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1、乙醇-正丙醇连续筛板式精馏塔的设计方案流程的设计及说明1 设计思路 蒸馏方式的确定 蒸馏装置包括精馏塔，原料预热器，精馏釜（再沸器），冷凝器，釜液冷却器和产品冷却等设备，蒸馏过程按操作方式不同可分为连续蒸馏和间歇蒸馏两种流程，连续蒸馏具有生产能力大，产品质量稳定等优点，工业生产中以连续精馏为主，间歇蒸馏具有操作灵活，适应性强等优点，适合小规模，多品种或多组分物系的初步分离。本次设计采用连续筛板精馏塔，常压精馏。2 装置流程的确定（1）物料的储存和输送 在流程中设置原料罐，产品罐及离心泵。原料可泵直接送入塔内，使程序连续稳定的进行。（2）参数的检测和调控 流量，压力和温度是生产中的重要参数，必须
2、在流程中的适当位置装设仪表，以测量这些参数。同时，在生产过程中，物料的状态。加热剂和冷却剂的状态都不可能避免的会有一些波动，因此必须在流程中设置一定的阀门。（3）冷凝装置的确定 本设计采用塔顶全凝器，以便于准确地对控制回流比。（4）热能的利用 精馏过程是组分多次部分汽化和多次部分冷凝的过程，耗能较多，因此选择适宜的回流比使过程处于最佳条件下进行，可使能耗至最低。3 操作条件的确定(1) 操作压力的选取 本次设计采用常压操作。除热敏性物料外，凡通过常压精馏不难实现分离要求，并能利用江河水或循环水将镏出物冷凝下来的系统。(2)加料状态的选择 本设计选择q=1时进料，原因是使塔的操作稳定，精，提镏段
3、利用相同塔径，便于制造。(3) 加料方式 蒸馏大多采用间接蒸汽加热，设置再沸器。(4)回流比的选择 一般经验值为。本设计采用，初步设定后经过流体力学验算，负荷条件，故选择合理。塔顶冷凝器的冷凝方式与冷却介质的选择 塔顶冷凝温度不要求低于30，工业上多用水冷(5)板式塔类型的选择 本次设计采用连续筛板式精馏塔4 设计方案的确定 （1）满足工艺和操作要求（2）满足经济上的要求，安全生产，保护环境。 5 流程示意图 第一章 精馏塔的物料衡算计算1.1 精馏塔的物料衡算 1.1.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数 进料组成 xF=0.30+0.001(26-20)=0.306 塔顶产品组成 xD=0.
4、92+0.001(26-20)=0.926 塔底产品组成 xW=0.02+0.001（26-20）=0.0261.1.2 物料衡算原料处理量 加料量F=100kmol/h 总物料衡算 F=D+W FxF=DxD+Wxw 乙醇物料衡算 1000.3090.929D0.029W 联立解得 D=31.111 kmol/h , W=68.889 kmol/h1.2回流比的确定本实验任务为分离乙醇-正丙醇混合物。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。设计中采用泡点进料，将原料液通过预热器加热至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后送至储
5、罐。该物系属易分离物系，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。1.3 塔板数的确定1.3.1 相对挥发度的确定 因为乙醇正丙醇可视为理想物系，故塔的平均相对挥发度的确定可运用安托因方程和拉乌尔定律。 (1.1) (1.2) 双组份理想溶液相对挥发度的计算： 乙醇及正丙醇的Antoine常数： （1-1）乙醇A=7.33827B=1652.05C=231.48正丙醇A=6.74414B=1375.14C=193.0 采用试差法：假定一t值，代入公式(1.1)算出，再将计算得到，代入到公式（1.2）中，计算出相应的x值，若计算得到的x值
6、与所求的混合液组成x值相同，则假定t值正确，同时可得到相应的值。计算结果见表： （1-2） 塔顶产品塔底产品 进料液 1.3.2理论板数的确定因为塔顶塔底相对挥发度相差不大，故可以按下式计算 平衡方程中相对挥发度 则平衡方程为：由于泡点进料，q=1，在最小回流比的条件下，过对角线上（0.306,0.306）点做垂直于x轴的竖直线与平衡线的交点即为, , ,取回流比（1） 精馏塔的气、液相负荷： （2） 求操作线方程 精馏段操作线方程 提馏段操作线方程 （3）逐板法求理论板层数塔顶为全凝器： 精馏段 ： 此时进入提留段： 全塔理论板数为(不包括再沸器)其中精馏段为6块， 提留段为8块， 第七块为
7、进料板1.3.3全塔效率（A代表乙醇，B代表正丙醇） 根据安托因定律： 查文献得87.915下的黏度为 由经验式可得： 全塔效率： 1.4 实际板层数的求取 精馏段实际板层数 提镏段实际板层数 第二章 塔的物性数据计算2.1操作压力的计算 塔顶操作压力 pD=100 kPa 每层塔板压降 p=0.7 kPa 进料板压力 塔釜压力 精馏段平均压力 提馏段平均压力 2.2.操作温度的计算 塔顶温度 tD=79.330 进料板温度 tF=89.900 塔底温度 tW=96.500 精馏段平均温度 = 提馏段平均温度 2.3平均摩尔分数的计算 2.3.1塔顶平均摩尔质量的计算 由xD=y1=0.926
8、,代入平衡方程得 x1=0.858 气相： 液相： 2.3.2进料板平均摩尔质量的计算第七块为进料板 x7=0.292 y7=0.461 气相： 液相： 2.3.3塔底平均摩尔质量的计算 由塔底x15=0.016，则y15=0.033 气相： 液相： 精馏段平均摩尔质量：气相： = 液相： = 提馏段平均摩尔质量：气相： 液相： 2.4平均密度的计算 2.4.1气相平均密度的计算 由理想气体状态方程计算，即 精馏段气相平均密度 提馏段气相平均密度 2.4.2液相平均密度的计算 液相平均密度依下式计算 ； 塔顶液相平均密度的计算 由tD=79.330，查手册得 =743.097kg/m3,=74
9、9.430kg/m3塔顶液相质量分数计算 进料板液相平均密度的计算由tF=89.900,查手册的 =730.220kg/m3,=737.612kg/m3进料板液相质量分数计算 塔底液相平均密度的计算由tW=96.500，查手册得 =721.845kg/m3,=730.090kg/m3塔底液相质量分数计算 精馏段液相平均密度 提馏段液相平均密度 2.5液相平均表面张力的计算 液相平均表面张力依下式计算 2.5.1塔顶液相平均表面张力的计算 （2-1）名称608090100乙醇20.2518.2817.2916.29正丙醇21.2719.4018.4517.50 2.5.2进料板液相平均表面张力的计算
