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1、吉林化工学院化工原理课程设计 吉 林 化 工 学 院 课 程 设 计设计题目：乙醇-丙醇筛板精馏塔设计课程设计任务书1、设计题目：乙醇丙醇二元筛板精馏塔设计2、设计基本条件：（1）操作平均压力：常压；（2）进料温度：tF=0.25（泡点）；（3）塔顶产品含量：xD=0.98 (质量分率)；（4）塔釜液含量0.035（质量分数）（5）加料热状况q=0.99 (6) 回流比R=(1.12.0)（7）塔顶采用全冷凝、泡点回流；（8）单板压降0.7 ；3、设计任务：（1）完成精馏塔工艺设计计算、设备设计计算（物料衡算、能量衡算和设备计算）；（2）精馏塔附属设备的简单计算和选用（3）撰写设计说明书（wo
2、rd文档上机打印）；（4）绘制乙醇丙醇精馏工艺流程图目录摘要5绪论6第一章 精馏塔的工艺条件及有关物性计算71.1：设计条件的确定：71.2：精馏塔全塔物料衡算71.2.1：温度的确定：71.2.2：饱和蒸汽压p的计算81.2.3:物料相对挥发度的计算：81.2.4密度的计算91.2.5: 塔顶液相平均表面张力的计算111.2.6: 粘度的计算121.3.1：理论板数的确定131.3.2:实际塔板数的确定141.4.:气液负荷计算：151.4.1精馏段的气液体积流率：151.4.2提馏段的气液体积流率15第二章 热量衡算162.1.比热容及汽化热的计算162.1.1塔顶温度下的比热容162.1
3、.2进料温度下的比热容162.1.3塔底温度下的比热容172.1.4塔顶温度下的气化潜热172.2.热量衡算：172.2.10时塔顶上升的热量172.2.2回流液的热量（此点为泡点回流）182.2.3塔顶馏出液的热量182.2.4进料的热量182.2.5塔底残液的热量182.2.6冷凝器消耗的热量182.2.7再沸器提供的热量18第三章 塔板设计计算193.1塔体工艺尺寸的计算193.1.1精馏塔塔径的计算193.1.2精馏塔有效塔高的计算213.2塔板工艺尺寸的计算213.2.1溢流装置的设计21第四章 筛板塔的流体力学验证244.1：塔板压降244.2，雾沫夹带量的验算254.3.泛液的验
4、算25第五章 塔板负荷性能图275.1：液沫夹带线275.2,，液泛线285.3.液相负荷上限线315.4.漏液线（气相负荷下限线）315.5.液相负荷下限线33第六章 附属设备设计356.1：塔封头356.2.塔顶空间356.3.塔顶空间356.4.人孔356.5.进料板处板间距366.6.裙座366.7.塔体总高度366.8主要接管尺寸的选取36第七章 结果汇总表39主要符号说明41主要符号说明表41结束语43化工原理课程设计教师评分表45摘要在这次任务中，设计的是筛板精馏塔和预热器。塔满足的要求：对摩尔分数为0.25的乙醇丙醇混合液进行分离，塔顶采出产品中，乙醇所占摩尔分率为0.98；釜
5、液苯的摩尔分率为0.035。先进行物料衡算，据物料的物理性质及相关参考资料，选择适当的回流比和塔效率，初步求出塔的理论板数和实际板数，建立塔的框架。以此为基础，展开物料物理性质和塔工艺尺寸的计算：塔径，精馏段板间距，提馏段板间距；选用单溢流弓形降液管和凹形受液盘；并用流体力学对筛板进行验算，干板阻力、液沫夹带量、漏液量和液泛等均在工程设计要求范围之内，设计出了合格的精馏塔。塔顶采用全凝器，进料液用釜液预热。关键词：乙醇丙醇、筛板精馏塔、计算机编程和图解、精馏段、提馏段。绪论化工生产中，产品一般为混合物，要得到高纯度组分则必须对粗产品进行分离；如液固的分离有过滤操作，混合气体的分离有吸收操作；同
6、样混合液体的分离操作有蒸馏和精馏。对工厂大批量生产过程中，精馏操作广泛用于液体混合物的分离；精馏塔又分为筛板塔、浮阀塔和喷射型塔等。相比之下：筛板塔具有容易堵塞，漏液量较大和操作弹性小的缺点；但它结构简单、设计简便、操作容易、生产能力大、压降小又经济的优点；故在生产尤其是中试装置中应用颇多。这次设计将让学生深深体会到知识在生产中的应用，很大的提高学生的自学能力，在设计过程中初步了解理论在世纪中的应用的重要，对实际过程有了初步的了解，增强我们动手能力也提高了我们的综合应用知识的能力。这次设计对学生的就业和考研深造均有很大帮助。我一定尽我所能完成此设计任务，不辜负大学里这种锻炼自己的机会，不辜负老
7、师中对我们的指导，争取给老师一份满意的答卷，给自己满意的作品！第一章 精馏塔的工艺条件及有关物性计算1.1：设计条件的确定：1.2：精馏塔全塔物料衡算：（表1一1）乙醇丙醇平衡数据（三：物性函数计算：p=101.325kPa）序号液相组成气相组成沸点/序号液相组成气相组成沸点/10.0000.00097.1670.5460.71184.9820.1260.24093.8580.6000.76084.1330.1880.31892.6690.6630.79983.0640.2100.33991.60100.8440.91480.5950.3580.55088.32111.0001.00078.3
8、860.4610.65086.251.2.1：温度的确定：利用上表中的数据，用数值插值法确定。进料温度：=89.67C1.2.2：饱和蒸汽压p的计算由安托因公式得：由温度-气相组成关系得：由（1）（2）（3）得塔顶：=78.66， =102.7, =48,12塔底：=96.24， =198.24， =97.68进料：=89.67， =156.17， =75.741.2.3:物料相对挥发度的计算：由以求得的饱和蒸汽压得， ，精馏段的平均相对挥发度：提留段的平均相对挥发度：平均相对挥发度： 1.2.4密度的计算：利用式 计算混合液体密度和混合气体密度。塔顶温度：=78.66气相组成：进料温度：塔底
9、温度：表1-2 不同温度下乙醇丙醇类密度表：708090100110754.2742.3730.1717.4704.3759.6748.7737.5723.1714.2利用上表中数据利用数值差值法确定进料温度，塔顶温度，塔底温度下的乙醇（o）和水（w）的密度。1.2.5: 塔顶液相平均表面张力的计算温度t,708090100110,mN/m19.2718.2817.2916.2915.28,mN/m20.3419.4018.4517.5016.57进料板液相平均表面张力的计算塔底液相平均表面张力的计算精馏段的平均表面张力：提留段的平均表面张力：1.2.6: 粘度的计算表3-4 .混合物的粘度名
10、称温度6080100乙醇0.6010.4950.361丙醇0.8990.6190.444根据图表1-3 和公式已知全塔平均温度t=88.57纯乙醇：纯丙醇：1.3.1：理论板数的确定由以上的计算得相平衡方程： 又q=0.96 q线方程：(2)由（1）（2）求得x=0.25 y=0.41则平衡方程： （1）精馏段操作线： （2）提留段操作线： （3） 第一块塔板上的气相组成：第一块下降的液相组成由（1）求取：=0.959 第二块塔板上升的气相组成由（2）求取：=0.962=924依次由（1）（2）式求得：=0.934=0.870=0.888=0.793=0.824=0.693=0.579=0.6
11、45=0.467=0.552=0.373=0.474=0.303因，依次使用（1）（3）式，求得：由于=0.024=0.035,则全塔理论板数块（包括再沸器），加料板为第11块理论板。精馏段理论半数：提馏段理论半数：1.3.2:实际塔板数的确定由公式：已知乙醇，丙醇溶液平均粘度计算公式代入数据的=0.510 所以塔板效率为E=0.483精馏段实际塔板数为N=21提留段实际塔板数为N=17实际的总板数为38块1.4.:气液负荷计算： 1.4.1精馏段的气液体积流率： 由精馏段的气液负荷：V=126.49Kmol/h， L=103.75Kmol/h 可得： 1.4.2提馏段的气液体积流率： 由提馏
12、段的气液负荷 第二章 热量衡算2.1.比热容及汽化热的计算表2-1 不同温度下乙醇丙醇的比热容乙醇kJ/kmolk126.96138.46151.34丙醇kJ/kmolk161.4173.4159.6表2-2不同温度下乙醇丙醇的汽化热乙醇（kJ/kg）879.77838.05792.52丙醇（kJ/kg）757.60725.34690.302.1.1塔顶温度下的比热容2.1.2进料温度下的比热容2.1.3塔底温度下的比热容2.1.4塔顶温度下的气化潜热2.2.热量衡算：2.2.1 时塔顶上升的热量，塔顶以为基准。，其中则2.2.2回流液的热量（此点为泡点回流）此温度下：则2.2.3塔顶馏出液的热量，因馏出口与回流口相同，所2.2.4进料的热量2.2.5塔底残液的热量2.2.6冷凝器消耗的热量2.2.7再沸器提供的热量（全塔范围内列衡算式）塔釜热损失10%，则=0.1再沸器的实际热负荷第三章 塔板设计计算
