乙醇连续蒸馏板式塔设计 (4)

酒精连续蒸馏板式塔的设计 7.3 液体负荷上限线 取??5s，那么 (Ls)fHTmax?A5?0.169?0.45?0.0135m3/s 7.4 漏液线 取动能因数F0?5，以限定气体的最小负荷： Vs??d24oN5????0.0329?14?65?0.843m23V41.0586/s7.5 液相负荷下限线 2取h的计算式：2.84(L3ow?0.0086m代入how1000E??3600s)min???0.0086 ?lw?整理可得： (Ls)min?0.0015 （二） 小结 由塔板的负荷性能图可以看出： (1) 在任务规定的气液负荷下的操作点处在区内位置较偏,稳定性不是很好。(2) 塔板为气相负荷上限由雾沫夹带控制，操作下限由液面落差控制。 (3) 按照固定的液气比, 塔板气相负荷上限(V3s)max?1.197m/s， 塔板气相负荷下限(Vs)min?0.2974m3/s，则： 操作弹性?(Vs)max(V?1.197?4.02 s)min0.2974 8．主要接管尺寸计算 8.1进料管 tF?85.1?C，查得?水(液)＝0.968g/cm3 ?乙醇(液)＝0.770g/cm3 见附图四 酒精连续蒸馏板式塔的设计 进料液密度1'?xf'??xf，解得?f?857.7kg/m3 f??1乙醇?水进料由泵输送，取进料流速u=2m/s,则进料管内径为： d4?FF???u???4?189.4?32/3600??2?857.7?0.0354m 经圆整选取热轧无缝钢管(YB231-64)，规格： Φ45×3mm 校核设计流速： u?F??189.4?32/3600?1.64kg/s d24F??4?0.0392?857.7经校核，设备适用。 8.2回流管 L?158.1?41.16/3600?1.81kg/s 回流液密度1D'1?xD'??xL??乙醇? 水tD?79.2?C查得?水(液)＝0.972g/cm3 ?乙醇(液)＝0.741g/cm3?L?753.5kg/m3 采用重力回流，适宜流速为0.2～0.5m/s。 取回流液流速u=0.5m/s，则回流管内径为： d?4?L4???u???1.81??0.5?753.5?0.078m 选取钢管Φ89×4.5mm。 校核设计流速： u?1.81??0.466m/s 4?0.0812?753.5经校核，设备适用。 8.3釜液出口管 由前面物料衡算得：W?0.6326kg/s， 回流液密度1xW'???1?xW'W?乙醇?。 水tW?99.54?C 查得?水(液)＝958.6kg/m3 接管尺寸的规格由《化工原理》上册P357 附录23管子规格 查得 酒精连续蒸馏板式塔的设计 ?W?956.7kg/m3 釜液出口管一般的适宜流速为0.5～1.0m/s。 取釜液流速u=1m/s，则釜液出口管内径为： d?4?0.6326??1?956.7?0.029m 选取钢管Φ38×3.5mm。 校核设计流速， u?0.6326??0.877m/s 4?0.0312?956.7经校核，设备适用。 8.4塔顶蒸汽管 由前面物料衡算得：Vs?1.86m3/s， 蒸汽管一般适宜流速为12～20m/s. 取蒸汽管流速为u=20m/s，则塔顶蒸汽管管口内径为：d?4Vs4?1.86??20???20?0.344m 选取钢管Φ377×9mm。 校核设计流速： u?1.86??18.38m/s 4?0.3592经校核，设备适用。 8.5塔釜蒸汽管 由前面物料衡算得： V???221.3?18.055?1.11kg/s， 蒸汽管一般适宜流速为15～25m/s. 取蒸汽管流速为u=20m/s，则塔釜蒸汽管管口内径为： d?4V4???18?1.11??20?0.266m 选取钢管Φ299×7.5mm。 校核设计流速： u?1.11??17.5m/s 4?0.2842 接管尺寸的规格由《化工原理》上册P357 附录23管子规格 查得 酒精连续蒸馏板式塔的设计 经校核，设备适 8.6主要接管设计汇总 回流管 进料管 釜底管 da2×S2 38×3.5 25×2.5 32×3.5 da1×S1 56×3.5 45×3.5 57×3.5 a 10 10 10 b c δ H1 H2 40 15 5 20 10 5 20 5 5 5 5 120 150 120 150 120 150 120 200 120 200 塔顶上升蒸汽管 180×6 塔釜上升蒸汽管 125×3 194×6.5 140 60 5 150×3.5 100 30 5 9.辅助设备设计定型 预热器一个：预热进料,同时冷却釜液。 全凝器一个：将塔顶蒸汽冷凝,提供产品和一定量的回流。 冷却器一个：将产品冷却到要求的温度后排出。 再沸器一个：将塔底产品加热，提供提馏段的上升蒸汽。 预热器 再沸器 全凝器 冷却器 管程 料液 釜液 冷水 冷水 壳程 水蒸汽 水蒸汽 物料蒸汽 有机溶液 K值范围 280～850W/ms 850～1500 W/ms 280～850W/ms 850～1500 W/ms 2222 辅助设备的 计算前均假定换热器的损失为壳方气体传热量的10%，即安全系数为1.05。下面四个换热器的计算均按照这个假定。 9.1预热器 设计流程要求泡点进料，进料浓度下的泡点温度为84.8℃，而原料温度为27℃。釜残液的温度为103℃，其主要成分是水，比热比原料液大，所以完全可以利用釜液对进料液进行预热，使其达到泡点，只要控制好釜残液的流量，由于釜残液能提供的热量足够，因而可以稳定 控制进料温度为泡点。 拟定将釜液降至35℃排出，以用于他途。 F=0.4509kg/s,W=0.3121kg/s tm?t进料?t泡点27?84.8??55.9?C 22根据温度，查相关表得： CP水=4.1768KJ/(kg℃), CP乙醇＝2.99KJ/(kg℃)。 则 Q吸收?CPmF?t?3.833?0.4509?(84.8?27)?99.88KJ/s [键入提要栏酒精连续蒸馏板式塔的设计 CPm?xFCP乙醇?(1?xF)CP水?0.29?2.99?0.71?4.1768?3.833KJ/(kg??C)内容。提要栏独立于主文档，是对主文 ?t.8???35?27??/ln??103?84.8?m???103?8435?27???12.41?C ?取总传热系数K=1400=1.4KJ/m2℃ A?Q/(K??tm)?99.88/(1.4?12.41)?5.749m2 取安全系数1.1，则实际传热面积为：A=6.324m2。 选取换热器：G—273—7—25—2 管长3.0m；管数32；管子（炭钢）尺寸?25?2.5 校核： A=7m2 Q=7×1.4×12.41=121.6KJ/s ?Q?121.6?99.88?21.72KJ/s 所以传热足够，设计满足要求。 9.2再沸器 tW=103℃,查表得?H2O?1780J/kg 则:Q???H2O?0.2860?1780?509.08KJ/s。 与预热器一样，采用间接蒸汽加热。 ?tm?126.5?103?3.5?C，取K=1000 W/(m2K)。 换热器面积：A?1.1Q509.K?t?08?1.1?23.5?0.02383m2 m1000选取再沸器：G-159-4-25-1 校核： A=0.04m2 Q'?A'K?tm?0.04?1000?36?1440KJ/s， ?Q?1440?509.8?930.2KJ/s 传热量足够，能够满足设计要求。 ?0.2860档的补充。提要栏通常放置在页面的左侧或右侧，也可以放置在页面的顶端或底端。可使用“文本框工具”选项卡更改提要栏文本框的格式。] [键入提要栏内容。提要栏独立于主文档，是对主文档的补充。提要栏通常放置在页面的左侧或右侧，也可以放置在页面的顶端或底端。可使用“文本框工,具”选项卡更改提要栏文本框的格式。] ?