化工原理課程設(shè)計(jì)--乙醇——水混合液常壓連續(xù)精餾

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)題目：</b></p><p>　　乙醇——水混合液常壓連續(xù)精餾</p><p><b>　　二、設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)：</b></p><p>　　原料液處理量28000噸/年</p>

2、;<p><b>　　原料液初溫20℃</b></p><p>　　原料液含乙醇45%（質(zhì)量）</p><p>　　餾出液含乙醇93%（質(zhì)量）</p><p>　　乙醇回收率99.9%（質(zhì)量）</p><p><b>　　三、設(shè)計(jì)任務(wù)：</b></p><p>

3、　　完成精餾工藝設(shè)計(jì)，精餾塔設(shè)備設(shè)計(jì)和有關(guān)附屬設(shè)備的設(shè)計(jì)、選用；編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書；繪制工藝流程圖和塔板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。</p><p>　　四、設(shè)計(jì)完成日期: 2013年01月18日</p><p><b>　　五、設(shè)計(jì)者 ： </b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師：</b></p><p>

4、;<b>　　目　錄：</b></p><p>　　…………………………………………………………………緒論</p><p>　　………………………………………………………………工藝計(jì)算</p><p>　　…………………………………………………………塔設(shè)備的計(jì)算</p><p>　　4.……………………………………………

5、…………泵的選擇及計(jì)算</p><p>　　……………………………………………………………主凝器選型</p><p>　　…………………………………再沸器加熱釜中水蒸汽的用量計(jì)算</p><p>　　7.………………………………………………………計(jì)算結(jié)果匯總表</p><p>　　8.…………………………………………………………工藝流傳簡(jiǎn)圖&

6、lt;/p><p><b>　　緒 論</b></p><p>　　精餾塔是進(jìn)行精餾的一種塔式汽液接觸裝置，又稱為蒸餾塔。有板式塔與填料塔兩種主要類型。根據(jù)操作方式又可分為連續(xù)精餾塔與間歇精餾塔。蒸氣由塔底進(jìn)入，與下降液進(jìn)行逆流接觸，兩相接觸中，下降液中的易揮發(fā)(低沸點(diǎn))組分不斷地向蒸氣中轉(zhuǎn)移，蒸氣中的難揮發(fā)(高沸點(diǎn))組分不斷地向下降液中轉(zhuǎn)移，蒸氣愈接近塔頂，其易揮發(fā)組

7、分濃度愈高，而下降液愈接近塔底，其難揮發(fā)組分則愈富集，達(dá)到組分分離的目的。由塔頂上升的蒸氣進(jìn)入冷凝器，冷凝的液體的一部分作為回流液返回塔頂進(jìn)入精餾塔中，其余的部分則作為餾出液取出。塔底流出的液體，其中的一部分送入再沸器，熱蒸發(fā)后，蒸氣返回塔中，另一部分液體作為釜?dú)堃喝〕觥?</p><p>　　精餾塔的工作原理是根據(jù)各混合氣體的汽化點(diǎn)（或沸點(diǎn)）的不同，控制塔各節(jié)的不同溫度，達(dá)到分離提純的目的。化工生產(chǎn)常需進(jìn)行液體

8、混合物的分離以達(dá)到提純或回收有用組分的目的，精餾操作在化工、石油化工、輕工等工業(yè)生產(chǎn)中中占有重要的地位。為此，掌握氣液相平衡關(guān)系，熟悉各種塔型的操作特性，對(duì)選擇、設(shè)計(jì)和分析分離過(guò)程中的各種參數(shù)是非常重要的。要想把低純度的乙醇水溶液提升到高純度，要用連續(xù)精餾的方法，因?yàn)橐掖己退膿]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)行的，塔內(nèi)裝

9、有若干層塔板或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?？芍瑔斡芯s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。 </p><p>　　本次設(shè)計(jì)的篩板塔是化工生產(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。本設(shè)計(jì)包括設(shè)計(jì)

10、方案的選取，主要設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算——物料衡算、熱量衡算、工藝參數(shù)的選定、設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算，輔助設(shè)備的選型，工藝流程圖，主要設(shè)備的工藝條件圖等內(nèi)容。 </p><p>　　通過(guò)對(duì)精餾塔的運(yùn)算，調(diào)試出塔的工藝流程、生產(chǎn)操作條件及物性參數(shù)，以保證精餾過(guò)程的順利進(jìn)行并使效率盡可能的提高。 </p><p><b>　　一、工藝計(jì)算：</b></p&g

11、t;<p>　　利用水一乙醇的平衡數(shù)據(jù)在坐標(biāo)上作x~y圖，（見(jiàn)附圖）部分平衡數(shù)據(jù)見(jiàn)指導(dǎo)書。</p><p><b>　?。ㄒ唬┰O(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)</b></p><p>　　原料液處理量：28000噸/年</p><p><b>　　原料液初溫：20℃</b></p><p>　　原料液含乙

12、醇：45%（質(zhì)量）</p><p>　　餾出液含乙醇：93%（質(zhì)量）</p><p>　　乙醇回收率：99.9（質(zhì)量）</p><p>　　由于在生產(chǎn)過(guò)程中，除去設(shè)備安裝，設(shè)備檢修等因素外，假定每年生產(chǎn)300天。</p><p><b>　　則每小時(shí)處理量：</b></p><p>　　（二）物料

13、衡算及最適回流比的選擇</p><p>　　乙醇分子量為：46.068，水分子量為18.016</p><p><b>　　解方程得：</b></p><p>　　=0.00034083</p><p>　　在制成的平衡圖上分別定出點(diǎn)xF、xW、xD各點(diǎn)，在全回流的情況下R→∞，操作線與對(duì)角線重合，此時(shí)有最小理論塔板數(shù)N

14、min，過(guò)點(diǎn)（xD、xD）作平衡曲線的切線，其斜率為：</p><p>　　Rmin=1.8387 (P33)</p><p>　　下面用逐板計(jì)算法，求出最小理論塔板數(shù)Nmin</p><p>　　在一定范圍內(nèi)，有符合 </p><p><b>　　當(dāng)x<0.3時(shí)，</b></p><p

15、><b>　　當(dāng)x≥0.3時(shí)，</b></p><p>　　x1=xW=0.00034083</p><p>　　x2=0.0044076 α2=12.594 y2=0.05281</p><p>　　x3=0.05281 α3=9.1110 y3=0.33686</p><

16、;p>　　x4=0.33686 α4=2.8925 y4=0.59503</p><p>　　x5=0.59503 α5=1.5903 y5=0.70030</p><p>　　x6=0.70030 α6=1.3155 y6=0.75453</p><p>　　x7=0.75453

17、 α7=1.2034 y7=0.78719</p><p>　　x8=0.78719 α8=1.1432 y8=0.80875</p><p>　　x9=0.80875 α9=1.1062 y9=0.82388</p><p>　　x10=0.82388 α10=1.0817 y10

18、=0.83499</p><p>　　x11=0.83499 α11=1.0641 y11=0.84337</p><p>　　x12=0.84337 α12=1.0511 y12=0.84984</p><p>　　x13=0.84984 α13=1.0412 y13=0.85492</p&g

19、t;<p><b>　　∴ 層</b></p><p><b>　　回流比的確定：</b></p><p>　　理論根據(jù)：采用吉利蘭關(guān)聯(lián)圖，以R-N為坐標(biāo)作圖。</p><p>　　坐標(biāo)圖上繪出R-N圖，由曲率最大處確定R值（見(jiàn)附圖）回流比的選取需綜合考慮設(shè)備費(fèi)用及經(jīng)常費(fèi)用的影響，選取最佳回流比。</

20、p><p>　　確定R=3（因?yàn)樽鞒龅腞min偏小，故R取稍大）</p><p>　?。ㄈ┎僮骶€方程的確定及計(jì)算：</p><p>　　1、精確段操作線方程：（從下往上數(shù)1、2、3、· · ·）</p><p><b>　　2、q線方程的確定</b></p><p>&

21、lt;b>　　求進(jìn)料操作狀態(tài)：</b></p><p>　　V=D（R+1）=45.254(3+1)=181.02 kmol/h</p><p><b>　　假定泡點(diǎn)進(jìn)料：</b></p><p>　　由于恒摩爾流V'=V</p><p>　　則塔釜中水的汽化量為：181.02×18

22、.016=3261.2 kg/h</p><p>　　取釜內(nèi)P=1atm ts=100℃ γ水=536.5 kcal/kg</p><p>　　每小時(shí)汽化V'水需熱:</p><p>　　Q1=3261.2×536.5=1.749625×106 kcal/h</p><p>　　設(shè)加熱蒸汽壓力為4 k

23、gf/cm2</p><p>　　查得Ts=142.9℃ γ汽=511.1Kcal/kg</p><p><b>　　需水蒸汽量 </b></p><p>　　該蒸汽的冷凝水作為原料的加熱熱源</p><p>　　假定水的出口溫度為70℃ Cp水=1 kcal/kg</p><p

24、>　　原料進(jìn)口t1=20℃ 組成45%（質(zhì)量）其沸點(diǎn)ts=82.45℃</p><p>　　Cp=0.978+0.00274t </p><p><b>　　kcal/kg℃</b></p><p>　　考慮熱損失為10%，則：</p><p><b>　　可以泡點(diǎn)進(jìn)料。</b>&l

25、t;/p><p>　　但考慮到換熱器兩端溫差太大，熱應(yīng)力較大，設(shè)備要求較高，故采用60℃進(jìn)料，將多余的熱量可作其它用途，如生活用水等，并改用3kgf/cm的蒸汽將原料液從20°→60℃進(jìn)料。</p><p><b>　　℃</b></p><p><b>　　q線方程：</b></p><p>

26、;<b>　　q點(diǎn)的確定</b></p><p>　　解得xq=0.2507</p><p><b>　　yq=0.3725</b></p><p>　　3、提留段操作線方程</p><p><b>　　P22式1-41</b></p><p><

27、b>　　4、逐板計(jì)算：</b></p><p><b>　　提餾段：</b></p><p>　　x1=xw=0.00034083</p><p>　　x<0.3時(shí)， α=1.1213(x+0.2)-1.5235</p><p>　　x≥0.3時(shí) α=0.8938(x)-1.0632<

28、/p><p>　　x'n+1=0.67268y'n+0.00015328</p><p>　　x1=0.00034083 α1=12.985 y1=0.0044080</p><p>　　x2=0.0031185 α2=12.716 y2=0.0382579</p><p>　　x3=

29、0.025889 α3=10.816 y3=0.2232716</p><p>　　x4=0.150344 α4=5.5422 y4=0.495122</p><p>　　y4>yq進(jìn)入精餾段操作</p><p>　　xn+1=1.25yn-0.21492</p><p>　　x5=

30、0.40398 α5=2.4173 y5=0.62099</p><p>　　x6=0.56132 α6=1.6989 y6=0.66849</p><p>　　x7=0.64123 α7=1.4592 y7=0.72284</p><p>　　x8=0.68863

31、 α8=1.3423 y8=0.74802</p><p>　　x9=0.72011 α9=1.2730 y9=0.76609</p><p>　　x10=0.74269 α10=1.2227 y10=0.77978</p><p>　　x11=0.75981 α11=1.

32、1936 y11=0.79061</p><p>　　x12=0.77334 α12=1.1684 y12=0.79946</p><p>　　x13=0.78441 α13=1.1485 y13=0.80690</p><p>　　x14=0.79370 α14=1.1321

33、 y14=0.81328</p><p>　　x15=0.80115 α15=1.1314 y15=0.82008</p><p>　　x16=0.80868 α16=1.1066 y16=0.82673</p><p>　　x17=0.81849 α17=1.1059 y1

34、7=0.82838</p><p>　　x18=0.82056 α18=1.0871 y18=0.83252</p><p>　　x19=0.82573 α19=1.0787 y19=0.83637</p><p>　　x20=0.83054 α20=1.0711 y20=0.839

35、99</p><p>　　y20=0.83999>0.83860</p><p><b>　　總的理論塔板數(shù)：</b></p><p><b>　　層（包括釜）</b></p><p>　　提餾段的理論塔板數(shù)：</p><p><b>　　層（包括釜）<

36、/b></p><p>　　精餾段的理論塔板數(shù)：</p><p>　　N2=20.616-4.003=16.613層</p><p><b>　　4、板效率的確定</b></p><p>　　1、精餾段：塔頂 xD=0.83860 ts=78.3 ℃</p><p>　　加料板：

37、xF=0.24241 ts=82.45℃</p><p><b>　　℃ </b></p><p>　　查得平均溫度下的 x=0.46265</p><p>　?。é?0.8938(x)-1.0632=0.8938(0.46265)-1.0632</p><p><b>　　=2.0284</b

38、></p><p>　　μ=0.57 cp</p><p>　　ET=0.49 (α·μ)-0.245</p><p>　　=0.49(2.0284×0.57)-0.245</p><p>　　=0.47288 </p><p><b>　　2、提餾段：</b><

39、;/p><p>　　加料板 xF=0.24241 ts=82.45 ℃</p><p>　　塔底 xW=3.4083×10-4 ts≈100℃</p><p>　　查得平均溫度下的 x=0.042275</p><p>　　α=1.1213(x+0.2)-1.5235=1.1213(0.042275+0.

40、2)-1.5235</p><p><b>　　= 9.7214</b></p><p>　　μ= 0.50 cp</p><p>　　ET= 0.49(αμ)-0.245</p><p>　　= 0.49(9.7214×0.50)-0.245</p><p><b>　　=

41、 0.33262</b></p><p><b>　　實(shí)際塔板數(shù)：</b></p><p>　　N精= 取36 層</p><p>　　N提= 取9 層（不包括釜）</p><p>　　加料板位置：在第37塊塔板上</p><p>　　總的塔板數(shù)N=37+9=46

42、層</p><p><b>　　二、塔設(shè)備的計(jì)算</b></p><p>　　理論教科書見(jiàn)P154~167</p><p><b>　　需要算的參數(shù)如下：</b></p><p>　?、磐ㄟ^(guò)前面工藝設(shè)計(jì)及查閱有關(guān)資料，列出設(shè)備設(shè)計(jì)的有關(guān)工藝參數(shù)表：</p><p>　　塔頂壓

43、力可按常壓計(jì)，塔底壓力可按每塊塔板50～60mm液柱估算</p><p><b>　　。</b></p><p><b>　　⑵塔徑初估</b></p><p>　?、?應(yīng)分別計(jì)算 再圓整。</p><p>　?、谝悍核俣?當(dāng)≠20mN/m時(shí)應(yīng)按下式校正</p

44、><p>　　可查史斯密關(guān)聯(lián)圖，乙醇～水溶液的</p><p>　　可按下式計(jì)算： </p><p>　　板間距按有關(guān)要求選定。</p><p><b>　?、?溢流裝置設(shè)計(jì)</b></p><p>　　根據(jù)塔徑和液體流量選擇板上液體流動(dòng)形式和溢流管類型。</p>&

45、lt;p>　　根據(jù)塔板系列參數(shù)選用或計(jì)算確定降液管及堰的有關(guān)參數(shù)，包括：</p><p>　　堰長(zhǎng) 、堰高 、降液管下端問(wèn)隙 及液體在降液管內(nèi)的停留時(shí)間。</p><p><b>　　⑷ 塔板布置設(shè)計(jì)</b></p><p>　　浮閥數(shù)的確定 （精餾段、提餾段分別計(jì)算）</p><p>　　根據(jù)浮閥全開(kāi)時(shí)的閥孔動(dòng)

46、能因素9～12 ，選擇 ，按下式計(jì)算閥孔氣速</p><p>　　則理論浮閥數(shù)可按下式計(jì)算：</p><p>　　浮閥的排列及塔板布置</p><p>　　確定鼓泡區(qū)、溢流區(qū)、破沫區(qū)和無(wú)效區(qū)的尺寸，并確定閥孔間距和排間距，作圖排列得實(shí)際浮閥數(shù)。驗(yàn)算實(shí)際動(dòng)能因素和開(kāi)孔率是否符合適宜范圍，若精餾段和提餾段浮閥數(shù)相近，又能滿足工藝要求時(shí)，最好統(tǒng)一。畫出塔板平面布置圖。&

47、lt;/p><p>　?、?液體力學(xué)驗(yàn)算 包括：</p><p><b>　　氣體通過(guò)塔板壓降 </b></p><p><b>　　霧沫夾帶驗(yàn)算</b></p><p><b>　　液泛驗(yàn)算</b></p><p><b>　　⑹負(fù)荷性能圖繪

48、制</b></p><p>　　分別畫出精餾段、提餾段的負(fù)荷性能圖，求出操作彈性。</p><p><b>　　⑺列出塔的性能表</b></p><p>　　將以上設(shè)計(jì)所得的有關(guān)參數(shù)列入表中。</p><p><b>　　⑻ 接管和塔高</b></p><p>&

49、lt;b>　　接管規(guī)格</b></p><p>　　根據(jù)流量和液體性質(zhì)，選取經(jīng)驗(yàn)流速，確定管道和接管標(biāo)準(zhǔn)。</p><p><b>　　全塔總高</b></p><p>　　包括：塔頂空間、塔底空間、裙座高度。</p><p><b>　　二、塔設(shè)備的計(jì)算</b></p>

50、;<p>　　（一）精餾段：（塔頂）設(shè)備計(jì)算及校核</p><p>　　1、已知數(shù)據(jù)：物料：乙醇~水混合物</p><p>　　平均分子量= 46.068×0.83860+18.016(1-0.83860)</p><p><b>　　= 41.540</b></p><p>　　操作壓力 1.

51、013×105 N/m</p><p>　　操作溫度：78.2℃</p><p><b>　　水的密度：</b></p><p><b>　　乙醇的密度：</b></p><p>　　ρ2= 736 kg/m3</p><p>　　ρL=748.76 kg/m

52、3</p><p><b>　　蒸汽密度：</b></p><p><b>　　液體表面張力：</b></p><p>　　水：δ1=62.789 dyn/cm</p><p>　　乙醇：δ2=17.6 dyn/cm</p><p><b>　　液體流量：&l

53、t;/b></p><p><b>　　氣體流量：</b></p><p>　　采用單流型塔板，暫定板間距HT=0.4m</p><p><b>　　C20=0.079</b></p><p><b>　　取液泛分率0.8</b></p><p>

54、　　u=0.8uF=0.8×1.7950=1.4360 m/s</p><p>　　取 則 lw=0.6499D</p><p><b>　　圖整到1.00m</b></p><p><b>　　堰及降液管的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　(秒)</b&

55、gt;</p><p><b>　　how的求取</b></p><p><b>　　查得E=1.04</b></p><p>　　取hw=0.045m</p><p>　　則hL=0.045+0.015151=0.060151 m</p><p>　　降液管底部距下一板的

56、間距ho。</p><p>　　ho=hw-0.015=0.045-0.015=0.03m</p><p><b>　　浮閥布置：</b></p><p><b>　　取Fo=11</b></p><p><b>　　個(gè)</b></p><p>　　選取

57、等邊三角形排列，取t=65mm中心距75mm，作圖排列得浮閥孔116個(gè)，</p><p><b>　　孔速：</b></p><p><b>　　開(kāi)孔率 </b></p><p><b>　　塔板壓降：</b></p><p><b>　　m液柱</b>

58、</p><p>　　h1=0.5hL=0.5×0.060151=0.030076 m液柱</p><p>　　hp=hc+h1=0.04409+0.030076=0.07417 m液柱</p><p>　　Hd = hL+hd+hp=0.060151+0.001572+0.07417</p><p>　　= 0.135893

59、 m液柱</p><p>　　0.135893m液柱<0.5(HT+hw)=0.5(0.4+0.045)=0.2225m</p><p><b>　　故不會(huì)淹塔</b></p><p><b>　　霧沫夾帶：</b></p><p>　　KCF=1×0.106=0.106</p

60、><p>　　Z=D-2Wd=1-2×0.1200=0.7600 m</p><p>　　Ab=AT-2Af=0.785-2×0.05338 = 0.6782m2</p><p>　　此時(shí)霧沫夾帶量 e<0.1</p><p>　　此時(shí)霧沫夾帶量 e<0.1</p><p><b

61、>　　負(fù)荷上限時(shí)：</b></p><p><b>　　a、淹塔控制時(shí)：</b></p><p>　　Hd(max)=0.5(0.4+0.045)=0.0225 m液柱</p><p>　　hp = Hd-hL-hd=0.2225-0.060151-0.001572</p><p>　　= 0.160

62、78 m液柱</p><p>　　hc(max)=0.16078-0.5×0.060151=0.13070 m液柱</p><p>　　Vs（max）=1.2619×1.72174=2.1727 m3/s </p><p>　　Wo(max)=1.72174×8.6575=14.906 m/s</p><p&

63、gt;<b>　　b、負(fù)荷下限</b></p><p>　?。ǘ┨狃s段的設(shè)備計(jì)算及校核</p><p>　　提餾段塔釜內(nèi)可接近于純水</p><p>　　已知數(shù)據(jù)：水的分子量為18.016</p><p>　　操作壓力1.013×105N/m2（沒(méi)有考慮塔板壓降）</p><p>　　

64、水的密度：ρL=958.4 kg/m3</p><p><b>　　蒸汽密度：</b></p><p>　　液體表面張力：σ=58.8 dyn/cm</p><p><b>　　液體流量及氣體流量</b></p><p>　　L' = L+qF=45.524×3+1.0677&

65、#215;156.71</p><p>　　= 303.89 kmal/h</p><p>　　V' = V-（1-q）F</p><p>　　= 45.524×(3+1)-(1-1.0677)×156.71</p><p>　　= 192.71 kmal/h</p><p>　　定板間

66、距H'T=0.3m</p><p><b>　　C0=0.065</b></p><p><b>　　取液泛分率0.8</b></p><p>　　u=0.8uF=0.8×3.2530=2.6024 m/s</p><p>　　考慮到設(shè)備制造及強(qiáng)度等問(wèn)題，園整到1.10m</

67、p><p><b>　　堰及降液管的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　AT=0.67547 Af=0.04593 m2</p><p>　　Wd/D=0.1200 wd=0.132</p><p><b>　　how的求取</b></p><p><b>　

68、　查得E=1.025</b></p><p>　　取hw=0.04m 則hL=0.051311 m</p><p>　　則ho=0.04-0.015=0.025 m</p><p><b>　　浮閥布置：</b></p><p><b>　　取Fo=11</b></

69、p><p>　　取t=80mm，中心距100mm，作圖排列得浮閥孔96個(gè)</p><p><b>　　孔速：</b></p><p><b>　　塔板壓降：</b></p><p><b>　　m液柱</b></p><p>　　h1=0.5hL=0.5*0

70、.051311=0.025656 m液柱</p><p>　　hp=hc+h1=0.034367+0.025656=0.0600225 m液柱</p><p><b>　　m液柱</b></p><p>　　Hd=hL+hd+hp=0.051311+0.0011098+0.0600225</p><p>　　=0.1

71、1244 m液柱</p><p>　　0.11244<0.5(H'T+hw)=0.5(0.3+0.04)=0.17</p><p><b>　　故不會(huì)發(fā)生淹塔</b></p><p><b>　　霧沫頭帶</b></p><p>　　查圖CF=0.074 則KCF=0.074

72、</p><p><b>　　此時(shí)e<0.1</b></p><p><b>　　負(fù)荷上限</b></p><p><b>　　a、淹塔控制時(shí)：</b></p><p>　　Hd(max）= 0.5(HT+hw)</p><p>　　= 0.5(0

73、.3+0.04)=0.17 m液柱</p><p>　　hp = Hd-hL-hd=0.17-0.051311-0.0011098</p><p>　　= 0.11758 m液柱</p><p>　　hc(max) = 0.11758-0.5×0.051311</p><p>　　= 0.091924 m</p>

74、<p>　　Vs(max) = 1.6383×1.6355=2.6794 m/s</p><p><b>　　b、負(fù)荷下限</b></p><p>　　Vs(min)=1.6383×0.38970=0.63845 m/s</p><p><b>　?。ㄈ┴?fù)荷性能圖</b></p&

75、gt;<p>　　1、精餾段的負(fù)荷性能圖：</p><p>　　（1）極限霧沫夾帶線</p><p>　　取F1(max)=80%</p><p>　　Vs = 1.5722 - 25.673 Ls</p><p>　　取二點(diǎn)作直線（0，1.572），（0.002，1.5209）</p><p>　　Vs

76、=1.0214 m3/s</p><p><b>　?。?）液泛線：</b></p><p>　　0.00559695EL2/3+0.02466Vs2+673.65Ls2=0.225</p><p><b>　　（3）液相上限線</b></p><p><b>　?。?）液相下限線<

77、;/b></p><p>　　L=1.5843 m3/h=0.00044008 m3/s</p><p><b>　?。?）漏液線</b></p><p>　　Fomin=5 </p><p>　　2、提餾段的負(fù)荷性能圖：（1）極限霧沫夾帶線</p><p>　　取F1(max

78、)=80%</p><p>　　Vs=1.9607-45.86Ls</p><p>　　取二點(diǎn)作直線（1×10-3，1.9148），（5×10-3，1.7314）</p><p>　　Vs=1.2632 m3/s</p><p><b>　?。?）液泛線</b></p><p&g

79、t;　　0.0055187EL2/3+0.017417Vs2+532.23Ls2=0.10</p><p><b>　?。?）液相上限線：</b></p><p><b>　　（3）液相下限線</b></p><p>　　L=1.6308 m3/h=0.000453004 m3/s</p><p&g

80、t;<b>　　（5）漏液線</b></p><p>　　Fomin=5 </p><p>　?。ㄋ模?、塔高及塔接管的計(jì)算：</p><p>　?。?）設(shè)塔頂高Hd=1.5m</p><p>　　塔底高Hc=1.2m </p><p><b>　　塔座高Hb=2m</b>

81、;</p><p>　　進(jìn)料位置兩塊板間距HF=1m</p><p>　　精餾段開(kāi)三個(gè)人口，塔頂及第12層，和24層</p><p>　　處各一個(gè)，加料位置一個(gè)，提餾段第4層上開(kāi)一</p><p>　　個(gè)，共五個(gè)人孔，人孔Φ=0.50m</p><p>　　H=（N精-1）×HT+Hd+2×0.5+

82、(N提-1)H’T+HC+0.5+HF+Hb </p><p>　　=（36-1）×0.4+1.5+2×0.5+(9-1)×0.3+1.2+0.5+1+2</p><p><b>　　= 23.6m</b></p><p><b>　　（2）接管：</b></p><p&g

83、t;<b>　　（a）塔頂蒸汽管</b></p><p>　　已知V=1.4490 m3/s</p><p>　　選uv=15 m/s</p><p>　　取Φ325×8無(wú)縫鋼管</p><p><b>　　則實(shí)際氣速:</b></p><p><b>

84、;　　（b）回流接管</b></p><p>　　已知：L=RD=3×45.254×42.132=5719.9 kg/h</p><p>　　rL=746.91 kg/m3</p><p>　　選WR=0.4 m/s</p><p><b>　　選Φ95×5</b></

85、p><p><b>　　實(shí)際速度：</b></p><p><b>　?。╟）進(jìn)料管</b></p><p>　　已知G=3888.9 kg/h</p><p>　　選WF=0.6 m/s</p><p>　　γ乙醇=756 kg/m3 γ水=983.2 kg/

86、m3</p><p>　　γ=866.07 kg/m3</p><p><b>　　選Φ54×5</b></p><p><b>　　實(shí)際流速</b></p><p>　?。╠）再沸蒸汽入口管</p><p>　　已知V'=1.4954 m3/s<

87、/p><p><b>　　選u=15 m/s</b></p><p><b>　　選Φ377×9</b></p><p><b>　　實(shí)際速度 </b></p><p><b>　?。╡）塔釜出料管：</b></p><p>

88、;　　已知W=L'=0.0012826 m3/s</p><p>　　選WW=0.7m/s</p><p><b>　　選Φ60×5</b></p><p><b>　　實(shí)際速度</b></p><p><b>　　可能用到的公式：</b></p>

89、;<p>　　三、泵的選擇及計(jì)算：</p><p>　　1、選定主凝器的安裝高度為26m</p><p>　　2、冷卻水在t=25℃下的物性參數(shù)：</p><p>　　ρ=996.95 kg/m3 μ=1.155 Cp</p><p><b>　　體積流量:</b></p>

90、<p>　　假定u=2 m/s </p><p>　　選取 Φ114×4 （P359）</p><p><b>　　實(shí)際流速：</b></p><p>　　e=0.05 (P48)</p><p><b>　　則 </b></p><p&g

91、t;　　考慮泵安裝位置取管長(zhǎng)L=40m</p><p>　　查得λ=0.0183 (P54)</p><p><b>　　直管阻力</b></p><p><b>　　局部阻力:</b></p><p>　　假定管路中由下列管件組成</p><p>　　Σξ = 0.

92、5×1+1×1+1×0.7+1×+2×0.75+2×0.04+12.5</p><p><b>　　= 15.75</b></p><p>　　Σhf=hf1+hf2=2.2765+5.1921=7.4686 m</p><p>　　在貯水槽與冷卻水進(jìn)入冷凝器管口列柏努利方程：<

93、;/p><p>　　Q=0.022432 m3/s= 80.75m3/h</p><p>　　選取4B54A，參數(shù)如下： </p><p>　　流量：90 m3/h</p><p><b>　　揚(yáng)程：43 m</b></p><p>　　轉(zhuǎn)速：2900 r.p.m</p><

94、;p>　　軸功率：15.6 kw</p><p>　　電機(jī)功率：20 kw</p><p><b>　　效率：69%</b></p><p><b>　　吸上高度：4.5m</b></p><p>　　葉輪直徑：200mm</p><p><b>　　四、

95、主凝器選型</b></p><p>　　產(chǎn)物濃度94%（質(zhì)量）</p><p><b>　　溫度T=78.2℃</b></p><p>　　氣化潛熱：r=228.80 kcal/kg</p><p>　　氣體的質(zhì)量流量：V=（R+1）D·</p><p><b>

96、　　= </b></p><p>　　水：進(jìn)口溫度 t1=25℃</p><p>　　出口溫度 t2=45℃</p><p><b>　　密度</b></p><p>　　比熱 Cp=0.997 kcal/kg℃</p><p>　　粘度μ=0.727 Cp</p>

97、<p>　　導(dǎo)熱系數(shù) λ=0.626 w/m℃ 熱換失 5%</p><p>　　Q=V×r=2.1185×228.80=484.71 kcal/s</p><p><b>　　用水量</b></p><p><b>　　℃</b></p><p>　　假定

98、K=750 kcal/m2h℃</p><p>　　選取一列管式固定管板熱交換器 G-600- II -16-55</p><p>　　公稱直徑Dg=600mm，管程II</p><p>　　管數(shù) n=254根管長(zhǎng)λ=3000mm</p><p>　　管程通道截面積 Ao=0.040</p><p>　　碳鋼管Φ

99、25×2.5</p><p>　　管程流速為0.5米/秒時(shí)的流量為72.0 m3/h</p><p><b>　　水走管程，汽走殼</b></p><p>　　五、再沸器加熱釜中水蒸汽的用量計(jì)算：</p><p><b>　　物性常數(shù)：</b></p><p>　

100、　V'=(R+1)D-(1-q)F=191.625 kmol/h=3449.25kg/h</p><p>　　塔底壓力： </p><p>　　水在p = 1.2796 kg/cm2下的沸點(diǎn) T=106.05</p><p>　　γ水 = 535.70 kcal/kg</p><p>　

101、　加熱水蒸汽的物性常數(shù)：</p><p>　　p=3 kgf/cm2 γ=518.1 kcal/kg T=132.9℃</p><p><b>　　水蒸汽用量W：</b></p><p><b>　　w r=γ水·V’</b></p><p>　　Q=518.1×356

102、6.4=1.8478×105 kcal/h</p><p><b>　　再沸器選型：</b></p><p>　　由上已知△tm=132.9-105.99=26.91℃</p><p>　　假定K=2000 kcal/m2h℃</p><p>　　可選：立式熱虹吸式重沸器：GCH-600-16-30</

103、p><p><b>　　● 求導(dǎo)試差法</b></p><p>　　步驟：a 、在y～x圖上作平衡線下凹處的切線， 確定切點(diǎn)的試差范圍（xk1～xk2）b、求平衡線下凹處的切點(diǎn)坐標(biāo)，即對(duì)平衡方程求導(dǎo)，因?yàn)槠胶夥匠虨?對(duì)乙醇～水系統(tǒng)，α～x的關(guān)系可用下面經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：</p><p>　　當(dāng)x≥0.3 時(shí) </p>&

104、lt;p>　　當(dāng)x<0.3 時(shí) </p><p>　　所以有下凹段的平衡曲線方程為</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　對(duì)它進(jìn)行求導(dǎo)、即為下凹處切線，其導(dǎo)數(shù)為：</p><p>　　※ （2）</p><p><b>　　c、試差求

105、切點(diǎn)坐標(biāo)</b></p><p><b>　　a(xD,xD)</b></p><p>　　Q(xk,yk) h</p><p>　　因切線斜率 設(shè) 代入（1）式得</p><p><b>　　代入（2）式得導(dǎo)數(shù)</b></p><p&

106、gt;<b>　　比較K是否等于</b></p><p><b>　　試差值列表</b></p><p>　　取K值即可求得 因?yàn)?lt;/p><p>　　六、計(jì)算結(jié)果匯總表（部分）</p><p><b>　　設(shè)備表</b></p><p><b