丙酮-水溶液直接蒸汽加熱篩板精餾塔設(shè)計

1、化工原理課程設(shè)計 液體表面張力的阻力計算 液體表面張力所產(chǎn)生的阻力 液柱 氣體通過每層塔板的高度可計算： （700Pa=設(shè)計允許值）2液面落差 對于篩板塔，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)計中液沫夾帶量允許范圍內(nèi)漏液 對于篩板塔，漏液點氣速： =5.89m/s 實際空速： 穩(wěn)定系數(shù)： 故在本實驗中無明顯漏液。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)進口堰，則有 液柱 可知，本設(shè)計不會發(fā)生液泛七、塔板負荷性能圖 1精餾段塔板負荷性能圖 1.1漏液線查圖知 = 在操作范圍內(nèi)，任取幾個值，已上式

2、計算 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液相負荷下限線液相負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，對于平直堰，取堰上液層高度=0.00526作為最小液相負荷標準。=EE=1,則 據(jù)此可作出與氣體流量無關(guān)的垂直液相負荷下限3.1.4液相負荷上限線以3s 作為液體在降液管中

3、停留時間的下限故據(jù)此可作出與氣體流量無關(guān)的垂直液相負荷上線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，可做出篩板塔的負荷性能圖如下：精餾A）在負荷性能圖A上，作出操作點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提餾段塔板負荷性能圖2.1漏液線查圖知 = 在操作范圍內(nèi)，任取幾個值，已上式計算 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液相負荷下限線=E=1據(jù)此可作出與氣體流量無關(guān)的垂直液相負荷下線3。2.4液相負荷上限線以5s 作為液體在降液管中停留時間的下限據(jù)此可作出與氣體流量無關(guān)的垂直液相負荷上線4。2.5液泛線 0.195=0.0821-252.4-1.736列表計算如下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、塔的負荷性能圖如下：B:在負荷性能圖B上，作出操作點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)計計算（1）冷凝器的選擇：強制循環(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，這樣可以減少臺架，且便于維修、安裝，造價不高。 （2）冷凝器的傳熱面積和冷卻水的消耗量 塔頂全凝器的熱負荷：塔頂溫度：tD=56.5O C 進料板溫度：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對比溫度沸點/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因為 R=1.7376 D=17.091Koml/h MD=56.798Kg/KomlD1= D *MD =970.73Kg/hQC=因為四川地區(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因為QC=公稱直徑/mm管程數(shù) 管數(shù)管長/mm換熱面積/m2公稱壓力/KPa5002332300065.02.52.料液泵設(shè)計計算由于是泵加料，取 ，進料管管徑 設(shè)料液至加料孔的高度 z=4.78 ， 取90 彎頭 料液 ， Re= 在料液