丙酮-水溶液直接蒸汽加熱篩板精餾塔設(shè)計(jì)

1、化工原理課程設(shè)計(jì) 液體表面張力的阻力計(jì)算 液體表面張力所產(chǎn)生的阻力 液柱 氣體通過(guò)每層塔板的高度可計(jì)算： （700Pa=設(shè)計(jì)允許值）2液面落差 對(duì)于篩板塔，液面落差很小，由于塔徑和液流量均不大，所以可忽略液面落差的影響。液沫夾帶 液沫夾帶量，采用公式 由 所以 故設(shè)計(jì)中液沫夾帶量允許范圍內(nèi)漏液 對(duì)于篩板塔，漏液點(diǎn)氣速： =5.89m/s 實(shí)際空速： 穩(wěn)定系數(shù)： 故在本實(shí)驗(yàn)中無(wú)明顯漏液。液泛 為防止塔內(nèi)發(fā)生液泛，降液管內(nèi)液高度應(yīng)服從式子 取 而，板上不設(shè)進(jìn)口堰，則有 液柱 可知，本設(shè)計(jì)不會(huì)發(fā)生液泛七、塔板負(fù)荷性能圖 1精餾段塔板負(fù)荷性能圖 1.1漏液線查圖知 = 在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)值，已上式

2、計(jì)算 0.00060.00150.00300.0045 0.21430.22280.23340.24191.2液沫夾帶線以ev=0.1kg液/kg氣為限，求Vs-Ls關(guān)系如下： 解得VS=0.5901-9.2282LS2/3 0.00060.00150.00300.0045 0.5240.46920.39810.3386可作出液沫夾帶線21.3液相負(fù)荷下限線液相負(fù)荷低于此線就不能保證塔板上液流的均勻分布，將導(dǎo)致塔板效率下降，對(duì)于平直堰，取堰上液層高度=0.00526作為最小液相負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)。=EE=1,則 據(jù)此可作出與氣體流量無(wú)關(guān)的垂直液相負(fù)荷下限3.1.4液相負(fù)荷上限線以3s 作為液體在降液管中

3、停留時(shí)間的下限故據(jù)此可作出與氣體流量無(wú)關(guān)的垂直液相負(fù)荷上線4。1.5液泛線為使液體能由上層塔板順利地流入下層塔板降液管內(nèi)，須維持的液層高度令 ， 聯(lián)立得 整理得： 0.0215=0.39-355.3-1.74列表計(jì)算如下 0.00060.00150.00300.0045 0.5890.5430.5000.450由此表數(shù)據(jù)即可做出液泛線5。根據(jù)以上各線方程，可做出篩板塔的負(fù)荷性能圖如下：精餾A）在負(fù)荷性能圖A上，作出操作點(diǎn)A，連接OA，即可作出操作線。由圖可以看出，該篩板的操作上線為液泛控制，下線為漏液控制。由圖查得Vs，max= 1.46m3/s Vs，min= 0.5m3/s故操作彈性為Vs

4、，max/Vs，min=2.922提餾段塔板負(fù)荷性能圖2.1漏液線查圖知 = 在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè)值，已上式計(jì)算 0.00060.00150.00300.0045 0.19870.20830.2200.22932.2液沫夾帶線以ev=0.1kg液/kg氣為限，求Vs-Ls關(guān)系如下： hf=2.5hL=2.5（hw+how），hw=0.0366 how=2.84/10001.074(3600LS/0.65)2/3=0.958LS2/3則hf=0.0915+2.395 LS2/3 HT-hf=0.4-0.0915-2.395LS2/3=0.309-2.395 LS2/3 解得VS=0.6455-

5、10.398LS2/3 Ls/(m3/s)0.00060.00150.00300.0045Vs/(m3/s)0.5720.5090.4290.362可作出液沫夾帶線22.3液相負(fù)荷下限線=E=1據(jù)此可作出與氣體流量無(wú)關(guān)的垂直液相負(fù)荷下線3。2.4液相負(fù)荷上限線以5s 作為液體在降液管中停留時(shí)間的下限據(jù)此可作出與氣體流量無(wú)關(guān)的垂直液相負(fù)荷上線4。2.5液泛線 0.195=0.0821-252.4-1.736列表計(jì)算如下Ls/(m3/s)0.00060.00150.00300.0045Vs/(m3/s)0.5980.5490.4730.409由此表數(shù)據(jù)即可做出液泛線5。根據(jù)以上各線方程，可做出篩板

6、塔的負(fù)荷性能圖如下：B:在負(fù)荷性能圖B上，作出操作點(diǎn)A，連接OA，即可作出操作線。由圖可以看出，該篩板的操作上線為液泛控制，下線為漏液控制。由圖查得Vs，max= 1.45m3/s Vs，min= 0.427m3/s故操作彈性為Vs，max/Vs，min= 3.40八、精餾塔的主要附屬設(shè)備 1.塔頂全凝器設(shè)計(jì)計(jì)算（1）冷凝器的選擇：強(qiáng)制循環(huán)式冷凝器 冷凝器置于塔下部適當(dāng)位置，用泵向塔頂送回流冷凝水，在冷凝器和泵之間需設(shè)回流罐，這樣可以減少臺(tái)架，且便于維修、安裝，造價(jià)不高。 （2）冷凝器的傳熱面積和冷卻水的消耗量 塔頂全凝器的熱負(fù)荷：塔頂溫度：tD=56.5O C 進(jìn)料板溫度：tF=67.2O

7、C 塔釜溫度 ：tW=100O C 塔頂：用內(nèi)插法求溫度tLD=56.757O C tVD=56.837O C 冷凝器的熱負(fù)荷： IVD塔頂上升氣體的焓ILD塔頂鎦出液的焓丙酮的蒸發(fā)潛熱 水的蒸發(fā)潛熱 蒸發(fā)潛熱與溫度的關(guān)系：Tr對(duì)比溫度沸點(diǎn)/O C 蒸發(fā)潛熱 KJ/KgTc/K丙酮56.5523508.1水1002257648.15在 tVD=56.837O C 丙酮：Tr,1=0.65 Tr,2=0.649=522.4KJ/Kg同理可得：在tLD=56.757O C 水：Tr,1=0.51 Tr，2=0.576 =2384.6KJ/Kg因?yàn)?R=1.7376 D=17.091Koml/h MD=56.798Kg/KomlD1= D *MD =970.73Kg/hQC=因?yàn)樗拇ǖ貐^(qū)夏季平均溫度為35O C，所以選用35O C的冷卻水，升溫10O C.在于是冷凝水用量： qm2 CPC在溫度為平均溫度40O C下查取為4.174KJ/（Kg*O C)WC=取冷凝器傳熱系數(shù)：K= A= =16.29O C因?yàn)镼C=公稱直徑/mm管程數(shù) 管數(shù)管長(zhǎng)/mm換熱面積/m2公稱壓力/KPa5002332300065.02.52.料液泵設(shè)計(jì)計(jì)算由于是泵加料，取 ，進(jìn)料管管徑 設(shè)料液至加料孔的高度 z=4.78 ， 取90 彎頭 料液 ， Re= 在料液