乙醇—水精馏塔顶产品冷凝器设计课程设计书

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1、化工原理课程设计说明书设计题目：乙醇—水精馏塔顶产品冷凝器设计指导教师：杨世芳班级：05化工姓名：周淑敏梁虎王箭石珍珍日期：2008年6月11日目录第一章设计任务书…………………………………1第二章概述…………………………………………3第三章结构设计与说明………………………………4第四章冷凝器的设计计算…………………………5第五章总结…………………………………………14第六章参考文献………………………………………15第一章乙醇冷凝器设计任务书一设计名称精馏塔顶产品全凝器二设计条件1.操作条件（1）.处理量6万t/y；（2）.产品浓度含乙醇95%（3

2、）.操作压力常压；（4）.冷却介质水（P为0.3MPa，进口温度30℃，出口温度40℃）（5）.每年按300天计；每天24h连续运转。（6）.使用地点湖北三设计课题的工程背景采用薯类与谷类原料进行发酵。发酵法制乙醇是一个很复杂的生化过程，发酵在密封的发酵罐中进行产生的CO2的纯度可达99—99.5%以上，其余为气态杂质，组分(以CO2质量为基准)为：乙醇0.4~0.8%，脂类0.03~0.4%，酸类0.08~0.09%。成熟发酵醪中的乙醇必须经过初馏、精馏和除杂才能得到合格的乙醇。本课程设计即为粗乙醇（初馏塔出来的乙醇—水溶液），在进行精馏获得合格

3、产品的过程中，精馏塔顶冷凝器的设计。四设计任务设计一冷凝器，冷凝乙醇—水系统精馏塔顶部的馏出产品。产品中乙醇的浓度为95%，处理量为6万t/y，要求全部冷凝。冷凝器操作压力为常压，冷却介质为水，其压力为0.3MPa，进口温度为30℃，出口温度为40℃。选择合适的立式列管冷凝器并进行较核计算。对冷凝器的附件进行设计，包括结构设计。五计说明书概要1.目录2.概述3.热力计算（包括选择结构，传热计算，压力核算等）4.结构设计与说明5.设计总结6.参考文献7.附工艺流程图及冷凝器装配图一张六、设计进度1.设计动员，下达设计任务书0.5天；2.搜集资料，阅读

4、教材，拟定设计进度1.5天3.工艺设计计算，结构设计计算（包括电算）5～6天；4.绘图3～4天5.整理，抄写说明书2天；6.设计小结及答辩2天七、设计成绩评分体系设计成绩优，良，中，及格，和不及格等级计分制总成绩由以下几个部分构成1．平时成绩10%；2．设计说明书45%；3．设计图纸25%；4．答辩成绩20%第二章概述冷凝过程在炼油、化工和石油化工等装置中的应用极其广泛，但是，冷凝过程是复杂的，实际工况是多样的。对于纯组分冷凝工况，会因气相分率的显著变化，引起冷凝器内沿长度方向上气液两相流况的改变，并导致局部传热性能和压力降梯度的变化；对于多组分混

5、合物的冷凝过程，伴随着热量传递、质量传递和动量传递。在大化工生产中，列管式冷凝器(以下简称“冷凝器”)作为最重要设备之一应用很广，良好冷凝器的设备结构形式、工艺设计控制方法的选择，不仅使化工过程能稳定进行，而且节约投资，降低能耗，增加效益。冷凝器是通过冷热交换将气体冷却冷凝的设备。热量的传递是以温差为推动力，温度高的气体将热量经过冷凝器管壁传给温度低的移热介质，达到气体冷凝的目的。在冷凝器的工艺设计中，流体压降要求、流量分配、流路情况设计的好坏，直接关系到冷凝器是否能满足实际过程要求、经济和操作稳定性，这就归结到流体力学问题。在设计时，对已经确定型

6、式的冷凝器来说，提高给热系数的最有效方法就是提高流速，但同时又意味着增大压降。设计方案原则:1.满足工艺和操作要求2.经济效果最佳3.确保生产安全。两换热介质谁走管程谁走壳程的总原则:有利于传热;压力损失,材料消耗和生产成本减小;经济,安全,运行和检修方便。第三章结构设计与说明冷凝器工艺流程及控制方案图1、加料方式从精馏塔出来的产品直接进入冷凝器2、进出料热状况78.2℃的乙醇蒸汽直接冷凝成78.2℃的液态乙醇3、冷凝方式用地下水冷凝，得到全部冷凝产品4、生产条件的确定和说明(1).压强降不大于105pa(2).出料热状况:泡点出料(3).地下水冷

7、凝5、冷凝器工艺流程及控制方案为了保证冷凝器的正常工作，必须要加强对其工艺流程的控制。本设计采用冷凝液温度与冷却水流量的串级控制系统。第四章冷凝器的设计计算含乙醇95%沸点78.2度密度800一．确定方案1.选择冷凝器由于此次精馏为初馏塔出来的乙醇—水溶液，属于中间产品，还要进行再处理，下段工序还要在进行加热，则只要求乙醇冷凝液为78.2℃，以节约能源。采用30℃的地下水冷凝，冷凝器管壁温度与壳体温度之差并不大，而且该冷凝器的热负荷不太大，可初步确定为固定管板式冷凝器。为了使冷却水出口温度不太高，并加大传热推动力，采用一个较大冷凝器即可。流程安排：

8、乙醇蒸汽走壳程，地下水走管程。选用的碳钢管，假设管内流速为管外乙醇—水蒸气流速二．确定物性参数定性温度：取流体进出口温度平