化工原理 精馏塔的设计

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1、化工原理精馏塔的设计目录第一章绪论2§11塔设备在化工生产中的作用与地位2§12塔设备的分类2§121板式塔2§122泡罩塔2§123筛板塔3§124浮阀塔3§13塔型选择3§14操作流程3第二章设计任务书5§21设计任务5§22任务要求5§23图纸内容5第三章塔的工艺计算6§31精馏塔全塔物料衡算6§32主要数据参数的计算6§321乙醇水系统t-x-y数据6§322温度的计算7§323平均摩尔质量计算8§324密度的计算9§325混合液体表面张力11§326混合物的黏度计算11§327相对挥发度计算12§33塔板数的确定13§34塔板初步估计16§341计算塔径的计算1

2、6§342塔板水力学性能计算20§343计算结果27§344负荷性能图27§35塔板的结构尺寸筛孔数目及排列31第四章塔高度计算33第五章塔附件设计35§51储槽35§52接管35§53进料泵的选取37§54进料预热器计算38§55塔底产品冷却器计算42第六章计算结果汇总47结束语48参考文献-49-绪论§11塔设备在化工生产中的作用与地位塔设备是是化工石油化工和炼油等生产中最重要的设备之一它可使气液或液液两相间进行紧密接触达到相际传质及传热的目的可在塔设备中完成常见的单元操作有精馏吸收解吸和萃取等此外工业气体的冷却与回收气体的湿法净制和干燥以及兼有气液两相传质和传热的增

3、湿减湿等在化工石油化工炼油厂中塔设备的性能对于整个装置的产品质量和环境保护等各个方面都有重大影响塔设备的设计和研究受到化工炼油等行业的极大重视§12塔设备的分类塔设备经过长期的发展形成了形式繁多的结构以满足各方面的特殊需要为研究和比较的方便人们从不同的角度对塔设备进行分类按操作压力分为加压塔常压塔和减压塔按单元操作分为精馏塔吸收塔解吸塔萃取塔反应塔和干燥塔按形成相际界面的方式分为具有固定相界面的塔和流动过程中形成相界面的塔长期以来人们最长用的分类按塔的内件结构分为板式塔填料塔两大类§121板式塔板式塔是分级接触型气液传质设备种类繁多根据目前国内外的现状主要的塔型是浮阀塔筛

4、板塔和泡罩塔§122泡罩塔泡罩塔是历史悠久的板式塔长期以来在蒸馏吸收等单元操作使用的设备中曾占有主要的地位泡罩塔具有一下优点1操作弹性大2无泄漏3液气比范围大4不易堵塞能适应多种介质泡罩塔的不足之处在于结构复杂造价高安装维修方便以及气相压力降较大§123筛板塔筛板塔液是很早就出现的板式塔20世纪50年代起对筛板塔进行了大量工业规模的研究形成了较完善的设计方法与泡罩塔相比具有以下的优点1生产能力大提高20％－40％2塔板效率高提高10％－15％3压力降低降低30％－50％而且结构简单塔盘造价减少40％左右安装维修都比较容易[1]§124浮阀塔20世纪50年代起浮阀塔板已大量

5、的用于工业生产以完成加压常压减压下的蒸馏脱吸等传质过程浮阀式之所以广泛的应用是由于它具有以下优点1处理能力大2操作弹性大3塔板效率高4压力降小其缺点是阀孔易磨损阀片易脱落浮阀的形式有很多目前常用的浮阀形式有F1型和V-4型F1型浮阀的结构简单制造方便节省材料性能良好F1型浮阀又分为轻阀和重阀两种V-4型浮阀其特点是阀孔冲成向下弯曲的文丘里型以减小气体通过塔板的压强降阀片除腿部相应加长外其余结构尺寸与F1型轻阀无异V-4型阀适用于减压系统§13塔型选择根据生产任务产品流量为15th由于产品粘度较小流量较大为减少造价降低生产过程中压降和塔板液面落差的影响提高生产效率选用筛板塔

6、§14操作流程乙醇水溶液经预热至泡点后用泵送入精馏塔塔顶上升蒸气采用全冷凝后部分回流其余作为塔顶产品冷却后送至贮槽塔釜采用间接蒸汽再沸器供热塔底产品经冷却后送入贮槽精馏装置有精馏塔原料预热器再沸器冷凝器釜液冷却器和产品冷却器等设备热量自塔釜输入物料在塔内经多次部分气化与部分冷凝进行精馏分离由冷凝器和冷却器中的冷却介质将余热带走乙醇水混合液原料经预热器加热到泡点温度后送入精馏塔进料板在进料板上与自塔上部下降的的回流液体汇合后逐板溢流最后流入塔底在每层板上回流液体与上升蒸汽互相接触进行热和质的传递过程流程示意图如下图图精馏装置流程示意图设计任务书§21设计任务1操作类别乙醇-

7、水常压蒸馏2塔设备类型筛板塔3工艺条件原料及组成乙醇摩尔分率04泡点进料处理量15th操作条件常压产品质量要求塔顶产品乙醇的摩尔分率≥087塔底乙醇摩尔分率≤001§22任务要求1目录2绪论简述选取设计方案依据主要设备的特征与比较3过程的物料衡算4塔设备的工艺计算与结构计算5辅助设备的选型塔底产品槽塔底产品冷却器进料预热器主管道进料泵6结束语7参考文献§23图纸内容1操作装置的工艺流程图3图纸2主要装备的结构装配图2图纸第三章塔的工艺计算§31精馏塔全塔物料衡算F进料量kmolh原料组成摩尔分数下同D塔顶产品流量kmolh塔顶