浮阀板式精馏塔设计方案

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1、浮阀板式精馏塔设计方案第1章设计条件与任务1.1设计条件在常压操作的连续板式精馏塔内分离乙醇-水混合物。塔釜直接蒸汽加热，生产能力和产品的质量要求如下：生产能力：年处理乙醇-水混合液35000吨(300天/年）原料：乙醇含40%(质量分数，下同）的常温液体分离要求：塔顶乙醇含量为93%塔底乙醇含量为0.35%操作条件：①塔顶压力：4kPa(表压)；②进料热状态：自选；③回流比：自选；④单板压降≤0.7kPa。建厂地址：武汉1.2设计任务1全塔物料衡算、操作回流比和理论塔板数的确定。2计算冷凝器和再沸器热负荷。3计算精馏段

2、、提馏段的塔板效率，确定实际塔板数。4估算塔径。5板式塔的工艺尺寸计算，包括溢流装置与塔板的设计计算。6塔板的流体力学性能校核，包括板压力降、液面落差、液沫夹带、漏液及液泛的校核。7绘制塔板的负荷性能图。塔板的负荷性能图由液相负荷下限线、液相负荷上限线、漏液线、液沫夹带线和溢流液泛线确定。8塔的结构确定，包括塔体结构与塔板结构。塔体结构：塔顶空间，塔底空间，人孔(手孔），支座，封头，塔高等。塔板结构：采用分块式塔板还是整块式塔板。9塔的附属设备选型,包括塔顶冷凝器、塔底(蒸馏釜的换热面积，原料预热器的换热面积与泵的选型(

3、视情况而定）。10精馏塔各接管尺寸的确定。11绘制精馏塔系统工艺流程图。12绘制精馏塔装配图。13编写设计说明书。14计算机要求：编写程序、CAD绘图等。15英语要求：撰写英文摘要。16设计说明书要求：逻辑清楚，层次分明，书写工整，独立完成。36第2章设计方案的确定图2.1板式精馏塔的工艺流程简图36第3章精馏塔的工艺设计3.1全塔物料衡算3.1.1原料液、塔顶及塔底产品的摩尔分数3.1.2原料液、塔顶及塔底产品的平均摩尔质量3.1.3物料衡算进料处理量3.1.4物料衡算总物料衡算(直接蒸汽加热）：轻组分(乙醇）衡算：由

4、恒摩尔流假设得：363.2实际回流比由数据手册查的乙醇-水的物系汽液平衡数据如下：表3.1常压下的乙醇-水的气液平衡数据t/℃xyt/℃xy1000081.50.32730.582695.50.0190.1780.70.39650.6122890.07210.389179.80.50790.656486.70.09660.437579.70.51980.659985.30.12380.470479.30.57340.684184.10.16610.508978.740.67630.738582.70.23370.5445

5、78.410.74720.781582.30.26080.55878.150.89430.89423.2.1最小回流比及实际回流比确定根据101.325KPa下，乙醇-水的汽液平衡组成关系绘出乙醇-水t-x-y和x-y图，因为乙醇-水相平衡线具有下凹部分，在操作线与平衡线的交点尚未落到平衡线上以前，操作线已于平衡线相切，所以采用从(XD..XD）做相平衡线下凹部分做切线，切线的斜率即为Rmin/Rmin+1,由此可求出Rmin由程序得到(见图3.2）：由下图可得Rmin/Rmin+1=0.618Rmin=1.62确定回流

6、比R=(1.1-2.0）Rmin通过尝试比较板数初步取实际操作回流比为理论回流比的1.7倍：R=1.7Rmin=2.78图3.2最小回流比的确定求解得到：F=204.33kmol/hD=42.63kmol/hS=161.49kmol/hW=323.19kmol/h3.2.2操作线方程36(1）精馏段操作线方程：（3.10）(2）提馏段操作线方程：（3.11）3.2.3汽、液相负荷计算(1）精馏段:（3.12）（3.13）(2）提馏段：（3.14）（3.15）3.3理论塔板数确定通过Excel程序，根据相平衡线和精馏段和提

7、馏段段操作线方程做Excel程序，直到与板块的液体组成小于0.02为止，由此，得到理论板16块，加料板为第15块理论板。(由程序可以得到每一块理论板上乙醇汽液组成）如下：表3.3每块板的气液组成塔板数xy[0,0.1868][0.1868,0.5955][0.5955,0.8941]10.82520.83870.09022.40110.825220.81200.82880.08922.24470.812030.79880.81900.08812.09970.798840.78540.80930.08711.96240.7

8、85450.77130.79940.08601.82970.771360.75610.78910.08491.69850.756170.73920.77790.08371.56580.739280.71980.76550.08241.42860.719890.69660.75120.08081.28300.69661