《精馏塔课程设计-常压、连续精馏塔分离乙醇-正丙醇设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《精馏塔课程设计-常压、连续精馏塔分离乙醇-正丙醇设计（32页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、化工原理课程设计 设计题目： 常压、连续精馏塔分离乙醇-正丙醇设计 班 级：13级化工一班姓 名：周常通学 号：2013507092指导教师： 李翠华完成日期：2015 年 12 月 28日 化 工 系石河子大学化学化工学院化工原理课程设计考核学生姓名周常通系化学工程系专业班级13级化工一班指导教师李翠华课程设计名称常压、连续精馏塔分离乙醇-正丙醇设计评 价 指 标教师评语得分一、 课程设计说明书内容完整（计10分）设计说明书内容完整（1.目录、2.任务书、3.流程方案选择说明、4.主体设备工艺设计计算过程、5.附属设备设计选型、6.结构设计、选型、7.工艺设计结果概览、8.结构设计结果概览、
2、9.设计评述、10.参考文献、11.附录）少一部分扣2分（不含目录）；少关键部分（4、5、6部分）不得分，总成绩为不合格。二、 设计内容正确，达到设计任务书规定要求（计50分）A.设计、计算过程完整，设计依据说明、论证充分，公式、数据引用正确，计算结果正确，达到任务书规定要求 。 (50分)B.设计、计算过程完整，设计依据说明、论证基本充分，计算结果无原则性错误，达到任务书规定要求。 (40分)C.设计、计算过程完整，设计依据说明、论证基本正确，公式、数据引用基本正确，计算结果基本正确，基本达到要求 。 （30分）D.设计、计算过程不太完整，设计依据说明、论证不充分，公式、数据引用有错，计算结
3、果有错，不能达到任务书要求。 （30分以下）三、 课程设计图纸质量（计30分）A.设计图纸符合国家标准，线性规范，图面质量好，无表达错误，图内文字工整，图纸数量达到要求。 (30分)B.设计图纸符合国家标准，图面质量较好，无原则性表达错误，图纸数量基本达到要求。 (24分)C.设计图纸符合国家标准，图面质量较好，非原则性表达错误较多，图纸数量基本达到要求。 (18分)D.设计图纸质量较差，有不符合国家制图标准之处，出现个别原则性表达错误，图纸数量未能达到要求。 （18分以下）四、 书写格式及规范(计5分)A.语句通顺、流畅；标点符号、语法正确；叙述简明扼要；思路层次清晰，概括全面准确；重点突出
4、。 （5分）B.基本达到选型“A”的要求。 (4分) C.尚能达到选型“A”的要求。 (3分)D.语句不通；有多处标点符号和语法错误；思路不够清楚。 （1分）五、 课程设计创造性分（计5分） 设计方案、流程论证有一定见解，能引用较先进的设计理念或设计方法，对设计中的问题，能结合所学理论课知识进行分析、总结，提出改进措施。具有一定独立思考、独立解决问题的能力。 (5分)评阅老师签字： 日期： 年 月 日备注:平时考核缺1/3者，课程设计成绩为不合格。目录1.前言52.精馏塔设计内容52.1设计方案的确定52.2精馏塔的物料衡算52.2.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数52.2.2原料液及塔顶、
5、塔底产品的平均摩尔质量52.2.3物料衡算62.3塔板数的确定62.3.1理论板层数NT的求取62.3.2实际板层数的求取72.4精馏塔工艺条件及有关物性数据计算82.4.1操作压力计算（假定塔顶表压：4kPa）82.4.2操作温度计算82.4.3平均摩尔质量计算82.4.4平均密度计算92.4.5液体平均表面张力的计算102.4.6液体平均黏度计算103.筛板塔工艺计算113.1塔径计算113.2筛板塔有效高度的计算134. 塔板主要工艺尺寸计算134.1溢流装置计算134.1.1堰长134.1.2溢流堰高度144.1.3弓形降液管宽度Wd和截面积Af154.1.4降液管底隙高度h0154.
6、2塔板布置164.2.1塔板的分块164.2.2边缘区宽度确定164.2.3开孔区的计算164.3.1筛孔直径164.3.2开孔率175.塔板流体力学校核175.1塔板压降校核175.1.1干板阻力计算175.1.2 汽体通过液层的阻力hl计算185.1.3液层表面张力的阻力h计算185.1.4液沫夹带195.1.5漏液195.1.6液泛195.2负荷性能图205.2.1漏液线205.2.2液沫夹带线215.2.3液相下限线225.2.4液相上限线225.2.5液泛线226.塔高及接管尺寸256.1 塔体高度256.1.1精馏塔有效高度的计算256.2塔体结构256.2.1塔顶空间256.2.
7、2塔釜空间256.2.3人孔256.2.4进料板间距256.3接管尺寸266.3.1进料管266.3.2回流管的直径DR266.3.3塔底出料管的直径DW266.4辅助设备的选型266.4.1热量衡算266.4.2加热蒸汽所带进的热量:276.5冷凝器的选择286.5.1热负荷：286.5.2冷却水的用量qm286.5.3总传热系数286.5.4泡点回流对数平均温差286.6再沸器的选择297.筛板塔设计计算结果298.符号说明309.参考文献3010.设计小结3111.附图3241.前言 乙醇是用途广泛和用量极大的工业原料之一，在国民经济各部门中占有重要地位，与人民生活有着密切的关系。乙醇广
8、泛应用于食品、化工、医药、染料、国防等行业，同时也是十分重要的清洁能源。精馏技术目前还是分离乙醇的主要方法。塔设备是化工、石油化工、生物化工、制药等生产过程中广泛应用的气液传质设备。根据塔内气液接触构件的结构形式，分为板式塔和填料塔两大类。一般，与填料塔相比，板式塔具有效率高、处理量大、重量轻及便于检修等特点，但其结构较复杂，阻力降较大。在各种塔型中，当前应用最广泛的是筛板塔和浮阀塔。浮阀塔的抗腐蚀性较高（防止浮阀锈死在塔板上），所以一般采用不锈钢制成，致使浮阀造价昂贵，推广受到一定限制。而筛板塔结构比浮阀塔更简单，易于加工，造价约为泡罩塔的60，为浮阀塔的80左右。处理能力大，比同塔径的泡罩
9、塔可增加1015塔板效率高，比泡罩塔高15左右。压降较低，每板压力比泡罩塔约低30左右。近几十年来，人们对筛板塔的研究越来越深入，生产经验越来越丰富，积累的设计数据比较完整，因此设计筛板塔比较合适。本次设计就是针对乙醇正丙醇体系，而进行的常压筛板精馏塔的工艺设计及其塔体等选型。进行物料衡算，由t-x-y间的关系取数据，确定相对挥发度和回流比求出相平衡方程和操作线方程，然后算得理论塔板数并由全塔效率确定实际塔板数，最后对塔高、塔径、溢流装置等各个部件进行计算与核算校验（如负荷性能图），最终得到符合工艺要求的精馏塔并能完成生产任务。2.精馏塔设计内容2.1设计方案的确定本设计任务为分离乙醇正丙醇混
10、合物。对于二元混合物的分离，应采取连续精馏流程。设计中采用泡点进料，将原料液通过预热器加热到泡点后送入精馏塔内。塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝，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。该物系属于易分离物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的1.5倍。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。2.2精馏塔的物料衡算2.2.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数乙醇的摩尔质量 MA=46.07kg/kmol正丙醇的摩尔质量 MB=60.10kg/kmol2.2.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 2.2.3物料衡算 原料处理量 总物料衡算 乙醇物料衡算 综合2
11、.3塔板数的确定2.3.1理论板层数NT的求取 乙醇-正丙醇属理想物系可采用图解法求理论板层数。 由手册查的乙醇-正丙醇物系的汽液平衡数据，绘出x-y图，见下平衡图 求最小回流比及操作回流比乙醇-正丙醇平衡数据（p=101.325kPa）序号液相组成气相组成沸点/10.000 0.000 97.16 20.126 0.240 93.85 30.188 0.318 92.66 40.210 0.339 91.60 50.358 0.550 88.32 60.461 0.650 86.25 70.546 0.711 84.98 80.600 0.760 84.13 90.663 0.799 83.
12、06 10 0.844 0.914 80.59 111.000 1.000 78.38 采用作图法求最小回流比。在平衡图中对角线上，自点e(0.4,0.4)做垂线ef即为进料线（q线），该线与平衡线的交点坐标为f(0.4,0.587)故最小回流比为 取操作回流比为 求精馏塔的汽、液相负荷。 求操作线方程。精馏段操作线方程 提馏段操作线方程 图解法求理论板层数。采用图解法求理论板层数，如平衡图1所示。求解结果为总理论板层数 NT=17(包括再沸器)进料板位置 NF=7图解法求理论板层数2.3.2实际板层数的求取精馏段实际板层数 N精=70.595=11.7612提馏段实际板层数 N提=100.595=16.8172.4精馏塔工艺条件及有关物性数据计算2.4.1操作压力计算（假定塔顶表压：4kPa） 塔顶操作压力 pD=101.3+4=105.3kPa 每层塔板压降 进料板压力 pF=105.3+0.512=111.3kPa塔釜压力 pW=105.3+0.529=119.8kPa精馏段平均压力 pm=(105.3+111.3)2=108.3kPa提馏段平均压力 pm=(111.3+119.8)2=115.5kPa2.4.2操作温度计算 依据操作压力，由泡点方程通过试差法计算出泡点
