分離乙醇—水混合液的篩板精餾塔設計_化工課程設計任務書(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 ? ? ? ? 4 6 ( 1 ) 1 8 2 0 . 4 7 /L F F FM x x k g k m o l? ? ? ? ? ? 46 ( 1 ) 18 18 .9 2 /LW W WM x x k g k m ol? ? ? ? ? ? 1 3 9 .8 0 2 0 .4 7 3 0 .1 3 5 /22L D L FL MMM k g k m o l??? ? ? 2 1 8 . 9 2 2 0 . 4 7 1 9 . 7 0 /22L w L FL MMM k g k m o l??? ? ? 4 6 ( 1 ) 1 8 4 0 . 6 1 /v D D DM y y k g k m o l? ? ? ? ? ? 4 6 ( 1 ) 1 8 2 9 . 8 3 /v F F FM y y k g k m o l? ? ? ? ? ? 4 6 ( 1 ) 1 8 2 4 .3 6 /v W W WM y y k g k m o l? ? ? ? ? ? 1 4 0 .6 1 2 9 .8 3 3 5 .2 2 /22v D v Fv MMM k g k m o l??? ? ? 2 2 4 . 3 6 2 9 . 8 3 2 7 . 1 0 /22v w v Fv MMM k g k m o l??? ? ? 混合液體表面張力 46 6 1 . 7 97 4 4 . 4 3CCD CDmV m l?? ? ? 46 6 3 . 0 87 2 9 . 2 1CCW CWmV m l? ? ? 化學與環境工程學院 0409402 班 12 / 42 46 6 2 . 8 27 3 2 . 1 8 6CCF CFmV m l?? ? ? 18 1 8 . 6 69 6 4 . 6 4WWF WFmV m l?? ? ? mlmV WDWWD ??? ? 18 1 8 . 6 69 6 4 . 8 2WWW WWmV m l?? ? ? 由內差法求得在 tF tD tW下的乙醇和水的表面張力 乙醇表面張力： 水表面張力 溫度， ℃ 0 20 40 60 80 100 σ， m N/m 乙醇表面張力 σ CF= 水表面張力 σ wF=塔頂表面張力 444 0. 14 62 .9 9 0. 77 88 17 .3 0D? ? ? ? ? σ D=原料表面張力 444 0. 88 5 61 .7 4 0. 08 9 16 .6 8F? ? ? ? ? σ F=塔底表面張力 444 0 . 9 9 9 6 5 8 . 6 5 0 . 0 3 2 9 1 6 . 1 3w? ? ? ? ? σ w=(1)精餾段的平均表面張力 σ 1=(+)/2=(2)提餾段的平均表面張力：σ 2=（ +） /2= 相對揮發度 由 xF=% yF=% 得0 . 5 8 4 16 . 5 6 2 9 20 . 0 8 9 1 4 . 3 7 5 61 0 . 5 8 4 1 0 . 4 5 6 5 3 11 0 . 0 8 9Fa ? ? ??? 由 xD=% yD=% 得 1 0 .8 0 7 5 1 0 .7 7 8 8Da ? ? ??? 由 xW=% yw=% 得0 . 2 2 7 36 . 9 0 8 1 4 60 . 0 3 2 9 4 . 1 3 8 61 0 . 2 2 7 3 0 . 8 0 4 0 5 81 0 . 0 3 2 9aw ? ? ??? (1)精餾段的平均相對揮發度 ? ? ? ? 提 餾 段的平均相對揮發度 ? ? ? ? 溫度， ℃ 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 σ， m N/m 18 化學與環境工程學院 0409402 班 13 / 42 混合物的粘度 1t =℃ 查表，得μ 水 = s, μ 醇 = s 2t =℃ 查表，得μ 水 = s, μ 醇 = s (1)精餾段粘度： μ 1=μ 醇 x1+μ 水 (1x1)=? +? ()= mpa s (1) 提留段粘度 : μ 2=μ 醇 x2+μ 水 (1x2)=? +? ()= mpa s 理論塔板和實際塔板數的計算 回流比的確定： 繪出乙醇 — 水的氣液平衡組成，即 tXY 曲線圖， 由上圖知，點 a 與縱軸的截距為 ，即為 值 XD=, 最小回流比 Rmin= 操作回流比 R= Rmin= 理論塔板數的確定： 圖解法求解： 化學與環境工程學院 0409402 班 14 / 42 YC = =,易做得提留段 、精餾段和 q線 的操作線 ， 作圖如下： 由圖知，理論塔板數 : 精餾段需 NT1 = 10 塊，提餾段需 NT2 = 31=2 塊。 實際塔板數確定： 12 0 . 3 5 6 1 1 0 . 3 2 7 8 0 0 . 3 4 1 9 5 522a v i i uuu x u ? ?? ? ? ? ? d d?? 由奧康奈爾公式 ? ? ? ?0 . 2 4 5 0 . 2 4 50 . 4 9 d 0 . 4 9 3 . 1 9 9 0 . 3 4 1 9 5 5 0 . 4 8 7T a vEu ??? ? ? ? ? ? 全塔所需實際塔板數： 121 0 0 % 2 4 . 6 4 2 50 . 4 8 7TP TNN E? ? ? ? ?塊 精餾段實際板數：1 10 1 0 0 % 2 0 . 5 3 2 10 . 4 8 7PN ? ? ? ? 塊 提餾段實際板數： 2 25 21 4PN ? ? ? 塊 進料板位置第 22 塊板。 化學與環境工程學院 0409402 班 15 / 42 第四章 塔體的主要工藝尺寸計算 塔體主要尺寸確定 塔徑的初步計算 氣液相體積流量計算 （ 1）精餾段 質量流量： 11 3 0 .1 3 5 0 .0 1 9 1 1 0 .6 7 3 /LL M L k g s? ? ? ? 11 3 5 . 0 2 0 . 0 2 8 8 3 0 1 . 0 1 /V VV M k g s? ? ? ? 體積流量：11 4 31 76 9 10 /83 0LSLL m s?? ? ? ? 11 31 1 50 / 63VSVV m s?? ? ? （ 2）提餾 段 質量流量： 22 19 .7 0 0. 14 82 56 2. 92 1 /LL M L k g s?? ? ? ? 22 27 .1 0 0. 02 88 30 0. 78 12 93 /VV M V k g s?? ? ? ? 體積流量：22 32 21 03 16 /92 8LSLL m s?? ? ? 22 32 /VSVV m s?? ? ? 精餾段塔徑計算 由 u=(安全系數 )Umax,安全系數 =— ， Umax= LVVc???? 橫坐標數值： 1 1110 . 0 0 0 6 8 9 8 3 5 . 4 0 . 0 2 0 30 . 9 5 0 1 . 0 6 3S LSvLV ?? ? ? ? 取板間距： Ht= , hL= .則 Ht hL= 查 下 圖可知 C20= , 化學與環境工程學院 0409402 班 16 / 42 3 8 . 9 5( ) 0 . 0 8 9 ( ) 0 . 1 0 22 0 2 0CC ?? ? ? ? m a x 8 3 5 . 4 00 . 1 0 2 2 . 8 6 /1 . 0 6 3u m s?? 取安全系數為 ，則空塔氣速 1 m a x0 . 7 0 . 7 * 2 . 8 6 2 . 0 0 2 /u u m s? ? ? 1114 4 0 . 9 5 6 0 . 7 82 . 4 7 2SVDmu?? ?? ? ?? 按標準塔徑圓整后為 2D = 塔截面積為 2 2 20 . 7 8 5 * 0 . 9 0 . 6 3 64TA D m?? ? ? 實際空塔氣速為 1 0 .9 5 0 1 .5 0 /0 .5 0 2 4STVu m sA? ? ? 提留段塔徑計算 橫坐標數值： 2 2220 . 0 0 3 1 6 9 2 4 . 4 8 0 . 1 0 01 . 1 8 0 . 6 6 2 5S LSVLV ?? ? ? ? 取板間距： Ht= , hL= .則 Ht hL= 查圖可知 C20= , 20 5 5 . 2 3( ) 0 . 0 8 ( ) 0 . 0 9 82 0 2 0CC ?? ? ? ? m a x 9 2 4 . 4 80 . 0 9 8 3 . 2 9 /0 . 6 6 2 5u m s?? 化學與環境工程學院 0409402 班 17 / 42 取安全系數為 ，則空塔 氣速 2 m a x0. 7 0. 7 * 3. 29 2. 30 /u u m s? ? ? 21 24 4 1 . 1 8 0 . 8 1 0 . 9 0* 2 . 3 0SVDmu?? ?? ? ? ?? 按標準塔徑圓整后為 2D = 塔截面積為 2 2 20 . 7 8 5 0 . 7 0 . 6 3 64TA D m?? ? ? ? 實際空塔氣速為 1 1 .1 8 1 .8 6 /0 .3 8 5STVu m sA? ? ? 綜上：塔徑 D=，選擇單 流型塔板，截面積 ? 精餾段有效高度 1 ( 21 1 ) mZ ? ? ? ? 提餾段有 效高度 2 ( 4 1 ) 0. 45 1. 35 mZ ? ? ? ? 全塔的有效高度 Z =+ = 溢流裝置計算 堰長 Wl 對單 流型，一般 ~ ? 取 Wl == 溢流堰高度（出口堰高） Wh W L OWh h h?? 選擇平直堰 堰上層高度 2 / 32 .8 ( / )1000O W h Wh E l l?? 42 . 5 2 . 56 . 8 9 1 0 3 6 0 0 7 . 3 4( ) (0 . 6 4 8 )hwll????? 又 ?Dlw 查 下 圖得 E= 化學與環境工程學院 0409402 班 18 / 42 塔板上清液層高度 mh ~ ? 在此取 mhL ? （ 1） 精餾段 4 2 / 4 9 10 36 3 ( ) 07 210 00 48owhm???? ? ? ? L owh h h m? ? ? ? ? （ 2） 提留段 / 2 / 32 . 8 4 0 . 0 0 3 1 6 3 6 0 01 . 0 3 ( ) 0 . 0 1 9 81 0 0 0 0 . 6 4 8ow ?? ? ? ? L owh h h m? ? ? ? ? 弓形降液管寬度 dW 和截面積 fA 由 ? 查 得 ?TfAA ， 22 2 2d 0 .9 0 .9 0 .6 4 8 0 .1 3 7 72 2 2 2 2 2wlDDWm??? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ??? 溢流中間 降液管寬度 dW ?? 則 2T0 . 0 8 0 . 0 8 0 . 6 3 6 0 . 0 5 0 8 8fA A m? ? ? ? 驗算降液管內停留時間 精餾段：41 0 . 0 5 0 8 8 0 . 4 5 3 3 . 2 3 56 . 8 9 1 0fTSAH ssL???? ? ? ?? 提留段： //20 . 0 5 0 8 8 0 . 4 5 7 . 2 5 50 . 0 0 3 1 6fTSAH ssL? ?? ? ? ? 化學與環境工程學院 0409402 班 19 / 42 停留時間 ? 5s，故降液管可使用 溢流堰寬度 2 2 22b 0 .9 0 .9 0 .6 4 8W ( ) 0 .1 3 7 72 2 2 2 2 2wlDD m? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? 塔板設計 塔板分布 本設計塔徑 D= 采用分塊式塔板 浮閥的選型： F1Q4B 型閥片厚度 ，閥重 ，塔板厚 4mm. 浮閥數目與排列 (1)精餾段 取閥孔動能因子 F0=12. 則孔速 001 1 12 1 1 .6 41 .0 6 3VFu ?? ? ? 每層塔板上浮閥數目為 1220 0 1 0 . 9 5 0 6 8 . 3 6/ 4 0 . 7 8 5 0 .