化工原理课程设计：分离乙醇-正丙醇二元物系浮阀式精馏塔的设计

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1、成绩华北科技学院环境工程系《化工原理》课程设计报告设计题目分离乙醇-正丙醇二元物系浮阀式精馏塔的设计学生姓名杨志荣学号200801034216指导老师孙春峰专业班级化工B082班教师评语-2-设计起止日期：2011年6月13日至2011年6月26日-2-<化工原理课程设计化工原理课程设计任务书1.设计题目：分离乙醇—正丙醇二元物系浮阀式精馏塔的设计2.原始数据及条件：进料：乙醇含量45%（质量分数，下同），其余为正丙醇分离要求：塔顶乙醇含量99%；塔底乙醇含量0.01%生产能力：年处理乙醇-正丙醇混合液25000吨

2、，年开工7200小时操作条件：间接蒸汽加热；塔顶压强1.03atm(绝压)；泡点进料；R=53.设计任务：（1）完成该精馏塔的各工艺设计，包括设备设计及辅助设备选型。（2）画出带控制点的工艺流程图、塔板版面布置图、精馏塔设计条件图。（3）写出该精馏塔的设计说明书，包括设计结果汇总和设计评价。-4-<化工原理课程设计目录第一章绪论4第二章塔板的工艺设计52.1精馏塔全塔物料衡算52.2有关物性数据的计算52.3理论塔板数的计算122.4塔径的初步计算142.5溢流装置152.6塔板分布、浮阀数目与排列16第三章塔板的

3、流体力学计算183.1、气相通过浮阀塔板的压降183.2、淹塔193.3、雾沫夹带203.4、塔板负荷性能图203.4.1物沫夹带线203.4.2液泛线213.4.3相负荷上限213.4.4漏液线223.4.5相负荷下限223.5浮阀塔工艺设计计算结果23第四章塔附件的设计254.1接管254.2筒体与封头274.3除沫器274.4裙座274.5人孔27第五章塔总体高度的设计285.1塔的顶部空间高度285.2塔的顶部空间高度285.3塔总体高度28第六章附属设备的计算286.1冷凝器的选择286.2再沸器的选择3

4、0主要符号说明32结论34参考文献34感想35-4-<化工原理课程设计第一章绪论精馏的基本原理是根据各液体在混合液中的挥发度不同，采用多次部分汽化和多次部分冷凝的原理来实现连续的高纯度分离。在现代的工业生产中已经广泛地应用于物系的分离、提纯、制备等领域，并取得了良好的效益。其中主要包括板式塔和填料塔，而板式塔的塔板类型主要有泡罩塔板、浮阀塔板、筛板塔板、舌形塔板、网孔塔板、垂直塔板等等,本次课程设计是浮阀塔。精馏过程与其他蒸馏过程最大的区别，是在塔两端同时提供纯度较高的液相和气相回流，为精馏过程提供了传质的必要条件

5、。提供高纯度的回流，使在相同理论板的条件下，为精馏实现高纯度的分离时，始终能保证一定的传质推动力。所以，只要理论板足够多，回流足够大时，在塔顶可能得到高纯度的轻组分产品，而在塔底获得高纯度的重组分产品。精馏广泛应用于石油,化工,轻工等工业生产中,是液体混合物分离中首选分离方法。本次课程设计是分离乙醇—正丙醇二元物系。在此我选用连续精馏浮阀塔。具有以下特点：(1)处理能力大，比同塔径的泡罩塔可增加20～40％，而接近于筛板塔。(2)操作弹性大，一般约为5～9，比筛板、泡罩、舌形塔板的操作弹性要大得多。(3)塔板效率高

6、，比泡罩塔高15％左右。(4)压强小，在常压塔中每块板的压强降一般为400～660N/m2。(5)液面梯度小。(6)使用周期长。粘度稍大以及有一般聚合现象的系统也能正常操作。(7)结构简单，安装容易，制造费为泡罩塔板的60～80％,为筛板塔的120～130％。本次设计针对二元物系的精馏问题进行分析、计算、核算、绘图，是较完整的精馏设计过程。精馏设计包括设计方案的选取，主要设备的工艺设计计算——物料衡算、工艺参数的选定、设备的结构设计和工艺尺寸的设计计算、辅助设备的选型、工艺流程图的制作、主要设备的工艺条件图等内容。

7、通过对精馏塔的运算，可以得出精馏塔的各种设计如塔的工艺流程、生产操作条件、物性参数及接管尺寸是合理的，以保证精馏过程的顺利进行并使效率尽可能的提高。本次设计结果为：理论板数为25块，塔效率为48.0%，精馏段实际板数为17块，提馏段实际板数为33块，实际板数50块。进料位置为第19块板，在板式塔主要工艺尺寸的设计计算中得出塔径为1.4米，设置了五个人孔，塔高28.425米，通过浮阀板的流体力学验算，证明各指标数据均符合标准。关键词：浮阀精馏塔、物料衡算、流体力学检验-4-化工原理课程设计第二章塔板的工艺设计2.1精

8、馏塔全塔物料衡算F:进料量(Kmol/s)XF:原料组成D:塔顶产品流量(Kmol/s)XD:塔顶组成W:塔底残液流量(Kmol/s)XW:塔底组成原料乙醇组成:XF==51.63%塔顶组成:XD==99.23%塔底组成:XW==0.013%进料量:F=25千吨/年==0.0183Kmol/s物料衡算式:F=D+WFXF=DXD+WXW联立代入求解:D=0.