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1、西南石油大学化学化工学院课程设计报告 题 目:筛板式持续精馏塔及其重要附属设备设计班 级:_化工91_ 姓 名:_ 学 号:_ 指引教师:_ 07月 01日目录第一章 设计概述 1. 设计题目 1.2工艺条件2 1. 设计内容 1.4 工艺流程图第二章 塔的工艺计算4 2.精馏塔全塔物料衡算4 2.2 重要数据参数的计算52.2.乙醇水系统t-y数据(01.3KPa即60mHg）22.温度的计算62.2 密度的计算.4混合液体表面张力102.5 混合物的黏度计算4.相对挥发度计算15 2.理论塔的计算5 4 塔径的初步设计82.4气、液相体积流量计算14.2精馏段塔径的计算194.馏段塔径的计
2、算2 .5溢流装置1.5.1堰长的计算2.5.2弓降液管的宽度和横截面积2.5.降液管底隙高度23 26塔板的构造尺寸、浮阀数目及排列22.6.1塔板的构造尺寸22.62浮阀数目及排列25第三章 塔板的流体力学验算28 1气相通过浮阀塔板的压降8 32液泛30 3.3 雾沫夹带31 3塔板负荷性能图3第四章 塔总体高度的设计37 4.1塔的顶部空间高度37 4.2塔的底部空间高度3 4.塔总体高度3第五章 附属设备设计39 5.全凝器计算39 5.料液料液泵设计计算0第六章 设计成果汇总1第七章重要符号阐明42第八章 参照文献3第九章 设计小结43第一章 设计概述11设计题目筛板式持续精馏塔及
3、其重要附属设备设计1.2工艺条件生产能力:110吨年(料液)年工作日:00天原料构成：8%乙醇，2%水（摩尔分率，下同）产品构成:馏出液 78乙醇，釜液04%乙醇操作压力：塔顶压强为常压进料温度：泡点进料状况：泡点加热方式:直接蒸汽加热回流比： 自选1 设计内容1 拟定精馏装置流程,绘出流程示意图、塔器设备图。2 工艺参数的拟定基本数据的查取及估算，工艺过程的物料衡算及热量衡算,理论塔板数,塔板效率，实际塔板数等。3 重要设备的工艺尺寸计算板间距，塔径，塔高，溢流装置,塔盘布置等。4 流体力学计算流体力学验算,操作负荷性能图及操作弹性。 重要附属设备设计计算及选型 塔顶全凝器设计计算:热负荷,
4、载热体用量，选型及流体力学计算。 料液泵设计计算：流程计算及选型。.4 工艺流程图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,其他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,
5、进行热和质的传递过程。流程示意图如下图图1第二章 塔的工艺计算2.1精馏塔全塔物料衡算原料液中： 设组分乙醇;组分水乙醇的摩尔质量:乙=46.07kg/kmol；水的摩尔质量： M水=1. kgkmol:进料量(mol/s） :原料构成（摩尔分数，下同)D：塔顶产品流量（kmos) ：塔顶构成W:塔底残液流量（kols) ：塔底构成进料液的摩尔分数:塔顶构成：0.78；底构成：=.4%平均摩尔质量M=0.84+（1-.28）8=25.84 kg/kmol= 0.7846(1-07) 18=3984kg/kmolM0.00046+（1-0.000)18=80kg/kml物料衡算 由总物料守恒有:
6、F+SD对乙醇有：*X = W*Xw + D*X对于直接蒸汽加热有：= ， L= WV V （1-)*F ，L= + q*F对于泡点加料有：V V ，L + 又=(R1)D ,L=R*DL W R*D+ ，S = (R+1)*要算得流出液，釜夜及加热蒸汽的量，得先算出最小回流比及回流比。2.2 重要数据参数的计算2.2.1乙醇水系统t-xy数据（0.P即60mHg)表2-1乙醇水系统的气液平衡数据沸点/乙醇摩尔数/%沸点t/乙醇摩尔数/液相气相液相气相9990.004.3227.356.4499.80.04.181.3.248.99.70.05780.6409622299.0.12.578.1
7、48.9264.99.0.2329079.8552.686689.00.13.72579.561.0270.2998.750.3179.5.6472.7197650.8.767.958.97499.816116.3478.757.76.99.4.162.2.6.999287.74139.167878281.8.12.647.497.2783.87483.77.4151.678285.96.4082.5.7555.4.189.41891Xf =28， 78，w = 004（均为百分数%）由表得: =90.23 d=742 Tw00Yf=0.5 Yd=0.84 w= 32y *x（1+（1）*)y
8、(x)(x*（y-）)f=.65*(-0. 28）/(1-.65)*0. 28）.76d=0.4*(1-7)/(0.78*(-0.4)=1.481=032*(1 .%)/（ 04%*(-32)）16(.06.206*5.81）（/3)=442=，X=Xf=028,Yq=3.44*28/(1.2*.28)=0.572Rm(R+1)=(.78-0.2）/（8-0.8）0.416R=0.712取=. Rm1.8*0.712=1.28S=（R+1)*=2.8由：+W+D且F*Xf =*Xw + Dd有：56+2D = D W 5.67*0.2=D0.78+*0.0004得：D=1.38kmolh W=
9、8704ko/h S4876kmol/h2.2. 温度的计算图-y图0.462 79.770.16 90.470758085909510000.20.40.60.81x(y)由-x-y（图二）图可知: 进料温度:=8.0 塔顶温度=7.5,塔底温度 999，精馏段平均温度 =7提馏段平均温度 =90.42.2.3密度的计算已知:混合液密度依式 =（a为质量分数，为平均相对分子质量）混合汽密度 依式 塔顶温度:=782气相构成: =8.4进料温度:=8.2气相构成： =69.22%塔釜温度：9.9气相构成： =5.6% 精馏段:液相构成： 气相构成： 因此 =46*.1+*(1-051)=328
10、7kg/kmo=46*0.46+8*(1-0.7486)=38.k/kmol提馏段液相构成: 气相构成： 因此 表2-2 不同温度下乙醇和水的密度温度/温度/8035971.9572961.8585706.6116958.490724965.3求得在如下的乙醇和水的密度(单位：)因此 =25.4 kg/kmol=39.8kg/kmol8.01kg/kmol .4混合液体表面张力二元有机物-水溶液表面张力可用下列各式计算 注:式中下角标，w,o，s分别代表水、有机物及表面部分;w、xo指主体部分的分子数,w、Vo主体部分的分子体积,w、o为纯水、有机物的表面张力,对乙醇 2。 表-3不同温度下乙
11、醇和水的表面张力温度/7001乙醇表面张力/03N/m11.51621.2水表面张力10-3N/m264.3607.8求得在下的乙醇和水的表面张力（单位：1Nm-）乙醇表面张力:水表面张力: 塔顶表面张力:联立方程组: 代入求得: 原料表面张力：联立方程组： 代入求得: 塔底表面张力:联立方代入求得: ()精馏段液相表面张力=(2)提馏段液相表面张力：= 22. 混合物的黏度计算表2水在不同温度下的黏度温度黏度/温度黏度/0.521016582.347891.310表2乙醇在不同温度下的黏度温度黏度800.91000.361=79.77 查表得：=0.348mPs =0.483 mP.s90.46 查表得: =0.31mPa.s 0.42 mPas精馏段黏度提馏段黏度2.
