板式塔中的浮阀塔课程说明

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1、前言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。若将第一级中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，此时所得气相组成为y2，且y2必大于y1(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，最后所得到几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，所得液相产品的组成越低，最后可得几乎纯态的难挥发组

2、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同时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

3、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乙醇=46g/mol；M水=18g/mol混合液分子量：由于R=2.7，查文献5得精馏段操作线方程：进料热状况：查文献1得乙醇与水的有关物性为：汽化热：加料液的平均汽化热：由文献5查出组成的乙醇-水溶液泡点为85°C，平均温度查文献1

4、得：∴∴q线方程为：提留段操作线方程为：2.2塔板数确定由图解法求得（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图塔顶温度由查文献7得塔底温度由查文献7得查文献5得查文献3得查文献7得根据公式得因为塔顶采用全凝器，所以查文献7可知所以同理得：表2.1每层塔板上的相对挥发度序号α1α2α3α4α5α6α7α8相对挥发度1.0941.1071.1271.1461.1631.1891.2171.244序号α9α10α11α12α13α14α15α16相对挥发度1.2821.3221.3651.4501.5721,.8472.6945.916序号α17α18α19相对

5、挥发度9.59312.08612.940由奥康奈尔关联式：求解实际塔板数精馏段塔板数提馏段塔板数2.3精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算（1）操作压力：塔顶操作压力：每层塔板压降：进料板压力：塔底操作压力：精馏段平均压力：提馏段平均压力：（2）操作温度：塔顶采用全凝器塔顶温度：由，查得：进料板温度：由，查得：由，查得：塔底温度：由，查得：精馏段平均温度：提馏段平均温度：（3）平均摩尔质量的计算：塔顶：查文献7得进料板上一块：查得精馏段平均摩尔质量：提馏段：查得塔底：查得提馏段平均摩尔质量：（4）平均密度的计算：①汽相平均密度计算：由理想气体方程得：精馏段气相平均密度：提馏段汽相平均密

6、度：②液相平均密度计算：塔顶：由查文献5得查文献3得∴进料板上一块：查得，,∴精馏段液相平均密度：塔底由查得，，∴进料板由查，∴提馏段液相平均密度：②液相平均表面张力由查文献3得查文献5进料板上一块板查得，∴精馏段液相平均表面张力：由查得，由查得，∴提馏段液相平均表面张力：2.4塔径的计算（1）精馏段气相体积流量液相体积流量取塔板间距，板上液层高度及查文献5史密斯关联图得∴取安全系数为0.8，则∴精馏段塔径取塔径则塔空速则，在0.6~0.8的安全系数之间（2）提馏段气相体积流量液相体积流量取塔板间距，板上液层高度及查文献5史密斯关联图得∴取安全系数为0.7，则∴提馏段塔径取塔径则塔空速

7、则，在0.6~0.8的安全系数之间查文献5塔高的计算：2.5热量衡算及冷凝器选择塔顶：由所以其质量分数为0.93查文献1可知：由，得∴塔顶冷凝器：设，，则水的平均温度查得20℃时又K预设为500W/（m2•℃）则查文献5可知：选取列管换热器公称直径：600mm管程数：1管子总根数：245管长：6m碳钢管：φ25×2.5实际面积S：113.5m2符合350~1160之间2.6塔底再沸器查得，∴选用绝压的蒸汽，其沸点为120.2℃，气化潜热为220