板式塔中的浮阀塔课程设计说明书

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1、前目精馏按其操作方式可分为简单蒸馏、闪蒸和精馏等。前两者是仅进行一次部分汽化和部分冷凝的过程，故只能部分的分离液体混合物；后者是进行多次部分汽化和部分冷凝的过程，可使混合液得到近乎完全的分离。将单级分离加以组合变成多级分离。若将第一级屮溶液的部分汽化所得气相产品在冷凝器中加以冷凝，然后再将冷凝液在第二级中进行部分汽化，此吋所得气相组成为y2，.目.y2必大于yi（第一级气相产品组成），若部分汽化的次数越多，所得蒸气的组成也越高，最后所得到儿乎纯态的易挥发组分。同理，若将从各分离器中所得到的液相产品进行多次的部分汽化和分离，那么这种级数越多，所得液

2、相产品的组成越低，最后可得几乎纯态的难挥发组分。因此，汽化和部分冷凝是使得混合液得以完全分离的必要条件。不同温度且互不平衡的气液两相接触时，必然会同时产生传热和传质的双重作用，所以使上级液相回流与下一级气相直接接触，就可以省去中间加热器和冷凝器，因此，回流和溶液的部分汽化而产生上升蒸气是保证精馏过程连续操作的两个必不可少的条件。总之，精馏是将由不同挥发度的组分所组成的混合液在精馏塔中冋吋多次地部分汽化和冷凝，使其分离成几乎纯态组分的过程。实现精馏操作的塔设备有板式塔和填料塔两大类，本次设计内容为板式塔中的浮阀塔。1流程的选择乙醇——水混合液经预热

3、器加热到指定温度后，送入精馏塔的进料板，在进料板上与自塔上部释放的回流液体汇合后，逐板溢流，最后流入塔底再沸器中。在每层板上，回流液体与上升蒸汽互相接触，进行热和质的传递过程。操作时，连续地从再沸器取出部分液体作为塔底产品（釜残液），部分液体汽化，产生上升蒸汽，依次通过各层塔板。塔顶蒸汽进入冷凝器中被全部冷凝，并将部分冷凝液用泵送回塔顶作为回流液体，其余部分经冷却器后被送出作为塔顶产品（馏出液）。2工艺计算2.1物料衡算:查文献1可知：M匕醇=46g/mol;M水=18g/molx=-W/M0.27/46W/M+(1-W)/A/0.27/46+(

4、1-0.27)/18ZWF水=0.13W/MD/苗0.93/46x=—=:=0.84°V'+W)氕0.93/464-(1-0^)/18W/MwZW0.005/46W/M+d-W)/M0.005/46+(1-0.005)/18WmIV’水v7=0.002混合液分子量：^=^^46+(1-%,)x18=0.13x46+0.87x18=21.64g/molF_66000xlO3~21.64x300=10166.36kmol/天fF=W+DJ10166.36=D+Wp=1552.86kmol/天=Z)xD+Wxw10.13x10166.36=0.84D+

5、0.002W{IV二8613.5kmol/天由于R=2.7,查文献5得精馏段操作线方程：R1V=X~Xd=>V=/?+1/?+1=^>y=0.73x4-0.227^x+-^x0.842.7+12.7+1进料热状况：查文献1得乙醇与水的有关物性为:汽化热：rm=rxM加料液的平均汽化热：r=[1930.95+(27-24.99)x1930.95-1836.7529.86-24.99]x21.64=1892.07x21.64=40944.39kJ/kmol由文献5查出组成巧=0.13的乙醇-水溶液泡点为85°C,平均温度—85+4062.5°C齊文

6、献1得:445-42933.30-24.61C_=4.45—x(27-24.61)=4.41kJ/(kgLK)=1.10+_4.41x(85-40)x21.64+40944.39-—r~_40944.39q《一11.101.10-1=11q__1_•••q线方程为：》q~X(/-l'=>y=llx-1.3提留段操作线方程为：L=RD=2.7x1552.86=4192.72kmol/天L+qFWy~L^qF-WX~L+qF-WX4192.72+1.10xl0116.364192.72+1.10x10116.36-8613.5x-8613.5419

7、2.72+1.10x10116.36-8613.5x0.002=>y=2.28x—0.0032.2塔板数确定由图解法求得A；=18（包括再沸器），第16块为进料板位置图2.1常压下乙醇-水溶液的x-y图塔顶温度由0.84查文献7得1=78.2°C塔底温度由x、v=0.002査文献7得《、,=99.3°C_78.2+99.3_2=88.7°C查文献5得//=0.32mPai水查文献3得//=().38mPaQ乙熔查文献7得％.、=0.0641xR=0.9359根据公式得//

8、n=0.32x0.9359+0.41x0.0641=0.3258mPatt

9、因为塔顶采用全凝器，所以y

10、=xD=0.84__...x,=0.828查又献7可知1=>)，2二0.73x0.828+0.227=0.8