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1、化工原理课程设计乙醇 -水连续精馏塔的设计姓名学号年级专业化学工程与工艺系 （院）化学化工学院指导教师张杰2013年 6 月目录第一章绪论1第二章塔板的工艺设计32.1精馏塔全塔物料衡算32.2常压下乙醇 -水气液平衡组成（摩尔）与温度关系32.3理论塔板的计算82 4 塔径的初步计算102.5溢流装置112.6塔板布置及浮阀数目与排列12第三章塔板的流体力学计算143.1气相通过浮阀塔板的压降143.2淹塔153.3液沫夹带153.4塔板负荷性能图16第四章附件设计204.1接管214.2筒体与封头224.3除沫器224.4裙座224.5吊柱224.6人孔23第五章塔总体高度的设计23第六章
2、塔附属设备设计236.1 确定冷凝器的热负荷 Qc 236.2 冷凝器的选择24参考书目24主要符号说明25结束语26（一）设计题目乙醇 -水连续精馏塔的设计（二）设计任务及操作条件1) 进精馏塔的料液含乙醇 30% （质量分数，下同），其余为水；2)产品的乙醇含量不得低于93% ； 3) 残液中乙醇含量不得高于0.5%；4)每年实际生产时间：7200小时 /年，处理量： 80000 吨 /年；5)操作条件a)塔顶压力：常压b)进料热状态： 饱和液体进料(或自选 )c)回流比：R=1.55Rmind) 加热方式：直接蒸汽e) 单板压降： 0.7kPa（三）板类型浮阀塔（四）厂址临沂地区（五）设
3、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；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）设计结果汇总10) 对设计过程的评述和有关问题的讨论。2、设计图纸要求绘制生产工艺流程图（选作）；注: 常压下乙醇 -水气液平衡组成与温度的关系见课程设计教材附录(105 页 )第一章 绪论塔设备是炼油、化工、石油化工等生产中广泛应用的气液传质设备。根据塔内气液接触部件的形式，可以分为填料塔和板式塔。板式塔属于逐级接触逆流操作，填料塔属于微分
4、接触操作。工业上对塔设备的主要要求：（1）生产能力大（2）分离效率高（3）操作弹性大（4）气体阻力小结构简单、设备取材面广等。塔型的合理选择是做好塔设备设计的首要环节，选择时应考虑物料的性质、操作的条件、塔设备的性能以及塔设备的制造、安装、运转和维修等方面的因素。板式塔的研究起步较早，具有结构简单、造价较低、适应性强、易于放大等特点。精馏是分离液体混合物（含可液化的气体混合物）最常用的一种单元操作，在化工，炼油，石油化工等工业中得到广泛应用。精馏过程在能量剂驱动下（有时加质量剂），使气液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物中各组分的挥发度的不同，使易挥发组分由液相向气相转移，难挥发组分由气相
5、向液相转移，实现原料混合液中各组分的分离。根据生产上的不同要求，精馏操作可以是连续的或间歇的，有些特殊的物系还可采用衡沸精馏或萃取精馏等特殊方法进行分离。本设计的题目是乙醇-水连续精馏浮阀塔的设计，即需设计一个精馏塔用来分离易挥发的乙醇和不易挥发的水，采用连续操作方式，需设计一板式塔将其分离。设计方案简介本次课程设计的任务是设计分离乙醇-水的精馏塔，塔型选为浮阀塔，因为筛板塔与浮阀塔相比，浮阀塔有降液槽和溢流堰，气体顶开浮阀上升与塔盘上液体接触，传质在塔盘上进行，液体通过降液槽下降，其操作弹性较大。本设计任务为分离乙醇-水混合物，进料为饱和液体进料，操作压力是一个大气压。对于二元混合物的分离，
6、应采用连续精馏流程。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人精馏塔内。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，最小回流比较小，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。第二章 塔板的工艺设计2.1 精馏塔全塔物料衡算F：原料液流量 (kmol/h)x F：原料组成（摩尔分数，下同）D：塔顶产品流量 (kmol/h)x D：塔顶组成W ：塔底残液流量 (kmol/h)x W ：塔底组成0.30原料乙醇组成：xF46.070.1440.300.7046.0718.0
7、20.93塔顶组成： xD46.070.8390.930.0746.0718.020.005塔底组成：xW46.070.001960.0050.99546.0718.02进料平均分子量： M =46.07 0.144+18.02 0.856=22.06kg/kmol进料量： F8107503.677 kmol/h720022.06物料衡算式为：FDW（ 1）Fx FDxDWxW联立代入求解： D=85.471 kmol/hW=418.206 kmol/h2.2 常压下乙醇 -水气液平衡组成（摩尔）与温度关系温度 /液相气相温度 /液相气相温度 /液相气相1000082.723.3754.457
8、9.357.3268.4195.51.9017.0082.326.0855.8078.7467.6373.8589.07.2138.9181.532.7359.2678.4174.7278.1586.79.6643.7580.739.6561.2278.1589.4389.4385.312.3847.0479.850.7965.6484.116.6150.8979.751.9865.992.2.1 温度利用表中数据由插值法可求得tF、 tD 、tW。85.384.1tF85.3， tF=84.73 tF：16.6114.412.3812.38 tD： 78.4178.15tD78.41 ， tD =78.25 74.7289.4383.974.72 tW ： 10095.5tW100 ， tW =99.536 01.900.1960精馏段平均温度：t1tFtD84.73+78.2581.49 22提馏段平均温度：t2tFtW84.7399.53692.133222.2.2 密度1aAaB（ 2）已知：混合液密度LAB混合气密度VT0M（ a 为质量分率，M 为平均分子量）（ 3）22.4T0塔顶温度：tD =78.25 气相组成 y D ： 78.4178.1
