乙醇连续精馏塔设计

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1、武夷学院课程设计说明书课程名称：化工原理课程设计题目：乙醇-水分离过程连续精馏塔设计学生姓名：李丽梅学号：系别：环境与建筑工程系专业班级：2009级化学工程与工艺(2)班指导老师：张乐忠2012年25251.设计方案确定12.操作条件和基础数据13．精馏塔的物料衡算13．1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率13．2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量23.3料液及塔顶、塔底产品的摩尔流率24．塔板数的确定24．1理论板层数NT的求取24．1．1求最小回流比及操作回流比22.实际塔板数Ep55、精馏塔的

2、工艺条件及相关物性数据的计算：66.精馏段的气液负荷计算77、精馏塔的塔体工艺尺寸计算87.1.塔径的计算87.2.塔板工艺结构尺寸的设计与计算87．3精馏塔（板式塔）的塔高计算108．筛板的流体力学验算119．塔板负荷性能图1310．主要工艺接管尺寸的计算和选取1810．1蒸汽出口管的管直径计算1810．2回流管的管径计算1810．3进料管的管径计算1810．4釜液排出管的管径计算1910．5人孔相关尺寸的选取1911对设计过程的评述和有关问题的讨论2111．1筛板塔的特性讨论2111．2进料热状

3、况的选取2111．3回流比的选取2111．4理论塔板数的确定212511．5操作温度的求解2211．7筛板的流体力学验算结果讨论2211．8塔板负荷性能图结果讨论22参考文献24251.设计方案确定采用泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。经粗略计算回流比较小，故取最小回流比的1.7倍。塔釜采用直接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。对于年产48000吨乙醇，选用双塔精馏即可。而且对于对于

4、年产48000吨乙醇，不管什么塔形都比较适用。2.操作条件和基础数据进料中乙醇含量（质量分数）wf=0.35；产品中乙醇含量（质量分数）wd=0.9；塔釜中乙醇含量（质量分数）ww<0.005；生产能力D´=48000吨/年；塔顶操作压力101.3kPa(表压)操作；进料热状况泡点进料；根据上述工艺条件作出筛板塔的设计计算如下。3．精馏塔的物料衡算3．1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率乙醇的摩尔质量水的摩尔质量xF==0.174xD==0.779xW==1.693×10-3253．2原料液及塔

5、顶、塔底产品的平均摩尔质量MF=0.174×46.07+（1-0.174）×18.02=22.9007MD=0.779×46.07+（1-0.779）×18.02=39.871MW=0.001963×46.07+（1-0.001963）×18..02=18.0753.3料液及塔顶、塔底产品的摩尔流率依给定条件：一年以300天、一天以24小时计，有W’=48000t/年=6666.67kg/h全塔物料衡算F’=10848.4kg/hF=10848/22.9007=473.739D’=4181.83kg

6、/hD=4181.83/39.871=104.8839W’=6666.67kg/hW’=6666.67/18.075=368.83F’=D’+W’0.35F’=0.90D’+0.0054．塔板数的确定4．1理论板层数NT的求取4．1．1求最小回流比及操作回流比乙醇-水是非理想物系，先根据乙醇-水平衡数据（见下表1）【1】，绘出平衡线，如图（a）所示，然后由a（0.779,0.779）点出发作平衡线的切线，由于是泡点进料，此切线与q线交于d点，d点坐标为（）。表1乙醇-水平衡数据液相中乙醇摩尔分数气相

7、中乙醇摩尔分数液相中乙醇摩尔分数气相中乙醇摩尔分数0.00.00.250.5510.010.110.300.5750.020.1750.400.6140.040.2730.500.6570.060.340.60.06980.080.3920.700.755250.100.430.800.820.140.4820.8940.8940.180.5130.950.9420.200.5251.01.025因为Xe=XF=0.174，在图上读出ye=0.522于是Rmin=取操作回流比为1.3，则求理论塔板数

8、精馏操作线为：提馏段操作线经过（0.001693,0.001693）和（0.174,0.522）两点的直线。25图解得NT=16－1=15块（不含塔釜）。其中，精馏段NT1=13，提馏段NT2=3，第14块为加料版位置。2.实际塔板数Ep⑴全塔效率ET选用ET=0.17-0.616lgμm公式计算。该式适用于液相粘度为0.07~1.4mPa·s的烃类物系，式中的μm为全塔平均温度下以进料组成表示的平均粘度。塔的平均温度为0.5×（78.5+98）=88.25℃（取塔顶