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1、广西工学院课题名称：乙醇-水溶液连续精馏设计 系 另IJ:生物与化学工程系专 业：化工082班学 号：200800601045姓 名：马升艳指导教师：罗建平时 间：2011年6月13-25日设计题目: 筛板精馏塔设计者: 班级 化工082 班 姓名 ： 马升艳日期2011年6月指导教师：（签字）设计成绩：日期附:筛板精馏塔设计任务书设计名称：乙醇-水溶液连续精馏塔设计设计条件1 进精馏塔的料液含乙醇25%（质量），其余为水；2产品乙醇含量不得低于 94%（质量）；3残液中乙醇含量不得高于 0.1%（质量）；4生产能力为日产94%（质量）乙醇产品425 吨/天；5.操作条件（1）塔顶操作压力4k
2、Pa （表压）；（ 2 ）进料热状况（自选）；（3）回流比（自选）；（ 4）加热蒸气为低压蒸汽；（5）全塔效率 60% 。（6）单板压力降W 0.7 kPa6 .工作日：每年330天，每天24小时连续运行。设计要求：1. 设计方案的确定及流程说明；2. 塔的工艺计算：（ 1 ）物料衡算；（ 2）计算塔顶 、塔底及加料板温度；（ 3 ）计算平衡数据；（ 4）计算塔板数：作 X-Y 图；求最小回流比及适宜回流比；求理论塔板数和实际塔板数。3. 塔 和塔板的主要工艺尺寸计算 ：（1）塔体和塔板主要尺寸的确定 ：塔径；溢流装置（溢流堰长 、出口堰高 、降 液管的宽度及面积 、降液管下端与塔板间距离）；
3、塔板设计（塔板布置：包 括开孔区 、溢 流区 、安定区 、无效区；筛孔数或浮阀数：包括孔径 、塔 板厚度 、开孔面积 、开孔率 、孔数或浮阀数 、浮阀的选型；排列方式及 孔心距）。（2）塔板的液体力学验算：塔板压力降；雾沫夹带；漏液点气速；液泛（即淹塔）。（3）塔板负荷性能图。4 设计结果一览表5 板式塔的结构：（1）塔体结构：塔顶空间；塔底空间；人孔；视镜；支座；塔高；封头及容器 法兰。（2）塔板结构及安装方式。6 附属设备的计算及选型（1）再沸器（即蒸馏釜）；（2）塔顶回流冷凝器；（3）料液预热器；（4）塔顶 、塔底产品冷凝器；（5）主要接管尺寸及法兰：包括塔顶蒸气出口 管、回流液管 、料
4、液排出管、加 料管 、饱和水蒸气管的管径 及各接管的法兰。（6）蒸气喷出器。7 绘图：生产工艺流程图 、精馏塔的工艺图 、塔板构造图。8 对本设计的评述和有关问题的分析讨论。目录第一章 设计方案简介 1第二章 工艺流程草图及说明 .2第三章 塔板的工艺计算 33.1 精馏塔全塔物料衡算 33.2 乙醇和水的物性参数计算 .33.2.1 温度 .33.2.2 密度 .43.2.3混合液体表面张力63.2.4相对挥发度73.2.5混合物黏度83.3 理论板数和实际板数的计算 .8 第四章 塔体的主要工艺尺寸计算114.1 塔体的主要工艺尺寸计算 114.1.1 塔体主要尺寸确定 .11 4.1.2
5、溢流装置计算 134.1.3 塔板设计144.2 筛板的流体力学验算164.2.1 气相通过浮阀塔板的压降164.2.2 淹塔184.2.3 物沫夹带194.2.4 漏液点气速194.3 塔板负荷性能曲线204.3.1 物沫夹带线204.3.2 液泛线214.3.3 液相负荷上限224.3.4 漏液线224.3.5 液相负荷下限22第五章 板式塔的结构255.1塔高的计算 165.1.1 塔的顶部空间高度255.1.2 塔的底部空间高度255.1.3 人孔255.1.4 裙座255.1.5 筒体与封头265.2接管 .175.2.1 进料管265.2.2 回流管275.2.3 塔底出料管275
6、.2.4 塔顶蒸汽出料管285.2.5 塔底进气管285.3 法兰 .29 第六章 附属设备的计算306.1 热量衡算306.2 附属设备的选型326.2.1 再沸器326.2.2 塔顶回流冷凝器326.2.3 塔顶产品冷凝器336.2.4 塔底产品冷凝器336.2.5 原料预热器336.2.6 蒸汽喷出器34 第七章 设计评述35浮阀塔工艺设计计算结果列表.36 主要符号说明.38 参考文献.40第一章 设计方案简介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，
7、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 程设计是浮阀塔。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法 本次课程设计是分离乙醇水二元物系。在此我选用
8、连续精馏筛板塔。具有以下特点：(1) 筛板塔的操作弹性小，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。本次设计针对二元物系的精馏问题进行分析、计算、核算、绘图，是较完整的精馏设 计过程。精馏设计包括设计方案的选取，主要设备的工艺设计计算物料衡算、工艺参数 的选定、设备的结构设计和工艺尺寸的设计计算、辅助设备的选型、工艺流程图的制作、主 要设备的工艺条件图等内容。通过对精馏塔的运算
9、，可以得出精馏塔的各种设计如塔的工艺 流程、生产操作条件、物性参数及接管尺寸是合理的，以保证精馏过程的顺利进行并使效率 尽可能的提高。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。第二章工艺流程草图及说明首先，乙醇和水的原料混合物进入原料罐，在里面停留一定的时间之后，通过泵进入原 料预热器，在原料预热器中加热到泡点温度，然后，原料从进料口进入到精馏塔中。因为被 加热到泡点，混合物
10、中既有气相混合物，又有液相混合物，这时候原料混合物就分开了，气 相混合物在精馏塔中上升，而液相混合物在精馏塔中下降。气相混合物上升到塔顶上方的冷 凝器中，这些气相混合物被降温到泡点，其中的液态部分进入到塔顶产品冷却器中，停留一 定的时间然后进入乙醇的储罐，而其中的气态部分重新回到精馏塔中，这个过程就叫做回流。 液相混合物就从塔底一部分进入到塔底产品冷却器中，一部分进入再沸器，在再沸器中被加 热到泡点温度重新回到精馏塔。塔里的混合物不断重复前面所说的过程，而进料口不断有新 鲜原料的加入。最终，完成乙醇与水的分离。（工艺流程图附后）冷凝器f塔顶产品冷却器一乙醇储罐f乙醇f回流/原料f原料罐f原料预
11、热器f精馏塔f回流/再沸器J f 塔底产品冷却器f水的储罐f水第三章 塔板的工艺计算3.1 精馏塔全塔物料衡算F:进料量(Kmol/s)XF.原料组成D:塔顶产品流量(Kmol/s) XD.塔顶组成 W:塔底残液流量(Kmol/s) XW.塔底组成25原料乙醇组成:XF=46=11.5%F 2575+ -461894塔顶组成:XD=46=86.0%D 946+46180.1塔底组成:XW=46=0.04%W 0.199.9+ 4618馏出液量 D=425*100。*(罟 +0.94)24 * 3600=0物料衡算式:F=D+WF XF=D XD+W XW联立代入求解:F=0.8679 Kmol/s W=0.7510 Kmol/s3.2 乙醇和水的物性参数计算3.2.1 温度常压下乙醇水气液平衡组成与温度的关系温度TC液相中乙醇的摩尔分率气相中乙醇的摩尔分率100
