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时间:2017-11-17
《化工原理课程设计(乙醇-水溶液连续精馏塔优化设计)[1].doc》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、化工原理课程设计题目乙醇-水溶液连续精馏塔优化设计22目录1.设计任务书………………………………………………………………32.前言………………………………………………………………………43.精馏塔优化设计…………………………………………………………54.精馏塔优化设计计算……………………………………………………55.设计计算结果总表………………………………………………………226.参考文献…………………………………………………………………237.课程设计心得……………………………………………………………
2、2322精馏塔设计任务书一、设计题目乙醇—水溶液连续精馏塔设计二、设计条件1.年产量:15000(吨/年)2.乙醇的含量:35(wt%)3.产品浓度:93(wt%)4.易挥发组分回收率:99%5.每年实际生产时间:7200小时/年6.操作条件:①间接蒸汽加热;②塔顶压强:1.03atm(绝对压强)③进料热状况:泡点进料;三、设计任务a)流程的确定与说明;b)塔板和塔径计算;c)塔盘结构设计i.浮阀塔盘工艺尺寸及布置简图;ii.流体力学验算;iii.塔板负荷性能图。d)其它i.加热蒸汽消耗量;ii.冷凝器
3、的传热面积及冷却水的消耗量e)有关附属设备的设计和选型,绘制精馏塔系统工艺流程图和精馏塔装配图,编写设计说明书。乙醇——水溶液连续精馏塔优化设计22摘要:设计一座连续浮阀塔,通过对原料,产品的要求和物性参数的确定及对主要尺寸的计算,工艺设计和附属设备结果选型设计,完成对乙醇-水精馏工艺流程和主题设备设计。关键词:精馏塔,浮阀塔,精馏塔的附属设备。前言乙醇在工业、医药、民用等方面,都有很广泛的应用,是很重要的一种原料。在很多方面,要求乙醇有不同的纯度,有时要求纯度很高,甚至是无水乙醇,这是很有困难的,因为
4、乙醇极具挥发性,也极具溶解性,所以,想要得到高纯度的乙醇很困难。要想把低纯度的乙醇水溶液提升到高纯度,要用连续精馏的方法,因为乙醇和水的挥发度相差不大。精馏是多数分离过程,即同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程,因此可使混合液得到几乎完全的分离。化工厂中精馏操作是在直立圆形的精馏塔内进行的,塔内装有若干层塔板或充填一定高度的填料。为实现精馏分离操作,除精馏塔外,还必须从塔底引入上升蒸汽流和从塔顶引入下降液。可知,单有精馏塔还不能完成精馏操作,还必须有塔底再沸器和塔顶冷凝器,有时还要配原料液预热器、回流液
5、泵等附属设备,才能实现整个操作。浮阀塔与20世纪50年代初期在工业上开始推广使用,由于它兼有泡罩塔和筛板塔的优点,已成为国内应用最广泛的塔型,特别是在石油、化学工业中使用最普遍。浮阀有很多种形式,但最常用的形式是F1型和V-4型。F1型浮阀的结果简单、制造方便、节省材料、性能良好,广泛应用在化工及炼油生产中,现已列入部颁标准(JB168-68)内,F1型浮阀又分轻阀和重阀两种,但一般情况下都采用重阀,只有处理量大且要求压强降很低的系统中,才用轻阀。浮阀塔具有下列优点:1、生产能力大。2、操作弹性大。3、
6、塔板效率高。4、气体压强降及液面落差较小。5、塔的造价低。浮阀塔不宜处理易结焦或黏度大的系统,但对于黏度稍大及有一般聚合现象的系统,浮阀塔也能正常操作。精馏塔优化设计计算在常压连续浮阀精馏塔中精馏乙醇——水溶液,要求料液浓度为35%,产品浓度为93%,易挥发组分回收率99%。年生产能力15000吨/年22操作条件:①间接蒸汽加热②塔顶压强:1.03atm(绝对压强)③进料热状况:泡点进料一精馏流程的确定乙醇——水溶液经预热至泡点后,用泵送入精馏塔。塔顶上升蒸气采用全冷凝后,部分回流,其余作为塔顶产品经冷
7、却器冷却后送至贮槽。塔釜采用间接蒸汽再沸器供热,塔底产品经冷却后送入贮槽。工艺流程图见图二塔的物料衡算1.查阅文献,整理有关物性数据⑴水和乙醇的物理性质名称分子式相对分子质量密度 20℃沸点101.33kPa℃比热容(20℃)Kg/(kg.℃)黏度(20℃)mPa.s导热系数(20℃)/(m.℃)表面张力(20℃)N/m水18.029981004.1831.0050.59972.8乙醇46.0778978.32.391.150.17222.8⑵常压下乙醇和水的气液平衡数据,见表常压下乙醇—水系统t—x—
8、y数据如表1—6所示。表1—6乙醇—水系统t—x—y数据沸点t/℃乙醇摩尔数/%沸点t/℃乙醇摩尔数/%气相液相气相液相99.90.0040.0538227.356.4499.80.040.5181.333.2458.7899.70.050.7780.642.0962.2299.50.121.5780.148.9264.7099.20.232.9079.8552.6866.2899.00.313.72579.561.0270.2998.75
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