板式蒸馏塔化工原理课程设计2.doc

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1、第三章塔的工艺尺寸得计算3.1精馏塔的物料衡算3.1.1摩尔分率乙醇的摩尔质量水的摩尔质量原料液塔顶塔底产品3.1.2摩尔质量原料液塔顶塔底产品3.1.3物料衡算进料流量全塔物料衡算轻组分馏出液流量釜液流量3.2塔板数的确定3.2.1理论板层数N的求取3.2.1.1最小回流比及操作回流比计算（1）由x-y相图（1）最小回流比的确定由上图可以看出切点坐标为故（2）由q线与的交线决定查t-x-y相图，泡点为,进料温度为。平均温度当温度是的物性参数如表乙醇水4.243.28462258此时线方程为见下图如图线与平衡线的交点为因为所以

2、取3.2.1.2图解法求塔板数图（2）理论与塔板数的图解求法由上图可以看出总理论板数N=8(包含再沸器)，精馏段理论板数为5块,其中第6块板为加料板。3.2.2实际板层数的求取取全塔效率，则有块块3.3精馏塔有关物性数据的计算3.3.1操作压力计算塔顶表压为0Kpa。塔顶操作压力每层塔板压降塔釜压力进料操作压力精馏段平均压力提馏段平均压力3.3.2操作温度计算利用水乙醇t-x（y）相图可求得、、。进料口：=83.0℃塔顶：=78.0℃塔釜：=99.3℃精馏段平均温度提馏段平均温度表5-1乙醇—水气、液平衡组成（摩尔）与温度关系

3、温度/℃液相气相温度/℃液相气相温度/℃液相气相1000082.723.3754.4579.357.3268.4195.51.9017.0082.326.0855.8078.7467.6373.8589.07.2138.9181.532.7359.2678.4174.7278.1586.79.6643.7580.739.6561.2278.1589.4389.4385.312.3847.0479.850.7965.6484.116.6150.8979.751.9865.993.3.3平均摩尔质量计算3.3.3.1精馏段的平均摩

4、尔质量精馏段平均温度=80.5℃3.3.3.2提馏段平均摩尔质量提馏段平均温度=91.15℃3.3.4平均密度计算求得在与下乙醇与水的密度。不同温度下乙醇和水的密度见表5-2。表5-2不同温度下乙醇和水的密度温度/℃温度/℃8073597195720961.8585730968.6100716958.490724965.33.3.4.1精馏段平均温度=80.5℃塔顶同理所以气相密度：3.3.4.2提馏段平均温度=91.15℃由公式得所以气相密度：3.3.5液体平均表面张力计算不同温度下乙醇和水的表面张力见表5-3。表5-3乙醇

5、和水不同温度下的表面张力温度/℃708090100乙醇表面张力/1817.1516.215.2水表面张力/64.362.660.758.83.3.5.1精馏段液体平均表面张力精馏段平均温度=80.5℃所以平均张力3.3.5.2提馏段精馏段液体平均表面张力提馏段平均温度=91.15℃所以平均张力3.4精馏塔的塔体工艺尺寸设计3.4.1塔径的计算3.4.1.1精馏段精馏段的气、液相体积流率为式中C由式计算，其中的由史密斯关联图查取，图的横坐标为取板间距，板上液层高度，则查图由取安全系数0.8，则空塔气速为3.4.1.2提馏段提馏段

6、的气、液相体积流率为式中C由式计算，其中的由史密斯关联图查取，图的横坐标为取板间距，板上液层高度，则查图由取安全系数0.6，则空塔气速为按标准塔径圆整后为D=0.6m按标准塔径圆整后为塔截面积为实际空塔气速为3.5塔板主要工艺尺寸的计算3.5.1溢流装置计算因塔径D=0.6m，可选用单溢流弓形降液管。各项计算如下：3.5.1.1堰长取3.5.1.2溢流堰高度由选用平直堰，堰上液层高度：，近似取E=1则同理，提馏段的为取板上清液层高度故同理，提馏段的为3.5.1.3弓形降液管宽度和截面积由由弓形降液管的参数图查得，故验算液体在降

7、液管中停留时间为：同理，提馏段的为故降液管设计合理3.5.1.4降液管底隙高度3.5.1.4.1精馏段取3.5.1.4.2提馏段取因为降液管底隙高度一般不小于，为了统一，3.5.2塔板布置3.5.2.1塔板的分块因，故塔板采用整板式。。3.5.2.2边缘区宽度确定取，3.5.2.3开孔区面积计算开孔区面积：其中故3.5.2.4浮阀计算及其排列采用重阀厚度2mm的薄板冲制，每阀质量约为33g,型重阀。3.5.2.4.1精馏段取所以3.5.2.4.2提馏段取得3.6浮阀的流体力学验算3.6.1.气相通过浮阀塔板的压强降3.6.1.

8、1精馏段（1）干板阻力（2）气体通过液层的阻力计算气体通过液层的阻力：（3）液体表面张力计算液体表面张力所产生的阻力可忽略，故气体通过每层塔板的液柱高度可按下式计算，即气体通过每层塔板的压降为3.6.1.2提馏段（1）干板阻力（2）气体通过液层的阻力计算气体通过液层的阻力：（