《分離甲醇-水混合液的連續(xù)精餾塔設(shè)計(jì)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《分離甲醇-水混合液的連續(xù)精餾塔設(shè)計(jì)（51頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

化工原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告分離甲醇—水混合液的連續(xù)精餾塔設(shè)計(jì)作 者 姓 名：學(xué) 號(hào)：學(xué) 院：專(zhuān) 業(yè)：年 級(jí)：指 導(dǎo) 教 師：完 成 日 期：化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)專(zhuān)業(yè)： 化學(xué)工程與工藝 姓名： 學(xué)號(hào)： 50 一、設(shè)計(jì)題目分離甲醇—水溶液連續(xù)精餾塔優(yōu)化設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)條件處理量： 17500 （噸/年）料液組成： 35 （wt%）塔頂產(chǎn)品組成： 99.5 （wt%）塔頂易揮發(fā)組分回收率： 99.9 （%）每年實(shí)際生產(chǎn)時(shí)間：按 7200 小時(shí)/年計(jì)建廠地址：福建泉港石化工業(yè)園區(qū)三、設(shè)計(jì)任務(wù)完成精餾塔的工藝設(shè)計(jì)，有關(guān)附屬設(shè)備（冷凝器和再沸器）的設(shè)計(jì)和選型，繪制相精餾系統(tǒng)工藝流程圖、精餾塔設(shè)計(jì)條件圖和裝配圖，編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。①精餾塔的物料衡算；②塔板數(shù)的確定；③精餾塔的工藝條件及有關(guān)物性數(shù)據(jù)的計(jì)算；④精餾塔的塔體工藝尺寸計(jì)算；⑤塔板主要工藝尺寸計(jì)算；⑥塔板的流體力學(xué)驗(yàn)算，塔板負(fù)荷性能圖；⑦塔附件設(shè)計(jì)、塔高；⑧塔附屬設(shè)備設(shè)計(jì)；⑨繪制生產(chǎn)工藝流程圖、精餾塔設(shè)計(jì)條件圖和裝配圖（CAD），A3 紙打??；⑩對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程的評(píng)述、有關(guān)問(wèn)題的討論及心得體會(huì)。指導(dǎo)教師：日 期： I目 錄主要符號(hào)表 .VII主要符號(hào)表續(xù)表 1.VIII主要符號(hào)表續(xù)表 2 .IX緒論 .11 設(shè)計(jì)方案論證 21.1 設(shè)計(jì)的原則與內(nèi)容 .21.1.1 設(shè)計(jì)原則 .21.1.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容 .21.2 甲醇的主要物理、化學(xué)性質(zhì)、用途及安全風(fēng)險(xiǎn) .31.3 精餾方法的選擇 .51.4 塔設(shè)備的類(lèi)型與選擇 .61.5 塔板的類(lèi)型與選擇 .61.6 操作條件的選擇 .81.6.2 進(jìn)料熱狀態(tài)的選擇 .91.6.3 加熱方式的選擇 .91.6.4 冷卻劑與出口溫度的確定 .91.7 工藝流程圖 .102 塔板的工藝設(shè)計(jì) 102.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù) .102.2 全塔物料衡算 .112.3 確定操作條件 .112.3.1 操作壓力 112.3.2 操作溫度 11·2.3.3 塔內(nèi)密度 122.3.4 混合液表面張力 132.3.5 混合液粘度 152.3.6 確定回流比 162.3.7 汽液相體積流量計(jì)算 172.4 理論板數(shù)的計(jì)算和實(shí)際板數(shù)的確定 .182.5 塔徑的初步設(shè)計(jì) .20II2.5.1 精餾段 .202.5.2 塔板的主要參數(shù) .212.6 溢流裝置 212.6.1 堰長(zhǎng) .212.6.2 降液管 .222.6.3 降液管底隙高度 .222.7 塔板布置及浮閥數(shù)目與排列 222.7.1 塔板分布 .222.7.2 浮閥數(shù)目與排列 .223 塔板的流體力學(xué)計(jì)算 263.1 氣相通過(guò)浮閥塔板的壓力降 .263.1.1 精餾段 263.1.2 提餾段 263.2 淹塔 .263.2.1 精餾段 273.2.2 提餾段 273.3 液沫夾帶 .273.3.1 精餾段 273.3.2 提餾段 283.4 塔板負(fù)荷性能圖 .283.4.1 液沫夾帶線 283.4.2 液泛線 293.4.3 液相負(fù)荷上限 303.4.4 漏液線 303.4.5 液相負(fù)荷下限 304 塔附件設(shè)計(jì) 344.1 接管 .344.1.1 進(jìn)料管 344.1.2 回流管 344.1.3 塔釜出料管 344.1.4 塔頂蒸汽出料管 344.1.5 塔釜進(jìn)氣管 354.1.6 法蘭 35III4.2 筒體與封頭 .354.2.1 筒體 354.2.2 封頭 354.2.3 除沫器 354.2.4 裙座 364.2.5 吊柱 364.2.6 人孔 365 塔總體高度設(shè)計(jì) 375.1 塔的頂部空間高度 .375.2 塔的底部空間高度 .375.3 塔立體高度 .376 附屬設(shè)備設(shè)計(jì) 386.1 冷凝器的選擇 .386.2 再沸器的選擇 .38參 考 文 獻(xiàn) .39心得體會(huì) .40附圖 .41IV主要符號(hào)表V符 號(hào) 代表意義 單 位Aa 塔板開(kāi)孔（鼓泡）面積 m2Af 降液管面積 m2A0 篩孔面積 m2AT 塔截面積 m2C 計(jì)算 Umax 時(shí)的負(fù)荷系數(shù) /C0 流量系數(shù) /D 塔徑 md0 篩孔直徑 mmE 液流收縮系數(shù) /ET 全塔效率（總板效率） /ev 霧沫夾帶量 kg 液/kg 氣F 進(jìn)料量 kmol/hFa 氣相動(dòng)能因子 m/s(kg/m3)1/2F0 閥孔動(dòng)能因子 m/s(kg/m3)1/2g 重力加速度 m/s2H 板間距、塔高 m 或 mmhc 與干板壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨?mhd 與液體流經(jīng)降液管壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨?mHp 與氣流穿過(guò)板上液層壓降相當(dāng)?shù)囊褐?度 mhf 板上鼓泡層高度 mhi 進(jìn)口堰與降液管間的水平距離 mhL 板上液層高度 mh0 降液管底隙高度 mhOW 堰上液層高度 mhp 與單板壓降相當(dāng)?shù)囊簩痈叨?mhσ 與克服液體表面張力的壓降相當(dāng)?shù)囊褐?高度 mhW 溢流堰高度 mK 篩板的穩(wěn)定性系數(shù) /VI主要符號(hào)表續(xù)表 1L 塔內(nèi)下降液體的流量 kmol/hLs 塔內(nèi)下降液體的流量 m3/slW 溢流堰長(zhǎng)度 mN 塔板數(shù) 塊Np 實(shí)際塔板數(shù) 塊NT 理論塔板數(shù) 塊n 篩孔數(shù) 個(gè)p 操作壓強(qiáng) Pa/kPa△p 壓強(qiáng)降 Pa/kPaq 進(jìn)料熱狀態(tài)參數(shù) /R 回流比 /r 開(kāi)孔區(qū)半徑 mS 直接蒸汽量 kmol/ht 篩孔中心距 mmu 空塔氣速 m/sua 按有效流通面積計(jì)算的氣速 m/su0 篩孔氣速 m/su0’ 降液管底隙處液體流速 m/suOW 漏液點(diǎn)氣速 m/sV 塔內(nèi)上升蒸汽流量 kmol/hVs 塔內(nèi)上升蒸汽流量 m3/sW 釜?dú)堃海ㄋ桩a(chǎn)品）流量 kmol/hWc 無(wú)效區(qū)寬度 mWd 弓形降液管寬度 mWs 安定區(qū)寬度 mx 液相中易揮發(fā)組分的摩爾分?jǐn)?shù) /y 汽相中易揮發(fā)組分的摩爾分?jǐn)?shù) /Z 塔有效高度 mα 相對(duì)揮發(fā)度 /β 干篩孔流量系數(shù)的修正系數(shù) /VII主要符號(hào)表續(xù)表 2δ 篩板厚度 mmε0 板上液層充氣系數(shù) /μ 黏度 mPa·sρL 液相密度 kg/m3ρV 汽相密度 kg/m3σ 表面張力 N/m 或 mN/mτ 時(shí)間 sψ 液體密度校正系數(shù) /A 及揮發(fā)組分B 難揮發(fā)組分D 餾出液F 原料液h 每小時(shí)的量i 組分序號(hào)L 液相m 平均min 最小或最少max 最大n 塔板序號(hào)s 每秒的量0緒論本 次 課 程 設(shè) 計(jì) 的 任 務(wù) 是 設(shè) 計(jì)一 個(gè) 甲 醇 -水 溶 液 體 系 的 精 餾 塔 。甲 醇 在 工 業(yè) ， 醫(yī) 藥 ， 民 用 等 方 面 ， 都 有 很 廣 泛 的 應(yīng) 用 ， 是 一 種 很 重 要 的 原 料 。 在很 多 方 面 ， 要 求甲 醇 有 不 同 的 純 度 ， 有 時(shí) 要 求 純 度 很 高 ， 甚 至 是 無(wú) 水 甲 醇 ， 這 是 很 有困難的，因?yàn)榧状紭O具揮發(fā)性，所以，想得到高純度的甲醇很困難。要 想 把 低 純 度 的 甲 醇 水 溶 液 提 升 到 高 純 度 ， 要 用 連 續(xù) 精 餾 的 方 法 ， 因 為 甲 醇 和 水的揮發(fā)度相差不大。精餾是多數(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中精餾操作是在直立圓形的精餾塔內(nèi)進(jìn)行，塔內(nèi)裝有若干層塔板和充填一定高度的填料。為實(shí)現(xiàn)精餾分離操作，除精餾塔外，還必須從塔底引入上升蒸汽流和從塔頂引入下降液。可知，單有精餾塔還不能完成精餾操作，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。浮閥塔于 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)，已成為國(guó)內(nèi)應(yīng)用最廣泛的塔形，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，但最常用的是 F1 型和 V-4 型。F1 型浮閥的結(jié)構(gòu)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)已列入部頒標(biāo)準(zhǔn)（JB168-68）內(nèi)，F(xiàn)1 型 浮 閥 又 分 輕 閥 和 重 閥 兩 種 ， 但 一 般 情 況 下 都 采 用 重 閥 ， 只 有 處 理 量 大且 要 求 壓 強(qiáng) 降 很 低 的 系 統(tǒng) 中 ， 采 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 不宜處理宜結(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。設(shè)計(jì)一座連續(xù)浮閥塔，通過(guò)對(duì)原料，產(chǎn)品的要求和物性參數(shù)的確定及對(duì)主要尺寸的 計(jì) 算 ， 工 藝 設(shè) 計(jì) 和 附 屬 設(shè)備 結(jié) 果 選 型 設(shè) 計(jì) ， 完 成 對(duì) 乙 醇 水 精 餾 工 藝 流 程 和 主 題 設(shè) 備 設(shè) 計(jì) 。 首 先 根 據(jù) 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) ，確 定 操 作 條 件 。 比 如 ： 操 作 壓 力 的 確 定 、 進(jìn) 料 狀 態(tài) 等 的 確 定 。 然 后 設(shè) 計(jì) 工 藝 流 程 草 圖 。 根 據(jù) 確定 的 方 案 ， 確 定 具 體 的 參 數(shù) ， 即 一 個(gè) 完 整 的 設(shè)計(jì)就初步的確定了。最后計(jì)算塔的工藝尺寸、浮閥的流體力學(xué)演算、塔 板 的 負(fù) 荷 性 能 ， 最后根據(jù)計(jì)算選擇合適的輔助設(shè)備。11 設(shè)計(jì)方案論證1.1 設(shè)計(jì)的原則與內(nèi)容1.1.1 設(shè)計(jì)原則總的設(shè)計(jì)原則是盡可能多的采用先進(jìn)技術(shù)，使生產(chǎn)達(dá)到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的要求，符合優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、安全、低能耗的原則，具體考慮以下幾個(gè)方面：1. 滿足工藝和操作的要求所設(shè)計(jì)出來(lái)的流程和設(shè)備能保證得到質(zhì)量穩(wěn)定的產(chǎn)品。由于工業(yè)上原料的濃度、溫度經(jīng)常有變化，因此設(shè)計(jì)的流程與設(shè)備需要一定的操作彈性，可方便的進(jìn)行流量和傳熱量的調(diào)節(jié)。2. 滿足經(jīng)濟(jì)上的要求要節(jié)省熱能和電能的消耗，減少設(shè)備與基建的費(fèi)用，如合理利用塔頂和塔底的廢熱，既可節(jié)省蒸汽和冷卻介質(zhì)的消耗，也能節(jié)省電能消耗?；亓鞅葘?duì)操作費(fèi)用及設(shè)備費(fèi)用均有很大程度的影響，因此必須嚴(yán)格按照操作費(fèi)和設(shè)備費(fèi)的關(guān)系選擇 作為設(shè)計(jì)回流比，冷卻水的節(jié)省也對(duì)操作費(fèi)用和設(shè)備費(fèi)用有影optR響，減少冷卻水用量，操作費(fèi)用下降，但所需傳熱設(shè)備面積增加，設(shè)備費(fèi)用增加。因此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)全面考慮，力求總費(fèi)用盡可能低一些。3. 保證生產(chǎn)安全生產(chǎn)中應(yīng)防止物料的泄漏，生產(chǎn)和使用易燃物料車(chē)間的電器均應(yīng)為防爆產(chǎn)品。塔體大都安裝在室外，為能抵抗大自然的破壞，塔設(shè)備應(yīng)具有一定的剛度和強(qiáng)度。1.1.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容板式精餾塔的設(shè)計(jì)大體按以下步驟進(jìn)行：1. 設(shè)計(jì)方案確定和說(shuō)明。根據(jù)給定任務(wù)，對(duì)精餾裝置的流程、操作條件、主要設(shè)備型式及其材質(zhì)的選取等進(jìn)行論述。2. 板式塔的工藝計(jì)算，包括物料和平衡級(jí)計(jì)算、理論塔板、實(shí)際塔板等。3. 計(jì)算塔板各主要工藝尺寸（板間距、塔高和塔徑等）；進(jìn)行流體力學(xué)校核計(jì)算，并畫(huà)出塔的操作性能圖。4. 塔的接管尺寸及附屬設(shè)備的計(jì)算與選型，如泵、再沸器、冷凝器。5. 撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。6. 繪制工藝流程圖、精餾塔設(shè)備圖和裝配圖。21.2 甲醇的主要物理、化學(xué)性質(zhì)、用途及安全風(fēng)險(xiǎn)表 1.2.1 甲醇的主要物理性質(zhì)物理性質(zhì) 物性參數(shù)物態(tài) 液體顏色 透明 , 無(wú)色氣味 純品清淡,類(lèi)似乙醇,粗品刺激難聞熔點(diǎn) -98,°,C(lit,)沸點(diǎn) 64,5~64,7,°,C(lit,)密度 0,791,g/mL, at ,25,°,C閃點(diǎn) 52,°,F（約 11°,C）蒸氣密度 1,11,(大氣壓=1)log ,P（, 辛醇 ,/水, 分配系數(shù) ,） -0 ,69蒸氣壓 127, mm ,Hg(25°,C)410,mm ,Hg(50°,C)折射率 n20/D,1,329(lit,)爆炸上限%(V/V) 44.0爆炸下限 ,%(V/V) 5.5沾染量 ,10(APHA)水溶解性 易溶儲(chǔ)存條件 室溫化學(xué)性質(zhì)：甲醇是由一個(gè)甲基和一個(gè)羥基組成的，它是一種醇，具有醇所具有的化學(xué)性質(zhì)。甲醇可以在純氧中劇烈燃燒，生成氧化氫(I)并放出氧化碳(IV)。另外，甲醇也可以和氟氣猛烈的反應(yīng)。能與水、乙醇、乙醚、苯、酮、鹵代烴和許多其他有機(jī)溶劑相混溶，遇熱、明火或氧化劑易燃燒。燃燒反應(yīng)式為：CH3OH+O2→CO2+H2O具有飽和一元醇的通性，由于只有一個(gè)碳原子，因此有其特有的反應(yīng)。例如：①與氯化鈣形成結(jié)晶狀物質(zhì) CaCl2·4CH3OH，與氧化鋇形成 BaO·2CH3OH 的分子化合物并溶解于甲醇中;類(lèi)似的化合物有MgCl2·6CH3OH、CuSO4·2CH3OH、CH3OK·CH3OH、AlCl3·4CH3OH、AlCl3·6CH3OH、AlCl3·10CH3OH 等;②與其他醇不同，由于-CH2OH 基與氫結(jié)合，氧化時(shí)生成的甲3酸進(jìn)一步氧化為 CO2;③甲醇與氯、溴不易發(fā)生反應(yīng)，但易與其水溶液作用，最初生成二氯甲醚(CH2Cl)2O，因水的作用轉(zhuǎn)變成 HCHO 與 HCl;④與堿、石灰一起加熱，產(chǎn)生氫氣并生成甲酸鈉;CH3OH+NaOH→HCOONa+2H2;⑤與鋅粉一起蒸餾，發(fā)生分解，生成 CO 和 H2O。用途：甲醇是一種重要的有機(jī)化工原料，主要用于生產(chǎn)甲醛，消耗量要占到甲酵總產(chǎn)量的一半，甲醛則是生產(chǎn)各種合成樹(shù)脂不可少的原料。用甲醇作甲基化試劑可生產(chǎn)丙烯酸甲酯、對(duì)苯二甲酸二甲酯、甲胺、甲基苯胺、甲烷氯化物等；甲酵羰基化可生產(chǎn)醋酸、醋酐、甲酸甲酯等重要有機(jī)合成中間體，它們是制造各種染料、藥品、農(nóng)藥、炸藥、香料、噴漆的原料，目前用甲醇合成乙二醇、乙醛、乙醇也日益受到重視。甲醇是一種重要的有機(jī)溶劑，其溶解性能優(yōu)于乙醇，可用于調(diào)制油漆。一些無(wú)機(jī)鹽如碘化鈉、氯化鈣、硝酸銨、硫酸銅、硝酸銀、氯化銨、氯化鈉都或多或少地能溶于甲醇。作為一種良好的萃取劑，甲醇在分析化學(xué)中可用于一些物質(zhì)的分離，還用于檢驗(yàn)和測(cè)定硼。甲醇是一種優(yōu)良燃料可作能源。在汽車(chē)燃油中可直接添加 3-5％的甲酵，目前直接將甲醇當(dāng)燃料已引起世界各國(guó)的興邀，它已被某些發(fā)電站作燃料。1985 年 5 月加拿大政府曾宣布過(guò)一項(xiàng)全國(guó)注計(jì)劃，試驗(yàn)用甲醇做公共汽車(chē)和運(yùn)輸卡車(chē)的燃料。1987 年我國(guó)在北京順義也建成投產(chǎn)第一座年產(chǎn)萬(wàn)噸的甲醇汽油廠，甲醇汽油中 50%的汽油、40％的甲醇和 10％的添加劑組成。前些年我國(guó)汽車(chē)用“高比例甲醇汽油” 的研制和應(yīng)用也取得成果，并通過(guò)鑒定。使用這種燃料汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)需改裝，燃料辛烷值高，造成空氣污染遠(yuǎn)比柴油、汽油要小，該項(xiàng)科技成果對(duì)緩解我國(guó)燃油短缺，促進(jìn)煤炭深加工和環(huán)境保護(hù)有重要意義。在宇宙航空中甲醇能作火箭燃料。甲醇可以做防凍劑，嚴(yán)冬時(shí)節(jié)在汽車(chē)水箱中添加適量甲醇，能使水箱中循環(huán)冷卻水不凍，在禁酒國(guó)家中甲醇用作酒精變性劑，將甲醇摻在乙醇之中得到變性乙醇，具有一定毒性使之不宜飲用。甲醇經(jīng)微生物發(fā)酵可生產(chǎn)甲醇蛋白，富含維生素和蛋白質(zhì)，具有營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高而成本低的優(yōu)點(diǎn)，是頗有發(fā)展前景的飼料添加劑，能廣泛用于牲畜、家禽、魚(yú)類(lèi)的飼養(yǎng)。安全風(fēng)險(xiǎn)：甲醇的毒性對(duì)人體的神經(jīng)系統(tǒng)和血液系統(tǒng)影響最大，它經(jīng)消化道、呼吸道或皮膚攝入都會(huì)產(chǎn)生毒性反應(yīng)，甲醇蒸氣能損害人的呼吸道粘膜和視力。急性中毒癥狀有：頭疼、惡心、胃痛、疲倦、視力模糊以至失明，繼而呼吸困難，最終導(dǎo)致呼吸中樞麻痹而死亡。慢性中毒反應(yīng)為：眩暈、昏睡、頭痛、耳鳴、視力減退、消化障礙。甲醇攝入量超過(guò) 4 克就會(huì)出現(xiàn)中毒反應(yīng)，誤服一小杯超過(guò) 10 克就能造成雙目失明，飲入量大造成死亡。致死量為 30 毫升以上，甲醇在體內(nèi)不易排出, 會(huì)發(fā)生蓄積，4在體內(nèi)氧化生成甲醛和甲酸也都有毒性。在甲醇生產(chǎn)工廠，我國(guó)有關(guān)部門(mén)規(guī)定，空氣中允許甲醇濃度為 50mg/m3，在有甲醇?xì)獾默F(xiàn)場(chǎng)工作須戴防毒面具、工廠廢水要處理后才能排放，允許含量小于 200mg/L 的甲醇。1.3 精餾方法的選擇精餾裝置包括精餾塔、再沸器、冷凝器等設(shè)備。(1）精餾塔：①性能：可間歇或連續(xù)生產(chǎn)，根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)狀可進(jìn)行調(diào)控；通過(guò)蒸汽凝水給進(jìn)液套管預(yù)熱器加熱，可節(jié)約能源，提高生產(chǎn)效率；比傳統(tǒng)間歇生產(chǎn)模式可大大提高生產(chǎn)能力及效率。降低生產(chǎn)成本；生產(chǎn)穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)便。②適用條件：傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，蒸餾過(guò)程多選用板式塔，而吸收過(guò)程多選用填料塔。近年來(lái)，隨著塔設(shè)備設(shè)計(jì)水平的提高及新型塔構(gòu)件的出現(xiàn)，上述傳統(tǒng)已逐漸打破。對(duì)于一個(gè)具體的分離過(guò)程，設(shè)計(jì)中選擇何種塔型，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)能力、分離效率、塔壓降、操作彈性等要求，并結(jié)合制造、維修、造價(jià)等因素綜合考慮。例如，對(duì)于熱敏性物系的分離，要求塔壓降盡可能低，選用填料塔較為適宜；對(duì)于有側(cè)線進(jìn)料和出料的工藝過(guò)程，選用板式塔較為適宜；對(duì)于有懸浮物或容易聚合物系的分離，為防止堵塞，宜選用板式塔；對(duì)于液體噴淋密度極小的工藝過(guò)程，若采用填料塔，填料層得不到充分潤(rùn)濕，使其分離效率明顯下降，故宜選用板式塔；對(duì)于易發(fā)泡物系的分離，因填料層具有破碎泡沫的作用，宜選用填料塔。（2）再沸器：①性能：再沸器（也稱(chēng)重沸器）顧名思義是使液體再一次汽化。它的結(jié)構(gòu)與冷凝器差不多，不過(guò)一種是用來(lái)降溫，而再沸器是用來(lái)升溫汽化。再沸器多與分餾塔合用：再沸器是一個(gè)能夠交換熱量，同時(shí)有汽化空間的一種特殊換熱器。在再沸器中的物料液位和分餾塔液位在同一高度。從塔底線提供液相進(jìn)入到再沸器中。通常在再沸器中有 25-30%的液相被汽化。被汽化的兩相流被送回到分餾塔中，返回塔中的氣相組分向上通過(guò)塔盤(pán)，而液相組分掉回到塔底。物料在重沸器受熱膨脹甚至汽化，密度變小，從而離開(kāi)汽化空間，順利返回到塔里，返回塔中的氣液兩相，氣相向上通過(guò)塔盤(pán)，而液相會(huì)掉落到塔底。由于靜壓差的作用，塔底將會(huì)不斷補(bǔ)充被蒸發(fā)掉的那部分液位。②適用條件：塔溫低，回流比大的情況（3）冷凝器：①性能：冷 卻 流 量 大 流 速 高 ， 故 傳 熱 系 數(shù) 較 高 。 管內(nèi)水垢易清除，且不必停止制冷系統(tǒng)工作。②適用條件：塔溫高，回流比小的情況。（4）連續(xù)精餾：連續(xù)精餾操作流程：操作時(shí)，原料液連續(xù)地加入精餾塔內(nèi)。連續(xù)地從再沸器取出部分液體作為塔底產(chǎn)品（稱(chēng)為釜?dú)堃海?；部分液體被汽化，產(chǎn)生上升5蒸汽，依次通過(guò)各層塔板。塔頂蒸汽進(jìn)入冷凝器被全部冷凝，將部分冷凝液用泵（或借重力作用）送回塔頂作為回流液體，其余部分作為塔頂產(chǎn)品（稱(chēng)為餾出液）采出。（5）間歇精餾：間歇精餾操作流程：與連續(xù)精餾不同之處是：原料液一次加入精餾釜中，因而間歇精餾塔只有精餾段而無(wú)提餾段。在精餾過(guò)程中，精餾釜的釜液組成不斷變化，在塔底上升蒸汽量和塔頂回流液量恒定的條件下，餾出液的組成也逐漸降低。當(dāng)精餾釜的釜液達(dá)到規(guī)定組成后，精餾操作即被停止。綜上所述，所以選擇連續(xù)精餾操作方式。1.4 塔設(shè)備的類(lèi)型與選擇塔設(shè)備是化工，石油化工，生物化工，制藥等生產(chǎn)過(guò)程中廣泛應(yīng)用的氣液傳質(zhì)設(shè)備。根據(jù)塔內(nèi)氣液接觸構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式，可分為板式塔和填料塔兩大類(lèi)。板式塔內(nèi)設(shè)置一定數(shù)量的塔板，氣體以鼓泡或噴射形式穿過(guò)板上的液層，進(jìn)行傳質(zhì)與傳熱。在正常操作下，氣相為分散相，液相為連續(xù)相，氣相組成呈階梯變化，屬逐級(jí)接觸逆流操作過(guò)程。板式塔與填料塔的比較：⑴生產(chǎn)能力單位塔截面積上，填料塔的生產(chǎn)能力一般均高于板式塔⑵ 分離效率研究表明，在減壓，常壓和低壓操作下，填料塔的分離效率明顯低于板式塔，在高壓操作下，板式塔的分離效率略優(yōu)于填料塔的。⑶ 壓力降一般情況下，板式塔每個(gè)理論級(jí)壓降約在 0.4~1.1kPa，填料塔約 0.01~0.27kPa，通常，板式塔的壓降高于填料塔 5 倍左右。壓降低不僅能降低操作費(fèi)用，節(jié)約能耗。對(duì)于精餾過(guò)程，可使塔釜溫度降低，有利于熱敏性物系的分離。⑷ 操作彈性填料塔的操作彈性取決于塔內(nèi)件的設(shè)計(jì)，而板式塔的操作彈性則受到塔板液泛，液沫夾帶及降液管能力的限制，一般操作彈性較小。⑸ 結(jié)構(gòu)、制造及造價(jià)等一般來(lái)說(shuō)，填料塔的結(jié)構(gòu)較板式塔簡(jiǎn)單，故制造，維修也較為方面，但填料塔的造價(jià)通常高于板式塔。工業(yè)上，塔設(shè)備主要用于蒸餾和吸收傳質(zhì)單元操作過(guò)程。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，蒸餾過(guò)程多選用板式塔，而吸收過(guò)程多選用填料塔。本次設(shè)計(jì)選用板式塔。61.5 塔板的類(lèi)型與選擇塔板是板式塔的主要構(gòu)件，分為錯(cuò)流式塔板和逆流式塔板兩類(lèi)，產(chǎn)業(yè)應(yīng)用以錯(cuò)流式塔板為主，常用的錯(cuò)流式塔板主要有下列幾種。（1）泡罩塔板泡罩塔板是產(chǎn)業(yè)上應(yīng)用最早的塔板，其主要元件為升氣管及泡罩。泡罩安裝在升氣管的頂部，分圓形和條形兩種，海內(nèi)應(yīng)用較多的是圓形泡罩。泡罩尺寸分為 φ80 mm、φ100mm、φ150 mm 三種?？筛鶕?jù)塔徑的大小選擇。通常塔徑小于 1000 mm，選用 φ80 mm 的泡罩；塔徑大于 2000 mm，選用 φ150 mm 的泡罩。泡罩塔板的主要長(zhǎng)處是操縱彈性較大，液氣比范圍大，不易堵塞，適于處理各種物料，操縱不亂可靠。其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高；板上液層厚，塔板壓降大，出產(chǎn)能力及板效率較低。近年來(lái)，泡罩塔板已逐漸被篩板、浮閥塔板所取代。在設(shè)計(jì)中除特殊需要( 如分離粘度大、易結(jié)焦等物系)外一般不宜選用。（2）篩孔塔板 篩孔塔板簡(jiǎn)稱(chēng)篩板，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為塔板上開(kāi)有很多平均的小孔。根據(jù)孔徑的大小，分為小孔徑篩板( 孔徑 3~8mm)和大孔徑篩板(孔徑為 10~25mm)兩類(lèi)。產(chǎn)業(yè)應(yīng)用中以小孔徑篩板為主，大孔徑篩板多用于某些特殊場(chǎng)合(如分粘度大、易結(jié)焦的物系)。篩板塔是 1932 年開(kāi)發(fā)的。當(dāng)時(shí)，因?yàn)閷?duì)篩板塔的流體力學(xué)研究很少，以為其易漏液、彈性小、操縱不易把握，而沒(méi)有被廣泛應(yīng)用。但是，篩板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)樸，造價(jià)低廉，又使它具有很大的吸引力。20 世紀(jì) 50 年代以來(lái)，因?yàn)楫a(chǎn)業(yè)出產(chǎn)發(fā)展的需要，人們對(duì)篩板塔作了大量的研究，并經(jīng)由長(zhǎng)期的產(chǎn)業(yè)出產(chǎn)實(shí)踐，成了完善的設(shè)計(jì)方法。實(shí)踐證實(shí)，設(shè)計(jì)良好的篩板塔是一種效率高、出產(chǎn)能力大的塔板。篩板塔的主要特點(diǎn)是：①結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工，因此造價(jià)低，約為泡罩塔的 60%，浮閥塔的 80%左右；②處理能力大，比同直徑泡罩塔增加 20%～40% ；③塔板效率高，比泡罩塔高 15%左右；④板壓降低，比泡罩塔低 30%左右；⑤安裝容易，清理檢修方便。盡管篩板塔傳質(zhì)效率高，但若設(shè)計(jì)和操作不當(dāng)，易產(chǎn)生漏液，使得操作彈性減小，傳質(zhì)效率降低。（3）浮閥塔板7浮閥塔是近 30 年來(lái)新發(fā)展的一種新型氣、液傳質(zhì)設(shè)備，浮閥塔板是在泡罩塔板、篩孔塔板的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，它吸收了兩種塔板的優(yōu)點(diǎn)。主要的改革措施是取消了泡罩塔的升氣管，并以浮動(dòng)的蓋板——浮閥代替泡罩。浮閥可自由升降，根據(jù)氣體的流量自行調(diào)節(jié)開(kāi)度，可使氣體在縫隙中的速度穩(wěn)定在某一數(shù)值。這樣，在氣量小時(shí)可避免過(guò)多的漏液，而，而氣量大時(shí)又不致壓降太大，使浮閥塔具有優(yōu)良的操作性能。浮閥塔的主要特點(diǎn)有：①操作彈性大，在較寬的氣、液負(fù)荷變化范圍內(nèi)均可保持高的板效率。其彈性范圍為 5～9，比篩板塔和泡罩塔的彈性范圍都大；②處理能力大，比泡罩塔大 20%～40%, 但比篩板塔略??；③氣體為水平方向吹出，氣、液接觸良好，霧沫夾帶量小，塔板效率高，一般比泡罩塔高 15%左右；④干板壓降比泡罩塔小，但比篩板塔大；⑤結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便，制造費(fèi)用約為泡罩塔的 60%～80%，為篩板塔的120%～ 130%；⑥國(guó)內(nèi)使用證明，對(duì)于黏度稍大及有一般聚合現(xiàn)象的系統(tǒng)，浮閥塔板也能正常操作。（4）舌形塔舌形塔是噴射型塔，它是在塔板上開(kāi)有許多舌形孔，向塔板液流出口側(cè)張開(kāi)。舌片與板片成一定角度，以 20°左右為宜。舌片尺寸有 50mm×50mm 和 25mm×25mm 兩種。一般推薦使用 25mm×25mm 的舌片。舌孔呈正三角形排列。塔板液流出口側(cè)不留溢流堰，只保留降液管。要求降液管截面積設(shè)計(jì)得比一般的塔板大些，以便有效地將夾帶的液沫分離出來(lái)。當(dāng)操作氣速較低時(shí)，液體從舌孔直接漏下，隨著氣速的提高，液漏停止。當(dāng)氣速升至 20～30m/s 時(shí)，汽液接觸從鼓泡狀態(tài)逐漸發(fā)展為噴射狀態(tài)。若氣速過(guò)高，可能造成液泛。舌形塔的優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)能力大，塔板壓降低，傳質(zhì)熱效率高；缺點(diǎn)是操作彈性小，被氣體噴射的液體在通過(guò)降液管時(shí)，會(huì)夾帶氣泡到下一層塔板，降低塔板效率。（5）浮動(dòng)舌形塔與舌形塔相比，浮動(dòng)舌形塔的舌片可以上下浮動(dòng)，它綜合了浮閥塔及固定舌形塔的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，因此，既有舌形塔的大處理量、低壓降等優(yōu)點(diǎn)，又有浮閥塔的操作彈性大、效率高等優(yōu)點(diǎn)。特別適用于熱敏性物系的減壓分離過(guò)程。這里選用浮閥塔，操作彈性大，處理能力大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便，制作費(fèi)用適中。81.6 操作條件的選擇1.6.1 操作壓力的選擇精餾可在常壓，加壓或減壓下進(jìn)行，確定操作壓力主要是根據(jù)處理物料的性質(zhì)，技術(shù)上的可行性和經(jīng)濟(jì)上的合理性來(lái)考慮。一般來(lái)說(shuō)，常壓精餾最為簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，若物料無(wú)特殊要求，應(yīng)盡量在常壓先操作。加壓操作可提高平衡溫度，有利于塔頂蒸汽冷凝熱的利用，或可以使用較便宜的冷卻劑 ， 減 少 冷 凝 ， 冷 卻 費(fèi) 用 。 在 相 同 的 塔 徑 下 ， 適 當(dāng) 提 高 操 作 壓 力 還 可 提 高 塔 的 處 理 能 力 ， 但 增加 塔 壓 ， 也 提 高 了 再 沸 器 的 溫 度 ， 并 且 相 對(duì) 揮 發(fā) 度 也 有 所 下 降 。 降 低 操 作 壓力 ， 組 分 的 相 對(duì) 揮 發(fā) 度增 大 ， 有 利 于 分 離 。 減 壓 操 作 降 低 了 平 衡 溫 度 ， 這 樣 可 以 使 用較低溫位的加熱劑。但降低壓力也導(dǎo)致塔徑增大和塔頂蒸汽冷凝溫度降低，且必須使用抽真空的設(shè)備，增加了相應(yīng)的設(shè)備和操作費(fèi)用。所以采用塔頂壓力為常壓進(jìn)行操作。1.6.2 進(jìn)料熱狀態(tài)的選擇進(jìn)料狀態(tài)有多種，但一般都是將料液預(yù)熱到泡點(diǎn)或接近泡點(diǎn)才送入塔中，這樣，進(jìn)料溫度就不受季節(jié)，氣溫變化和前道工序波動(dòng)的影響，塔的操作就比較容易控制。此外，泡點(diǎn)進(jìn)料時(shí)，精餾段與提餾段的塔徑相同，設(shè)計(jì)制造均比較方便。在此次設(shè)計(jì)中，選用泡點(diǎn)進(jìn)料。1.6.3 加熱方式的選擇精 餾 塔 通 常 設(shè) 置 再 沸 器 ， 采 用 間 接 蒸 汽 加 熱 ， 以 提 供 足 夠 的 能 量 ， 若 待 分 離 的 物系為某種輕組分和水的混合物，往往可采用直接蒸汽加熱方式，即把蒸汽直接通入塔釜汽化釜液。這樣操作費(fèi)用和設(shè)備費(fèi)用均可降低。但在塔頂輕組分回收率一定時(shí)，由于蒸汽冷凝水的稀釋作用，使殘液輕組分濃度降低，所需塔板數(shù)略有增加。綜合考慮，采用間接蒸汽加熱的方式。1.6.4 冷卻劑與出口溫度的確定常 用 的 冷 卻 劑 是 水 和 空 氣 ， 應(yīng) 因 地 制 宜 地 加 以 選 用 。 受 當(dāng) 地 氣 溫 限 制 ， 冷 卻 水 一 般 為10～ 25℃。 如 需 冷 卻 到 較 低 溫 度 ， 則 需 采 用 低 溫 介 質(zhì) ， 如 冷 凍 鹽 水 、 氟 利 昂 等 。 本 設(shè) 計(jì) 建9廠 地 區(qū) 為 泉 港 。 泉 港 夏 季 最 熱 月 份 平 均 氣 溫 為 27℃。 所 以 選 用 27℃的 冷 卻 水 ， 選 升 溫 10℃，即 冷 卻 水 的 出 口 溫 度 為 37℃。1.7 工藝流程圖工藝流程如圖 1.4 所示。圖 1.4 工藝流程2 塔板的工藝設(shè)計(jì)2.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)料流量及組成1. 將進(jìn)料組成由質(zhì)量分?jǐn)?shù)轉(zhuǎn)化為摩爾分?jǐn)?shù)進(jìn)料組成 xF= =19.76%=0.19801.8/32/5?2. 進(jìn)料流量F=17500 噸/年= =114.31kmol/h=0.0318kmol/s720./61750）（?3. 分離要求10塔頂組成 xD= =91.80%=0.91818/05.32/9.?由 η=xD×D/(xF×F)=99.9%得 D=24.63kmol/h=0.00685kmol/s由 F=D+W 和 FxF=DxD+WxW 得 W=89.68kmol/h=0.0249kmol/s和塔釜組成 xW=0.026%=2.569×10-42.2 全塔物料衡算2.3 確定操作條件2.3.1 操作壓力P=101.3kpa2.3.2 操作溫度表 2.1 常壓下甲醇-水汽液平衡組成（摩爾）與溫度關(guān)系溫度/℃ 液相 汽相100 0 092.9 5.31 28.3490.3 7.67 40.0188.9 9.26 43.5385.0 13.15 54.5581.6 20.83 62.7378.0 28.18 67.7576.7 33.33 69.1873.8 46.20 77.5672.7 52.92 79.7171.3 59.37 81.8370.0 68.49 84.9268.0 85.62 89.6266.9 87.41 91.9464.7 100 10011利用表中數(shù)據(jù)，由拉格朗日插值求取 、 、 及精餾段平均溫度 、提餾段平FtDWt 1t均溫度 。2t①tF： ，t F=82.07℃15.376.908.015.38???Ft②tD: ’tD=66.13℃-.4.764③tW: ’tW=99.97℃02.t31.5-0④精餾段平均溫度： = = =74.1℃1ttDF?213.67.8⑤提餾段平均溫度： = = =91.02℃29·2.3.3 塔內(nèi)密度表 2.2 不同溫度下甲醇和水的密度溫度/℃ ρ 甲 （kg/m 3） ρ 水 （kg/m 3）50 750 98860 741 98370 731 97880 721 97290 713 965100 704 958已知：混合液密度： （a 為質(zhì)量分率， 為平均相對(duì)分子質(zhì)量），不BAL1???M同溫度下甲醇和水的密度見(jiàn)表 2.2混合氣密度：ρ v= 0TP4.2M①精餾段： =74.1℃1t液相組成 x1： ，x 1=44.87%2.6-873.-3.8761?氣相組成 y1： ，y 1=76.69%5.49所以 =32×0.4487+18×（1-0.4487 ）=24.28kg/kmolLM12=32×0.7669+18×（1-0.7669）=28.74kg/kmolV1M②提餾段： =91.02℃2t液相組成 x2: ,x2=7.02%67.-x3901.7-35902?氣相組成 y2: ，y 2=36.78%.4.4.8所以 =32×0.0702+18×（1-0.0702）=18.98kg/kmolL=32×0.3678+18×（1-0.3678）=23.15kg/kmolV2M求在 與 下的甲醇和水的密度：1t=74.1℃， ，ρ 甲 =726.9kg/m3731-0.4-780甲??，ρ 水 =975.54kg/m398.92水=91.02℃， ，ρ 甲 '=712.08kg/m32t 713-0.-7041甲??，ρ 水 '=964.29kg/m3965.958水在精餾段：液相密度 ρ L1：54.97130.72)]48.01(348.0/[.1L ???????ρ L1=811.42kg/m3氣相密度：ρ V1= =1.01kg/m3）（ 1.45.274.8??在提餾段：液相密度 ρ L2：29.64183008.2)]7.(./[30.1L2 ?????ρ L2=925.51kg/m3氣相密度：ρ V2= =0.775kg/m3）（ .915.74.??2.3.4 混合液表面張力表 2.3 不同溫度下甲醇和水的表面張力溫度/℃ σ 甲 （/10 -3N?m- σ 水 （/10 -3N?m-1）131）60 17.33 66.270 16.18 64.380 15.04 62.690 13.91 60.7100 12.8 58.81、精餾段混合液表面張力精餾段： =74.1℃1tVw= =22.18cm3/mol42.8m??Vo= =31.68cm3/mol01.3甲醇表面張力： ，σ 甲 =15.71×10-3N?m-1甲?-4.5186.7-8?水表面張力： ，σ 水 =63.60×10-3N?m-1水.231.40）（）（）（ owo2owoow2 Vxx])1[(Vx?????= =0.398)68.3147.08253.0(68.3147.0])47[2???B=lg（ ）=lg0.398=-0.4ow2?Q=0.441×（ ）×[ ]Tq3/23/2owV??=0.441×（ ）×[ ]=-15.7.4? 3/23/2)18.(60.-)8.1(7. ??1.075A=B+Q=-0.4+(-1.075)=-1.475聯(lián)立方程組 A=lg（ ）， =1sow2?sow?帶入求得： =0.165， =0.835sσm1/4=0.165×63.601/4+0.835×15.711/4= 2.128 , σm=20.51142、提餾段混合液表面張力提餾段： =91.02℃2tVw= =19.45cm3/mol51.928m??Vo= =41.29cm3/mol7.03甲醇表面張力： ，σ 甲 =13.80×10-3N?m-1甲?-12.89.9-1?水表面張力： ，σ 水 =60.51×10-3N?m-1水.5760.0）（）（）（ owo2owo2ow2 Vxx])1[(Vx????= =5.377)29.4107.45928.0(9.41072. ])7[2???B=lg（ ）=lg5.377=0.731ow2?Q=0.441×（ ）×[ ]Tq3/23/2owV??=0.441×（ ）×[ ]=-15.70.9? 3/23/2)45.19(60.-)9.41(80. ??0.860A=B+Q=0.731+(-0.860)=-0.129聯(lián)立方程組 A=lg（ ）=-0.129， =1sow2?sow??帶入求得： =0.5671， =0.4329swσm1/4=0.5671×60.511/4+0.4329×13.801/4=2.42 , σm=34.302.3.5 混合液粘度表 2.4 不同溫度下甲醇和水的粘度溫度/℃ μ 甲 （mPa?s） μ 水 （mPa?s）50 0.392 0.54760 0.344 0.4671570 0.310 0.40480 0.277 0.35590 0.252 0.315100 0.221 0.2831、精餾段：=74.1℃， ，μ 甲 =0.276 mPa?st 310.-74.0-27.8甲??，μ 水 =0.384 mPa?s.4-.5.水μ 1=μ 甲 x1+μ 水 （1-x 1）= =0.336 mPa?s)487.01(8726????2、提餾段：=91.02℃， ，μ 甲 '=0.249 mPa?st 5.0-9.-2.09甲??，μ 水 '=0.312 mPa?s.312.83.1水μ 2=μ’ 甲 x2+μ’ 水 （1-x 2）= =0.308 )072.1(3.749????mPa?s2.3.6 確定回流比首先計(jì)算出最小回流比 。minR適宜回流比通常為最小回流比的 1.2～2.0 倍，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)理論板和回流比的關(guān)系（列表計(jì)算 1.2～2.0 所對(duì)應(yīng)的 N），操作費(fèi)（根據(jù)文獻(xiàn)經(jīng)驗(yàn)估計(jì)）和設(shè)備費(fèi)（根in據(jù) N 值估算設(shè)備費(fèi)）的關(guān)系畫(huà)圖確定，適宜回流比應(yīng) 在曲線斜率變化最大處。optR16圖 2.1 總費(fèi)用與回流比的關(guān)系相對(duì)揮發(fā)度：（1）精餾段：由 xA=0.4487，y A=0.7669 得 xB=0.5513,yB=0.2331所以 α= = =4.04B487.0231.569?（2）提餾段：由 x’A=0.0702，y’ A=0.3678 得 x’B=0.9298,y’B=0.6322所以 α= = =7.71B2.6.170. 0.20.40.60.81.0.0.20.40.60.81.0yxy=x相 平 衡 曲 線（ 0.198,0.61）q圖 2.2 甲醇-水汽液平衡相圖根據(jù) x-y 相圖得：Rmin= = =0.728qDxy?0.198-63.選取回流比為 R=2Rmin=2×0.728=1.4562.3.7 汽液相體積流量計(jì)算（1）精餾段：L=RD=1.456×0.00685=0.00997kmol/sV=（ R+1）D=（1.456+1 ）×0.00685=0.0168 kmol/s已知： =24.28 kg/kmol， =28.74 kg/kmolL1MV1ρ L1=811.42 kg/m3，ρ V1=1.01 kg/m3則有質(zhì)量流量：L 1= L=24.28×0.00997=0.2421 kg/sLV1= V=28.74×0.0168= 0.4828kg/s體積流量：L s1= = =2.984×10-4 m3/sL?42.80Vs1= = =0.4780 m3/s1.（2）提餾段:因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)為飽和液體進(jìn)料，所以 q=1L’=L+qF=0.00997+1×0.0318=0.04177 kmol/sV’=V+（q-1）F=0.0168 kmol/s18已知： =18.98 kg/kmol， =23.15 kg/kmolL2MV2ρ L2=925.51 kg/m3， ρ V2=0.775 kg/m3則有質(zhì)量流量：L 2= ×L’=18.98×0.04177=0.7928 kg/sLV2= ×V’=23.15×0.0168=0.3889kg/s體積流量：L s2= = =8.566×10-4 m3/sL?51.9780Vs2= = =0.5018 m3/s2.32.4 理論板數(shù)的計(jì)算和實(shí)際板數(shù)的確定理論板：指離開(kāi)這種板的氣、液兩相互成平衡，而且塔板上液相組成均勻。已知：R=2Rmin=2×0.728=1.456，x D=0.918,xw=2.569×10-4,W=0.0249kmol/s所以，精餾段操作線方程：y n+1= =0.5928xn+0.37381xRn?提餾段操作線方程：y m+1= =2.476xm-0.000379W-qFL-qFwm0. 0.20.40.60.81.00.0.20.40.60.81.0yx.1 1 5100.115圖 2.3 階梯法求理論塔板數(shù)19在圖上作操作線，由點(diǎn)（0.918,0.918）起在平衡線與操作線間畫(huà)階梯，過(guò)精餾段操作線與 q 線交點(diǎn)，直到階梯與平衡線交點(diǎn)小于 2.569×10-4 為止，由此得到理論板 NT=13塊（包括再沸器），加料板為第 8 塊理論板。（1）精餾段 ：已知：α=4.04，μ 1=0.336 mPa?s所以：E T=0.49×（4.04×0.336） -0.245=0.4547NP 精 = = =15.39 ，故 N P 精 =16 塊457.0（2）提餾段：已知：α’=7.71，μ 2=0.308 mPa?s所以：E’ T=0.49×（7.71× 0.308） -0.245=0.3964NP 提 = = =12.61，故 NP 提 =13 塊E'3964.01-全塔所需實(shí)際塔板數(shù)：N P= NP 精 + NP 提 =29 塊，全塔效率：ET= = ×100%=44.83%P2202.5 塔徑的初步設(shè)計(jì)2.5.1 精餾段圖 2.4 史密斯關(guān)聯(lián)圖（部分）（1）精餾段由 u=（ 0.6～ 0.8）×u max，u max= ，式中 C 可由史密斯關(guān)聯(lián)圖查出：VL-C?橫坐標(biāo)數(shù)值： = =0.017692/1VLs1????????2/1-40.80.7×9???????取板間距 HT=0.45m，h L=0.07，則 HT-hL=0.38m查圖可知 C20=0.10，C=C 20 =0.10× =0.10052.0???????2.051??????umax=0.08× =2.2549 m/s01.-428u1=0.7umax=0.7×2.2549=1.5784 m/s