(jié)果一覽表26 HYPERLINK l bookmark28十、設(shè)計(jì)評(píng)述及討論28 HYPERLINK l bookmark30十一、參考文獻(xiàn)28 一、概述乙醇在工業(yè)、醫(yī)藥、民用等方面，都有很廣泛的應(yīng)用，是很重要的一種原料。在很多方面，要求乙醇有不同的純度，有時(shí)要求純度很高，其至是無(wú)水乙醇，這是很有困難的，因?yàn)橐掖紭O具揮發(fā)性，也極具溶解性，所以，想要得到高純度的乙醇很困難。要想把低純度的乙醇水溶液提升到高純度，要用精飾的方法，因?yàn)橐掖己退膿]發(fā)度相差不大。精係

3、是多數(shù)分離過(guò)程，即同時(shí)進(jìn)行多次部分汽化和部分冷凝的過(guò)程，因此可使混合液得到幾乎完全的分離?；S中精懈操作是在直立圓形的精係塔內(nèi)進(jìn)行的，塔內(nèi)裝有若干層塔板或充填一定高度的填料。為實(shí)現(xiàn)精鎘分離操作，除精餡塔外，還必須從塔底引入上升蒸汽流和從塔頂引入下降液?？芍?，單有精飾塔還不能完成精懈操作，還必須有塔底再沸器和塔頂冷凝器，有時(shí)還要配原料液預(yù)熱器、回流液泵等附屬設(shè)備，才能實(shí)現(xiàn)整個(gè)操作。本設(shè)計(jì)選用浮閥塔。浮閥塔與20世紀(jì)50年代初期在工業(yè)上開(kāi)始推廣使用，由于它兼有泡罩塔和篩板塔的優(yōu)點(diǎn)，己成為國(guó)內(nèi)應(yīng)用最廣泛的塔型，特別是在石油、化學(xué)工業(yè)中使用最普遍。浮閥有很多種形式，但最常用的形式是F1型和V-4型。

4、F1型浮閥的結(jié)果簡(jiǎn)單、制造方便、節(jié)省材料、性能良好，廣泛應(yīng)用在化工及煉油生產(chǎn)中，現(xiàn)己列入部頒標(biāo)準(zhǔn)（JB168-68）內(nèi)，F(xiàn)1型浮閥乂分輕閥和重閥兩種，但一般情況下都釆用重閥，只有處理量大且要求壓強(qiáng)降很低的系統(tǒng)中，才用輕閥。浮閥塔具有下列優(yōu)點(diǎn)：1、生產(chǎn)能力大。2、操作彈性大。3、塔板效率高。4、氣體壓強(qiáng)降及液面落差較小。5、塔的造價(jià)低。浮閥塔不宜處理易結(jié)焦或黏度大的系統(tǒng)，但對(duì)于黏度稍大及有一般聚合現(xiàn)象的系統(tǒng)，浮閥塔也能正常操作。浮閥有盤式、條式等多種，國(guó)內(nèi)多用盤式浮閥，此型又分為F1型（V-1型）、V4型、十字架型、和A型，其中F1型浮閥結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單、節(jié)省材料，制造方便，性能良好，故在化工及煉油生

5、產(chǎn)中普遍應(yīng)用，己列入部頒標(biāo)準(zhǔn)（JB111881）o其閥孔直徑為39mm,重閥質(zhì)量為33g,輕閥為25g。一般多采用重閥，因其操作穩(wěn)定性好。F-1型V-4型A型十字架型方形浮閥圖7浮閥塔板二、設(shè)計(jì)方案的確定及流程說(shuō)明2.1裝置流程的確定精飾裝置有精懈塔、原料預(yù)熱器、再沸器、冷凝器、釜液冷卻器和產(chǎn)品冷卻器等設(shè)備。熱量自塔釜輸入，物料在塔內(nèi)經(jīng)多次部分氣化與部分冷凝進(jìn)行精鎘分離，由冷凝器和冷卻器中的冷卻介質(zhì)將余熱帶走。在此過(guò)程中，熱能利用率很低，為此，在確定流程時(shí)應(yīng)考慮余熱的利用，注意節(jié)能。乙醇一水混合液（原料）經(jīng)預(yù)熱器加熱到指定溫度后送入精係塔的進(jìn)料板,在進(jìn)料板上與自塔上部下降的的回流液體匯合后，逐

6、板溢流，最后流入塔底。在每層板上，回流液體與上升蒸汽互相接觸，進(jìn)行熱和質(zhì)的傳遞過(guò)程。操作時(shí)，連續(xù)的從再沸器取出部分液體氣化，產(chǎn)生上升蒸汽，依次通過(guò)各層塔板。塔頂蒸汽進(jìn)入冷凝器中被冷凝，并將部分冷凝液用泵送回塔頂或是自然回流作為回流液,其余部分經(jīng)冷凝器冷凝后送出作為塔頂產(chǎn)品塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送入貯槽。2流程圖女口右圖所示：3操作條件操作壓力：精飾操作可在常壓、減壓和加壓下進(jìn)行。塔內(nèi)操作壓力的選擇不僅牽涉到分離問(wèn)題，而且與塔頂和塔底溫度的選取有關(guān)。根據(jù)所處理的物料性質(zhì)，本設(shè)計(jì)中己制定為塔頂壓力為101.3kPa。進(jìn)料熱狀態(tài)：進(jìn)料狀態(tài)有5種，可用進(jìn)料狀態(tài)參數(shù)G值來(lái)表示。本設(shè)計(jì)中已制定為飽和液體進(jìn)料即尸

7、1。塔釜釆用間接蒸汽和再沸器共熱。加熱方式：蒸鐳一般采用間接蒸汽加熱，設(shè)置再沸器，但也可采用直接蒸汽加熱。但由于直接蒸汽的加入，對(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、輕組分收率一定的前提下，釜液濃度相應(yīng)降低，故需在提留段增加塔板以達(dá)到生產(chǎn)要求?；亓鞅鹊倪x擇：對(duì)于一定的生產(chǎn)能力，即館出量一定時(shí)，J/的大小取決于回流比。一般取操作回流比為最小回流比的1.12倍，即R=(l.l2.0)7三、塔的工藝計(jì)算己知參數(shù)：乙醇一水混合液處理量，F(xiàn)=4000kg/h；xF=0.35xD=0.90 x,v=0.005(質(zhì)量分?jǐn)?shù))；回流比R(自選)；進(jìn)料熱狀況q=l;塔頂壓強(qiáng)P塔頂=1013kPa(絕壓)

8、；設(shè)單板壓降為0.7kPao表1乙醇和水的物理性質(zhì)項(xiàng)目分子式分子量M(g/mol)臨界體積(cm3/mol)臨界溫度TC(K)臨界壓強(qiáng)Pc(MPa)偏心因子W乙醇1C2H646.069167.0516.26.3830.635水2H2O18.01556.0647.322.050.344來(lái)源于鋁匕學(xué)工程手冊(cè)第二版表2乙醇和水的飽和蒸汽壓參數(shù)項(xiàng)目ABC乙醇112.29173803.98-41.68水211.68343816.44-46.13來(lái)源于化學(xué)熱力學(xué)附表P295由安托因方程：.BlnPs=A-T+C由于乙醇和水屬于非理想混合物，汽相可以看成理想氣體混合物，液相則為非理想溶液，其汽液平衡數(shù)據(jù)可由

9、：yip=xi-yi-pf(i=l,2)Yi+Y2=1而其中活度系數(shù)應(yīng)采用NRTL方程進(jìn)行計(jì)算：2LG21,G12nyi=x2T21(Xi+x2G2i)2T12-(%2+X1.Gi2)22LG12,-G21其中:1172=X1T12(Xl+X2-G12)2T21(%i+%221)2G12=exp(-a12T12)G2i=exp(-a12-t2)Ag12Ag2i兀12=花廠兀21=化工原理課程設(shè)計(jì) 化工原理課程設(shè)計(jì)-2918.642+4.085XTJ/mol3409.355+8.400XTJ/mol0.18030.981T=368.65KAg2i=6506.015J/molt2X=2.12271

10、0665G2i=0.682000605Pf=193028KPaPf=86.089KPay2=0.833397981查的乙醇和水的能量作用參數(shù)Agl2Ag2112例:設(shè)衍=0.0190t=95.5C則X2算出Agi2=-1412.707J/molt12=-0.460922344G12=1.086655139=4.602803444y2=1.000909得y2=0.166602019同理可得：表3乙醇的液相摩爾分率和汽相分率溫度C液相%汽相%汽相實(shí)驗(yàn)值相對(duì)誤差溫度C液相%汽相%汽相實(shí)驗(yàn)值相對(duì)誤差1000.000.000.000.0081.532.7361.145&264.94395.51.9016

11、.6617.002.04180.739.6563.1661.223.16989.07.2139.123&912.58479.850.7966.9665.642.01186.79.6643.4443.750.70979.751.9867.3765.992.09185.312.3847.4347.040.82279.357.3269.396&411.43384.116.6152.5250.893.2027&7467.6374.3473.850.66483.723.3757.1457.450.5407&4174.7278.347&150.24382.326.0858.4955.804.82178.1

12、589.4389.3689.430.190實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)源于化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)第三版（上）算出的乙醇?xì)庖浩胶鈹?shù)據(jù)和乙醇的氣液平衡實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)基本穩(wěn)和。只有在90-80C時(shí)相差較大一點(diǎn)，但基本還是符合條件的。表4液體的表面張力溫度（C）708()90100110水(104kgf/m)65.663.861.960.058.0乙醇(dyn/cm)19.271&2817.2916.2915.28數(shù)據(jù)來(lái)源于化學(xué)工程手冊(cè)第二版和化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)表5液體粘度Ul溫度（C）7()80901()()110水(106kgf.s/m2)41.436.232.128.226.4乙醇（cP）0.5230.4950.4060.36

13、10.324數(shù)據(jù)來(lái)源于化學(xué)工程手冊(cè)第二版和化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)1塔的物料衡算1）料液及塔頂、塔底產(chǎn)品含苯摩爾分率35/46.06935/46.069+65/18.015=17.394%0.5/46.0690.5/46.069+99.5/18.015=0.1969化工原理課程設(shè)計(jì) #化工原理課程設(shè)計(jì)化工原理課程設(shè)計(jì) 化工原理課程設(shè)計(jì)=77.873%90/46.06990/46.069+10/18.0152）平均分子量Mf=17.394%x46.069+(l-17.394%)xl8.015=22.895g/molMD=77.873%x46.069+(l-77.873%)xl8.015=39.861g/

14、molMw=0.194）x46.069+（l-0.19）xl8.015=18.070g/mol32全塔物料衡算總物料衡算D+W=F=4000/22.895=174.711Kiik）1/h（1）易揮發(fā)組分乙醇物料衡算77.873%D+0.196%W=174.711x17.394%（2）聯(lián)立上式（1）（2）解得：F=17471lkinoyhD=38.681kmopiW=136030kmoyh33塔板數(shù)的確定3.3.1塔板數(shù)Nt的計(jì)算（1）根據(jù)乙醇一水的氣液平衡數(shù)據(jù)表3作x-y圖及t-x-y圖。在l-x-y及x-y圖直角坐標(biāo)系中做出平衡曲線和對(duì)角線，并標(biāo)出c點(diǎn)（人、入）、e點(diǎn)（Xf、xF）、a點(diǎn)（X

15、d、xD）三點(diǎn)；（2）求最小回流比7及操作回流比R。因飽和液體進(jìn)料即q=l,在x-y圖中對(duì)角線上自點(diǎn)e作出豎直進(jìn)料線（q線），該線與平衡線的交點(diǎn)坐標(biāo)為（yq=52.94眺=17.390）,此即最小回流比時(shí)操作線與平衡線的交點(diǎn)坐標(biāo)。曰|1、才八丄皆卡y0.778730.52948依最小回流比計(jì)算式：R=0.705yq-0.52948-0.17394取操作回流比：R=27=2x0.705=1.41精飾段操作線方程：R11.410.77873八上”y=X+xD=x+=0.585X+0.323R+lR+11.41+11.41+1其截距為0.323,即b(0,0.323)連接點(diǎn)b和點(diǎn)a可以作出精係段操作

16、線方程,與q線交于點(diǎn)d,連接點(diǎn)d、點(diǎn)c可作出提館段操作線方程。按照常規(guī)的圖解法作梯級(jí)可得：叫=11(包括再沸器)，其中精係段理論板數(shù)為7層，提飾段為4層，第8層為加料板如圖所示圖1乙醇水混合溶液的t-x-y圖化工原理課程設(shè)計(jì) 化工原理課程設(shè)計(jì)10.90.80.70.60.50.40.3嚴(yán),03189=0.335dnPa-.s貝lj石=0.17-0.6161g/zm=01706161g03356=46.21%3.3.3實(shí)際塔板數(shù)N精餡段：N荊層）提懈段：”提=9（層）10.4621k0.4621故實(shí)際塔板數(shù)：N=15+9=24（層）第16板為進(jìn)料板。四、塔的工藝條件及物性數(shù)據(jù)計(jì)算4.1操作壓強(qiáng)人

17、塔頂壓強(qiáng)PD=10L33kPa,取每層板的壓降為0.7kPa，則進(jìn)料板的壓強(qiáng)為:PF=16x0.7+10L33=11253kPa,塔底壓強(qiáng)為：=PF+8x0.7=11&13kPa故精憎段平均操作壓強(qiáng)為：Pua4.2平均分子量M”由圖x-y讀出塔頂組成：Xd=y】=0.77873,芻=0.73568MX7Dlu=0.77873x46.069+(1-0.77873x18.015=39.861g/mol=0.7356a=妙86130.067=34.964g/mol,則精鎘段平均分子量:2=38654t20700=29.677g/iil提精餾段平均分子量:“30.067+18.073“c,tMg(搓=

18、-=24.070g/inol,20.700+18.070“亡/tMg(畑=19.385g/n)ol3溫度因塔頂?shù)膲簭?qiáng)為101.33KPa可以由t-x-y圖直接讀出為78.6.根據(jù)操作壓強(qiáng)，由下式試差計(jì)算操作溫度使其滿足Y1P?X1+丫2X2=P,經(jīng)多次試差進(jìn)料板溫度取89.6C時(shí)衍=0.0956,“=3.274,y2=1.022,Pf=155.90KPa,p|=69.053KPa算得YiPfXi+y2P/x2=0.0956X3.274X155.90+(1-0.0956)X1.022X69.053=112.53KPa=PD。同理可得塔底的溫度：如=106.5C。則精鎘段的平均溫度:78.6+89

19、.62=84.1叱提餾段的平均溫度:89.6+106.52=98.05C化工原理課程設(shè)計(jì) #化工原理課程設(shè)計(jì)化工原理課程設(shè)計(jì) #化工原理課程設(shè)計(jì)4平均密度Dm4.4.1液相密度pg由液體的P-V-T性質(zhì)而式中:MgZra=YxiZpAiTA=t1cmTan=SSPiPjTijmXiVd化工原理課程設(shè)計(jì) 化工原理課程設(shè)計(jì) 0.51_坷=Zra=0.29056-0.08775a)由表1得：ZR/曹=0.29056-0.08775X0.635=0.2348ZR水=0.290560.0877X0.344=0.2604塔頂：Zrib=0.73568X0.2348+(1-0.73568)X0.2604=0

20、.2416X乙醉Vc乙醇乙醇=SxiVci0.73568X167=0.89250.73568X167+(1-0.73568)X56則PzK=1-=0.1075（、。5_8代乙汎水）8X（167X56嚴(yán)1K乙醉_水_13_UW丄/C乙醇C水/（x0.5（1-kTc乙醇一水=（人乙醇人水）4-=550.126Tcm=Pi62.814=30.154nN/m迪世=0.0956x17.29+(l0.095660.703=56.55311N/111=0.00196x15.6341-(1-0.00190 x57.565=57.483inN/in則精鎘段平均表面張力：=30.154+23=43.35411N/

21、inZr提鎘段平均表面張力：=56553+57483=57.018111N/in4.6液體粘度ZAm=E泌1=1根據(jù)主要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表5,由內(nèi)插法得:“1頃=0.499nPas仏頂=0.363mPas1進(jìn)=0.406nPa-s“?迓=0.31nPa-syzlw=0.337mPa-s加=0267mPas。/僉戍=073568x0499+Q0.73569x0363=0462h】Pas/如進(jìn)=0.0956x0.406+(10.095x0315=0324mPasAl底=0.00196x0.337+(1-0.00190 x0.297=0.267mPas則精館段平均粘度s(紛=463+0.324=0394ni

22、pa.sZr提飾段平均粘度“s(知=0324+0.267=.2961血3s2五、氣液負(fù)荷計(jì)算精憾段:V=(R+1)D=(1.41+1)x36.681=88.40lKinol/hVxMvg(梢)88401x349643600 x1.2515=0.686tn3化工原理課程設(shè)計(jì) #化工原理課程設(shè)計(jì) #化工原理課程設(shè)計(jì) #化工原理課程設(shè)計(jì) #L=RD=1.41x36.681=51.720Kmol/hLs=360Qann(ffj)51.720 x29.6773600 x805.031=0.00053n3/s化工原理課程設(shè)計(jì) #化工原理課程設(shè)計(jì) #化工原理課程設(shè)計(jì) 化工原理課程設(shè)計(jì) #提鎘段:I；=L+q

23、F=51.720+1x174711=226431Kmol/hVf=V+(q-l)F=V=8&40lKmol/h=VfxMv=88.401x24.070=Q657m3/s3603窗(提)3600 x0.89914=226-43W9385=0.0015W/s36OSs農(nóng)3600 x805.591六、塔和塔板主要工藝尺寸計(jì)算6.1塔徑D塔板間距從的選定很重要，可參照下表所示經(jīng)驗(yàn)關(guān)系選取。表6板間距與塔徑關(guān)系塔徑D“010.30.50.50.80.81.6162.42.4八-4.0板間距Ht,mm200300250350300450350600400-600根據(jù)上表，初選板間距Ht=0.40m,取板上

24、液層高度1九=0.0,故Ht-hL=0.40-0.06=0.34m精館段：fKY2xf521221V=o020&丿匕啦肺丿0.68611.2515丿查化工原理一天津出版社（下冊(cè)）Pg圖3-5史密斯關(guān)聯(lián)圖，可得q=0.071,丿.2*“i.00化工原理課程設(shè)計(jì) #化工原理課程設(shè)計(jì) #化工原理課程設(shè)計(jì) #化工原理課程設(shè)計(jì) #校正史密斯關(guān)聯(lián)圖(0-2=0.071x43.35令（20丿20)C=物系表面張力為43.354111N/ill時(shí)=0.083小plPv侶05.03卜1.2515宀/%二專=008珂“515二210311/8可取安全系數(shù)為0.6(安全系數(shù)0.6-0.8),則u=0.6ti=0.6

25、x2.103=1.262m/s故D=J=廣0686=083加。按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整為1.0m。VMIVxl.262化工原理課程設(shè)計(jì) 化工原理課程設(shè)計(jì) #提館段:L；|“Lm(提)10.00151=x0.657805.591、,0.899=0.069查化工原理-一天津出版社（下冊(cè)）P】6o圖35史密斯關(guān)聯(lián)圖，可得=0.069；依式C=0.2校正物系表面力為57.018niN/ni時(shí)02=0.069x57.018、20丿0.2=0.085Umax=085x/8Q5-591-Q-82.54in/SPvV0.899可取安全系數(shù)為0.6（安全系數(shù)0.60.8）,則u=0.611=0.6x2.543=1.526

26、m/s故。=坯空“.745】/rxl.526化工原理課程設(shè)計(jì) #化工原理課程設(shè)計(jì) #化工原理課程設(shè)計(jì) #化工原理課程設(shè)計(jì) #因精鎘段的塔徑大于提留段的塔徑，故以精鐳段為基準(zhǔn)，按標(biāo)準(zhǔn)圓整塔徑D=l.Om,則塔截面積At=尹=0.785m2空塔氣速u=*=0.873m/sAy6.2溢流裝置選用雙溢流、弓形降液管、平行受液盤及平行溢流堰，不設(shè)進(jìn)口堰。各項(xiàng)計(jì)算如下：2.1溢流堰長(zhǎng)雙溢流取0=(0.5-0.6)D,取堰長(zhǎng).為0.5D,B|J1W=0.5x1.0=0.51116.2.2出口堰高：lv=虬一lVvhv/D=0.5/1.0=0.5T“250.00053x3600“”宀精館段：“粘/V5=53=

27、1793;查化工原理一-天津出版社（下冊(cè)）Pm圖3-8液流收縮系數(shù)計(jì)算可知:化工原理課程設(shè)計(jì) 化工原理課程設(shè)計(jì) #撒直收第累數(shù)計(jì)算陽(yáng)圖4液流收縮系數(shù)計(jì)算圖E二1.041得lbv=k10002.84xl.041x10000.000533600V0.5=0.0057m化工原理課程設(shè)計(jì) #化工原理課程設(shè)計(jì) #化工原理課程設(shè)計(jì) #化工原理課程設(shè)計(jì) #故1=0.06-0.0057=0.0543111提館段:曦/1廣0.00151X3600=30.751化工原理課程設(shè)計(jì) #化工原理課程設(shè)計(jì) #化工原理課程設(shè)計(jì) 化工原理課程設(shè)計(jì) #查化工原理一-天津出版社（下冊(cè)）P】63圖3-8液流收縮系數(shù)計(jì)算可知:E二1

28、.059,因此可得,2-84xl.059x.00151x360010005s19.9丄75Pvm林=19.9X8.9730175805.031=0.036m氣體穿過(guò)板上液層壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨萮】本設(shè)備分離乙醇-水的混合液，即液相為碳?xì)浠衔铮扇〕錃庀禂?shù)q=0.5,所以h=EqIil=0.5X0.06=0.03m克服液體表面張力壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨葰巴ǔ６己苄?，可忽略。故hp=hc+h+hg=0.036+0.03=0.066m則單板壓強(qiáng):APp=hpPg=0.066X805.031X9.81=521.225Pa在265530Pa之內(nèi)，則滿足條件。提館段:1）干板壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨萮；1.8252

29、H=ii.i34uq=1Q577mPvm提$S19.9Uo0-175Pym=19.9X10.5770175805.591=0.037m化工原理課程設(shè)計(jì) 化工原理課程設(shè)計(jì) #2）氣體穿過(guò)板上液層壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨萮；本設(shè)備分離乙醇-水的混合液，即液相為碳?xì)浠衔?，可取充氣系?shù)6=0.5,所以h=oL=0.5X0.06=0.03m3）克服液體表面張力壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨萮；通常都很小，可忽略。故hp=h；+h；+h；=0.037+0.03=0.067m則單板壓強(qiáng):APp=hppkn提g=0.067X805.591X9.81=529.490Pa在265一530Pa之內(nèi)，則滿足條件。2液泛精館段：為了防

30、止淹塔現(xiàn)象的發(fā)生，要求控制降液管中清液層高度HaW（p（Hr+hw）HA+hi+hi氣體通過(guò)塔板的壓強(qiáng)降所相當(dāng)?shù)囊后w高度h,前已算h尸0.066m液體通過(guò)降液管的壓頭損失，因不設(shè)進(jìn)II堰故hd=0.153（托）=0.000Im板上液層高度，前已選定hi二0.06m則HfO.066+0.06+0.0001=0.126m取(p=0.3又己選定Hr=O.4m,hfO.0544m,則(p(Hi+hw)=0.3X(04+0.0544)=0.136m可見(jiàn)H&(p(田+h，符合防止淹塔的要求提留段：Ha+hi+haHdWcp(Hi+hw)氣體通過(guò)塔板的壓強(qiáng)降所相當(dāng)?shù)囊后w高度h”前己算二0067m液體通過(guò)降液

31、管的壓頭損失，因不設(shè)進(jìn)II堰=0.0006m板上液層高度，前已選定hi=O.06m則Ha=O.067+0.06+0.0006=0.0.128m0.136m可見(jiàn)Hap(Hi+hw),符合防止淹塔的要求73霧沫夾帶精餡段:+1.36LsZl泛點(diǎn)率kcfaxlOO%板上液體流經(jīng)長(zhǎng)度Z】二D-2Wf1-2*0069=0.862m板上液體面積Ab=Ai-2Af=0.785-2*0.024=0.737m2苯和甲苯按正常系統(tǒng)取物性系數(shù)K二1.0,由泛點(diǎn)負(fù)荷系數(shù)圖查得G二0.115泛點(diǎn)率均在80%以下，故知霧沫夾帶量能滿足ev0.1kg液/kg氣的要求提留段：板上液體流經(jīng)長(zhǎng)度Zr=D-2Wa=1-2*0.06

32、9=0.862m板上液體面積Ai=Ai-2Af=0.785-2*0.024=0.737m2苯和甲苯按正常系統(tǒng)取物性系數(shù)K二1.0,由泛點(diǎn)負(fù)荷系數(shù)圖查得G二0.110泛點(diǎn)率均在80%以下，故知霧沫夾帶量能滿足ev0.1kg液/kg氣的要求八、塔板負(fù)荷性能圖精館段：81霧沫夾帶線(1)yJ一+1.36也泛點(diǎn)率=Pl厲xlOO%gA按泛點(diǎn)率為80%計(jì)算如下I12515LsO.862X1.36X+VsXj805.03i-1.2515no=n0.115X0.737(1)整理得Vs=1.719-29.710Ls表(1)LsX103m3/s0.3721.920y(nf/s)1.7081.662依表中數(shù)據(jù)在V

33、s-Ls圖中作出霧沫夾帶線。&2液泛線(2)(p(Hi+h.)=%+1七+%+九+%+叫由上式確定液泛線，忽略也項(xiàng),液泛線方程為1.2515805.031X642(2)其中總=1.91x105X嚴(yán)肚=1.91x105NPl*=0.072b=0Ht+(0-l-E0)hw=05X0.4+(0.5-1-0.5)X0.0544=0.14560.1530.153c=w=0.52x0.04842=26125311d=(1+e0)Ex0.667x丁=(1+0.5)x1.041x0.667x=1.653130.53整理得:0.072V?=0.1456-261.251XL|-1.653L?表(2)LsX103m

34、3/s0.3720.6001.0001.4001.920(nf/s)1.8311.8581.7901.7281.654依表中數(shù)據(jù)作出液泛線。83液相負(fù)荷上限線(3)取液體在降液管中停留時(shí)間為5秒,由下式液相負(fù)荷上限線為VsLs圖中與氣相流量Y無(wú)關(guān)的垂線。8.4漏液線(4)叫mini=jdNll0=0.342m3/s上x(chóng)0.0392x64x-471.2515漏液線為VsLs圖中與氣相流量L,無(wú)關(guān)的平行線。8.5液相負(fù)荷下限線（5）OIV2.84360亞噺31000lw化工原理課程設(shè)計(jì) 化工原理課程設(shè)計(jì) #21.91.81.71.61.51.41.31.21.110.90.80.70.60.50.

35、40.30.21.7即j=（需需嚴(yán)X牆=0-372X10-3m3/s在Vs-Ls圖作線（5）,即為液相負(fù)荷下限線。將以上5條線標(biāo)繪于圖（-L.圖）中，即為精懈段負(fù)荷性能圖。5條線包圍區(qū)域?yàn)榫?段塔板操作區(qū)，P為操作點(diǎn)，0P為操作線。上限為霧沫夾帶控制Vsg”下限為液泛控制Y,込。如下圖所示Y-霧沫夾帶線（1）液泛線（2）液相負(fù)荷上限線（3）漏液線（4）液相負(fù)荷下限線（5）操作線圖6精館段荷性能圖塔的操作彈性=牆=3.422提館段；霧沫夾帶線（1）V+1.36也泛點(diǎn)率=也_內(nèi)X100%gA按泛點(diǎn)率為80%計(jì)算如下：表（4）LsX103m3/s0.9701.920(nf/s)1.9061.873依

36、表中數(shù)據(jù)在Vs-Ls圖中作出霧沫夾帶線。LsX0.862X1.36X+VsX整理得0.115X0.737Vs=1.940-35.074U0.899805.5910.899=U.oU(1)液泛線（2）（p（Hi+hw）=1占+1卜+%+%+1+1七+叫由上式確定液泛線，忽略嘉項(xiàng),液泛線方程為0.899其中總=1.91x105x忒9105血莎=0.079b=0Ht+(0-1一Eo)hw=0.5X0.4+(0.5-1-0.5)X0.049=0.1510.1530.153C=1UF=0.52x0.0432=3310d=(1+e0)Ex0.667X$=(1+0.5)x1.059X0.667x厶=1.68

37、2130.53整理得：0.079V?=0.151-331.0X$-1.682L?表(2)LsX103m3/s0.971I.2001.5001.7001.920(m3/s)1.6981.6641.6231.5961.567依表中數(shù)據(jù)作出液泛線。液相負(fù)荷上限線（3）取液體在降液管中停留時(shí)間為5秒，由下式HTAf0.024X0.422Lsmax=十=s=192%10_3m3/S液相負(fù)荷上限線為VsLs圖中與氣相流量Y無(wú)關(guān)的垂線。漏液線（4）Vsmim=-doNuo=-x0.0392x52x=o.328m3/s44VO.899漏液線為VsLs圖中與氣相流量L,無(wú)關(guān)的平行線。液相負(fù)荷下限線（5）：2.8

38、4360(nun/3OIV1000lw=0.971X10-3m3/snrjT._r0.0Hx10003/2y0.5A皿山】-12.84x1.059丿A3600在Vs-Ls圖作線（5）,即為液相負(fù)荷下限線。將以上5條線標(biāo)繪于圖（-心圖）中，即為提懈段負(fù)荷性能圖。5條線包圍區(qū)域?yàn)樘徭k段塔板操作區(qū)，P為操作點(diǎn)，0P為操作線。上限為霧沫夾帶控制Vsg”下限為液泛控制V5nrino如下圖所示2-1.8-1.61.41.21-0.8-0.6-0.40.20II1.9霧沫夾帶線（1）液泛線（2）液相負(fù)荷上限線（3）漏液線（4）液相負(fù)荷下限線（5）:操作線化工原理課程設(shè)計(jì) #化工原理課程設(shè)計(jì) #化工原理課程設(shè)

39、計(jì) #化工原理課程設(shè)計(jì) #圖9提溜段荷性能圖塔的操作彈性=罟=1.975化工原理課程設(shè)計(jì) #化工原理課程設(shè)計(jì) #化工原理課程設(shè)計(jì) 化工原理課程設(shè)計(jì) #結(jié)論：1任務(wù)規(guī)定的氣液負(fù)荷下的操作點(diǎn)處于適宜操作區(qū)的適中位置。經(jīng)多次試算當(dāng)回流比去1.41時(shí)，并且選雙溢流型時(shí)才能使操作點(diǎn)處于適中的位置。經(jīng)過(guò)一組比較后當(dāng)熱狀況改變后回流比、單板分離能力、全塔效率、塔徑、塔板數(shù)等都會(huì)改變，并且飽和液體進(jìn)料的單板分離最低，飽和氣體進(jìn)料最高。經(jīng)過(guò)一組比較乙醇和水最好選用飽和氣體進(jìn)料、浮閥塔、雙溢流型、弓形降液管、平行受液盤及平行溢流堰，不設(shè)進(jìn)口堰、重閥，其分離效果最好。九、設(shè)計(jì)結(jié)果一覽表序號(hào)項(xiàng)目符號(hào)單位計(jì)算結(jié)果精館段提館段1平均溫度t.C84.198.052平均壓力P-kpa106.93115.333平均氣相Vsm3/s0.6860.6574流量液相Lsm3/s0.000530.001515實(shí)際塔板數(shù)Np塊1596塔的有效高度Zm5.605.607塔徑