《乙醇与水精馏塔设计论文正稿》由会员分享，可在线阅读，更多相关《乙醇与水精馏塔设计论文正稿（29页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、.word可编辑.题 目年产7.3万吨乙醇水精馏塔设计姓 名学 号专 业班 级指导教师 二一三年六月目录第1章 综合实习课题 课程设计任务-3第2章 设计简介-4第3章筛板精馏塔设计方案的确定及计算-5 3.1物料衡算-5 3.2塔板数的确定-5 3.3精馏段的工艺条件及有关物性数据的计算-6 3.4精馏塔的塔体工艺尺寸计算-8 3.5塔板主要工艺尺寸的计算-9 3.6筛板的流体力学验算-11 3.7塔板负荷性能图-13 3.8 设计结果概要或设计一览表-17第4章辅助设备的计算及选型-18第5章对本设计的评述-21第6章参考文献-22第7章符号说明-231 2010级食品科学与工程专业食品工
2、程原理课程设计任务书1.1 设计课题：乙醇水分离过程板式精馏塔的设计 1.2 课题原始数据及设计条件1、 生产能力原料（乙醇水溶液）处理量：1万吨10万吨/年（年开工率为280天/年，一天24h计物料（原料）为 乙醇-水溶液中乙醇含量为15% （质量分数，下同）2、分离提纯工艺要求塔顶馏出物乙醇含量 90%塔底残液乙醇含量：不超过1%3、操作条件塔顶压强进料热状况回流比单板压降全塔效率建厂地址常压自选自选0.7kpa45%武汉三、 设计要求：1、 设计一套满足上述工艺要求的筛板精馏塔精馏工艺装置，用于乙醇水溶液中乙醇的提纯（包括塔设备本体、及料液输送系统的选型配套设计和辅助设备的选择）。2、
3、编制并提交设计计算说明书一份，主要内容应包括：1） 封面。2） 目录。3） 设计方案的确定和流程的说明。4） 塔和塔板主要工艺尺寸的设计，如塔径D、塔板数、板间距、塔高等的计算及确定，塔板流体力学验算，塔板的负荷性能图等。5） 塔体结构和接管尺寸的确定。6） 辅助设备的选择（可不具体计算）7） 设计结果一览表。8） 参考文献资料。3、 绘制一幅带控制点的工艺流程图（2#图自选）（不做硬性要求）4、 绘制精馏塔的工艺条件图（1#图自选）提交日期：第16周星期四。2设计简介乙醇在工业、医药、民用等方面，都有很广泛的应用，是很重要的一种原料。在很多方面，要求乙醇有不同的纯度，有时要求纯度很高，甚至是
4、无水乙醇，这是很有困难的，因为乙醇极具挥发性，也极具溶解性，所以，想要得到高纯度的乙醇必须通过一定的方法。要想把低纯度的乙醇水溶液提升到高纯度，最简单的方法就是用连续精馏的方法，因为乙醇和水的挥发度相差不大。精馏是多数分离过程，即同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程，因此可使混合液得到几乎完全的分离。化工厂中精馏操作是在精馏塔内进行的，塔内装有若干层塔板或充填一定高度的填料。为实现精馏分离操作，除精馏塔外，还必须从塔底引入上升蒸汽流和从塔顶引入下降液。可知，单有精馏塔还不能完成精馏操作，还必须有塔底再沸器和塔顶冷凝器，有时还要配原料液预热器、回流液泵等附属设备，才能实现整个操作。3筛板精馏塔设
5、计方案的确定及计算3.1物料衡算1）原料液及塔顶，塔底产品的摩尔分数乙醇的摩尔质量 水的摩尔质量 2） 原料液的塔顶，塔底产品的平均摩尔质量3） 物料衡算原料处理量 总物料衡算 乙醇料衡算 联立解得 3.2塔板数的确定1）理论塔板层数的求取乙醇水属理想物系，可采用图解法求理论塔板数层数。由手册查的乙醇水物系的气液平衡数据，绘出xy图。求最小回流比及操作回流比。 采用作图法求最小回流比。在图中对角线上，自点e（0.0653,0.0653）作垂线ef即为进料线（q线）。该线与平衡线的交点坐标为 ，故最小回流比为 取最小操作回流比为 求精馏塔的气，液相负荷。 求操作线方程精馏段操作线方程为 提馏段操
6、作线方程为 图解法求理论塔板数层数采用图解法求理论板层数，求解结果为总理论板层数为 进料板位置 2） 实际板层数的求取精馏段实际板层数提馏段实际板层数3.3精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算1） 操作压力计算塔顶操作压力 每层塔板压降 进料板压力 精馏段平均压力 2） 操作温度的计算3） 依据操作压力，由泡点方程通过试差法计算出泡点温度，其中乙醇，水的饱和蒸汽压由安托尼方程计算，计算过程如下： 乙醇的安托尼方程： 水的安托尼方程： 式中的单位为KPa,t的单位为.塔顶温度塔顶几乎是纯的乙醇,由操作压力.根据乙醇的安托尼方程,求得 设 ,则由安托尼方程求出 由泡点方程 (其中 称为气液平衡常数
7、.对于理想溶液,当已知液相组成求平衡温度(泡点)时,因为与其平衡的气相中各组分摩尔分数之和等于1,故有)所以 .进料温度:泡点进料先设泡点 由安托尼方程求出 由泡点方程 同理 时 则精馏段的平均温度 3) 平均摩尔质量的计算（1） 塔顶平均摩尔质量的计算由 查平衡曲线得 （2）进料板平均摩尔质量计算 由图解理论板,得 查平衡曲线得 （3）精馏段的平均摩尔质量4） 平均密度的计算（1).精馏段气相平均密度计算，由理想气体状态方程计算,即（2）.液相平均密度计算液相平均密度依下式计算,即 塔顶液相平均密度的计算由,查手册得 进料板液相平均密度的计算由,查手册得 进料板液相的质量分率 平均密度：4）
8、 液体平均表面张力计算液体平均表面张力依下式计算,即 塔顶液相平均表面张力的计算 进料板液相平均表面张力的计算由,查手册得 精馏段液相平均表面张力为 6) 液体平均黏度的计算液体平均黏度依下式计算，即塔顶液相平均黏度的计算由,查手册得 进料板液相平均黏度的计算由,查手册得 精馏段液相平均黏度为3.4 精馏塔的塔体工艺尺寸计算1） 塔径的计算精馏段的气液相体积流率为由式中C由化工原理课程设计式5-5计算，其中的由化工原理课程设计图5-1查取，图的横坐标为 取板间距，板上液层高度，则查设计书图5-1得 取安全系数为0.7，则空塔气速为 按标准塔径圆整后为.塔的截面积为 则实际的空塔气速为 m/s2
9、） 精馏段的有效高度的计算在进料口板上方和第七层开人孔，其高度为0.8m精馏段有效高度 提馏段有效高度 精馏塔有效高度 3.5塔板主要工艺尺寸的计算1） 溢流装置的计算因塔径,可选用单溢流弓形降液管,采用凹形受液盘,计算如下:（1）堰长 取（2).溢流堰高度 由 选用平直堰,堰上液层高度由设计书式5-7得 近似取,则 取板上清液层高度 故 （3).弓形降液管宽度和截面积由 查化工原理课程设计图5-7,得 故 依化工原理课程设计式5-9验算液体在降液管中停留时间,即故降液管设计合理.（4） .降液管底隙高度 取 则 合理选用凹形受液盘,深度 2） 踏板布置（1）塔板的分块因,故塔板采用分块式,查设计书表5-3,塔板分为3块（2).边缘区宽度确定 取 （3).开孔区面积计算开孔区面积按设计书式5-12计算,即其中 故 （4).筛孔计算及其排列 实验目的是分离乙醇和水,可选用钢板,取筛孔直径.筛孔按正三角形排列,取孔中心距 筛孔数目n为 开孔率为 气体通过阀孔的气速为 3.6筛板的流体力学验算1） 塔板压降（1）干板阻力计算干板阻力由式5-19计算,即 由 查化工原理课程设计图5-10得,
