精餾塔計(jì)算方法(技術(shù)部)

1、目錄設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)題 目 已知條件設(shè)計(jì)要 求 精餾設(shè)計(jì)技術(shù)指導(dǎo)文件選疋精餾方式選 擇操作壓力的選 擇加料方式和加熱狀態(tài)的選 擇塔板形式的選 擇再沸器、冷凝器等附屬設(shè)備的安 排精餾流程示意 圖 精餾塔工藝計(jì)算 物料衡算 精餾工藝條件計(jì)算 熱量衡算 塔板工藝尺寸設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)板參數(shù)塔徑 溢流裝塔板布置及浮閥數(shù)目與排 列流體力學(xué)驗(yàn)算氣相通過塔板的壓 降淹塔霧沫夾帶塔板負(fù)荷性能 圖霧沫夾帶線液泛線液相負(fù)荷上限 線漏液線液相負(fù)荷下限 線負(fù)荷性能圖塔的工藝尺寸設(shè)計(jì) 釜溫校核 熱量衡算接管尺寸設(shè)計(jì)符號(hào)說明參考文獻(xiàn)結(jié)束語設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)題目：年產(chǎn)噸乙醇板式精餾塔工藝設(shè)計(jì)已知條件：原料組成：含（）乙醇的度液體，其余為水

2、。產(chǎn)品要求：含量（）乙醇。殘液（）乙醇。冷卻水 入度，出度設(shè)計(jì)要求（）物料流程圖，塔版圖，塔體工藝圖（）各接口尺寸（）加熱劑 及冷卻劑用量。設(shè)計(jì)技術(shù)指導(dǎo)文件選定精餾方式：本設(shè)計(jì)采用連續(xù)精餾方式。原料液連續(xù)加入精餾塔中，并連續(xù)收集 產(chǎn)物和排出殘液。其優(yōu)點(diǎn)是集成度高，可控性好，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。由于所涉濃度 范圍內(nèi)乙醇和水的揮發(fā)度相差較大，因而無須采用特殊精餾。操作壓力：本設(shè)計(jì)選擇常壓，常壓操作對(duì)設(shè)備要求低，操作費(fèi)用低，適用于乙 醇和水這類非熱敏沸點(diǎn)在常溫（工業(yè)低溫段）物系分離。塔板形式：根據(jù)生產(chǎn)要求，選擇結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工，造價(jià)低廉的篩板塔，篩 板塔處理能力大，塔板效率高，壓降教低，在乙醇和水這種黏

3、度不大的分離工藝 中有很好表現(xiàn)。.加料方式和加料熱狀態(tài)：加料方式選擇加料泵打入。由于原料溫度穩(wěn)定，為減 少操作成本采用度原料冷液進(jìn)料。.由于蒸汽質(zhì)量不易保證，采用間接，蒸汽加熱。再沸器，冷凝器等附屬設(shè)備的安排：塔底設(shè)置再沸器，塔頂蒸汽完全冷凝后再 冷卻至度回流入塔。冷凝冷卻器安裝在較低的框架上，通過回流比控制期分流后， 用回流泵打回塔內(nèi)，餾出產(chǎn)品進(jìn)入儲(chǔ)罐。塔釜產(chǎn)品接近純水，一部分用來補(bǔ)充加 熱蒸汽，其余儲(chǔ)槽備稀釋其他工段污水排放。精餾流程簡(jiǎn)圖精餾塔工藝計(jì)算物料衡算：年產(chǎn)量噸（每年連續(xù)生產(chǎn)天），塔頂產(chǎn)品組成（）乙醇。原料（）乙醇水溶液，度。釜?dú)堃汉掖迹ǎ┑乃芤?。分子量水。乙醇物料衡算匯總摩爾

4、組平均分子摩爾流量成質(zhì)量流量質(zhì)量組成1量原料乙醇水釜液乙醇水餾出液乙醇水將質(zhì)量組成轉(zhuǎn)換為摩爾組成,。計(jì)算平均分子量：，。由方程組，因?yàn)榻獾玫梦锪虾馑銋R總表精餾工藝條件計(jì)算。（）確定回流比圖解法確定由圖知（）得圖解在圖上由點(diǎn)（，）在平衡線和對(duì)角線間向點(diǎn)（，）作梯級(jí)，由梯級(jí)個(gè)數(shù)確定最小理論板層數(shù)。（不包括再沸器）圖，已知和，由吉利蘭圖可確定一系列相關(guān)數(shù)據(jù)，繪出關(guān)聯(lián)圖。適宜回流比，取圖上曲線由急劇下降向平緩過渡階段所對(duì)應(yīng)的值作為操作回流比，得回流液熱狀況由塔頂產(chǎn)品組成查得塔頂溫度為度塔頂采用冷液回流，回流液溫度為' 度則定（'）度由參考資料附錄查得度下水，乙醇。度條件下，水（）乙醇（

5、）回流熱狀態(tài)參數(shù)參考下式計(jì)算 ，由塔內(nèi)回流比 ' ，塔外回流比'（）確定理論板層數(shù)。結(jié)果見圖，得理論板層數(shù)（不包括再沸器），精餾段，提餾段（不包括再沸器）（）確定實(shí)際板層數(shù)。假設(shè)塔釜溫度度，則塔頂與塔底平均溫度度在度下查得把代入公式，再度下查得其中精餾段有，提餾段。由精餾塔效率關(guān)聯(lián)曲線查得全塔效率得精餾塔工藝參數(shù)匯總表精餾塔工藝參數(shù)匯總塔板工藝尺寸設(shè)計(jì)選擇精餾段第一塊塔板為設(shè)計(jì)板。設(shè)計(jì)板參數(shù)在度下由參考資料查得表面張力計(jì)算，由參考資料由查平衡數(shù)據(jù)，換算為質(zhì)量濃度的乙醇在度時(shí)表面張力為.解得塔徑取塔板間距取板上液層高度。查篩板塔泛點(diǎn)關(guān)聯(lián)圖因。需校正,取安全系數(shù)為,則空塔氣速為,圓

6、整為.塔截面積，空塔氣速溢流裝置選用單液流弓形降液管，不設(shè)進(jìn)口堰()堰長，取()出口堰高，采用平直堰，堰上液層高度，由和在液流收縮系數(shù)圖上查得，圓整為，()弓形降液管寬度和面積。查參考資料圖得，停留時(shí)間 故降液管()驗(yàn)算液體在降液管中滯留時(shí)間尺寸可用()降液管底隙高度，取降液管處液體流速'.圓整為,為便于加工，選用平型受液盤。塔板布置()破沫區(qū)寬度，因V，取()邊緣區(qū)寬度()篩孔直徑 物料無腐蝕性，故可選厚度為的鋼板。取篩孔直徑。()孔中心距 篩孔按三角形排列。取孔中心距()開孔總數(shù)鼓泡區(qū)面積個(gè)，開孔率在范圍內(nèi)，塔板開孔面積()氣體通過篩孔氣速流體力學(xué)驗(yàn)算氣象通過塔板的壓降,()干板壓

7、降，()氣體通過液層的阻力,查干篩板流量系數(shù)圖得，液柱。由查充氣系數(shù)關(guān)聯(lián)圖得，()液柱()克服液體表面張力而引起的流動(dòng)阻力值很小，可忽略不計(jì)()單板壓降液柱，則本設(shè)計(jì)為常壓操作，對(duì)板壓降無特殊要求。層塔板數(shù),.液泛為防止塔內(nèi)發(fā)生液泛，應(yīng)使降液管內(nèi)清液層高度W ()因物系不起泡，取系數(shù)，()(),液體通過降液管壓降，。因?yàn)樗圆粫?huì)發(fā)生液泛。.霧沫夾帶量板上鼓泡層高度。在允許范圍內(nèi)。.漏液漏液點(diǎn)氣速篩板穩(wěn)定系數(shù)不會(huì)發(fā)生漏液。.液面落差，因板上沒有氣液接觸元件，流動(dòng)阻力較小，故忽略液面落差影響。.負(fù)荷性能圖.霧沫夾帶線取。板上鼓泡層高度則，繪入圖中得霧沫夾帶線.液泛線，()關(guān)系，整理得()關(guān)系,()

8、關(guān)系,()關(guān)系，整理得.液相負(fù)荷上限線.漏液線，因，繪入圖中得液泛線取極限值，得所以，即液相負(fù)荷下限線，取極限值，則整理得操作線，根據(jù)操作時(shí)氣液負(fù)荷和確定操作點(diǎn)， 該點(diǎn)與原點(diǎn)相連即得操作線，點(diǎn) 坐標(biāo)為，-操作彈性()在操作區(qū)內(nèi)適中位置()上限由霧沫夾帶線控制，下限由漏液線控制()查出上限下限彈性塔的工藝尺寸設(shè)計(jì)塔頂空間取為，頂部設(shè)置除沫器，全塔共塊塔板(不包括再沸器)，其中精溜段， 提餾段(不包括再沸器)進(jìn)料口放在從頂數(shù)第塊塔板，全塔共設(shè)置人孔個(gè)，分別 在，層板上方，塔釜內(nèi)和裙座上。板間距設(shè)計(jì)為，進(jìn)料口和人孔處塔版間距調(diào) 整為板間距為的塔段分別在第，板上方塔有效段高度() 塔釜空間高度，裙座高

9、度，全塔總高其中進(jìn)料口第板，高度回流液加到第塊板上，高度釜溫校核氣體通過單板壓降塔釜壓力為由于其中基本是水，查得塔釜壓力下水的沸點(diǎn)度誤差，所以塔釜溫度度合理熱量衡算()原料液溫度度到基準(zhǔn)溫度的比熱 平均比熱,原料液帶入熱量為()塔頂冷凝冷卻量塔頂蒸汽冷凝后再冷卻至度回流， 塔頂溫度度，與回流液平均溫度度，塔頂溫度 下氣化潛熱平均溫度度下的比熱，平均比熱，塔外蒸汽量，采用度的水作為冷卻劑，冷卻水出口溫度升至度，平均溫度，冷卻水循環(huán)量，塔頂產(chǎn)品溫度為度，到基準(zhǔn)溫度的比熱平均比熱，塔頂產(chǎn)品帶出熱量為()再沸器再沸器加入熱量按全塔熱量衡算計(jì)算， 加入熱量有再沸器加熱量，料 液帶入熱量。移出熱量有冷凝冷

10、卻熱量，產(chǎn)品帶出熱量，塔釜塔體熱損失，釜?dú)?液溫度度到基準(zhǔn)溫度比熱，平均比熱釜液帶出熱量,依熱量平衡關(guān)系 ，解得X()熱量衡算結(jié)果加入熱量和移出熱量平衡。熱量衡算匯總單位：加熱量移出熱量原料再沸器冷凝冷卻器產(chǎn)品熱量熱損耗釜液熱量管路計(jì)算各管在進(jìn)出口時(shí)管內(nèi)流體流量必須滿足要求:原料液 釜液回流餾出其中流速液體選，氣體所以英文字母塔板鼓泡區(qū)面積,降液管截面積，。篩孔面積，。塔截面積，。負(fù)荷系數(shù)，無因次泛點(diǎn)負(fù)荷系數(shù)，無因次。比熱，。篩孔直徑，。塔徑，。塔頂產(chǎn)品流量，或。霧沫夾帶量，（液）（氣）。液流收縮系數(shù)，無因次?？偘逍驶蛉?，無因次。原料流量，或。重力加速度，。干板壓降，。液體通過降液管的

11、壓降，。氣相通過塔板的壓降，。板上鼓泡層高度，。板上液層的有效阻力，。板上液層高度，。降液管底隙高度，。堰上液層高度，。與單板壓降相當(dāng)?shù)囊褐叨?，。溢流堰高度，?與克服表面張力的壓強(qiáng)降相當(dāng)?shù)囊褐叨?降液管內(nèi)清液層高度，。塔板間距，。物質(zhì)的焓，。穩(wěn)定系數(shù)，無因次。堰長，。塔內(nèi)液體流量，。分子量。篩孔總數(shù)。理論板數(shù)。實(shí)際板數(shù)。操作壓強(qiáng)，。單板壓強(qiáng)，。通過一層塔板的壓強(qiáng)降，層。進(jìn)料熱狀況參數(shù)，無因次。熱負(fù)荷，。再沸器熱負(fù)荷，。全凝器熱負(fù)荷，。熱負(fù)荷損失，。汽化潛熱，。氣體常數(shù)，。回流比，無因次。溫度，c或?？仔木?，。溫度，c或。塔頂溫度，c或。'回流液溫度，c或?？账馑?，。按板上層液上方有效流通面積計(jì)的氣速,極限空塔氣速，。篩孔氣速，。漏液點(diǎn)氣速，。'降液管底隙處液體流速，。精餾段上升蒸氣量，。塔內(nèi)氣相流量，。塔內(nèi)氣相流量，。'提餾段上升蒸氣量，。釜?dú)堃毫髁?，或。冷卻水量，加熱蒸氣量，。邊緣區(qū)寬度，。弓形降液管的寬度，。破沫區(qū)寬度，。液相組成，摩爾分率。氣相組成，摩爾分率。塔的有效高度，。希臘字母a相對(duì)揮發(fā)度，無因次。£ '板上液層充氣系數(shù)，無因次。T 液體在降液管內(nèi)