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1、武汉工程大学课程设计说明书设计题目：乙醇水混合液的筛板精馏塔设计学 号： 学生姓名： 专业班级： 09级药物制剂01班 指导教师： 孙安琪 总评成绩： 2012 年 6 月 18日42目 录摘 要IAbstractII第一章 绪论11.1课题背景11.2 操作流程11.3课题条件2第二章 精馏塔的物料衡算42.1原料液及塔顶塔釜产品的摩尔分率42.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量42.3物料衡算4第三章 塔板数的确定53.1理论板层数的求取53.2实际板层数的求取7第四章 精馏塔的工艺条件计算84.1操作压力及温度计算84.2平均摩尔质量及密度计算84.3液体平均表面张力及粘度计算10第
2、五章 精馏塔的塔体工艺尺寸计算135.1塔径的计算135.2精馏塔有效高度的计算14第六章 塔板主要工艺尺寸的计算156.1溢流装置计算156.2塔板布置17第七章 筛板的流体力学验算197.1塔板压降197.2液面落差217.3液沫夹带217.4漏液227.5液泛22第八章 塔板负荷性能图248.1漏液线248.2液沫夹带线258.3液相负荷下限线268.4液相负荷上限线278.5液泛线27第九章 精馏塔各接管尺寸的计算319.1接管319.2塔体总高度32第十章 辅助设备3510.1全凝器3510.2再沸器3510.3原料预热器36计算结果一览表37主要符号说明38总结40致谢41参考文献
3、42摘 要乙醇-水是工业上最常用的溶剂，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，而被广泛用于化工、日化、医药等行业，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，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必要的。本次设计是针对乙醇-水体系而进行的常压二元筛板精馏塔的设计及其辅助设备的选型。本次设计对筛板塔的工艺过程和结构进行了比较全面的设计，并对其他辅助设备如冷凝器、泵的选型进行了计算。通过本次对筛板精馏塔的设计，使我们初步掌握化工设计的基本原理和方
4、法，培养了我们的独立思考，实事求是，综合运用所学知识解决实际问题的能力。关键词：乙醇-水；筛板精馏塔；工艺流程；操作条件AbstractEthanol - water is the most widely used industrial solvent, is also very important chemical raw materials, is a colorless, non-toxic, no carcinogenicity, pollution and corrosion of liquid mixtures. Due to its excellent physical and
5、chemical properties, and is widely used in chemical industry, daily chemical, pharmaceutical and other industries, long-term since, ethanol in distillation production, but as a result of ethanol - water system with azeotropic phenomenon, ordinary distillation for high purity ethanol, yield is not go
6、od, because the more commonly used for its water solution, so the research and improvement of ethanol-water distillation equipment is very necessary.This design is against ethanol - water system and atmospheric pressure two yuan of sieve plate distillation tower design and its auxiliary equipment se
7、lection. The design of sieve plate his process and the structure was compared with the overall design, and other auxiliary equipment, such as the condenser pump selection were calculated. By the time of sieve plate distillation column design. Make us grasp the chemical design of the basic principles
8、 and methods, cultivate our independent thinking, seek truth from facts, comprehensive use of the knowledge and the ability to solve practical problems.Keywords：Ethanol-water；Screen panel of the column；process；Operating conditions第一章 绪论1.1课题背景精馏的基本原理是根据各液体在混合液中的挥发度不同，采用多次部分汽化和多次部分冷凝的原理来实现连续的高纯度分离。在现
9、代的工业生产中已经广泛地应用于物系的分离、提纯、制备等领域，并取得了良好的效益。其中主要包括板式塔和填料塔，而板式塔的塔板类型主要有泡罩塔板、浮阀塔板、筛板塔板、舌形塔板、网孔塔板、垂直塔板等等,本次课程设计是筛板塔。精馏过程与其他蒸馏过程最大的区别，是在塔两端同时提供纯度较高的液相和气相回流，为精馏过程提供了传质的必要条件。提供高纯度的回流，使在相同理论板的条件下，为精馏实现高纯度的分离时，始终能保证一定的传质推动力。所以，只要理论板足够多，回流足够大时，在塔顶可能得到高纯度的轻组分产品，而在塔底获得高纯度的重组分产品。精馏广泛应用于石油,化工,轻工等工业生产中,是液体混合物分离中首选分离方
10、法1.2 操作流程本次课程设计是分离乙醇水二元物系。乙醇水溶液经预热至泡点后，用泵送入精馏塔。塔顶上升蒸气采用全冷凝后，部分回流，其余作为塔顶产品经冷却器冷却后送至贮槽。塔釜采用间接蒸汽再沸器供热，塔底产品经冷却后送入贮槽。精馏装置有精馏塔、原料预热器、再沸器、冷凝器、釜液冷却器和产品冷却器等设备。热量自塔釜输入，物料在塔内经多次部分气化与部分冷凝进行精馏分离，由冷凝器和冷却器中的冷却介质将余热带走。乙醇水混合液原料经预热器加热到泡点温度后送入精馏塔进料板，在进料板上与自塔上部下降的的回流液体汇合后，逐板溢流，最后流入塔底。在每层板上，回流液体与上升蒸汽互相接触，进行热和质的传递过程。 1.筛
11、板塔的操作弹性小，对物料的流量要求非常平稳精确，不利于实际生产中使用。 2. 筛板塔盘较浮阀塔盘的优点是结构简单抗堵，压降较小，造价便宜。 3. 筛板塔盘现在很少用了，比浮阀塔的效率低，操作弹性小。4. 筛板塔盘也有溢流堰和降液管。优点是结构简单，压降较小，造价便宜，抗堵性强。工科大学生应具有较高的综合能力，解决实际生产问题的能力，课程设计是一次让我们接触实际生产的良好机会，我们应充分利用这样的时机认真去对待每一项任务，为将来打下一个稳固的基础。而先进的设计思想、科学的设计方法和优秀的设计作品是我们所应坚持的设计方向和追求的目标。1.3课题条件一常压操作的连续板式精馏塔（自选塔板类型）内分离乙
12、醇-水混合物，间接蒸汽加热，生产时间为300天/年，每天24小时，产品的质量要求见下表表1-1 产品质量要求处理能力/ta-1乙醇的组成（质量分数）/%原料塔顶产品塔底产品5000040881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.单板压降：0.7 KPa；5.全塔效率：0.52设计任务1.全塔物料衡算，操作回流比和理论板数的确定2.计算精馏段、提馏段的塔板效率，确定实际塔板数3.估算塔径4.板式塔的工艺尺寸计算，包括溢流装置与塔板的设计计算5.塔板的流体力学性能的校核，包括板压力降、液面落差、液沫夹带、漏液以及液泛的校核6.绘制塔板的负荷性能图，
13、塔板的负荷性能图由液相负荷下限线，液相负荷上限线，漏液线，液沫夹带线和溢流液泛线的确定7.塔的结构确定，包括塔体结构与塔板结构8.塔体结构：塔顶空间，塔底空间，人孔（手孔）、支座、封头、塔高等9.塔板结构：采用分块式塔板还是整块式塔板；10.塔的附属设备选型，包括塔顶冷凝器，原料预热器的换热面积与泵的选型11.精馏塔各接管尺寸的确定12.绘制精馏塔装配图13.绘制精馏系统工艺流程图14.编写设计说明书：要求逻辑清晰，层次分明，书写工整，独立完成15.撰写中英文摘要第二章 精馏塔的物料衡算2.1原料液及塔顶塔釜产品的摩尔分率乙醇的摩尔质量 水的摩尔质量 2.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量
14、 l 2.3物料衡算原料处理量 总物料衡算 乙醇物料衡算 联立解得 第三章 塔板数的确定3.1理论板层数的求取乙醇-水属理想物系，可采用图解法求理论板层数。查手册得乙醇-水物系的气液平衡数据，绘出x-y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3-1中对角线上，自点作垂线即为进料线， 图3-1 乙醇-水物系的气液平衡图该点与平衡线的交点坐标为 故最小回流比为取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作线方程图解法求理论板层数采用图解法求理论板层数，如图3-2所示。求解结果为图3-2 图解法求理论板数总理论板层数 进料板位置 3.2实际板层数的求取精馏段实际板层数 提馏段实际板层数 第四章 精馏塔的工艺条件计算4.1操作压力及温度计算塔顶操作压力 每层塔板压降 进料
