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1、化工原理课程设计报告题 目 乙醇水连续精馏筛板塔的设计 专 业 化学工程与工艺 姓 名 孙振柱 学 号 2012203216 班 级 201208 成绩（五级计分制） 指导教师 孔祥晋 2014 年 12 月 化学化工学院1聊城大学化学化工学院课程设计报告化工原理课程设计任务书一、设计题目：乙醇水连续精馏筛板塔的设计二、设计任务：原料乙醇含量：质量分率 = （30+0.5*学号）% = 55 原料处理量：质量流量 = （10 0.1*学号） t/h 单号 （10 + 0.1*学号） 双号 = 15 t/h 产品要求：摩尔分率：xD= 0.83，xW= 0.10 单号； xD = 0.80，xW
2、 = 0.05 双号 xD = 0.80 ，xW = 0.05 三、设计条件：常压精馏，塔顶全凝，塔底直接加热，泡点进料，泡点回流，R =（1.22）Rmin，单板压降 0.7 kPa，其它参数可自选。 四、设计说明书的内容：1目录；2简述酒精精馏过程的生产方法及特点；3论述精馏总体结构(塔型、主要结构)的选择和材料选择；4精馏过程有关计算(物料衡算、热量衡算、理论塔板数、回流比、塔高、塔径、塔板设计、进出管径等)，注意用Aspenplus进行灵敏度分析；5设计结果概要(主要设备尺寸、衡算结果等)；6主体设备设计计算及说明；7主要附属设备的选择（换热器等）；8参考文献（10篇以上，可以是参考书
3、、论文或网络资源）；9后计及其它。五、设计图要求： 1. 用坐标纸或软件绘制乙醇水溶液的y-x图一张，并用图解法或逐板计算法求理论塔板数；2. 用坐标纸或软件绘制塔板负荷性能图；3. 用Aspenplus进行灵敏度分析；4. 用420594图纸绘制或AutoCAD绘制工艺流程图（PFD图）一张。化工原理课程设计说明书简述酒精精馏过程的生产方法及特点乙醇水是工业上最常见的溶剂，也是非常重要的化工原料之一，是无色、无毒、无致癌性、污染性和腐蚀性小的液体混合物。因其良好的理化性能，而被广泛地应用于化工、日化、医药等行业。近些年来，由于燃料价格的上涨，乙醇燃料越来越有取代传统燃料的趋势，且已在郑州、济
4、南等地的公交、出租车行业内被采用。山东业已推出了推广燃料乙醇的法规。长期以来，乙醇多以蒸馏法生产，但是由于乙醇水体系有共沸现象，普通的精馏对于得到高纯度的乙醇来说产量不好。但是由于常用的多为其水溶液，因此，研究和改进乙醇水体系的精馏设备是非常重要的。塔设备是最常采用的精馏装置，无论是填料塔还是板式塔都在化工生产过程中得到了广泛的应用，在此我们作板式塔的设计以熟悉单元操作设备的设计流程和应注意的事项是非常必要的。1.1 设计依据本设计依据于教科书的设计实例，对所提出的题目进行分析并做出理论计算。1.2 技术来源目前，精馏塔的设计方法以严格计算为主，也有一些简化的模型，但是严格计算法对于连续精馏塔
5、是最常采用的，我们此次所做的计算也采用严格计算法。表1 乙醇水溶液体系的平衡数据液相中乙醇的含量(摩尔分数)汽相中乙醇的含量(摩尔分数)液相中乙醇的含量(摩尔分数)汽相中乙醇的含量(摩尔分数)0.00.00.400.6140.0040.0530.450.6350.010.110.500.6570.020.1750.550.6780.040.2730.600.6980.060.340.650.7250.080.3920.700.7550.100.430.750.7850.140.4820.800.820.180.5130.850.8550.200.5250.8940.8940.250.5510.
6、900.8980.300.5750.950.9420.350.5951.01.01. 塔型选择根据生产任务，若按年工作日300天，每天开动设备24小时计算，产品流量为15t/h，由于产品粘度较小，流量较大，为减少造价，降低生产过程中压降和塔板液面落差的影响，提高生产效率，选用浮阀塔。2. 操作条件的确定2.1 操作压力由于乙醇水体系对温度的依赖性不强，常压下为液态，为降低塔的操作费用，操作压力选为常压其中塔顶压力为 塔底压力2.2 进料状态虽然进料方式有多种，但是饱和液体进料时进料温度不受季节、气温变化和前段工序波动的影响，塔的操作比较容易控制；此外，饱和液体进料时精馏段和提馏段的塔径相同，无
7、论是设计计算还是实际加工制造这样的精馏塔都比较容易，为此，本次设计中采取泡点进料2.3 加热方式精馏塔的设计中多在塔底加一个再沸器以采用间接蒸汽加热以保证塔内有足够的热量供应；由于乙醇水体系中，乙醇是轻组分，水由塔底排出，且水的比热较大，故可采用直接水蒸气加热，这时只需在塔底安装一个鼓泡管，于是可省去一个再沸器，并且可以利用压力较底的蒸汽进行加热，无论是设备费用还是操作费用都可以降低。2.4 热能利用精馏过程的原理是多次部分冷凝和多次部分汽化。因此热效率较低，通常进入再沸器的能量只有5%左右可以被有效利用。虽然塔顶蒸汽冷凝可以放出大量热量，但是由于其位能较低，不可能直接用作为塔底的热源。为此，
8、我们拟采用塔釜残液对原料液进行加热。3. 有关的工艺计算由于精馏过程的计算均以摩尔分数为准，需先把设计要求中的质量分数转化为摩尔分数。原料液的摩尔组成： 同理可求得： 原料液的平均摩尔质量： 46*0.3235+18*0.6765=27.058KG/KMOL 同理可求得：MD=40.4 MW=19.445下，原料液中由此可查得原料液，塔顶和塔底混合物的沸点，以上计算结果见表2。表2 原料液、馏出液与釜残液的流量与温度名称原料液馏出液釜残液55(摩尔分数)0.32350.80.05摩尔质量27.05840.419.4沸点温度/83.8378.6299.383.1 最小回流比及操作回流比的确定由于
9、是泡点进料，过点做直线交平衡线于点，由点可读得，因此： 又过点作平衡线的切线，切点为，读得其坐标为，因此：所以，可取操作回流比 教师评语教师评语版 权 所 有，侵 权 必 究 联 系Q Q68843242 本页为自动生成页，如不需要请删除！谢谢！如有侵权，请联系68843242删除！1，侵权必究 联系QQ68843242 1，版 权 所 有，侵 权 必 究 联 系Q Q68843242 本页为自动生成页，如不需要请删除！谢谢！如有侵权，请联系68843242删除！版 权 所 有，侵 权 必 究 联 系Q Q68843242 本页为自动生成页，如不需要请删除！谢谢！如有侵权，请联系68843242删除！侵权必究 联系QQ68843242
