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1、设计任务书(一) 设计题目：试设计一座乙醇-水连续精馏塔提纯乙醇。进精馏塔的料液含乙醇 25% （质量分数，下同），其余为水；产品的乙醇含量不得低于 94% ；残液中乙醇含量不得高于 0.1% ；要求年产量为17000吨/年。(二) 操作条件1) 塔顶压力 4kPa（表压） 2) 进料热状态 自选 3) 回流比 自选 4) 塔底加热蒸气压力 0.5Mpa（表压）5) 单板压降 0.7kPa。(三) 塔板类型自选(四) 工作日每年工作日为300天，每天24小时连续运行。(五) 设计内容1、设计说明书的内容 1) 精馏塔的物料衡算； 2) 塔板数的确定； 3) 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算
2、； 4) 精馏塔的塔体工艺尺寸计算； 5) 塔板主要工艺尺寸的计算； 6) 塔板的流体力学验算； 7) 塔板负荷性能图； 8) 精馏塔接管尺寸计算； 9) 对设计过程的评述和有关问题的讨论。2、设计图纸要求： 1) 绘制生产工艺流程图（A2号图纸）； 2) 绘制精馏塔设计条件图（A2号图纸）。 目 录1. 设计方案简介 1 1.1设计方案的确定1 1.2操作条件和基础数据12.精馏塔的物料衡算12.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率12.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量1 2.3物料衡算23.塔板数的确定2 3.1理论板层数NT的求取 2 3.1.1 求最小回流比及操作回流比 2 3.
3、1.2 求精馏塔的气、液相负荷 3 3.1.3 求操作线方程 3 3.1.4 图解法求理论板层数 3 3.2 塔板效率的求取4 3.3 实际板层数的求取54.精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 5 4.1操作压力计算5 4.2 操作温度计算5 4.3 平均摩尔质量的计算5 4.4 平均密度的计算6 4.4.1 气相平均密度计算6 4.4.2 液相平均密度计算6 4.5液体平均表面张力计算 7 4.6液体平均黏度计算 75.精馏塔的塔体工艺尺寸计算 8 5.1塔径的计算 8 5.1.1精馏段塔径的计算8 5.1.2提馏段塔径的计算9 5.2精馏塔有效高度的计算9 5.3精馏塔的高度计算 106
4、.塔板主要工艺尺寸的计算10 6.1溢流装置计算 10 6.1.1堰长lw 10 6.1.2 溢流堰高度hw 11 6.1.3 弓形降液管宽度Wd和截面积Af 11 6.1.4 降液管底隙高度ho 11 6.2塔板布置 12 6.2.1塔板的分块 12 6.2.2边缘区宽度确定 12 6.2.3开孔区面积计算 12 6.2.4筛孔计算及其排列 12 7.筛板的流体力学验算 13 7.1塔板降 13 7.1.1干板阻力hc计算 13 7.1.2气体通过液层的阻力hl计算13 7.1.3液体表面张力的阻力h计算13 7.2液面落差 13 7.3液沫夹带 14 7.4漏液 14 7.5液泛 14 8
5、.塔板负荷性能图15 8.1漏液线 15 8.2液沫夹带线 15 8.3液相负荷下限线 16 8.4液相负荷上限线 17 8.5液泛线 17 9.主要接管尺寸计算 19 9.1蒸汽出口管的管径计算 199.2回流液管的管径计算 199.3进料液管的管径计算 199.4釜液排出管的管径计算 19 10.塔板主要结构参数表 20 11.设计过程的评述和有关问题的讨论 21 参考文献23非物质文化遗产是指各族人民世代传承的，与群众生活密切相关的各种传统文化表现形式和文化空间，包括民俗活动、表演艺术、传统知识和技能以及与之相关的器具、实物、手工制品等1. 设计方案简介1.1设计方案的确定本设计任务为分
6、离乙醇水混合物提纯乙醇，采用连续精馏塔提纯流程。设计中采用泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。该物系属易分离物系，回流比较大，故操作回流比取最小回流比的1.5倍。塔釜采用直接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。1.2操作条件和基础数据进料中乙醇含量（质量分数） wF = 0.25；产品中乙醇含量（质量分数） wD = 0.94；塔釜中乙醇含量（质量分数） wW = 0.001；处理能力 GF = 17000吨/年；塔顶操作压力 4 kPa； 进料热状况 泡点进料； 单板压降 0.7
7、kPa；2. 精馏塔的物料衡算2.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 乙醇的摩尔质量 MA =46.07kg/kmol 水的摩尔质量 MB =18.02kg/kmolxF =0.115xD =0.860xW =0.00042.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 MF =21.25kg/kmol MD =42.14kg/kmol MW =18.05kg/kmol2.3物料衡算每年300天，每天工作24小时，其处理量为17000吨/年故原料液的处理量为 F=111.11kmol/h总物料衡算 111.11= D + W乙醇的物料衡算 111.110.115 = 0.860D + 0.0004
8、W联立解得 D = 14.81kmol/h W = 96.30kmol/h3. 塔板数的确定3.1理论板层数NT的求取3.1.1 求最小回流比及操作回流比乙醇-水是非理想物系，先根据乙醇-水平衡数据（见下表1），绘出平衡线，如下图所示。 表1乙醇水系统txy数据沸点t/乙醇摩尔数/%沸点t/乙醇摩尔数/%气相液相气相液相99.90.0040.0538227.356.4499.80.040.5181.333.2458.7899.70.050.7780.642.0962.2299.50.121.5780.148.9264.799.20.232.979.8552.6866.28990.313.725
9、79.561.0270.2998.750.394.5179.265.6472.7197.650.798.7678.9568.9274.6995.81.6116.3478.7572.3676.9391.34.1629.9278.675.9979.2687.97.4139.1678.479.8281.8385.212.6447.4978.2783.8784.9183.7517.4151.6778.285.9786.482.325.7555.7478.1589.4189.41 在上图对角线上，自点c（0.115,0.115）作垂线ec即为q线，该线与相平衡线的由a点引出的切线的交点坐标为 y=0.354 ， x=0.115故最小回流比为 Rmin
