乙醇-丙醇篩板式精餾塔的設計與計算(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 9 13 mkgRT Mp mVmmV ??? ????? 液體表面張力 m? 的計算 表 25 液體的表面張力 溫度 Ct?/ 60 80 100 mmNA //? mmNB //? 運用內差法計算 ，已知： 塔頂溫度 CtD ?? ， 有 mmNmDAmDA / 6080 ??????? ?? mmNmD BmD B / 6080 ??????? ?? ?塔頂液體表面張力為 ? ? ? ? mmNxx m D BDm D ADD /4 2 8 5 7 5 ??????????? ??? 進料板溫度 CtF ?? ，有 mmNmF AmF A /6 4 0 801 0 0 ??????? ?? mmNmF BmF B /7 9 0 801 0 0 ??????? ?? ?進料板液體表面張力為 ? ? ? ? mmNxx m F BFm F AFF /2 7 9 5 4 5 ??????????? ??? 塔釜溫度 CtW ?? ，有 mmNmW AmW A / 80100 ??????? ?? 吉林化工學院化工原理課程 設計 16 mmNmW BmW B / 80100 ??????? ?? ?塔釜液體表面張力為 ? ? ? ? mmNxx m W BWm W AWW /8 2 7 4 8 4 ??????????? ??? 則，精餾段平均液體表面張力 mmNFDm /3 4 2 7 2 ????? ??? 提餾段平均液體表面張力 mmNFwm /0 4 2 7 2 ????? ??? 液體 比熱容 與汽化潛熱 的計算 表 26 乙醇、 正丙醇汽化熱和 比 熱容數據 溫度 乙醇 正丙醇 汽化熱 熱容 汽化熱 熱容 ? ?kgkJ/ ? ?? ?CkgkJ ??/ ? ?kgkJ/ ? ?? ?CkgkJ ??/ 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 運用插值法計算 ，已知： 塔頂溫度 CtD ?? ，有 ? ? ? ?Ck m o lkJCkgkJCC P DAP DA ?? ?????????? /8 9 3 7/9 9 7080 ? ? ? ?Ck m o lkJCkgkJCC P DBP DB ?? ?????????? /?塔頂液體平均比熱容為 吉林化工學院化工原理課程 設計 17 ? ? ? ? ? ?Kk m o lkJxCxCC DP D BDP D APD ???????????? /5 3 3 99 5 3 7 29 5 9 3 71 進料板溫度 CtF ?? ，有 ? ? ? ?Kk m o lkJKkgkJCC PFAPFA ?????????? /2 9 4 2/0 9 8090 ? ? ? ?Ck m o lkJCkgkJCC PFBPFB ?? ?????????? /7 5 8 7/1 2 8090 ?進料板液體平均比熱容為 ? ? ? ? ? ?Ck m o lkJxCxCC FPFBFPFAPF ????????????? /1 6 6 74 5 5 8 74 5 9 4 21 塔釜溫度 CtW ?? ，則 ? ? ? ?Ck m o lkJCkgkJCC P W AP W A ?? ?????????? /6 0 4 8/2 3 0 901 0 0 ? ? ? ?Ck m o lkJCkgkJCC P W BP W B ?? ?????????? /?塔釜液體平均比熱容為 ? ? ? ? ? ?Ck m o lkJxCxCC WP W BWP W APW ????????????? / 同理，運用插值法可計算出液體汽化潛熱，計算結果如下表所示 表 27 汽化潛熱計算結果表 溫度 ? ?Ct? 汽化潛熱 ? ?kgkJ/? 乙醇 丙醇 平均值 ?Dt ?Ft ?Wt 精餾塔 汽、液相負荷的計算 （ 1） 精餾段 的 汽、液 相 負荷 汽相負荷 smMVVmVmVs / 3111 ?????? ? hmMVVmVmVh / 3111 ????? ? 吉林化工學院化工原理課程 設計 18 液相負荷 smMLLmLmLs /00 35 136 00 15 736 00 3111 ?????? ? hmMLLmLmLh / 3111 ????? ? （ 2） 提餾段 的 汽、液 相 負荷 汽相負荷 smMVVmVmVs / 39。 3222 ?????? ? hmMVVmVmVh / 39。 3222 ????? ? 液相負荷 smMLLmLmLs / 39。 3222 ?????? ? hmMLLmLmLh / 39。 3222 ????? ? 熱量衡算 塔頂上升蒸汽的熱量 VQ ? ? ? ? hkJnMtCVQ m V DDDPDV / 1 0 3 3 1 5 93 6 2 2 3 3 3 2 ??????????? ? 殘液帶出的熱量 WQ hkJtCWQ WPWW / 2 7 4 8 4 7 59 4 ??????? 回流帶入的熱量 RQ 采用泡點回流，則餾出口與回流口組成相同，即 Ctt DR ??? ， ? ?Ck m o lkJCC PDPR ???? / hkJtCLQ RPRR / 0 7 4 5 7 3 3 8 7 ??????? 進料帶入的熱量 FQ hkJtCFQ FPFF / 3 4 5 3 5 6 71 0 0 ??????? 塔頂餾出液的熱量 DQ hkJtCDQ DPDD / 9 7 8 6 3 3 90 5 ??????? 冷凝器消耗的熱量 CQ hkJ DRVC / 4 6 0 7 1 9 7 8 6 0 7 4 5 7 1 0 3 3 1 5 9 ??????? 吉林化工學院化工原理課程 設計 19 散于周圍的熱量 IQ 取 BI ? 加熱蒸汽代入的熱量 BQ 全塔范圍內列熱量衡算式 ，有 IWVFRB ????? 且 CRDV Q ??? 即 FCWDB Q ???? 3 4 5 3 5 2 7 4 8 4 6 0 7 1 9 7 8 6 9 ???? hkJ /? 則 hkJQ B /? 表 28 熱量衡算計算結果： 項目 進料 冷凝器 塔頂溜出液 塔底殘液 再沸器 平均 比熱容 ? ?? ?CkmolkJ ??// 熱量 ? ?hkJQ // 塔和塔板主要工藝尺寸計算 塔徑的計算 以精餾段計算為例 0 3 9 0 4 16 4 6 5 57 0 ???????????????????????????mVmLhhVLX ?? 取板間距 mHT ? ，塔板清液層高度 mhL ? mhHY LT ????? 液體表面張力 mmN /20?? 時的氣體 負荷因子為 2220 1 6 6 4 1 6 YXYXYXC ?????? 22 9 9 6 9 4 6 ???????????? ? ?氣體負荷因子 0 8 1 4 8 2 ????????????????? mCC ? 液泛氣速 smCumVmVmLf /6 9 0 7 0 4 10 8 1 ??????? ? ?? 取泛點率為 ，則空塔氣速 smuu f /1 8 0 0 ???? 吉林化工學院化工原理課程 設計 20 所以， 精餾段 塔徑 muVD s ????? ?? 同理 ，計算得提餾段的塔徑為 按標準圓整后，精餾段和提餾段塔徑均取 有效高度的計算 精餾段： ? ? ? ? mNHZ PT ?????? 提餾段： ? ? ? ? mNHZ PT ??????? 在進料口安裝防沖設施，取進料板板間距 mHF ? ，且 要求每 6~8 塊板設計一個人孔，則全塔 27 塊板應設計 3 個人孔，人孔處板間距 mHP ? 所以，全塔有效高度為 mHHZZZ PF ?????????? 溢流裝置計算 （ 1） 堰長 塔徑 mD ? ， 可選用單溢流弓形降液管，采用凹形受液盤。 取 ?DlW ,則堰長 mDlW 0 5 6 6 ???? （ 2） 溢流堰高度 選用平直堰，堰上液層高度 OWh 由弗朗西斯公式 計算 ， 近似取 1?E ,則 mLLEhWhOW 0 1 4 3/233/23 ????????????????????? ?? ? mhL ? ? mhhh OWLW 0 3 5 1 4 ????? 同理，計算出提餾段 mhW ? （ 3） 弓形降液管寬度 dW 和截面積 fA 查圖 316， ∵ ?DlW 得 ?DWd ∴ mW d ??? 1 2 9 i n1s i n 2121?????????????? ????DlDlDlAAWWWTf 又 ? 222 0 1 mDAT ???? ?? ? mA f ??? 吉林化工學院化工原理課程 設計 21 液體在降液管內 的 停留時間 ?????? s Tf L HA? s 符合要求 同理，計算出提餾段 ??? s 符合要求 （ 4） 降液管底隙高度 0h 和液體流經底隙的流速 39。0u ∵ ? ?~ ?? Whh 且 mhW ? ∴ ~ ?h 取 mh ? 則 smhl Lu W s /13 00 35 39。0 ????? 同理，提餾段 smu /39。0 ? 塔板設計 （ 1） 塔的分塊 因 mmmmD 8001600 ?? ， 故塔板采用分塊式，查表得，塔板分為 4 塊 ，具體如下表所示： 表 29 塔的分塊 塔徑 mm/ 1200~800 1600~1400 2020~1800 2400~2020 塔板分塊數 3 4 5 6 （ 2） 邊緣區寬度確定 取邊緣區寬度 mWC ? ，入口安定區寬度 SW ,出口安定區寬度 39。SW 均取 （ 3） 開孔區面積計算 ? ? ? ? ? ? ? ? mWWDx Cd 7 ??????? ? ? ? ? mWDr C ????? ∴ ?????? ????????? ? rxrxrxA a 1222 s in1802 ? ?????? ?????????? ? i 1222 ? m? （ 4） 篩孔計算及其排列 吉林化工學院化工原理課程 設計 22 本設計 取篩孔直徑 mmd 50 ? ，按正三角形排列，一般碳鋼厚度 mm3?? 取 ?dt ，則孔中心距 mmt ??? ∴ 塔板上的篩孔總數 15 101158101158 2323 ?????????? ??????????? ?? aAtn 個 （ 5） 開孔率 ? 因為篩孔按三角形排列，則開孔率 ?