食品工程原理课程设计说明书-乙醇—水连续筛板精馏塔工艺设计

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1、食品工程原理课程设计说明书设计题目：设计者：班级　　　　　　　　姓名　　　　学号　指导教师：设计成绩：日期黑龙江八一农垦大学食品学院-17-目录设计目的-3-设计思路-3-设计计算-3-（一）设计方案的确定-3-（二）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-3-2.原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量-4-3.物料衡算-4-(三)塔板数的确定-4-1.理论板层数NT的求取-4-2.实际板层数的求取-5-（四）精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算-6-1操作压力的计算-6-2操作温度的计算-6-3平均摩尔质量计算-6-4.平均密度计算-6-5.液体平均表面

2、张力的计算-7-6.液体平均粘度计算-7-(五)精馏塔的塔体工艺尺寸计算-8-1.塔径的计算-8-2.精馏塔有效高度的计算-9-（六）塔板主要工艺尺寸的计算-9-1.溢流装置的计算-9-2.塔板布置-11-（七）筛板的流体力学验算-12-1.塔板压降-12-2.液面落差-13-3.液沫夹带-14-4.漏液-14-5.液泛-14-（八）塔板负荷性能图-14-1.漏液线-14-2.液沫夹带线-15-3.液相负荷下限线-16-4.液相负荷上限线-16-5.液泛线-16-参考文献-17-结束语-17--17-乙醇—水连续筛板精馏塔工艺设计设计目的⑴综合运用“化工原理”和相关选修课程

3、的知识，联系化工生产的实际完成单元操作的化工设计实践，初步掌握化工单元操作的基本程序和方法。⑵熟悉查阅资料和标准、正确选用公式，数据选用简洁，文字和工程语言正确表达设计思路和结果。⑶树立正确设计思想，培养工程、经济和环保意识，提高分析工程问题的能力。设计思路在一常压操作的连续精馏塔内内分离乙醇—水混合物。原料液的组成，塔顶馏出液的产量、组成，塔底釜液的组成。乙醇产量3吨/年，乙醇纯度93%，原料的纯度30%釜液中乙醇含量0.03%。设计条件如下：操作压力4kPa(塔顶表压)：进料热状况自选；回流比自选：单板压降≤0.7kPa；全塔效率ET＝55％：根据上述工艺条件做出筛板塔

4、的设计计算。设计计算（一）设计方案的确定本设计任务为分离乙醇—水混合物。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。设计中采用泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点后送至精馏塔内。塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却后送至储罐。该物系属易分离物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的2倍。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。（二）精馏塔的物料衡算1.原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率乙醇的摩尔质量MA=46.07kg/knol水的摩尔质量MB=18.01kg/kmolXF=XD=-17-XW=2.原料液及塔顶、塔底产品

5、的平均摩尔质量MF=MD=MW=3.物料衡算原料处理量F=kmol/h总物料衡算189.12=D+W乙醇物料衡算联立解得D=30.19kmol/hW=158.93kmol/h(三)塔板数的确定1.理论板层数NT的求取乙醇—水属理想物系，可采用图解法求理论板层数。（1）根据下列图表液相中乙醇的摩尔分数气相中乙醇的摩尔分数液相中乙醇的摩尔分数气相中乙醇的摩尔分数0.00.00.250.550.010.110.300.5750.020.1750.240.6140.040.2730.50.6570.060.340.60.6980.080.3920.70.7550.10.430.80

6、.820.140.420.8940.8940.180.5130.950.9420.20.5251.01.0乙醇—水物系的气液平衡数据绘图X—Y-17-（1）求最小回流比及操作回流比采用作图法求最小回流比。在图中对角线上，自点e(0.144,0.144)作垂线ef即为进料线（q线），该线与平衡线的交点坐标为yq=0.348Xq=0.144故最小回流比为Rmin=取操作回流比R=2Rmin=2（2）求精馏塔的气、液相负荷L=RD=2.430.19=72.456kmol/hV=(R+1)D=(2.4+1)30.19=102.65kmol/hL´=L+F=72.456+189.12

7、=261.58kmol/hV´=V=102.65kmol/h(4)求操作线方程精馏段操作线方程为y=提留段操作线方程为y´=(5)图解法求理论板层数采用图解法求理论板层数，如上图所示。求解结果为-17-总理论板层数NT=9(不包括在沸器)进料板位置NF=3.52.实际板层数的求取精馏段实际板层数N精=提留段实际板层数N提=（四）精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算以精馏段为例进行计算1操作压力的计算塔顶操作压力pD=101.3+4=105.3kPa每层塔板压降△p=0.7kPa进料板压力PF=105.3+0.7精馏