食品学院食品工程原理课程设计实例模板

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1、《食品工程原理课程设计》报告48000吨/年乙醇~水精馏装置设计模板年级专业设计者姓名设计单位完成日期年月日27目录一、概述41.1设计依据41.2技术来源41.3设计任务及要求5二：计算过程51.塔型选择62.操作条件的确定62.1操作压力62.2进料状态62.3加热方式62.4热能利用73.有关的工艺计算73.1最小回流比及操作回流比的确定83.2塔顶产品产量、釜残液量及加热蒸汽量的计算83.3全凝器冷凝介质的消耗量93.4热能利用93.5理论塔板层数的确定103.6全塔效率的估算113.7实际塔板数1

2、24.精馏塔主题尺寸的计算124.1精馏段与提馏段的体积流量124.1.1精馏段124.1.2提馏段144.2塔径的计算154.3塔高的计算175.塔板结构尺寸的确定175.1塔板尺寸175.2弓形降液管185.2.1堰高185.2.2降液管底隙高度h0185.2.3进口堰高和受液盘195.3浮阀数目及排列19275.3.1浮阀数目195.3.2排列195.3.3校核208.各接管尺寸的确定268.1进料管268.2釜残液出料管268.3回流液管278.4塔顶上升蒸汽管278.5水蒸汽进口管2827一、概述

3、1.1设计依据本设计依据于教科书的设计实例，对所提出的题目进行分析并做出理论计算。1.2技术来源目前，精馏塔的设计方法以严格计算为主，也有一些简化的模型，但是严格计算法对于连续精馏塔是最常采用的，我们此次所做的计算也采用严格计算法。1.3设计任务及要求原料：乙醇~水溶液，年产量48000吨乙醇含量：35%(质量分数)，原料液温度：45℃设计要求：塔顶的乙醇含量不小于90%(质量分数)塔底的乙醇含量不大于0.5%(质量分数)表1乙醇~水溶液体系的平衡数据液相中乙醇的含量(摩尔分数)汽相中乙醇的含量(摩尔分数)

4、液相中乙醇的含量(摩尔分数)汽相中乙醇的含量(摩尔分数)0.00.00.400.6140.0040.0530.450.6350.010.110.500.6570.020.1750.550.6780.040.2730.600.6980.060.340.650.725270.080.3920.700.7550.100.430.750.7850.140.4820.800.820.180.5130.850.8550.200.5250.8940.8940.250.5510.900.8980.300.5750.950.

5、9420.350.5951.01.0二：计算过程1.塔型选择根据生产任务，若按年工作日300天，每天开动设备24小时计算，产品流量为，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，选用浮阀塔。2.操作条件的确定2.1操作压力由于乙醇~水体系对温度的依赖性不强，常压下为液态，为降低塔的操作费用，操作压力选为常压其中塔顶压力为塔底压力2.2进料状态27虽然进料方式有多种，但是饱和液体进料时进料温度不受季节、气温变化和前段工序波动的影响，塔的操作比较容易控制；此外，

6、饱和液体进料时精馏段和提馏段的塔径相同，无论是设计计算还是实际加工制造这样的精馏塔都比较容易，为此，本次设计中采取饱和液体进料2.3加热方式精馏塔的设计中多在塔底加一个再沸器以采用间接蒸汽加热以保证塔内有足够的热量供应；由于乙醇~水体系中，乙醇是轻组分，水由塔底排出，且水的比热较大，故可采用直接水蒸气加热，这时只需在塔底安装一个鼓泡管，于是可省去一个再沸器，并且可以利用压力较底的蒸汽进行加热，无论是设备费用还是操作费用都可以降低。2.4热能利用精馏过程的原理是多次部分冷凝和多次部分汽化。因此热效率较低，通常

7、进入再沸器的能量只有5%左右可以被有效利用。虽然塔顶蒸汽冷凝可以放出大量热量，但是由于其位能较低，不可能直接用作为塔底的热源。为此，我们拟采用塔釜残液对原料液进行加热。3.有关的工艺计算由于精馏过程的计算均以摩尔分数为准，需先把设计要求中的质量分数转化为摩尔分数。原料液的摩尔组成：xf同理可求得：Xd原料液的平均摩尔质量：Mf27同理可求得：45℃下，原料液中由此可查得原料液，塔顶和塔底混合物的沸点，以上计算结果见表2。表2原料液、馏出液与釜残液的流量与温度名称原料液馏出液釜残液35900.5(摩尔分数)摩

8、尔质量沸点温度/℃3.1最小回流比及操作回流比的确定过点作平衡线的切线，切点为，读得其坐标为，因此：(见书的20页)Rmin2=所以可取操作回流比R=3.2塔顶产品产量、釜残液量及加热蒸汽量的计算以年工作日为300天，每天开车24小时计，进料量为：F=由全塔的物料衡算方程可写出：(蒸汽)27(泡点)D=W=V0=3.3全凝器冷凝介质的消耗量塔顶全凝器的热负荷：可以查得IV=IL=，所以取水为冷凝介质，其进出冷凝器