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1、.专业整理.第一章绪论 2一、目的： 2二、已知参数： 2三、设计容： 2第二章课程设计报告容 3一、精馏流程的确定 3二、塔的物料衡算 3三、塔板数的确定 4四、塔的工艺条件及物性数据计算 6五、精馏段气液负荷计算 10六、塔和塔板主要工艺尺寸计算 10七、筛板的流体力学验算 15八、塔板负荷性能图 18九、筛板塔的工艺设计计算结果总表 22十、精馏塔的附属设备及接管尺寸 22第三章总结 23.学习帮手.乙醇一一水连续精馏塔的设计第一章绪论、目的:通过课程设计进一步巩固课本所学的容，培养学生运用所学理论知识进行化工单元过程 设计的初步能力，使所学的知识系统化，通过本次设计，应了解设计的容，方
2、法及步骤，使 学生具有调节技术资料，自行确定设计方案，进行设计计算，并绘制设备条件图、编写设计 说明书。在常压连续精馏塔中精馏分离含乙醇 25%勺乙醇一水混合液，分离后塔顶馏出液中含乙 醇量不小于94%塔底釜液中含乙醇不高于0.1% (均为质量分数)。、已知参数：(1) 设计任务进料乙醇X = 25 % (质量分数，下同)生产能力Q = 80t/d塔顶产品组成 94 %塔底产品组成 0.1 %(2) 操作条件操作压强：常压精馏塔塔顶压强：Z = 4 KPa进料热状态：泡点进料回流比：自定待测冷却水：20 C加热蒸汽：低压蒸汽，0.2 MPa单板压强：w 0.7全塔效率：Et = 52 %建厂地
3、址：地区塔顶为全凝器，中间泡点进料，筛板式连续精馏三、设计容:(1) 设计方案的确定及流程说明(2) 塔的工艺计算(3) 塔和塔板主要工艺尺寸的计算(a、塔高、塔径及塔板结构尺寸的确定;b、塔板的流体力学验算；c、塔板的负荷性能图)(4) 设计结果概要或设计一览表(5) 精馏塔工艺条件图(6) 对本设计的评论或有关问题的分析讨论第二章课程设计报告容一、精馏流程的确定乙醇、水混合料液经原料预热器加热至泡点后，送入精馏塔。塔顶上升蒸汽采用全凝器 冷凝后，一部分作为回流，其余为塔顶产品经冷却器冷却后送至贮槽。塔釜采用间接蒸 汽向沸热器供热，塔底产品经冷却后送入贮槽。二、塔的物料衡算(一) 料液及塔顶
4、、塔底产品含乙醇摩尔分数25/46xF0.11525/4675/1894/46xD0.8694/46 6/180.00040.1/46Xw0.1/4699.9/18(二) 平均摩尔质量M f 0.115 46(10.115) 18 21.22kg/kmolM D 0.86 46 (10.86) 1842.08kg/kmol0.0004 46(10.0004) 1818.01kg / kmol(三)物料衡算总物料衡算易挥发组分物料衡算D W FXdDXwW日生产能力丫=90吨mM D ?TXfF8000079 21kmol /h 42.08 24联立以上三式得F 621.20kmol/hD 79
5、.21kmol/hW 541.99kmol/h三、塔板数的确定（一）理论塔板数Nt的求取乙醇、水属理想物系，可采用 M.T图解法求Nt1. 根据乙醇、水的气液平衡数据作 y-x图附表乙醇一水气液平衡数据液相中乙醇的摩尔气相中乙醇的摩尔液相中乙醇的摩尔分气相中乙醇的摩尔分数分数数分数0.00.00.250.5510.010.110.300.5750.020.1750.40.6140.040.2730.50.6570.060.340.60.6980.080.3920.70.7550.10.430.80.820.140.4820.8940.8940.180.5130.950.9420.20.5251
6、.01.0J2 -x 1 1.1图：乙醇一水的y-x图及图解理论板2. 乙醇一水体系的平衡曲线有下凹部分，求最小回流比自a （ Xd,Xd,）作平衡线的切线并延长与y轴相交，截距Xd0.2796Rmin 1Rmin 2.8取操作回流比 R 1.5Rmin 1.5 2.083.12故精馏段操作线方程y 止R 1 R 1即 y 0.757X 0.2093. 作图法求理论塔板数Nt得Nt 27层（包括再沸器）。其中精馏段理论板数为22层，提留段为5层（包括再沸器）， 第18层为加料板。（二）全塔效率Et已知Et =52%（三）实际塔板数N精馏段N精提留段N提22052505243层10层四、塔的工艺
7、条件及物性数据计算以精馏段为例进行计算（一）操作压强Pm塔顶压力 Pd 4 101.3105.3kPa取每层塔板压强降 P 0.7kPa则进料板压强 Pf 105.3 43 0.7 135.4kPa精馏段平均操作压强Pm 1053 1354120.35kPa2（二）温度tm依据操作压力，通过方程试差法计算出泡点温度，其中水、乙醇的饱和蒸汽压由安托尼 方程计算。方程为P pAxa pBxb式中：X 溶液中组分的摩尔分数；P 溶液上方的总压，Pa；0p 同温度下纯组分的饱和蒸汽压，Pa。（下标A表示易挥发组分，B表示难挥发组分） 安托因方程为lg p0 ABT C式中：p0 在温度为T时的饱和蒸汽
8、压，mmHgT温度，CA,B,CAntoine常数，其值见下表。附表An toi ne常数组分ABC乙醇8.044961554.3222.65水7.966811668.21228计算结果如下:塔顶温度8.04496155437.96681 1668刃公式：10t 222.650.133 0.86 10t 2280.133 0.14105.33tD81.48C进料板温度公式:8.04496101554.3t 222.650.133 0.06441668.217.9668110 t 2280.133 0.9356135.4tF 1045C则精馏段平均温度tM81.48 104.5292.99C（三
9、）平均摩尔质量Mn塔顶 xDy 0.86查气液平衡曲线，可得x10.852M VDm0.86 46 (10.86) 1842.08 kg / kmolM Vm(精)M Lm(精)42.08 27.87234.975kg/ kmol41.856 19.80230.828kg/kmolM LDm 0.852 46(10.852) 1841.856kg / kmol进料板即查气液平衡曲线，可得0.3526xF0.0644M VDm0.3526 46 (10.3526)1827.87 kg / kmolM LDm0.0644 46(10.0644)1819.80kg / kmol则精馏段平均摩尔质量:
10、1.液体密度（四）平均密度温度/ C20304050607080901001103乙醇密度/kg/m795785777765755746735730716703Lm附表乙醇与水的密度温度2030405060708090100110/ Cm附表乙醇与水的表面力3水密度/kg/m998.2995.7992.2988.1983.2977.8971.8965.3958.4951.0已知：1/ Lm a/ LAb/ LB （为质量分数）塔顶 因为tD 81.48C所以 908081.48 80730735 乙 73590 8081.48 80965.3 971.8 水 971.810.940.06LmD
11、734.26 970.84乙734.26kg/m33水 970.84kg /mLmD 745.16 kg/m3进料板由加料板液相组成xA 0.06440.0644 460.0644 46(10.0644) 180.150因为 tF 1045C110 100104.5 100所703 716 乙 716110 100104.5 100951.0 958.4 水 958.410.15010.150LmF 710.15955.07乙 710.15kg/m3水 955.07kg / m3LmF 908.09kg / m3故精馏段平均液相密度*(745.16 908.09)826.63kg/m32.气相
12、密度mVVm(精)PmM vmRT120.35 34.9758.314 (92.99273.15)1.38kg/m3（五）液体表面力乙醇表面力3X 10 /N/m22.321.220.419.818.81817.1516.215.214.4水表面力3X 10 /N/m72.671.269.667.766.264.362.660.758.856.9m（顶）0.86 17.01 （1 0.86）62.3223.35mN /mm（进）0.0644 14.81（10.0644）57.94555.17mN /m则精馏段平均表面力为23.35 55.17m（精）39.26mN /m（六）液体黏度Lm已知：
13、lg塔顶lgB686.64乙醇的A=686.64B=300.88686.64273.181.48300.88乙 0.451 mas水的黏度90 8081.48 8031.6535.6535.65水 0.350 mas进料板lg乙686.64686.64273.1 104.5300.88乙 0.344 mas塔顶 因为tD 81.48C所以90 8016.2 17.1581.48 80乙 17.01mN / m乙17.15908081.48 80水 62.32mN /m60.762.6水62.6进料板因为tF1045C所以110100104.5100乙 14.84mN / m14.415.2乙15.2110 100104.5100水 57.945mN / m56.9
