乙醇-水精馏塔课程设计

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1、燕京理工学院Yanching Institute of Technology（2017）届制药工程专业课程设计任务书题目： 乙醇水混合液精馏塔设计 学院：化工与材料工程学院 专业： 制药 1301 学号： 130120004 姓名： 张世宇 指导教师： 林贝 教研室主任（负责人）： 林贝 2016 年 09 月 25 日化工原理课程设计乙醇水混合液精馏塔设计张世宇制药工程1301 班学号 130120003指导教师林贝摘 要本设计是以乙醇水混合液为设计物系，以筛板塔为精馏设备分离乙醇和水。筛板塔是化工生产中主要的气液传质设备，此设计针对二元物系乙醇水的精馏问题进行分析，选取，计算，核算，绘图等

2、，是较完整的精馏设计过程。关键词：乙醇-水精馏 筛板塔 连续精馏 塔板设计目 录前 言 .1第章 设计任务书 .2第 2 章 设计方案的确定及流程说明 .3第 2.1 节 设计方案的确定 .3第 2.2 节 设 计 流 程 .5第 3 章 精馏塔的工艺设计 .6第 3.1 节 精馏塔的物料衡算 .6第 3.2 节 理论板的计算 .7第 3.3 节 平均参数的计算 .11第 3.4 节 塔 径 的 初 步 设 计 .15第 3.5 节 塔 高 的 计 算 .17第章 塔板结构设计 .19第 4.1 节 溢流装置计算 .19第 4.2 节 塔 板 及 筛 板 设 计 .20第 4.3 节 塔 板

3、流 体 力 学 验 算 .21第 5 章 塔板负荷性能图 .24第 5.1 节 雾沫夹带线 .24第 5.2 节 液泛线 .24第 5.3 节 液相负荷上限线 .25第 5.4 节 漏液线 .25第 5.5 节 液相负荷下限线 .26第 5.6 节 塔板负荷性能图 .26第 6 章 附属设备设计 .27第 61 节 冷凝器 .27第 6.2 节 再沸器 .28第 7 章 设计结果汇总 .30第 7.1 节 各 主 要 流 股 物 性 汇 总 .30第 7.2 节 筛 板 塔 设 计 参 数 汇 总 .30参 考 文 献 .32附录 .33前 言1.1 精馏原理及其在化工生产上的应用实际生产中，

4、在精馏柱及精馏塔中精馏时，上述部分气化和部分冷凝是同时进行的。对理想液态混合物精馏时，最后得到的馏液(气相冷却而成)是沸点低的 B 物质，而残液是沸点高的 A 物质，精馏是多次简单蒸馏的组合。精馏塔底部是加热区，温度最高；塔顶温度最低。精馏结果，塔顶冷凝收集的是纯低沸点组分，纯高沸点组分则留在塔底。1.2 精馏塔对塔设备的要求精馏设备所用的设备及其相互联系，总称为精馏装置，其核心为精馏塔。常用的精馏塔有板式塔和填料塔两类，通称塔设备，和其他传质过程一样，精馏塔对塔设备的要求大致如下： 一：生产能力大：即单位塔截面大的气液相流率，不会产生液泛等不正常流 动。 二：效率高：气液两相在塔内保持充分的

5、密切接触，具有较高的塔板效率或传质效率。 三：流体阻力小：流体通过塔设备时阻力降小，可以节省动力费用，在减压操作是时，易于达到所要求的真空度。 四：有一定的操作弹性：当气液相流率有一定波动时，两相均能维持正常的流动，而且不会使效率发生较大的变化。 五：结构简单，造价低，安装检修方便。 六：能满足某些工艺的特性：腐蚀性，热敏性，起泡性等。第章 设计任务书1.设 计 题 目 ：乙 醇 水 混 合 液 精 馏 塔 设 计2.设 计 任 务 及 条 件2.1 生产能力：年处理量 3 万吨乙醇.。2.2 进 精 馏 塔 料 液 含 乙 醇 34%(质 量 分 数 )。2.3 料 液 初 温 ： 45 2

6、.4 塔 顶 产 品 乙 醇 含 量 93%(质 量 分 数 )。 2.5 残 液 中 乙 醇 含 量 不 得 高 于 0.5%(质 量 分 数 )。 2.6 每年实际生产天数：300天（24小时，一年中有两个月检修）2.7 设备型式：筛板塔2.8 操 作 条 件 ： 精 馏 塔 顶 压 力 4kPa(表 压 )进 料 状 况 泡 点 进 料回 流 比 R/Rmin = 2.0单 板 压 降 0.7kPa加 热 蒸 汽 压 力 101.325kPa(表 压 )2.9 厂 址 ： 廊 坊 地 区 3.设 计 内 容 及 要 求 3.1 设 计 方 案 的 确 定 及 流 程 说 明 3.2 精

7、馏 塔 的 工 艺 计 算 (包 括 物 料 衡 算 、 理 论 塔 板 数 、 回 流 比 、 总 板 效 率 、平 均 参 数 、 塔 高 、 塔 径 设 计 等 ) 3.3 塔 板 结 构 设 计 及 流 体 力 学 验 算 3.4 塔 板 负 荷 性 能 图 的 绘 制 3.5 附 属 设 备 的 设 计 (包 括 产 品 冷 却 器 和 接 管 选 型 ) 3.6 设 计 结 果 汇 总 (包 括 主 要 设 备 尺 寸 及 衡 算 结 果 等 ) 3.7 附 图 ： 图 解 理 论 板 ， 塔 板 负 荷 性 能 图 ， 生 产 工 艺 流 程 图 (2号 图 )。第 2 章 设计

8、方案的确定及流程说明第 2.1 节 设计方案的确定2.1.1 塔的类型选择本 设 计 任 务 为 分 离 乙 醇 水 混 合 物 。 对 二 元 混 合 物 的 分 离 ， 应 采 用 连 续 精馏 流 程 。 板 式 塔 的 空 塔 速 度 较 高 ， 因 而 生 产 能 力 较 大 ， 塔 板 效 率 稳 定 ， 操 作 弹性 大 ， 且 造 价 低 ， 检 修 、 清 洗 方 便 ， 因 而 在 工 业 上 应 用 较 为 广 泛 。 因 考 虑 到 设计 、 制 造 及 生 产 技 术 的 成 熟 稳 定 性 ， 所 以 决 定 采 用 板 式 塔 进 行 精 馏 操 作 。2.1.2

9、 塔板类型的选择 板 式 塔 的 类 型 有 许 多 ， 例 如 泡罩塔、浮阀塔、筛板塔， 筛 板 塔 结 构 简 单 ，造 价 低 廉 ， 板 效 率 高 。 所 以 使 用 筛 板 塔 。 2.1.3 塔压确定 工 业 精 馏 可 在 常 压 、 加 压 或 减 压 下 进 行 。 确 定 操 作 压 力 主 要 是 根 据 处 理 物 料的 性 质 、 技 术 上 的 可 行 性 和 经 济 上 的 合 理 性 来 考 虑 的 。 一 般 来 说 ， 常 压 精 馏 最 为 简 单 经 济 ， 可 减 少 因 加 压 或 减 压 操 作 所 增 加 的 增 、减 压 设 备 费 用 和

10、操 作 费 用 ， 提 高 经 济 效 益 。 若 无 特 殊 要 求 ， 应 尽 量 在 常 压 下 操作 。 加 压 精 馏 可 提 高 平 衡 温 度 ， 有 利 于 塔 顶 蒸 汽 冷 凝 热 的 利 用 ， 或 可 以 使 用 较便 宜 的 冷 却 剂 ， 减 少 冷 凝 和 冷 却 费 用 。 在 相 同 的 塔 径 下 ， 适 当 提 高 塔 的 操 作 压力 还 可 以 提 高 塔 的 处 理 能 力 。 减 压 精 馏 可 以 防 止 某 些 易 分 解 组 分 在 精 馏 过 程 之中 受 热 分 解 。 乙 醇 水 混 合 液 在 操 作 温 度 下 非 常 稳 定 ，

11、在 综 合 平 衡 操 作 可 行 性 及 设 备 、操 作 费 用 各 因 素 之 后 ， 确 定 采 用 塔 顶 压 力 为 (101.325+4)kPa 进 行 操 作 。 2.1.4 加料方式加料方式有两种：高位槽加料和泵直接加热。采用高位槽加料，通过控制液位高度，可以得到稳定的流量和流速。通过重力加料，可以节省一笔动力费用。但由于多了高位槽，建设费用相应增加；采用泵加热，进料受到泵的影响，流量不太稳定，流速液忽大忽小，从而影响了传质效率，但结构简单、安装方便，而且泵还具有以下优点：满足工艺上对流量和能量的要求；结构简单，投资费用低；运行可靠，效率高，日常维护费用低；能适用被输送流体的特性，如腐蚀性、粘性、可燃性等。因此，从实际考虑，使用泵直接加料更为合理，而本设计采用的就是泵直接加料。2.1.5 进料热状况的选择工 业 上 均 采 用 接 近 泡 点 的 液 体 进 料 或 泡 点 进 料 ， 这 样 可 以 保 证 进 料 温 度 不受 季 节 、 气 温 变 化 和 前 道 工 序