乙醇-水精馏分离板式塔设计

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1、设计题目：乙醇-水精馏分离板式塔设计年级：14级化工班院系：生物与环境工程学院学生姓名：殷悦李金蓉王亚娥陆杨玥指导教师：冯艳文2016年12月目录一、设计任务书二、设计原理三、设计计算四、参考资料第一部分设计任务书设计小组成员：殷悦李金蓉王亚娥陆杨玥组长：殷悦分工：描述每人承担的工作殷悦：纸质版计算，制作Word。李金蓉：纸质版计算，制作Word。陆杨玥：查阅资料，负责Word制作工作。王亚娥：查阅资料。第二部分设计原理乙醇-水精馏板式塔设计确定参数1.处理量：12000t/a2.料液组成组分（质量

2、分数）：35%3.塔顶产品组成:93%4.塔顶易挥发组分回收率:99%5.每年实际生产时间：7200h连续精馏装置示意图、一、精馏原理1、精馏是化工生产中分离互溶液体混合物的典型操作。2、精馏的实质：多级蒸馏精馏的组成精馏段精馏分两部分（以进料板为界）提馏段1、精馏过程的主要设备:精馏塔、再沸器、冷凝器、回流罐和输送设备等。2、塔内精馏操作条件一定温度和压力的料液进入精馏塔后，轻组分在精馏段内逐渐浓缩，离开塔顶后全部冷凝进入回流罐，一部分被送入塔内做回流液。而中重组分在提馏段中浓缩后，一部分作为塔釜

3、产品（也叫残液），一部分则经再沸器加热后送回塔中，为精馏操作提供一定量连续上升的蒸汽气流。回流液的目的:补充塔板上的轻组分，使塔板上的液体组成保持稳定，保证精馏操作连续稳定进行。3、由塔内精馏操作分析可知，为实现精馏分离操作，除了具有足够的层数塔板的精馏塔以外，还必须从塔顶引入下降的液流（即回收流）和从塔底产生上升蒸汽流，以建立气液两相体系。因此，塔底上升蒸汽流与塔顶液体回流是精馏过程连续进行的必要条件。第三部分设计计算处理量12000吨/年塔顶易挥发组分回收率ηD=99%进料质量分数wf=35%塔

4、顶馏出液质量分数wD=93%进料组成（转化为摩尔分数）Xf=(0.35/46.07)/(0.35/46.07+0.65/18.02)=0.174塔顶馏出液组成（转化为摩尔分数）XD==0.8386进料平均摩尔质量（即平均分子量）MF=xFM乙+(1-Xf)水=22.9007塔顶馏出液平均摩尔质量MD=XDM乙+(1-XD)M水=41.54进料量流量F==72.78Kg/h馏出液流量D==14.95Kmol/h釜残液流量W=F-D=72.78-14.95=57.83Kmol/hl釜残液组成XW==0.

5、0022釜残液平均摩尔质量MW=XWXM乙+(1-xw)XM水=0.0022X46.07+(1-0.0022)X18.02=18.26Kmol/h一、采用作图法求最小回流比.由下图可知XF=Xq=0.174yq=0.498Rmin===2.05水的沸点:373.2K乙醇的沸点:351.5K,该物系属易分离物系,最小回留比不大,故操作回流比取最小回流比的2倍.（可以取不同的倍数）R=2Rmin=4.1二、求精馏塔的气液相负荷L=RD=4.1X14.95=61.295Kmol/hV=(R+1)XD=(4

6、.1+1)x14.95=76.245Kmol/hL’=L+F=61.295+72.78=134.075Kmol/hV’=V=76.245Kmol/h三、求操作线方程精馏段的操作线方程为Y=+X+=0.8X+0.16提馏段的操作线方程为Y’=四、图解法求理论塔板数图片总理论塔板数(包括再沸器)Nt=13进料板位置从塔顶数起Nf=11实际板层数的求取N精馏=8/0.55=15N提馏=3/0.55=6全塔所需板数：15+6=21全塔效率：Et=x100％=x100％=57％五、操作压力的计算塔顶操作压力P

7、D=101.325Kpa设每层塔板压降（板式塔的每个理论级压降约在0.4~1.1kPa）P=0.9kpa进料板压力pf=101.325+0.9x15=114.825Kpa塔釜操作压力pw=101.325+21x0.9=120.225Kpa精馏段的平均压力pm1=(pd+pw)/2=(101.325+114.825)/2=108.075kpa提馏段的平均压力pm2=(pd+pw)/2=(101.325+120.225)/2=221.55kpa六、操作温度计算根据乙醇-水气液气液平衡组成（摩尔与温度关系

8、）利用表中数据由拉格朗日插值可求得tf、td、tw进料口温度tf==tf=82.05塔顶温度td=td=78.28精馏段平均温度T1=提馏段平均温度T2==90.94全塔平均温度tm=七、平均摩尔质量的计算1.塔顶平均摩尔质量由xd=y1=0.8386查衡曲线图得x1=0.836MVDM=y1*46.07+(1-y1)*18.02=0.8386*46.07+(1-0.8386)*18.02=41.5535MLDM=x1*46.07+(1-x1)*18.02=0.838