乙醇——水篩板精餾塔工藝設(shè)計-課程設(shè)計

1、學院化工原理課程設(shè)計任務(wù)書專業(yè):班級:姓名：學號：設(shè)計時間：設(shè)計題目：乙醇一一水篩板精儲塔工藝設(shè)計（取至南京某廠藥用酒精生產(chǎn)現(xiàn)場）設(shè)計條件：1.常壓操作，P=1atm（絕壓）。2.原料來至上游的粗儲塔，為95乙一96c的飽和蒸汽。因沿程熱損失，進精儲塔時原料液溫度降為90Co3.塔頂產(chǎn)品為濃度92.41%（質(zhì)量分率）的藥用乙醇，產(chǎn)量為40噸/日。4 .塔釜排出的殘液中要求乙醇的濃度不大于0.03%（質(zhì)量分率）。5 .塔釜采用飽和水蒸汽加熱（加熱方式自選）；塔頂采用全凝器，泡點回流。6 .操作回流比R=（1.12.0）Rnin。設(shè)計任務(wù)：1.完成該精儲塔工藝設(shè)計，包括輔助設(shè)備及進出口接管的計算和

2、選型。2 .畫出帶控制點的工藝流程圖，t-x-y相平衡圖，塔板負荷性能圖，篩孔布置圖以及塔的工藝條件圖。3 .寫出該精流塔的設(shè)計說明書，包括設(shè)計結(jié)果匯總和對自己設(shè)計的評價。時間指導教師:1設(shè)計任務(wù)1.1 任務(wù)1.1.1設(shè)計題目乙醇一水篩板精儲塔工藝設(shè)計（取至南京某廠藥用酒精生產(chǎn)現(xiàn)場）1.1.2設(shè)計條件234561.常壓操作，P=1atm（絕壓）.原料來至上游的粗儲塔，為95-96C的飽和蒸氣。因沿程熱損失，進精儲塔時原料液溫度降為90Co.塔頂產(chǎn)品為濃度92.41%（質(zhì)量分率）的藥用乙醇，產(chǎn)量為40噸/日。.塔釜排出的殘液中要求乙醇的濃度不大于0.03%（質(zhì)量分率）。.塔釜采用飽和水蒸氣加熱（

3、加熱方式自選）；塔頂采用全凝器，泡點回流。操作回流比R=(1.12.0)Rmin1.1.3設(shè)計任務(wù)1 .完成該精儲塔工藝設(shè)計，包括輔助設(shè)備及進出口接管的計算和選型。2 .畫出帶控制點的工藝流程示意圖，t-x-y相平衡圖，塔板負荷性能圖，篩孔布置圖以及塔的工藝條件圖。3 .寫出該精儲塔的設(shè)計說明書，包括設(shè)計結(jié)果匯總和對自己設(shè)計的評價。1.2設(shè)計方案論證及確定1.2.1 生產(chǎn)時日設(shè)計要求塔日產(chǎn)40噸92.41%乙醇，工廠實行三班制，每班工作8小時，每天24小時連續(xù)正常工作。1.2.2 選擇塔型精儲塔屬氣一液傳質(zhì)設(shè)備。氣一液傳質(zhì)設(shè)備主要分為板式塔和填料塔兩大類。該塔設(shè)計生產(chǎn)時日要求較大，由板式塔與填

4、料塔比較1知：板式塔直徑放大時，塔板效率較穩(wěn)定，且持液量較大，液氣比適應(yīng)范圍大，因此本次精儲塔設(shè)備選擇板式塔。篩板塔是降液管塔板中結(jié)構(gòu)最簡單的，它與泡罩塔相比較具有下列優(yōu)點：生產(chǎn)能力大10-15%,板效率提高15流右，而壓降可降低30面右，另外篩板塔結(jié)構(gòu)簡單，消耗金屬少，塔板的造價可減少40%右，安裝容易，也便于清洗檢修2。因此，本設(shè)計采用篩板塔比較合適。1.2.3 精微方式由設(shè)計要求知，本精儲塔為連續(xù)精儲方式。1.2.4 操作壓力常壓操作可減少因加壓或減壓操作所增加的增、減壓設(shè)備費用和操作費用，提高經(jīng)濟效益，在條件允許下常采用常壓操作，因此本精儲設(shè)計選擇在常壓下操作。1.2.5 加熱方式在本

5、物系中，水為難揮發(fā)液體，選用直接蒸汽加熱，可節(jié)省再沸器。1.2.6 工藝流程原料槽中的原料液先由離心泵送到預熱器預熱，再進精儲塔，精儲塔塔頂蒸汽經(jīng)全凝器冷凝，泡點回流，塔頂產(chǎn)品輸送進乙醇貯存罐，而再沸器則加熱釜液，塔釜產(chǎn)品流入釜液貯存罐。2篩板式精儲塔的工藝設(shè)計2.1 精微塔的工藝計算2.1.1 乙醇和水的汽液平衡組成相對揮發(fā)度口的計算：塔頂產(chǎn)品濃度為92.4%,因此，可近似看成純乙醇溶液；同理，塔底濃度為0.02%可近似看成純水溶液。所以，塔頂溫度為乙醇沸點為78.3C,塔底溫度為水的沸點96.0C表2-1查書2得：不同溫度下乙醇和水的汽液平衡組成如下表所示：液相摩爾分數(shù)x氣相摩爾分數(shù)y溫度

6、/c液相摩爾分數(shù)x氣相摩爾分數(shù)y溫度/C0.000.001000.32730.582681.50.01900.170095.50.39650.612280.70.07210.389189.00.50790.656479.80.09660.437586.70.51980.659979.70.12380.470485.30.57320.684179.30.16610.508984.10.67630.738578.740.23370.544582.70.74720.781578.410.26080.558082.30.89430.894378.15根據(jù)以上數(shù)據(jù)畫出以下乙醇-水的t-x(y)相平衡圖，

7、以及乙醇-水的x-y圖乙醇-水t-x(y)圖度溫1051009590858075706560555045403530252015105000咤醇0象x-y4相評輯圖.60.70.80.91x(y)0.80.70.6y0.50.40.30.20.1000.10.20.30.40.50.60.70.8通過試差法求出塔頂、塔底、進料處、加料板的乙醇氣相組成95.5-89.090-95.50.17-0.3891一丫進料板0.1795.5-89.090-95.50.0190-0.0721-X進料板0.0190解得X進料板=0.0639Y進料板=0.355計算塔頂、塔底、進料處相對揮發(fā)度計算公式為：aYa

8、(1-Xa)(1-Ya)Xa78.41-78.15_78.15-78.30.7815-0.89430.8943丫頂YIk=0.829278.41-78.15_78.3-78.150.7472-0.8943-X頂,0.8943X頂=0.8094100-95.5_96-95.50-0.17-Y頂-0.17100-95.596-95.50-0.019-X底-0.0190塔頂：a頂=1.123塔底：a底=8.957加料板：a加料板=8.063計算乙醇-水的平均相對揮發(fā)度：乙醇一水的相對揮發(fā)度一般應(yīng)用各溫度下的揮發(fā)度的幾何平均值或者算術(shù)平均值表示,本設(shè)計中使用各溫度下的幾何平均值來表示。a-、沁頂a底=

9、2.322.1.2全塔物料衡算原料液中：設(shè)A組分乙醇；B組分水查書6和書口得：乙醇的摩爾質(zhì)量:M乙=46.07kg/kmol水的摩爾質(zhì)量：M水=18.02kg/kmol=0.8260.9241/46.070.9241/46.070.0759/18.02Xw=0.00007820.02/46.070.02/46.070.98/18.02因為入口的原料液是上游為9596c的飽和蒸汽冷卻至90oC所得，因此，xF的液相組成就是95.50c的氣相組成。經(jīng)查表得，95.50c的飽和蒸汽進料液的摩爾組成為:XF=0.17根據(jù)產(chǎn)量和所定工作時間，即日產(chǎn)40噸92.41%乙醇，每天24小時連續(xù)正常工作，則3原

10、料處理量：D=40.51(kmol/h)24(0.826546.070.1718.02)DXf-Xw0.17-0.00007820206F-Xd-Xw-0.826-0.00000782一.F=196.650kmol/hW=F-D=196.650-40.51=156.140kmol/h求q值由表2-1乙醇-水的平衡數(shù)據(jù)用內(nèi)差法求得原料進入塔時90C時的氣液相組成為：Xa=0.0639yA=0.3554由FxF=L丫+Vy和F=L+V得L=125.26(kmol/h),XayA.q=L/F=0.6360則：q線方程為y=-q-x-*=-1.747x+0.467q-1q-1塔頂和塔釜溫度的確定由t-

11、x-y圖可知：塔頂溫度tD=78.30C,塔底溫度tw=96.00C,t=1/2(tD+tw)=87.15C回流比和理論塔板的確定用內(nèi)差法求得進料板的氣液相組成（90c進料）進料板位于平衡線上，則:xq=X進料板=0.0639yq=Y進料板=0.355Rminxd-yqyq一Xq0.826-0.3550.355-0.0639-1.618R=1.5*Rmin=1.5*1.618=2.427操作方程的確定精儲段：L=RD=2.42740.51=98.318kmol/hV=(R1)D=(2.4271)40.51=138.828kmol/h提儲段：l=LqF=98.3180.636*196.650=2

12、23.387kmol/hV=V-(1-q)F=138.828-(1-0.636)*196.650=67.247kmol/hb、精鐳段操作方程:Lyn1=VXn2XvD98.31840.51-Xn-*0.826=0.708xn0.292138.828138.828提鋪段操作線方程:LWyn1=Xn一XwVV223.387Xn67.247156.140*0.0000782=3.322Xn-0.00018267.247相平衡方程為:二Xnyn二1(1T)xXn=一ayn-(:-1)ynyn2.32-1.32yn板效率及實際塔板數(shù)的確定(1)求all平均溫度At=87.15(C)下Na=0.449mp

13、as仙e=0.3281mpas貝Ul=Xfa+(1Xf)e=0.17X0.449+(10.17)X0.3281=0.3487mpasaal=2.35X0.3487=0.8194(2)求板效率Et由apl=0.8194,由化工原理(下)164頁圖10-20查得耳=51%偏低;實際工作Et有所提高，因此取Et=70%.（3）求實際板數(shù)由N=Nt一1得Et精儲段實際板數(shù)：N精=21/0.70=30（塊）提儲段實際板數(shù)：N提=7/0.70=10（塊）全塔板數(shù)：N=40塊2.2 精微段物性衡算2.2.1 物料衡算操作壓強P=101.325溫度tmtD=78.300CtF=900Ctw=96.000Ctm

14、=tD2tF78.30900c=84.15C定性組成查平衡曲線得到x1=0.810(1)塔頂y1=XD=0.826進料yf=0.355xf=0.0639平均分子量Mm查附表知:(1)塔頂：MVDm=0.826父46.07+(1-0.826)x18.02=41.189(g/mol)MLDm=0.810x46.07+(1-0.810)x18.02=40.730(g/mol)進料：MVFm=0.355父46.07+(1-0.355)父18.02=27.978(g/mol)MLFm=0.0639M46.07+(1-0.0639)x18.02=19.810(g/mol)平均分子量MMVDmMVFm41.

15、18927.978,=2mVFm=34.584(g/mol)22MLm=MldmMlfm=40.73019.810=30.270(g/mol)22平均密度Pm由書6和書：1/Plm=3a/Pla+9b/PlbA為乙醇B為水塔頂：在78.30c下：Pla=744.289(kg/m3)PLB=972.870(kg/m3)=0.9241/744.289+(1-0.9241)Z972.870則PLMD=758,716(kg/m3)p-LMD進料：在進料溫度90CT：:LA=729.9(kg/m3):lb=965.3(kg/m3)0.063946.07aA=0.063946.07(1-0,0639)18

16、.02=0.1491=0,149+(1-0.149)729.9965.3則：lmf=921.0(kg/m3)即精儲段的平均液相密度：LM=(758.716+921.0)/2=839.858(kg/m3)平均氣相密度“m=j=101,32534.64岬kg/m3)RT8.314(84.15273.15)液體平均粘度lm液相平均粘度依下式計算：|gNIm=xlgNj塔頂：查書6和書7中圖表求得在78.3C下：A是乙醇，B是水,DA=0.504mpas;DB=0.367mpas;lgLD=0.826lg(0.504)+0.174lg(0.367)貝U%=0.477(mpas)進料：在90c下：NFA

17、=0.428mpas;NFB=0.3165mpas。lg.=0.0639lg(0.428)+(1-0.0639)lg(0.3165)則=0.3226(mpas)N1m=(k+小/2=(0.477+0.3226)=0.3998液體表面張力；：m塔頂：查書6和書7求得在78.30C下:二A=18.447mN/m二b=62.974mN/m二MD=0.82618.4470.17462.974=26.194(mN/m)進料：在90c下：二A=17.29mN/m；入=60.79mN/mAb二mf=0.063917.29(1-0.0639)60.79=58.01(mN/m)貝U二m=(二md+二mf)/2=

18、(26.194+58.01)/2=42.102(mN/m)2.2.2 氣液體積流率的計算由已知條件V=138.828kmol/hL=98.318kmol/h得VMvm138.82834.63/、VS=1.131(m3/s)36007VM36001.180LS=LMlmJ-330.27=eg53/s)3600：lm3600839.8582.3 塔和塔板主要工藝尺寸計算2.3.1 塔板橫截面的布輅計算塔徑D的計算參考化工原理下表10-1,取板間距HT=0.45mhL=0.06mHt-hL=0.45-0.06=0.39m兩相流動參數(shù)計算如下0.0011.1313.81.8LV=LsVs1/2=0.0

19、236參考化工原理下圖10-42篩板的泛點關(guān)聯(lián)得：Cf20=0.083Cf=Cf20200.083421021=0.09630.2Uf=Cf20(20，0.50.5839.8581.180、c/，、=0.0963-=2.567(m/s)1.180本物系不易起泡，取泛點百分率為80%可求出設(shè)計氣速un=0.8*uf=0.82.567=2.053(m/s)411314=0.838m3.142.053根據(jù)塔設(shè)備系列化規(guī)格，將D圓整到D=1m作為初選塔徑，因此重新校核流速u1.1319un=1.441(m)0.78511實際泛點百分率為團=純=0.561uf2.567:二D八八/2八八2AT=0.78

20、51=0.785m4塔板詳細設(shè)計選用單溢流，弓形降液管，不設(shè)進口堰。因為弓形降液管具有較大容積，又能充分利用塔面積，且單溢流液體流徑長,塔板效率高，結(jié)構(gòu)簡單，廣泛用于直徑小于2.2米的塔中。4(1)溢流裝谿取堰長lw=0.7D=0.7X1=0.7m,選擇平流溢流堰出口堰高hw=hL-hOW,已取d=0.06h0W=2.84X10，E(Lh)2/3lw由Lho,=3.544/072.5=8.644(lw).查化工原理下圖10-48得：E=1.025h0W=2.84X10X1.025(3.544/0.7)2/3=0.00859mhw=hL-hOW=0.06-0.00859=0.0514m取hw=0

21、.06是符合的。.hL=hw+ho=0.06+0.00859=0.0686m修正后hL對5影響不大，顧塔徑計算不用修正(2)降液管寬度W與降液管面積A由lw/D=0.7查化工原理下圖10-40彳4:WdAf-=0.149=0.088DAWd=0.149X1=0.149m:L22Af=0.08810.0691m4(3)降液管底隙高度ho因物系較清潔，不會有臟物堵塞降液管底隙，取液體通過降液管底隙速度uo=0.07m/s.ho=-Ls=000=0.024m過/、,取ho=0.04mlwuo0.700.07(4)塔板布谿取安定區(qū)寬度WS=0.08m,取邊緣區(qū)寬度WC=0.04mD1x=-Wd-WS-

22、0.1490.08)=0.271mD-r=l-WC=0.5-0.04=0.46m2AC.L2222JxjAa=2xVrx+rsin一180r)22n210.271!八一2、=20.271Y0.46-0.271+父0.46sinI=0.468(m)I1800.46)篩板數(shù)n與開孔率中初取do=6mm,=3.0呈正三角形排列dot=3.0*6=18MM依下式計算塔板上的開孔率中邛=皿=O.907?=0.9072=0.101=10.1%則每層塔板上的開孔面積Ao為:Aa(t/d0)(18/6)Ao=Aa=0.1010.468=0.0473m2=1674孔A0_0.047342-=2do3.14*0.

23、0062.3.2篩板能校塔流體力學校核1板壓降的校核(1)干板壓降相當?shù)囊褐叨热“搴?=3mm,=30=0.5，查化工原理下圖10-45得:do6.0o=0.74Vs1.131U023.911m/sA00.04732Uo：v2h1*UoVPvcCEhc=*=0.0512g【Co八L0.051223.911、11.180、cccii=0.0748mI0.74)1839.858)液柱(2)氣體穿過板上液層壓降相當?shù)囊褐叨萮lUaVs1.131AT-Af0.78512-0.0691=1.606(m/s)相應(yīng)的氣體動能因子Fa=u”.5=1.6061.1800.5=1.745查化工原理下圖10-4

24、6得：0=0.58hl=B(hw+l%w)=0.58父0.0686=0.0398m液柱(3)克服液體表面張力壓降相當?shù)囊褐叨萮h=9.81d0442.10210，9.81839.858610二=0.00341m氣體通過篩板壓降相當?shù)囊褐叨燃窗鍓航担篽p=h+h+Mhp=0.07480.03980.00341-0.1180mp本設(shè)計系常壓操作，對板壓降本身無特殊要求。液面落差對于篩板塔，液面落差很小，且本設(shè)計的塔徑和液流量均不大，故可忽略液面落差的影響。1液沫夾帶量的校核hf-2.5hL-0.0686*2.5-0.1715mqf325.710Ua仃1H1/_-65.71042.10210“3

25、.21.60610.45-0.1715J=0.0369Kg液/Kg汽0.03690.1Kg液/Kg氣故在設(shè)計負荷下不會發(fā)生過量液沫夾帶3溢流液泛條件的校核溢流管中的當量精液高度可由式hf=0.153,9)計算液體沿篩板流動時，阻lwho力損失很小，其液面落差可忽略不計，即0=Qo已知：hL=0.0686m,A=0,LLLs:00.001$hhf=0.153l=0.153I=0.000195mwhoJ0.7x0.04)故降液管內(nèi)的當量精液高度:Hd=hL八hfhf=0.068600.0001950.1715=0.2403m乙醇-水混合液不易起泡，取*=0.6,則降液管內(nèi)泡沫層高度:Hfd=二0.

26、4005sLs0.001不會產(chǎn)生嚴重的氣泡夾帶。4漏液點的校核漏液點的孔速為：Uow=4.4Co,(0.0056-0.1孫二八二)三/何=4.40.74.(0.00560.130.0686-0.00341)839.858/1.180=9.155(m/s)篩孔氣速Uo=Vs_1.131Ao0.0473=23.911(m/s)塔板穩(wěn)定系數(shù)k=uo=23.911=2.6121.52.0Uow9.155表明具有足夠的操作彈性。根據(jù)以上各項流體力學驗算，可認為設(shè)計的塔徑及各工藝尺寸合適2.4精微段塔板負荷性能圖注：以下計算常用how=2.84m10E(a)2/3得，w(Ls),E45經(jīng)驗計算，lwlw取

27、E=1.0則hownZfdMlOMLOMlHl/jZBIO與J3600=0.8462s”30.70.72.4.1 過量液沫夾帶線lr-c-6f、-、.方95.7父10Ua3.2,ca依下式計算：ev=a一(2-1)HHT-hfJ式中：Ua=VS=VS=1.397VsAT-Af0.7851-0.06912/32/3hf=2.5(hw+how)=2.5(0.05020.8462Ls)=0.1262.1155Ls令ev=0.1kg液/kg氣，由。=42.1xION/m,HT=0.45m代入式(2-1)得：0.1=5.70(1397Vs石)3.242.102100.45-0.126-2.1155Ls2

28、/3整理得：Vs=1.83-11.93Ls在操作范圍中，任取幾個Ls值，根據(jù)上式算出Vs值列于表2-3中:表23Ls,m3/s0.0020.0040.0060.008Vs,m3/s1.6411.5291.4361.353依表中數(shù)據(jù)在作出過量液沫夾帶線（參見圖2-1）2.4.2溢流液泛線由式牛hwHT和Hd=hw+how+2hf4hf聯(lián)立求解。hc=0.051(%)CoV2)=0.051)2f0.051(Vs)2(18)=0.0585Vs20.740.0473839.858hl=P(hw+how)=0.58(0.0502+0.8462Ls2/3)=0.0291十0.4908Ls2/3故h=0.0

29、578Vs2+0.02910.4908Ls2/3+0.00409pss22/3=0.0578Vs+0.4908Ls+0.0332hd=0.153(上)2=0.153()2=195.2Ls2WJ:lwhg0.70.0422/32/320.6(0.450.0502)-0.0578Vs+0.4908Ls+0.0332+0.0502+0.8462Ls+195.2Ls整理得：Vs2=3.19-23.13L2/3-3377.16L(2-18)表2-4取若干Ls值依(2-18)式計算Vs值，見表2-4,作出液泛線LsM10：m3/s0.0020.0040.0060.008Vs,m3/s1.6761.5981

30、.5191.432(參見2-1圖)2.4.3 液相上限線取液體在降液管中停留時間為5秒。則Lsman=0.45X0.0691=0.00622（m3/s）siiian,5在Lsman=0.00622m3/s處作出垂線得液相負荷上限線，可知在圖上siiian它為與氣體流量VS無關(guān)的垂直線。（參見圖2-1）2.4.4 漏液線（氣相負荷下限線）由hL=hw+how=0.0502+0.8462Ls2/3,Uow=”1代入下式求漏液點氣速式:AoVsminAow=4.4C。0.00560.137-h：1/：v=4.40.740.00560.13(0.05020.8462L-3)-0.00341839.85

31、8,s1.180將Ao=0.0476代入上式并整理得Vsmn=3.256J6.206十78.292Ls2/3Ao2/3Vsmin=0.154.6.02678.292Ls據(jù)上式，取若干個Ls值計算相應(yīng)Vs值，見表2-5,作漏液線（參見圖2-1）表2523，Ls父10,m/s0.0020.0040.0060.008Vs,m3/s0.4200.4400.4560.4702.4.5 液相下限線取平頂堰堰上液層高度h。卬=6mm,作為液相負荷下限條件，低于此下限，則不能保證板上液流分布均勻。則how=2.84104E（工）2/3lw0.006=2.8410，1.013600Ls2/30.7整理得：Ls,

32、min=5.88父10m3/s在圖上Ls,min=5.88h10m3/s處作垂線即為液相下限線。（見圖2-2）2.4.6操作線P點為操作點，其坐標為：Vs=1.131m3/s,Ls=0.001m3/s3600OP為操作線，OP與液泛線的交點對應(yīng)氣相負荷為U,ma;n,與漏夜線的交點對應(yīng)氣相負荷為VUn.可知：V170精微段的操作彈性=-smx=,170=4.36Vs,min0.39圖2-1精微段塔板負荷性能圖Ls(m3/h)液末夾帶線液泛線漏夜線液相下限線夜相上限線操作線2.5提微段物性衡算2.5.1 物料衡算操作壓強P=101.325溫度tmtD=78.30CtF=90Ctw=96.0Ctw

33、tf96900。00m=-=-=93c22定性組成塔斧xW=0.OOO078渲相平衡圖得到：yW=0.0014進料yf=0.355xf=0.0639平均分子量Mm查附表知:(1)塔斧：MVWm=0.0014x46.07+(1-0.0014)x18.02=18.059(g/mol)MLWm=0.0001M46.07+(1-0.0001)x18.02=18.02(g/mol)(2)進料:MVFm=0.355x46.07+(1-0.355)x18.02=27.99(g/mol)MLFm=0.063946.07+(1-0.0639)乂18.02=19.81(g/mol)平均分子量VmMVWmMVFm=

34、18.05127:99=23.02(g/mol)MLm=MLWMMlfm=18.0219.81=18.92(g/mol)22平均餐度Pm由式：1/Plm=aa/Pla+ab/*lb塔斧：查書6和書7在96.0C下：A乙醇B水Pla=722.38(kg/m3)%=961.16(kg/m3)1=0.0000782/722.38+(1-0.0000782)/961.16LMW：lmw=961.135(kg/m3)進料：在進料溫度90c下：A=729.9(kg/m3)B=965.3(kg/m3)aA0.063946.07=0.1490.063946.07(1-0.0639)18.021二0.149(1

35、-0.149)：lMf729.9965.3則：lmf=921.0(kg/m3)即提儲段的平均液相密度：lm=(961.135+921.0)/2=941.067(kg/m3)平均氣相密度_PMVM7M-RT101.325*23.028.314*(93273.15)=0.766(kg/m3)液體表面張力二；m塔釜：查書6和書7得在96.0C下：er=16.688mN/mcB=58.99mN/m(rmv=0.0014*16.688+(1-0.0014)*58.99=58.930(mN/m)(2)進料：查書6和書得在90c下:=A=17.29mN/m0b=60.79mN/mAb二mf=0.063917

36、.29(1-0.0639)60.79=58.01(mN/m)則仃m=(0Mw+dmf)/2=(58.930+58.01)/2=58.47(mN/m)液體平均粘度lm塔釜：查書6和書7得在96.0C下：wa=0.391mpas;WB=0.2977mpas;lgJLW=0.0014lg(0.391)+0.9986lg(0.2977)貝ULW=0.295(mpas)進料：查書6和書7得在90c下：Nfa=0.388mpas;NFB=0.290mpas。lg.=0.0639lg(0.388)+(1-0.0639)lg(0.290)則lF=0.3226(mpas)lm=(w+f)/2=(0.295+0.

37、3226)/2=0.309(mpas)2.5.2氣液體積流率的計算由已知條件V=70.11kmol/hL=226.6kmol/h得一VMvmVs=：3600VM67.387*23.023600*0.766=0.562(m3/s)LMLM223.387*18.92Ls=3600dlm3600*941.067=0.00125(m3/s)2.6塔和塔板主要工藝尺寸計算2.6.1 塔板橫截面的布輅計算塔徑D的計算參考化工原理下表10-1,取板間距Ht=0.3m丁=0.06mHt-hL=0.3-0.06=0.24m兩相流動參數(shù)計算如下Flv：LvLSVS0.001250.562941.067、1/2)1

38、/2=0.07800.766參考化工原理（下）圖10-42篩板的泛點關(guān)聯(lián)得:Cf20=0.06Cf=Cf200.20.2閡=。6管卜0.0744uf=Cf200.5=0-0744(941.00.766)1,2=2-607(m/s)本物系不易起泡，取泛點百分率為80%可求出設(shè)計氣速un=0.82.607=2.085(m/s)Dt=4Vs3.14un4*0.562=0.586m3.14*2.085由精儲段知，將D取到D=1m作為初選塔徑，因此重新校核流速u0.586Un=0.785*1*1=0.746(m/s)實際泛點百分率為un=0746=0.286uf2.607.二D2，22At=0.7851

39、=0.785m塔板詳細設(shè)計選用單溢流，弓形降液管，不設(shè)進口堰。因為弓形降液管具有較大容積，又能充分利用塔面積，且單溢流液體流徑長,塔板效率高，結(jié)構(gòu)簡單，廣泛用于直徑小于2.2米的塔中。4(1)溢流裝谿取堰長lw=0.7D=0.7X1=0.7m,選擇平流溢流堰出口堰高hw=hL-hOW,已取d=0.06h0w=2.84Xi0E(5)2/31 w由Lh)2.5=4.491/0.72.5=10.954查化工原理下圖10-48得：E=1.025h0W=2.84X10-3X1.025(4.491/0.7)2/3=0.0101mhw=hL-hOW=0.06-0.0101=0.0499m取hw=0.05是符

40、合的。.hL=hW+hOW=0.05+0.0101=0.0601m修正后hL對Un影響不大，顧塔徑計算不用修正.(2)降液管寬度W與降液管面積A由lw/D=0.7查化工原理下圖10-40彳3:%=0.149=0.088DATWd=0.149X1=0.149m二22Af=0.08812-0.0691m24(3)降液管底隙高度hO因物系較清潔，不會有臟物堵塞降液管底隙，取液體通過降液管底隙速度uo=0.07m/s.ho=-L=0.00125=0.0255m過小,取ho=0.04mlwuo0.700.07(4)塔板布谿取安定區(qū)寬度WS=0.08m,取邊緣區(qū)寬度WC=0.04mD1x=WdWS0.14

41、90.08=0.271m22Dr=-Wc=0.5-0.04=0.46m2Aac222,22.AX=2xqr-x+rsin、180r=20.27K0.462-0.2812+工父0.462sin,02711=0.468(m2)I1800.46)(3)篩板數(shù)n與開孔率中初取do=5mm,工=4.0呈正三角形排列dot=5.0M4=20mm依下式計算塔板上的開孔率中*0.9070907=0.0567=5.67%則每層塔板上的開孔面積Ao為:(t/d。)242Ao=Aa=0.05670.468=0.0265m2=1351孔A0_0.026522二d03.140.005442.6.2篩板能校塔流體力學校核

42、板壓降的校核氣體通過篩板壓降相當?shù)囊褐叨龋篽p=hc+hL+h.(1)干板壓降相當?shù)囊褐叨热“搴?=3mm,上=30=0.6，查化工原理下圖10-45得:do5.0Co=0.74uOVs0.5620.0265=21.208m/shc=0.051回)色上0.05121.20820.766)=0.0341m液柱(CoJVPLJ00.74/1941.067J(2)氣體穿過板上液層壓降相當?shù)囊褐叨萮iVs0.562ua=2=0.785(m/s)At-Af0.78512-0.0691相應(yīng)的氣體動能因子Fa=Ua：0.5=0.7850.7660.5=0.687aa查化工原理下圖10-46得：B=0.

43、72h|=P（hw+限）=Pl=0.72x0.0601=0.0433m液柱(3)克服液體表面張力壓降相當?shù)囊褐叨萮_49.81pLdo4*58.479.81*941.067*5=0.00507m板壓降hp=hc+hL+h.=0.0341+0.0433+0.00507=0.0825m本設(shè)計系常壓操作，對板壓降本身無特殊要求1液沫夾帶量的校核3.23.2ev=5.7*10-6/ua=57*10-60.785=0.0196kg液/Kg汽IHT-hf）58.47*10-310.3-2.5*0.060熊0.0370.1Kg液/Kg氣故在設(shè)計負荷下不會發(fā)生過量液沫夾帶。2溢流液泛條件的校核溢流管中的當量精液高度可由式Zhf=0.153I-L計算液體沿篩板流動時，阻1.lwho力損失很小，其液面落差可忽略不計，即4=0。已知：hL=0.0601m,A=0,hf=2.5*0.0601=0.1503mkrLsf00.00125V工hf=0.153=0.153=0.000305m(lwhoJ0.7X0.04；故降液管內(nèi)的當量精液高度：Hd二hL一二hfhf=0.06010.0003050.1503=0.211m乙醇-水混合液不易起泡，取*=0.6,則降液管內(nèi)泡沫層高度:Hfd=20U=0.351(1.