精馏塔设计乙醇-水

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1、HarbinInstituteofTechnology课程设计说明书（论文）课程名称：化工分离装置设计设计题目：精馏塔的设计院系：化工与化学学院化学工艺系班级：设计者：学号：指导教师：张秋明设计时间：2017.6.12-2017.6.18哈尔滨工业大学教务处哈尔滨工业大学课程设计任务书姓名：院（系）：化工与化学学院化学工艺系专业：化学工程与工艺班号：任务起至日期：2017年6月12日至2017年6月18日课程设计题目：精馏塔的设计已知技术参数和设计要求：1.设计一种精馏塔，满足一下要求。（1）原料：乙醇~水溶液，年产量48000吨乙醇含量：

2、35%(质量分数)，原料液温度：自选设计要求：塔顶的乙醇含量不小于90%(质量分数)塔底的乙醇含量不大于0.5%(质量分数)（2）结构合理，尽可能循环利用能源。（3）初步的观察和分析位置。（4）鼓励新想法和创新精神。鼓励使用AutoCAD等计算机辅助工具绘图。2.设计和选择辅助设备以及检测仪器仪表。根据确定品种、结构类型和生产能力，确定设备选型和规格，确定设备布置。工作量：（1）写出详细的精馏塔设计与计算过程，对于精馏塔设计中引用的数据应说明来源和选用依据。（2）画出精馏塔整体工作流程图，辅助设备仪器要选型；（3）分析测试仪表和仪器要标明位

3、置和作用。（4）节能降耗以及提高效率的新方法。工作计划安排：6.12～6.13熟悉设计任务，相关查阅资料，对计算过程进行估算，初步确定部件尺寸6.14～6.15初步设计，绘制精馏工作草图6.16～6.18检查修改后，正式写出详细计算过程，绘制精馏塔详细设备和工作图。6.31验收答辩同组设计者及分工：对此题目，每个人独立设计、制图。指导教师签字：张秋明2017年6月12日教研室主任意见：同意教研室主任签字：2017年6月13日*注：此任务书由课程设计指导教师哈尔滨工业大学课程设计说明书（论文）1．全塔物料衡算1)乙醇摩尔分数计算查阅得M乙醇=

4、46.07，M水=18.02①　进料摩尔分数②　塔顶摩尔分数③　塔底摩尔分数2)物料衡算①　年产量48000吨，按年工作日300天处理②　物料衡算2．回流比的确定泡点进料，用Origin作图，由于水-乙醇平衡线较特殊，故通过点（XD,XD）作平衡线的切线得精馏段操作线，再连接q线与操作线交点与点（XW,XW）得提馏段操作线。利用精馏段操作线斜率k求Rmin哈尔滨工业大学课程设计说明书（论文）1．理论塔板数的确定由图解法得：精馏段理论塔板数为20.48提馏段理论塔板数为3.522．精馏段提馏段气液相的确定1)精馏段2)提馏段哈尔滨工业大学课程

5、设计说明书（论文）1．精馏段提馏段操作线方程1)精馏段2)提馏段2．精馏段提馏段气液相的物理性质1)温度由图可得：XD=0.835时tD=78.3oCXF=0.174时tF=83.7oCXW=0.00196时tW=99.5oC2)密度查《化工原理（天大版）》得混合液体密度混合气体密度哈尔滨工业大学课程设计说明书（论文）①　精馏段②　提馏段由《物理化学》及网上资料查得不同温度下水和乙醇的密度温度/℃乙醇密/kg/m3水密度/kg/m3温度/℃乙醇密度/kg/m3水密度/kg/m380735971.895720961.8585730968.61

6、00716958.495724965.3精馏段：t1=81.0oC由内插法求得哈尔滨工业大学课程设计说明书（论文）提馏段：t2=91.6oC1)黏度查《物理化学》得乙醇黏度-温度关系温度/℃8090100黏度/mPa·s0.4950.4060.361水黏度-温度关系温度/℃80818290919293黏度/mPa·s0.35650.35210.34780.3165.031300.30950.3060哈尔滨工业大学课程设计说明书（论文）1)表面张力其中：下标w、o、S分别指水、有机物及表面部分;指主体部分的分子分率；哈尔滨工业大学课程设计说明

7、书（论文）指主体部分的摩尔体积；为纯水及有机物表面的张力。对于乙醇，q为2。查《物理化学》得表格：温度/℃708090100乙醇表面张力/10-2N/m1817.1516.215.2水表面张力/10-2N/m64.362.660.758.8精馏段：t1=81.0oC由内插法求得哈尔滨工业大学课程设计说明书（论文）联立得提馏段：t2=91.6oC由内插法求得哈尔滨工业大学课程设计说明书（论文）联立得1)相对挥发度哈尔滨工业大学课程设计说明书（论文）1)实际板数计算1．塔体工艺尺寸计算1)塔的有效高度计算2)塔径的计算精馏段气液流量哈尔滨工业大

8、学课程设计说明书（论文）提馏段气液流量：哈尔滨工业大学课程设计说明书（论文）1)精馏塔的有效高度计算哈尔滨工业大学课程设计说明书（论文）1．塔板工艺尺寸计算1)溢流装置设计①　堰