年產(chǎn)2萬噸乙醇水精餾裝置的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)7684298

1、畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）化工系）目 年產(chǎn) 12 萬噸乙醇 - 水精餾裝置的設(shè)計(jì)業(yè) 應(yīng)用化工畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ，是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的 指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注 和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果， 也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的 材料。對(duì)本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作 了明確的說明并表示了謝意。日 期：日 期：作 者 簽 名： 指導(dǎo)教師簽名：使用授權(quán)說明本人完全了解 XX大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)

2、 定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué) 校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱 覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文； 在不以贏利為目的前提下，學(xué)校可以公布論文的部分或全部?jī)?nèi)容。作者簽名： 日 期：目錄摘要 1第一章 綜 述 21.1 精餾. 21.1.1 精餾的含義 21.1.2 精餾的原理 21.2 相和相平衡 . 31.3 精餾的分類 . 31.3.1 精餾的分類方式 31.3.2 間歇精餾 31.3.3 連續(xù)精餾 31.3.4 減壓精餾及其應(yīng)用 41.3.5 加壓精餾及其應(yīng)用 41.3.6 常壓精餾 41.3.7

3、 恒沸精餾 41.3.8 萃取精餾 51.4 常用精餾塔的結(jié)構(gòu)形式 . 51.4.1 填料塔 61.4.2 板式塔 81.4.3 怎樣合理地選擇精餾塔的操作條件 101.5 乙醇的性質(zhì)及作用 101.5.1 乙醇的物理性質(zhì) 101.5.2 乙醇的化學(xué)性質(zhì) 111.5.3 乙醇的危害 121.5.4 乙醇的用途 131.5.5 乙醇的工業(yè)制法 14第二章 工藝計(jì)算 152.1 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 152.2 計(jì)算過程 152.2.1 塔形的選擇 152.2.2 操作壓力 162.3 有關(guān)工藝計(jì)算 162.4 最小回流比及操作回流比的確定 172.5 塔頂產(chǎn)品產(chǎn)量、釜?dú)堃毫考凹訜嵴羝康挠?jì)算 172.

4、6 理論塔板層數(shù)的確定 182.7 全塔效率的估算 192.8 、實(shí)際塔板數(shù) NP 錯(cuò)誤！未定義書簽。第三章 精餾塔主題尺寸的計(jì)算 213.1 精餾段與提餾段的體積流量 213.1.1 精餾段 213.1.2 提餾段 223.2 塔徑的計(jì)算 233.3 塔高的計(jì)算 25結(jié)論 26致謝 .27 參考文獻(xiàn) .28摘要人類與化工的關(guān)系十分密切，在現(xiàn)代生活中，幾乎隨時(shí)隨地都離不開化工產(chǎn)品， 從衣、食、住、行等物質(zhì)生活，到文化藝術(shù)、娛樂等精神生活，都需要化工產(chǎn)品為之 服務(wù)。有些化工產(chǎn)品在人類發(fā)展歷史中， 起著劃時(shí)代的重要作用。 它們的生產(chǎn)和應(yīng)用， 甚至代表著人類文明的一定歷史階段。 化工生產(chǎn)常需進(jìn)行液體

5、混合物的分離以達(dá)到提 純或回收有用組分的目的， 精餾是利用液體混合物中各組分揮發(fā)度的不同并借助于多 次部分汽化和部分冷凝達(dá)到輕重組分分離的方法。 我們?cè)谏a(chǎn)中常用的精餾設(shè)備是板 式塔和精餾塔。然而乙醇已經(jīng)同時(shí)也成為人們生活中不可缺少的東西了。 例如，乙醇可以做成不 同濃度的消毒劑 ; 乙醇是酒的主要組成部分 ; 乙醇可以調(diào)入汽油，作為車用燃料 關(guān)鍵詞 ：水 、 乙醇 、 精餾塔 、第一章 綜 述1.1 精餾1.1.1 精餾的含義 一種利用回流使液體混合物得到高純度分離的蒸餾方法，是工業(yè)上應(yīng)用最廣的 液體混合物分離操作，廣泛用于石油、化工、輕工、食品、冶金等部門。把液體混合 物進(jìn)行多次部分氣化，

6、 同時(shí)又把產(chǎn)生的蒸汽多次部分冷凝， 使混合物分離成為所要求 組分的操作過程稱為精餾。1.1.2 精餾的原理 為什么把液體混合物進(jìn)行多次部分氣化同時(shí)又多次部分冷凝，就能分離為純或 比較純的組分呢？由于液體混合物中所含組分的沸點(diǎn)不同， 當(dāng)其在一定溫度下部分氣 化時(shí)， 因低沸點(diǎn)物易于氣化， 故它在氣相中的濃度較液相高， 而液相中高沸點(diǎn)物的濃 度較氣相高。這就改變了汽液兩相的組成。 當(dāng)對(duì)部分氣化所得的蒸汽進(jìn)行部分冷凝時(shí)， 因高沸點(diǎn)物易于冷凝， 使冷凝液中高沸點(diǎn)物的濃度較氣相高， 而未冷凝氣中低沸點(diǎn)物 的濃度比冷凝液中要高。 這樣多次地進(jìn)行部分氣化和部分冷凝， 將最終在液相中留下 基本上是高沸點(diǎn)， 在氣

7、相中留下基本是低沸點(diǎn)組分。 由此可見，部分氣化和部分冷凝， 都使汽液相的組成發(fā)生了變化， 多次部分氣化和多次部分冷凝同時(shí)進(jìn)行， 就可以將混 合物分離為純的或比較純的組分。塔內(nèi)所發(fā)生的傳質(zhì)、 傳熱過程如下：（ 1）汽液兩相進(jìn)行熱的交換利用部分氣 化所得氣體混合物中的熱來加熱部分冷凝所得的液體混合物； （ 2）氣、液兩相在熱交 換過程中同時(shí)進(jìn)行質(zhì)的交換。 溫度較低的液體混合物被溫度較高的氣體混合物加熱而 部分汽化。此時(shí)，因揮發(fā)能力的差異，低沸點(diǎn)組分比高沸點(diǎn)組分揮發(fā)的多，結(jié)果表現(xiàn) 為低沸點(diǎn)組分從液相轉(zhuǎn)入氣相， 氣相中易揮發(fā)組分增濃； 同理， 溫度較高的氣體混合 物，因加熱了溫度較低的液體混合物， 而

8、使自己部分冷凝， 同樣因?yàn)閾]發(fā)能力的差異， 使高沸點(diǎn)組分從氣相轉(zhuǎn)入液相， 液相中難揮發(fā)組分增濃。 精餾塔是由若干塔板組成的， 塔的最上部稱為塔頂， 塔的最下部稱為塔釜。 一塊塔板只進(jìn)行一次部分氣化和部分冷 凝，塔板數(shù)越多，部分氣化和部分冷凝的次數(shù)就越多，分離效果就越好。通過整個(gè)精餾過程，最終由塔頂?shù)玫降囊讚]發(fā)組分（塔頂餾出物） 。塔釜得到的 基本上是難揮發(fā)組分。1.2 相和相平衡相就是指在系統(tǒng)中具有相同物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)的均勻部分，不同相之間，往 往有一個(gè)相界面， 把不同的相分別開。 如，水和冰混合在一起， 水為液相， 冰為固相； 空氣為多種氣體的混合物，只具有一相；糖溶解在水里形成糖水，形成

9、均勻一相，若 糖有不溶解的，就形成為兩相。在一定的溫度和壓力下， 如果物料系統(tǒng)中存在兩個(gè)和兩個(gè)以上的相， 物料在各 相的相對(duì)量以及物料中各組分在各相中的濃度不隨時(shí)間變化， 我們稱系統(tǒng)處于平衡狀 態(tài)。平衡時(shí)，物質(zhì)還是在不停的運(yùn)動(dòng)，但是，各相的量和各組分在各相的濃度不隨時(shí) 間變化，當(dāng)條件改變時(shí)，將建立起新的相平衡，因此相平衡是運(yùn)動(dòng)的、相對(duì)的，而不 是靜止的、絕對(duì)的。1.3 精餾的分類1.3.1 精餾的分類方式精餾可以從三個(gè)角度去分類。 第一、按精餾操作的方式的不同，間歇精餾和連續(xù)精餾。 第二、按精餾操作的條件（如壓力）不同，可分為加壓精餾、常壓精餾、減壓精 餾等。第三、 按精餾分離原理的不同， 可

10、分為一般精餾和特殊精餾。 特殊精餾又包括恒 沸精餾、萃取精餾、水蒸汽蒸餾及分子蒸餾等。1.3.2 間歇精餾間歇精餾就是將處理的物料一次加入精餾塔釜內(nèi)，然后加熱進(jìn)行精餾，直到塔 頂和塔釜產(chǎn)品不符合要求為止。 排出殘余的物料后， 再裝入一批物料進(jìn)行精餾。 其精 餾塔沒有提餾段和精餾段之分。操作時(shí)， 釜液經(jīng)間接加熱至沸騰， 釜中產(chǎn)生的蒸氣上升到精餾塔內(nèi)， 在此進(jìn)行熱 的交換和質(zhì)的交換。 塔內(nèi)上升的蒸氣從塔頂引致分凝器； 分凝器所得冷凝液的一部分 再引致塔頂部的塔板， 作為回流； 而未冷凝的蒸氣及另一部分冷凝液則進(jìn)入冷凝冷卻 器，在其中使蒸氣全部冷凝， 并使餾出液冷卻至一定溫度進(jìn)入貯槽， 若需要獲得不

11、同 沸點(diǎn)范圍的餾出液時(shí)，則應(yīng)裝置若干個(gè)貯槽，按沸點(diǎn)范圍的不同分別收集。1.3.3 連續(xù)精餾連續(xù)精餾指的是精餾操作連續(xù)進(jìn)行、 連續(xù)采出。 連續(xù)精餾的塔一般一般是由精餾 段和提餾段組成， 此兩段是以進(jìn)料板為分界， 進(jìn)料板以上的部分為進(jìn)料段， 進(jìn)料板以 下的部分為提餾段（包括進(jìn)料板） 。但是少數(shù)的連續(xù)精餾塔，他們或者只有精餾段而 無提餾段，或者只有提餾段而無精餾段。操作時(shí)，原料液經(jīng)換熱器換熱到指定的溫度，從提餾段的最上一層塔板（即進(jìn) 料板）加入塔內(nèi)。如果液體進(jìn)料，則物料在該板與精餾段的回流液匯合，然后逐層下 流至塔釜。在逐層下降的同時(shí)就從液體中不斷蒸出了易揮發(fā)（低沸點(diǎn)）組分，從而使 下流至塔釜的液態(tài)

12、含有較多的難揮發(fā)組分（高沸點(diǎn)） 。把塔釜液的一部分連續(xù)引至貯 槽；另一部分送至塔底部的蒸發(fā)釜（再沸器）加熱氣化。蒸發(fā)釜中產(chǎn)生的蒸氣自塔底 逐層上升， 使蒸氣中易揮發(fā)組分逐漸增濃， 然后進(jìn)入塔頂分凝器。 一部分蒸氣在分凝 器中冷凝，所得的液體送回塔頂作為回流； 其余部分蒸氣或者作為氣相產(chǎn)品直接引出， 或者進(jìn)入冷凝冷卻器，將未冷凝的蒸氣全部冷凝，冷凝液流至產(chǎn)品貯槽。這種把原料液不斷地加入塔內(nèi)， 又從塔頂和塔釜連續(xù)不斷地采出的過程， 就稱為 連續(xù)精餾。1.3.4 減壓精餾及其應(yīng)用在減壓（低于一個(gè)大氣壓）下進(jìn)行分離混合物的精餾叫做減壓精餾。 減壓下，純物質(zhì)的沸點(diǎn)較正常壓力下要低。減壓精餾，就是借助降低

13、系統(tǒng)壓力， 使混合液的泡點(diǎn)下降，在較低壓力下沸騰，以達(dá)到降低精餾操作的溫度。不言而喻， 減壓精餾適用于高沸點(diǎn)物質(zhì)的混合物， 以及在高溫下精餾會(huì)引起物質(zhì)的聚合或分解變 質(zhì)的混合物。1.3.5 加壓精餾及其應(yīng)用指塔頂壓力高于大氣壓力下操作的精餾過程叫加壓精餾。 加壓精餾常用于被分離混合物沸點(diǎn)較低情況下， 如在常溫常壓下混合物為氣態(tài)的 物料。如從烴類裂解氣中分離出甲烷、氫的精餾。1.3.6 常壓精餾 在大氣壓（常壓）下操作的精餾過程叫常壓精如果被分離的混合物在常壓下有較 大的相對(duì)揮發(fā)度， 并且塔頂物料可以用水來冷凝冷卻， 塔釜物料可以用水蒸汽來加熱， 這時(shí)應(yīng)采用常壓精餾。例如乙醇和甲醇的提純。1.3

14、.7 恒沸精餾在被分離的物系中加入共沸劑（或稱共沸組分） ，該共沸劑必須能和物系中一個(gè) 或幾個(gè)組分形成具有最低沸點(diǎn)的恒沸物，以致于使需要分離的幾種物質(zhì)間的沸點(diǎn)差 （或相對(duì)揮發(fā)度）增大。在精餾時(shí)，共沸組分能以恒沸物的形式從精餾塔頂蒸出，工 業(yè)上把這種操作稱為恒沸精餾。恒沸精餾的過程中，所加入的共沸組分必須從塔頂蒸出，而后冷凝分離，循環(huán) 使用。因而恒沸精餾消耗的能量較多。1.3.8 萃取精餾 在被分離的混合物中加入萃取劑，萃取劑的存在能使被分離混合物的組分間的 相對(duì)揮發(fā)度增大。 精餾時(shí)，其在各板上基本保持恒定的濃度， 而且從精餾塔的塔釜排 除，這樣的操作稱為萃取精餾。萃取劑的選擇原則：（ 1）萃取

15、劑的選擇性要大。被分離組分在萃取劑中相對(duì)揮發(fā)度的大小稱為萃取 劑的選擇性。被分離組分在萃取劑中相對(duì)揮發(fā)度增大的多， 分離就容易， 也就是選擇 的萃取劑選擇性大。 選擇性是選擇萃取劑最主要的依據(jù)。 因?yàn)檫x擇性的大小也就是決 定了被分離組分中輕重關(guān)鍵組分分離的難易程度。 因此塔板數(shù)的多少、 回流比的大小 也與它有密切的關(guān)系。（2）萃取劑對(duì)被分離組分的溶解度要大，這樣塔板上的液體才能形成均相，不 會(huì)分層。（3）萃取劑的沸點(diǎn)應(yīng)比被分離組分的沸點(diǎn)高的多，否則萃取劑易從塔頂揮發(fā)損 失掉。（4）熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性要好，無毒性，不腐蝕設(shè)備。（5）回收容易價(jià)格易得。1.4 常用精餾塔的結(jié)構(gòu)形式對(duì)精餾過程來說，

16、精餾設(shè)備是使過程得以進(jìn)行的重要條件。 性能良好的精餾設(shè)備， 為精餾過程的進(jìn)行創(chuàng)造了良好的條件。 它直接影響到生產(chǎn)裝置的產(chǎn)品質(zhì)量、 生產(chǎn)能力、 產(chǎn)品的收率、消耗定額、三廢處理以及環(huán)境保護(hù)等方面。常用的精餾塔型式有填料塔和板式塔，填料塔有拉西環(huán)填料塔、鮑爾環(huán)填料塔、 鞍型填料塔、波紋填料塔、絲網(wǎng)填料塔、絲網(wǎng)波紋填料塔等。絲網(wǎng)波紋填料塔因其在 保持高傳質(zhì)效率的前提下， 降低了造價(jià)， 也越來越受到青睞。 對(duì)于甲醇來說予塔采用 這種塔型的為數(shù)不少。無論采用哪種塔都必須以下共同的要求：（1）具有適宜的流體力學(xué)條件，達(dá)到汽液兩相的良好接觸。（2）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，安裝檢修方便。在使用過程中耐吹沖，局部的

17、損 壞影響范圍小。（3）要求有較高的分離效率和較大的處理量，同時(shí)要求在寬廣的汽液負(fù)荷范圍 內(nèi)塔板效率高而且穩(wěn)定。（ 4）蒸氣通過塔的阻力小，壓降小。（5）塔的操作穩(wěn)定可靠，反應(yīng)靈敏，調(diào)節(jié)方便。1.4.1 填料塔填料塔是塔設(shè)備的一種。 塔內(nèi)填充適當(dāng)高度的填料， 以增加兩種流體間的接觸表 面。例如應(yīng)用于氣體吸收時(shí)，液體由塔的上部通過分布器進(jìn)入，沿填料表面下降。氣 體則由塔的下部通過填料孔隙逆流而上，與液體密切接觸而相互作用。結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單， 檢修較方便。廣泛應(yīng)用于氣體吸收、蒸餾、萃取等操作（一）填料塔的結(jié)構(gòu)原理 填料塔是以塔內(nèi)的填料作為氣液兩相間接觸構(gòu)件的傳質(zhì)設(shè)備。 填料塔的塔是一直 立是圓筒，底部裝

18、有填料支撐板，填料以以亂堆或整砌的方式放置在支承板上。 填料的上方安裝填料壓板， 以防被上升氣流吹 動(dòng)。液體從塔頂經(jīng)液體分布器噴淋到填料上，并沿填料表面流下。氣體從塔底送入， 經(jīng)氣體分布裝置 （小直徑塔一般不設(shè)氣體分布裝置） 分布后， 與液體呈逆流連續(xù)通過 填料層的空隙， 在填料表面上， 氣液兩相密切接觸進(jìn)行傳質(zhì)。 填料塔屬于連續(xù)接觸式 氣液傳質(zhì)設(shè)備，兩相組成沿塔高連續(xù)變化，在正常操作狀態(tài)下，氣相為連續(xù)相，液相 為分散相。當(dāng)液體沿填料層向下流動(dòng)時(shí)， 有逐漸向塔壁集中的趨勢(shì)， 使得塔壁附近的液流量 逐漸增大， 這種現(xiàn)象稱為壁流。 壁流效應(yīng)造成氣液兩相在填料層中分布不均， 從而使 傳質(zhì)效率下降。因

19、此，當(dāng)填料層較高時(shí)，需要進(jìn)行分段，中間設(shè)置再分布裝置。液體 再分布裝置包括液體收集器和液體再分布器兩部分， 上層填料流下的液體經(jīng)液體收集 器收集后，送到液體再分布器，經(jīng)重新分布后噴淋到下層填料上。填料塔具有生產(chǎn)能力大，分離效率高，壓降小，持液量小，操作彈性大等優(yōu)點(diǎn)。 填料塔也有一些不足之處， 如填料造價(jià)高； 當(dāng)液體負(fù)荷較小時(shí)不能有效地潤(rùn)濕填 料表面， 使傳質(zhì)效率降低； 不能直接用于有懸浮物或容易聚合的物料； 對(duì)側(cè)線進(jìn)料和 出料等復(fù)雜精餾不太適合等。（二）填料塔的發(fā)展歷史填料塔 70 年代以前，在大型塔器中，板式塔占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，出現(xiàn)過許多新型填料塔塔板。 70 年代初能源危機(jī)的出現(xiàn)，突出了節(jié)能問

20、題。隨著石油化工的發(fā)展，填料塔 日益受到人們的重視，此后的 20 多年間，填料塔技術(shù)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，涌現(xiàn)出不少 高效填料與新型塔內(nèi)件， 特別是新型高效規(guī)整填料的不斷開發(fā)與應(yīng)用， 沖擊了蒸餾設(shè) 備以板式塔為主的局面，且大有取代板式塔的趨勢(shì)。最大直徑規(guī)整填料塔已達(dá)1420m，結(jié)束了填料塔只適用于小直徑塔的歷史。這標(biāo)志著填料塔的塔填料、塔內(nèi)件及 填料塔本身的綜合設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)新階段。 縱觀填料塔的發(fā)展， 可以看出， 直至 80 年代末，新型填料的研究始終十分活躍，尤其是新型規(guī)整填料不斷涌現(xiàn)，所以當(dāng) 時(shí)有人說是規(guī)整填料的世界。 但就其整體來說， 塔填料結(jié)構(gòu)的研究又始終是沿著兩個(gè) 方面進(jìn)行的， 即同

21、步開發(fā)散堆填料與規(guī)整填料。 另一個(gè)研究方向是進(jìn)行填料材質(zhì)的更 換，以適應(yīng)不同工藝要求， 提高塔內(nèi)氣液兩相間的傳質(zhì)效果， 以及對(duì)填料表面進(jìn)行適 當(dāng)處理 （ 包括在板片上碾壓細(xì)紋或麻點(diǎn)， 在板片上粘接石英砂， 表面化學(xué)改性等 ） ，以 改變液相在填料表面的潤(rùn)濕性。填料塔從 ACHEMA94 和 ACHEMA97 兩屆展覽會(huì)展出情況來看， 進(jìn)入 90 年代后， 填料的發(fā)展較慢，仿佛進(jìn)入一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定期，或者說是處于鞏固階段。如 1994 年展 出的最具代表性的產(chǎn)品仍是 Sulzer 公司 1991年展出的 Optiflow 規(guī)整填料，而 1997 年也只展出了一種新型填料的幾何形狀， 即 Raschi

22、g 公司的 Supekpak300型板式規(guī)整 填料，其余都是一些老填料的新改進(jìn) （如 Rombopak改進(jìn)型填料 ） 。填料領(lǐng)域最多的發(fā) 展還是在氣液分布器方面。 國(guó)外大公司對(duì)液體分布裝置的研究較成熟， 但對(duì)氣體分布 器的研究是幾年前才起步的。 與此相反的是， 近五六年來， 塔器中板式塔技術(shù)卻又有 了明顯的進(jìn)步。盡管如此， 新型填料的開發(fā)與應(yīng)用仍將會(huì)有發(fā)展， 其重點(diǎn)亦仍是規(guī)整填料。 預(yù)計(jì) 今后填料塔的發(fā)展仍應(yīng)歸結(jié)到以下三個(gè)方面： 新型填料及塔內(nèi)件的開發(fā)。 填料塔 的性能研究。填料塔的工業(yè)應(yīng)用。1.4.2 板式塔板式塔是一類用于氣液或液液系統(tǒng)的分級(jí)接觸傳質(zhì)設(shè)備，由圓筒形塔體和按一定 間距水平裝置

23、在塔內(nèi)的若干塔板組成。 廣泛應(yīng)用于精餾和吸收 , 有些類型（如篩板塔） 也用于萃取，還可作為反應(yīng)器用于氣液相反應(yīng)過程。操作時(shí)（以氣液系統(tǒng)為例） ，液 體在重力作用下 , 自上而下依次流過各層塔板 , 至塔底排出； 氣體在壓力差推動(dòng)下， 自 下而上依次穿過各層塔板， 至塔頂排出。 每塊塔板上保持著一定深度的液層， 氣體通 過塔板分散到液層中去，進(jìn)行相際接觸傳質(zhì)。 工業(yè)上最早出現(xiàn)的板式塔是篩板塔和泡罩塔。篩板塔出現(xiàn)于 1830 年，很長(zhǎng)一段時(shí)間 內(nèi)被認(rèn)為難以操作而未得到重視。泡罩塔結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但容易操作，自1854 年應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)以后，很快得到板式塔推廣，直到 20世紀(jì) 50 年代初，它始終處于主

24、導(dǎo)地位。第二次世界大戰(zhàn)后，煉油和化 學(xué)工業(yè)發(fā)展迅速， 泡罩塔結(jié)構(gòu)復(fù)雜、 造價(jià)高的缺點(diǎn)日益突出， 而結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的篩板塔重 新受到重視。 通過大量的實(shí)驗(yàn)研究和工業(yè)實(shí)踐， 逐步掌握了篩板塔的操作規(guī)律和正確 設(shè)計(jì)方法，還開發(fā)了大孔徑篩板，解決了篩孔容易堵塞的問題。因此， 50 年代起， 篩板塔迅速發(fā)展成為工業(yè)上廣泛應(yīng)用的塔型。 與此同時(shí)， 還出現(xiàn)了浮閥塔， 它操作容 易，結(jié)構(gòu)也比較簡(jiǎn)單，同樣得到了廣泛應(yīng)用。而泡罩塔的應(yīng)用則日益減少，除特殊場(chǎng) 合外，已不再新建。 60 年代以后 ,石油化工的生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大 ,大型塔的直徑已超 過 10m。為滿足設(shè)備大型化及有關(guān)分離操作所提出的各種要求，新型塔板不斷出現(xiàn)，

25、 已有數(shù)十種。一）板式塔的操作特性 各種塔板只有在一定的氣液流量范圍內(nèi)操作， 才能保證氣液兩相有效接觸， 從而得到 較好的傳質(zhì)效果?？捎盟遑?fù)荷性能圖 （ 圖 5）來表示塔板正常操作時(shí)氣液流量的范 圍，圖中的幾條邊線所表示的氣液流量限度為：漏液線。氣體流量低于此限時(shí)，液 體經(jīng)開孔大量泄漏。過量霧沫夾帶線板式塔。氣體流量高于此限時(shí)，霧沫夾帶量超過允許值，會(huì)使板效率顯著下降。液流下限 線。若液體流量過小，則溢流堰上的液層高度不足，會(huì)影響液流的均勻分布，致使板 效率降低。液流上限線。液體流量太大時(shí)，液體在降液管內(nèi)停留時(shí)間過短 , 液相夾 帶的氣泡來不及分離 , 會(huì)造成氣相返混，板效率降低。液泛線。氣

26、液流量超過此線 時(shí)，引起降液管液泛，使塔的正常操作受到破壞。如果塔板的正常操作范圍大，對(duì)氣 液負(fù)荷變化的適應(yīng)性好， 就稱這些塔板的操作彈性大。 浮閥塔和泡罩塔的操作彈性較 大，篩板塔稍差。這三種塔型在正常范圍內(nèi)操作的板效率大致相同。（二）板式塔的工業(yè)要求工業(yè)生產(chǎn)對(duì)塔板的要求主要是： 塔板效率要高。 塔板壓力降要低。 操作彈性要大。 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造。在這些要求中，對(duì)于要求產(chǎn)品純度高的分離操作，首先 應(yīng)考慮高效率；對(duì)于處理量大的一般性分離（如原油蒸餾等） ，主要是考慮通過能力 大。1.4.3 怎樣合理地選擇精餾塔的操作條件精餾塔的操作條件主要是指溫度、壓力。一般地說，主要根據(jù)物料的性質(zhì)，原料

27、的組成，對(duì)產(chǎn)品純度的要求，設(shè)備材料的來源，工廠生產(chǎn)的規(guī)模等具體情況，選擇合 理的操作條件。 例如對(duì)于各組分間相對(duì)揮發(fā)度相差較大的混合物采用一般精餾； 對(duì)于 相對(duì)揮發(fā)度接近， 甚至相等的混合物， 采用萃取精餾或恒沸精餾； 對(duì)沸點(diǎn)高的混合物， 采用減壓精餾或水蒸氣蒸餾； 對(duì)于沸點(diǎn)低的混合物， 采用加壓精餾， 以適當(dāng)提高冷凝 溫度等。1.5 乙醇的性質(zhì)及作用乙醇分子是由乙基和羥基兩部分組成， 可以看成是乙烷分子中的一個(gè)氫原子被羥 基取代的產(chǎn)物， 也可以看成是水分子中的一個(gè)氫原子被乙基取代的產(chǎn)物。 乙醇分子中 的碳氧鍵和氫氧鍵比較容易斷裂。1.5.1 乙醇的物理性質(zhì)無色、透明，具有特殊香味的液體（易揮

28、發(fā)） ，密度比水小，能跟水以任意比 互溶（一般不能做萃取劑） 。乙醇是一種很好的溶劑，既能溶解許多無機(jī)物，又能溶 解許多有機(jī)物， 所以常用乙醇來溶解植物色素或其中的藥用成分， 也常用乙醇作為反 應(yīng)的溶劑，使參加反應(yīng)的有機(jī)物和無機(jī)物均能溶解，增大接觸面積，提高反應(yīng)速率。 例如，在油脂的皂化反應(yīng)中，加入乙醇既能溶解 NaOH，又能溶解油脂，讓它們?cè)诰?相（同一溶劑的溶液）中充分接觸，加快反應(yīng)速率，提高反應(yīng)限度。乙醇的物理性質(zhì)主要與 其低碳直鏈醇的性質(zhì)有關(guān)。 分子中的羥基可以形成氫鍵， 因此乙醇黏度很大， 也不及相近相對(duì)分子質(zhì)量的有機(jī)化合物極性大。 室溫下，乙醇是 無色易燃，且有特殊香味的揮發(fā)性液體

29、。作為溶劑，乙醇易揮發(fā)，且可以與水、乙酸、丙酮、苯、四氯化碳、氯仿、乙醚、 乙二醇、甘油、硝基甲烷、吡啶和甲苯等溶劑混溶。此外，低碳的脂肪族烴類如戊烷 和己烷，氯代脂肪烴如 1,1,1- 三氯乙烷和四氯乙烯也可與乙醇混溶。隨著碳數(shù)的增 長(zhǎng)，高碳醇在水中的溶解度明顯下降。由于存在氫鍵， 乙醇具有潮解性， 可以很快從空氣中吸收水分。 羥基的極性也使 得很多離子化合物可溶于乙醇中，如氫氧化鈉、氫氧化鉀、氯化鎂、氯化鈣、氯化銨、 溴化銨和溴化鈉等。氯化鈉和氯化鉀則微溶于乙醇。此外，其非極性的烴基使得乙醇 也可溶解一些非極性的物質(zhì)，例如大多數(shù)香精油和很多增味劑、增色劑和醫(yī)藥試劑。 1.5.2 乙醇的化學(xué)

30、性質(zhì)（一）酸性乙醇分子中含有極化的氧氫鍵，電離時(shí)生成烷氧基負(fù)離子和質(zhì)子。CH3CH2OH（可逆） CH3CH2O- + H+乙醇的 pKa=15.9，與水相近。 乙醇的酸性很弱，但是電離平衡的存在足以使它與重水之間的同位素交換迅速進(jìn) 行。CH3CH2OH+D2O（可逆） CH3CH2OD+HOD 因?yàn)橐掖伎梢噪婋x出極少量的氫離子，所以其只能與少量金屬（主要是堿金屬） 反應(yīng)生成對(duì)應(yīng)的醇金屬以及氫氣：2CH3CH2OH + 2Na2CH3CH2ONa + H2 乙醇可以和高活躍性金屬反應(yīng)，生成醇鹽和氫氣。 醇金屬遇水則迅速水解生成醇和堿結(jié)論：（1）乙醇可以與金屬鈉反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣，但不如水與金屬鈉反

31、應(yīng)劇烈。（2）活潑金屬（鉀、鈣、鈉、鎂、鋁）可以將乙醇羥基里的氫取代出來。（二）還原性 乙醇具有還原性，可以被氧化成為乙醛。酒精中毒的罪魁禍?zhǔn)淄ǔ１徽J(rèn)為是有一 定毒性的乙醛，而并非喝下去的乙醇。例如2CH3CH2OH + O2 2CH3CHO + 2H2（O條件是在催化劑 Cu或 Ag的作用下加熱） 實(shí)際上是乙醇先和氧化銅進(jìn)行反應(yīng)， 然后氧化銅被還原為單質(zhì)銅，現(xiàn)象為：黑色 氧化銅變成紅色。 乙醇也可被高錳酸鉀氧化，同時(shí)高錳酸鉀由紫紅色變?yōu)闊o色。乙醇也可以與酸性重鉻 酸鉀溶液反應(yīng)，當(dāng)乙醇蒸汽進(jìn)入含有酸性重鉻酸鉀溶液的硅膠中時(shí)， 可見硅膠有橙紅 色變?yōu)椴菥G色，此反應(yīng)現(xiàn)用于檢驗(yàn)司機(jī)是否醉酒駕車。（三

32、）酯化反應(yīng)乙醇可以與乙酸在濃硫酸的催化并加熱的情況下發(fā)生酯化作用，生成乙酸乙酯（具有果香味）。C2H5OH+CH3COO濃H H2SO4 （可逆）CH3COOCCHH23+H2（O此為取代反應(yīng)）“酸”脫“羥基”，“醇”脫“羥基”上的“氫”與氫鹵酸反應(yīng)乙醇可以和鹵化氫發(fā)生取代反應(yīng)，生成鹵代烴和水。C2H5OH + HBr C2H5Br + H2O或?qū)懗?CH3CH2OH + HBr CH3CH2Br + H-OHC2H5OH + HX C2H5X + H2O注意：通常用溴化鈉和硫酸的混合物與乙醇加熱進(jìn)行該反應(yīng)。 故常有紅棕色氣體產(chǎn)生。（五）氧化反應(yīng)（1）燃燒：發(fā)出淡藍(lán)色火焰，生成二氧化碳和水（蒸

33、氣） ，并放出大量的熱，不 完全燃燒時(shí)還生成一氧化碳，有黃色火焰，放出熱量完全燃燒： C2H5OH+3O22CO2+3H2O （2）催化氧化：在加熱和有催化劑（ Cu或 Ag）存在的情況下進(jìn)行。2Cu+O2加熱 2CuOC2H5OH+uCOCH3CHO+Cu+H2O即催化氧化的實(shí)質(zhì) （用 Cu作催化劑）總式： 2CH3CH2OH+O2Cu或 Ag2CH3CHO+2H2（O工 業(yè)制乙醛）乙醇也可被濃硫酸跟高錳酸鉀的混合物發(fā)生非常激烈的氧化反應(yīng) ,燃燒起來。（切記要 注酸入醇，酸與醇的比例是 1:3）消去反應(yīng)和脫水反應(yīng) 乙醇可以在濃硫酸和高溫的催化發(fā)生脫水反應(yīng)，隨著溫度的不同生成物也不同。 （1）

34、消去（分子內(nèi)脫水）制乙烯（ 170濃硫酸）制取時(shí)要在燒瓶中加入碎瓷片以免爆沸。C2H5OH CH2=CH2 +H2O（2）縮合（分子間脫水）制乙醚（ 130-140濃硫酸）2C2H5OH C2H5OC2H5 + H2（O此為取代反應(yīng)）1.5.3 乙醇的危害 對(duì)身體的危害：本品為中樞神經(jīng)系統(tǒng)抑制劑。首先引起興奮，隨后抑制。急性中 毒：急性中毒多發(fā)生于口服。一般可分為興奮、催眠、麻醉、窒息四階段?；颊哌M(jìn)入 第三或第四階段，出現(xiàn)意識(shí)喪失、瞳孔擴(kuò)大、呼吸不規(guī)律、休克、心力循環(huán)衰竭及呼 吸停止。慢性影響：在生產(chǎn)中長(zhǎng)期接觸高濃度本品可引起鼻、眼、粘膜刺激癥狀，以 及頭痛、頭暈、疲乏、易激動(dòng)、震顫、惡心等。

35、長(zhǎng)期酗酒可引起多發(fā)性神經(jīng)病、慢性 胃炎、脂肪肝、肝硬化、心肌損害及器質(zhì)性精神病等。皮膚長(zhǎng)期接觸可引起干燥、脫 屑、皸裂和皮炎。 乙醇具有成癮性及致癌性，但乙醇并不是直接導(dǎo)致癌癥的物質(zhì)， 而是致癌物質(zhì)普遍溶于乙醇。 在中國(guó)傳統(tǒng)醫(yī)藥觀點(diǎn)上， 乙醇有促進(jìn)人體吸收藥物的功 能，并能促進(jìn)血液循環(huán)，治療虛冷癥狀。藥酒便是依照此原理制備出來的。易燃，其蒸氣與空氣可形成爆炸性混合物，遇明火、高熱能引起燃燒爆炸。與氧 化劑接觸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或引起燃燒。 在火場(chǎng)中， 受熱的容器有爆炸危險(xiǎn)。 其蒸氣比空 氣重，能在較低處擴(kuò)散到相當(dāng)遠(yuǎn)的地方，遇火源會(huì)著火回燃。 。1.5.4 乙醇的用途乙醇的用途很廣，主要有：（1）不同

36、濃度的消毒劑：99.5 的酒精稱為無水酒精。 生物學(xué)中的用途： 葉綠體中的色素能在有機(jī)溶劑無 水乙醇（或丙酮）中，所以用無水乙醇可以提取葉綠體中的色素95%的酒精用于擦拭紫外線燈。這種酒精在醫(yī)院常用，而在家庭中則只會(huì)將其用 于相機(jī)鏡頭的清潔。70%75%的酒精用于消毒。 這是因?yàn)椋?過高濃度的酒精會(huì)在細(xì)菌表面形成一層保 護(hù)膜，阻止其進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)， 難以將細(xì)菌徹底殺死。 若酒精濃度過低， 雖可進(jìn)入細(xì)菌， 但不能將其體內(nèi)的蛋白質(zhì)凝固，同樣也不能將細(xì)菌徹底殺死。其中70%的酒精消毒效果最好。40% 50%的酒精可預(yù)防褥瘡。 長(zhǎng)期臥床患者的背、 腰、臀部因長(zhǎng)期受壓可引發(fā)褥 瘡，如按摩時(shí)將少許 40%

37、50%的酒精倒入手中，均勻地按摩患者受壓部位，就能達(dá) 到促進(jìn)局部血液循環(huán)，防止褥瘡形成的目的。25% 50%的酒精可用于物理退熱。 高燒患者可用其擦身， 達(dá)到降溫的目的。 因?yàn)?用酒精擦拭皮膚， 能使患者的皮膚血管擴(kuò)張， 增加皮膚的散熱能力， 酒精蒸發(fā)，吸熱， 使病人體表面溫度降低，癥狀緩解。但酒精濃度不可過高，否則可能會(huì)刺激皮膚，并 吸收表皮大量的水分。（2）飲料：乙醇是酒主要成分（含量和酒的種類有關(guān)系）如白酒為 56 度的酒。注意：我們 喝的酒內(nèi)的乙醇不是把乙醇加進(jìn)去， 而是發(fā)酵出來的乙醇， 當(dāng)然根據(jù)使用的發(fā)酵酶不 同還會(huì)有乙酸或糖等有關(guān)物質(zhì)。（3）基本有機(jī)化工原料： 乙醇可用來制取乙醛、

38、乙醚、乙酸乙酯、乙胺等化工原料，也是制取、染料、涂 料、洗滌劑等產(chǎn)品的原料（4）汽車燃料：乙醇可以調(diào)入汽油，作為車用燃料，我國(guó)雅津甜高粱乙醇在汽油中占10%。美國(guó)銷售乙醇汽油已有 20 年歷史。此外乙醇還做：稀釋劑、有機(jī)溶劑、涂料溶劑等幾大方面，其中用量最大的是消 毒劑。1.5.5 乙醇的工業(yè)制法工業(yè)上一般用淀粉發(fā)酵法或乙烯直接水化法制取乙醇：1發(fā)酵法發(fā)酵法制乙醇是在釀酒的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的， 在相當(dāng)長(zhǎng)的歷史時(shí)期內(nèi)， 曾是生產(chǎn) 乙醇的唯一工業(yè)方法。 發(fā)酵法的原料可以是含淀粉的農(nóng)產(chǎn)品， 如谷類、 薯類或野生植 物果實(shí)等；也可用制糖廠的廢糖蜜；或者用含纖維素的木屑、植物莖稈等。這些物質(zhì) 經(jīng)一定的預(yù)處

39、理后，經(jīng)水解（用廢蜜糖作原料部經(jīng)這一步） 、發(fā)酵，即可制得乙醇。發(fā)酵液中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為 6%10%，并含有其他一些有機(jī)雜質(zhì)， 經(jīng)精餾可得 95% 的工業(yè)乙醇。2乙烯水化法乙烯直接水化法， 就是在加熱、 加壓和有催化劑存在的條件下， 是乙烯與水直接 反應(yīng)，生產(chǎn)乙醇：CH2CH2 + HOHC2H5OH （該反應(yīng)分兩步進(jìn)行，第一步是與醋酸汞等汞鹽 在水-四氫呋喃溶液中生成有機(jī)汞化合物，而后用硼氫化鈉還原）此法中的原料 乙烯可大量取自石油裂解氣， 成本低， 產(chǎn)量大，這樣能節(jié)約大量糧食，因此發(fā)展很快。第二章 工藝計(jì)算2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求原料：乙醇 水溶液，年產(chǎn)量 10 萬噸乙醇含量： 30%（質(zhì)量分

40、數(shù) ） ，原料液溫度： 40 設(shè)計(jì)要求：塔頂?shù)囊掖己坎恍∮?92%（質(zhì)量分?jǐn)?shù) ） 塔底的乙醇含量不大于 0.3%（ 質(zhì)量分?jǐn)?shù) ）表 2-1 乙醇水溶液體系的平衡數(shù)據(jù)液相中乙醇的 含量（ 摩爾分 數(shù)）汽相中乙醇的 含量（ 摩爾分 數(shù)）液相中乙醇的含量（ 摩爾分 數(shù)）汽相中乙醇的含量（ 摩爾分?jǐn)?shù)）0.00.00.400.6140.0040.0530.450.6350.010.110.500.6570.020.1750.550.6780.040.2730.600.6980.060.340.650.7250.080.3920.700.7550.100.430.750.7850.140.4820.80

41、0.820.180.5130.850.8550.200.5250.8940.8940.250.5510.900.8980.300.5750.950.9420.350.5951.01.02.2 計(jì)算過程2.2.1 塔形的選擇根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)，若按年工作日 290天，每天開動(dòng)設(shè)備 24 小時(shí)計(jì)算，產(chǎn)品流量為14368kg/h，由于產(chǎn)品粘度較小，流量較大，為減少造價(jià)，降低生產(chǎn)過程中壓降和塔 板液面落差的影響，提高生產(chǎn)效率，選用篩板塔。2.2.2 操作壓力由于乙醇 水體系對(duì)溫度的依賴性不強(qiáng)，常壓下為液態(tài)，為降低塔的操作費(fèi)用， 操作壓力選為常壓其中塔頂壓力為 1.01325 105 Pa塔底壓力 1.013

42、25 105 N(265 530)Pa2.3 有關(guān)工藝計(jì)算由于精餾過程的計(jì)算均以摩爾分?jǐn)?shù)為準(zhǔn)， 需先把設(shè)計(jì)要求中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)轉(zhuǎn)化為摩 爾分?jǐn)?shù)。原料液的摩爾組成：Mf30/4630/46 70/180.143同理可求得：xD 0.82, xW 0.0012xfnCH3CH2OH nCH 3CH 2OH nH2O原料液的平均摩OM0H . 1 f 4 3H4O k6g同理可求得：M D 40.96kg / kmol,MW 18.03kg / kmolx3fM(2 C1 H C )x2H40下，原料液中 H2O 971.1kg / m3, CH3CH2OH 735kg / m3由此可查得原料液，塔頂和

43、塔底混合物的沸點(diǎn)，以上計(jì)算結(jié)果見表 2表 2-1 原料液、餾出液與釜?dú)堃旱牧髁颗c溫度名稱原料液餾出液釜?dú)堃簒f /%30920.3xf (摩爾分?jǐn)?shù) )0.1430.820.0012摩爾質(zhì)量( kg / kmol )2240.9618.03沸點(diǎn)溫度 t/83.8378.6299.382.4 最小回流比及操作回流比的確定由于是泡點(diǎn)進(jìn)料， xq xf 0.143，過點(diǎn) e(0.143,0.143) 做直線 x 0.143 交平衡線于點(diǎn) d ，由點(diǎn) d 可讀得 yq 0.516 ，因此：Rmi n( 1)xdyqyq xq0. 82 0. 5106. 8150. 51 6 0. 1 43又 過 點(diǎn) a

44、( 0 . 8 2 , 0作. 平 衡 線 的 切 線 ， 切 點(diǎn) 為 g ， 讀 得 其 坐 標(biāo) 為xq 0.55,yq 0.678，因此：Rmin(2)xD yq yq xq0.82 0.6780.778 0.55所以， RminRmin(2)0.623可取操作回流比 R 1(R/ Rmin 1.6)2.5 塔頂產(chǎn)品產(chǎn)量、釜?dú)堃毫考凹訜嵴羝康挠?jì)算以年工作日為 290天，每天開車 24 小時(shí)計(jì)，進(jìn)料量為：10000000290 24 22.4641.42 kmol /h由全塔的物料衡算方程可寫出：V0 F D Wy0 0(蒸汽 )D 110.75kmol / hV0y0 Fx f DxD

45、WxWW 75 2. 1k7mol /hW L L qF RD qF q 1（泡點(diǎn)） V0 221.51kmol / h2.6 理論塔板層數(shù)的確定精餾段操作線方程：Rxyn 1xnD 0.4xn 0.51R 1 R 1 提餾段操作線方程：WWyn 1xmxw 3.4xm 0.0041V0V0q 線方程： x 0.143由相平衡方程式 y x 可得 y(x 1)1 ( 1)x x(y 1) 根據(jù)乙醇 水體系的相平衡數(shù)據(jù)可以查得： xD 0.82yD 0. 84xF 0.143yF 0. 4 89因此可以求得：D 1.152 F 5. 7 39 全塔的相對(duì)平均揮發(fā)度：D F 1.152 5.739

46、 2.57 由相平衡方程式與上述精餾段操作線方程交替計(jì)算： y1xD 0.82x10.64y20.73x20.59y30.67x30.46y40.58x40.39y5 0.41x5 0. 3 0 1y6 0.35x6 0. 27 4y7 0.23x7 0. 2 0 8y8 0.019x8 0. 1 7 3y9 0.09x9 0. 1 0 4xF0. 1 4 3由上結(jié)論可知：第九層為進(jìn)料板由相平衡方程式與上述提餾段操作線方程交替計(jì)算：y10 0.069y11 0.056y12 0.049y13 0.031y14 0.024x10 0.085 x11 0.047 x12 0.021 x13 0.0

47、093 x14 0.0034y15 0.006x15 0.0010 xW 0.0012所以：理論板層數(shù) N 15 1 142.7 全塔效率的估算全塔的相對(duì)平均揮發(fā)度：D F 1.152 5.739 2.57全塔的平均溫度：tmtW78.62 83.83 99.38387.30oC在溫度 tm 下查得 H2O 0.327mPa s, CH3CH2OH 0.38mPa s因?yàn)?Lxi Li所以， Lf 0.174 0.38 (1 0.174) 0.327 0.336mPa s全塔液體的平均粘度：Lm ( Lf LD LW )/3 (0.327 0.38 0.327)/3 0.344mPa s全塔效

48、率 ET 0.49( L) 0.245 0.4910.245 45%(4.36 0.344)2.8 、實(shí)際塔板數(shù) NPNP NT / ET 14/ 0.45 32塊(含塔釜)其中，精餾段的塔板數(shù)為： 9/ 0.45 20塊。第三章 精餾塔主題尺寸的計(jì)算3.1 精餾段與提餾段的體積流量3.1.1 精餾段液相平均溫度：735kg / m3整理精餾段的已知數(shù)據(jù)列于表 3-15 ，由表中數(shù)據(jù)可知：液相平均摩爾質(zhì)量：M M f M1 22 38.7 30kg /kmol22tmt f tD283.83 78.62281.2oC表 3-1 精餾段的已知數(shù)據(jù)位置進(jìn)料板塔頂 （第一塊板 ）xf 0.30y1

49、xD 0.92質(zhì)量分?jǐn)?shù)yf 0.712x1 0.89xf 0.143y1 xD 0.82摩爾分?jǐn)?shù)yf 0.21x1 0.64摩爾質(zhì)量/M Lf 22M Lf 38.4( kg / kmol )MVf 32.45MVl 39.81溫度/83.8378.62在平均溫度下查得 H2O 971.1kg / m3, CH3CH2OH液相平均密度為：1xLm1 xLmLmCH3CH 2OHH2O其中，平均質(zhì)量分?jǐn)?shù) xLm0.30 0.890.60所以， Lm 814kg / m3精餾段的汽相負(fù)荷 L RD 76.42kmol / hLMLm76. 428143 02. 8m23 h/同理可計(jì)算出精餾段的液

50、相負(fù)荷精餾段的負(fù)荷列于表 2表 3-2 精餾段的汽液相負(fù)荷名稱汽相液相平均摩爾質(zhì)量 /kg /kmol3036.13平均密度 /kg/m38141.251體積流量 /m3 /h2.82(0.000783m3 / s )2207.8(0.613m3 / s )3.1.2 提餾段整理提餾段的已知數(shù)據(jù)列于表 3-3，采用與精餾段相同的計(jì)算方法可以得到提餾 段的負(fù)荷，結(jié)果列于表 3-4。表 3-3 提餾段的已知數(shù)據(jù)位置塔釜進(jìn)料板xW 0.003xf 0.30質(zhì)量分?jǐn)?shù)yW 0.0102yf 0.722xW 0.0012xf 0.143摩爾分?jǐn)?shù)yW 0.011yf 0.21摩爾質(zhì)量/M LW 16.9M

51、Lf 22( kg / kmol )M LV 17.5M Vf 32.15溫度/99.3883.83表 3-4 提餾段的汽液相負(fù)荷名稱液相汽相平均摩爾質(zhì)量/kg /kmol20.225.6平均密度 /kg/m39110.816體積流量 /m3 /h6.92(0.0047m3 / s )2397.49(0.67m3 /s)3.2 塔徑的計(jì)算由于精餾段和提餾段的上升蒸汽量相差不大， 為便于制造， 我們?nèi)啥蔚乃较?等。有以上的計(jì)算結(jié)果可以知道：汽塔的平均蒸汽流量：(VSJ VST) 0.613 0.67 0.6415m3 /s汽塔的平均液相流量：(LSJ ST) 0.000783 0.0047 0.00274 m3 / s汽塔的汽相平均密度：V VJ VT 1.251 0 .811.603k3g5 m3/汽塔的液相平均密度：L LJ LT 814 91186 k3g m/3塔徑可以由下面的公式給出6Du由于適宜的空塔氣速 u (0.6 0.8)umax ，因此，需先計(jì)算出最大允許氣速 umax功能參數(shù)：0.00146 8631.103 1.0335從史密斯關(guān)聯(lián)圖查得：C20 0.073 ，由于 C C20(20)0.2，需先求平均表面張