[工学]化工原理课程设计(1)

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1、南京工业大学《化工原理》课程设计设计题目常压乙醇-水筛板精馏塔的设计学生姓名班级、学号1001060208指导教师姓名金万勤、顾学红课程设计时间2009年6月8日-2009年6月21日课程设计成绩百分制权重设计说明书、计算书及设计图纸质量，70%独立工作能力、综合能力、设计过程表现、设计答辩及回答问题情况，30%设计最终成绩（五级分制）指导教师签字:32化学化工学院课程名称化工原理课程设计设计题目：常压乙醇-水筛板精馏塔的设计学生姓名：陈剑专业：化学工程与工艺班级学号：化工（2）班1001060208设计日期：2009年6月8日至2009年6月21日设计条件及任务：设计体系：乙醇

2、—水设计条件:进料量F=200kmol/h进料浓度ZF=0.25（摩尔分数，下同）进料状态：q＝1.08操作条件：塔顶压强为4kPa(表压)，单板压降不大于0.7kPa。塔顶冷凝水采用深井水，温度T＝12℃；塔釜加热方式：间接蒸汽加热全塔效率：ET=52%分离要求：XD=88%；XW=1%；回流比R/Rmin=1.6。指导教师:2009年月日32目录一．前言11．精馏与塔设备简介52.筛板塔特点53.体系介绍64.设计任务及要求二．设计说明书1.设计单元操作方案简介2.筛板塔设计须知3.筛板塔的设计程序三．工艺计算1．设计参数的确定81.1进料热状态1.2加热方式81.3回流比（

3、R）的选择81.4塔顶冷凝水的选择82.流程图简介及流程图2.1流程简介2.2流程图3.理论塔板数的计算与实际板数的确定93.1理论板数计算93.1.1物料衡算133.1.2q线方程143.1.3平衡线方程143.1.4及Rmin和R的确定103.1.5精馏段操作线方程的确定113.1.6精馏段和提馏段气液流量的确定113.1.7提馏段操作线方程的确定153.1.8图解法求解理论板数163.2实际板数的确定164.精馏塔工艺条件计算4.1操作压强的选择164.2操作温度的计算164.3塔内物料平均分子量、张力、流量及密度的计算324.3.2液相表面张力的确定4.3.3液体平均粘度

4、计算4.4塔径的确定4.4.1精馏段4.4.2提馏段4.5塔有效高度4.6整体塔高5.塔板主要工艺参数确定5.1溢流装置5.1.1堰长lw5.1.2出口堰高hw5.1.3弓形降液管宽度Wd和面积Af5.1.4降液管底隙高度5.2塔板布置及筛孔数目与排列5.2.1塔板的分块5.2.2边缘区宽度确定5.2.3开孔区面积计算5.2.4筛孔计算及其排列6.筛板的力学检验6.1塔板压降6.1.1干板阻力计算6.1.2气体通过液层的阻力Hl计算6.1.3液体表面张力的阻力计算计算6.1.4气体通过每层塔板的液柱高6.2液沫夹带6.3漏液6.4液泛7.塔板负荷性能图7.1漏液线7.2液沫夹带线

5、7.3液相负荷下限线327.4液相负荷上限线7.5液泛线7.6操作弹性8.辅助设备及零件设计8.1塔顶冷凝器（列管式换热器）8.1.1方案Ⅰ：垂直管8.1.2方案Ⅱ：水平管8.2各种管尺寸的确定8.2.1进料管8.2.2釜残液出料管8.2.3回流液管8.2.4再沸器蒸汽进口管8.2.5塔顶蒸汽进冷凝器出口管8.2.6冷凝水管8.3冷凝水泵9.设计结果汇总9.1乙醇～水物性数据表9.2物料与热量衡算结果表四．附录参考文献及设计手册32一、概述　　1、精馏与塔设备简介蒸馏是分离液体混合物的一种方法，是传质过程中最重要的单元操作之一，蒸馏的理论依据是利用溶液中各组分蒸汽压的差异，即各组

6、分在相同的压力、温度下，其探发性能不同（或沸点不同）来实现分离目的。例如，设计所选取的乙醇-水体系，加热乙醇（沸点78℃）和水（沸点100℃）的混合物时,由于乙醇的沸点较水为低,即乙醇挥发度较水高,故乙醇较水易从液相中汽化出来。若将汽化的蒸汽全部冷凝，即可得到乙醇组成高于原料的产品，依此进行多次汽化及冷凝过程，即可将乙醇和水分离。这多次进行部分汽化成部分冷凝以后，最终可以在汽相中得到较纯的易挥发组分，而在液相中得到较纯的难挥发组分，这就是精馏。在工业中，广泛应用精馏方法分离液体混合物，从石油工业、酒精工业直至焦油分离，基本有机合成，空气分离等等，特别是大规模的生产中精馏的应用更为

7、广泛。蒸馏按操作可分为简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏、特殊精馏等多种方式。按原料中所含组分数目可分为双组分蒸馏及多组分蒸馏。按操作压力则可分为常压蒸馏、加压蒸馏、减压（真空）蒸馏。此外，按操作是否连续蒸馏和间歇蒸馏。工业中的蒸馏多为多组分精馏，本设计着重讨论常压下的双组分精馏，即乙醇-水体系。在化学工业和石油工业中广泛应用的诸如吸收，解吸，精馏，萃取等单元操作中，气液传质设备必不可少。塔设备就是使气液成两相通过紧密接触达到相际传质和传热目的的气液传质设备之一。塔设备是最常采用的精馏装置