乙醇水精馏系统产品冷却器设计

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1、目录设计任务书------------------------------------------------------2设计题目---------------------------------------------------2设计依据---------------------------------------------------2设计要求---------------------------------------------------2物料衡算、热量衡算-------------------------------------2

2、产品冷却器选型及校核---------------------------------------16参考文献及资料------------------------------------------------21主要符号说明---------------------------------------------------2122设计任务书一、设计题目：乙醇水精馏系统产品冷却器设计二、设计依据：1、产量：年产20万吨95%工业乙醇2、年工作时间：300天3、原料乙醇：浓度50%（质量）,出库温度25℃4、产品乙醇：浓度95%（质量），入库温度

3、40℃5、乙醇回收率：99.5%6、原料乙醇泡点进料，回流比R=37、循环冷却水进口温度：25℃8、再沸气饱和水蒸汽温度：150℃9、系统散热损失：不考虑系统散热损失10、换热器KA值裕度：20～40%三、设计要求：第一节：物料衡算、热量衡算1.精馏塔物料衡算查《化学工程手册》，乙醇、水的相对分子质量为M乙醇=46.07g/mol，M水=18.02g/mol由原料乙醇质量浓度为50%得原料乙醇的摩尔分率为：22由产品乙醇质量浓度为95%得产品乙醇的摩尔分率为：原料F、塔顶馏出液D的平均相对分子质量：塔顶产品流率D：由乙醇回收率得：22塔底残液流率W

4、：摩尔分率：塔底残液W的平均相对分子质量：2、冷凝器物料衡算、热量衡算①物料衡算假设泡点进料。塔顶液体摩尔流率L、气体摩尔流率V:22②热量衡算查表得，质量组成为95%的乙醇水溶液的沸点为78.2℃。此温度下乙醇的汽化潜热r可以下式求得：其中查《化工原理》上册附表得：乙醇：A=113，B=0.4218，;水：A=445.6，B=0.3003；求得；；；其中22所以则冷凝塔顶混合蒸汽放出的热量冷凝器冷却水进口温度为=25℃，故假定冷却水出口温度=50℃。取水的比热容为时的Cp=4.206kJ/kg·℃，设冷却水用量为,由得:③换热要求冷凝器对数平均温

5、度△:22由传热基本方程得：3、产品冷却器物料衡算、热量衡算①物料衡算无相变，出口量等于进口量，物料无变化D=162.48kmol/h②热量衡算产品由78.2℃经产品冷却器降低到40℃，，由《化工原理》附表:，其中，得：则产品冷却器的将产品冷却所需的热量为:产品冷却器进口温度=25℃，假定出口温度=41.4℃，则22前后所需热量相近，故假定成立。③换热要求产品冷却器对数平均温度△:由传热基本方程得：4、原料预热器的物料衡算、热量衡算①物料衡算无相变，出口量等于进口量，物料无变化②热量衡算一般出原料预热器残液温度比出产品冷却器的原料温度高5-10℃，

6、故选择出原料预热器残液的温度为50℃。又进原料预热器的残液温度为，则，由公式得：Cp水=4.214kJ/（kg·℃）原料预热所需的热量:22原料预热器进口温度为41.4℃，假定出口温度为66℃，则由公式前后所需热量相近，故假定成立。③换热要求原料预热器对数平均温度△:由传热基本方程得：5、再沸器的物料衡算、热量衡算①物料衡算22由《化工原理》上册乙醇-水相平衡数据查=0.2812得=82.03℃精馏塔定性温度平均温度下由《化工原理》上册公式得：由《化工原理》上册公式得：又定性温度下Cp水=4.214kJ/（kg·℃）由《化工原理》上册公式22塔釜气

7、相流量及液相流量：又W=6316.43kg/h，则=-W22②热量衡算由《化工原理》上册得饱和水蒸气汽化热：100℃150℃又③换热要求再沸器对数平均温度△:由传热基本方程得：226、物料衡算汇总表精馏塔乙醇质量分数摩尔流率Kmol/h质量流率Kg/h原料50%F512塔顶95%冷凝器上升蒸汽V650回流L487产品D163塔釜0.1070%再沸器下降液体1016回塔蒸汽667残液W349产品冷却器冷流体进口512冷流体出口512热流体进口163热流体出口163原料预热器冷流体进口512冷流体出口512热流体进口349热流体出口349227、热量衡

8、算汇总表、换热器要求汇总表名称冷热流体进口温度℃出口温度℃交换热kJ/h△tm℃KA值kw/℃精馏塔6678.2100冷凝