化工原理课程设计计算示例-浮阀塔工艺设计计算示例

《化工原理课程设计计算示例-浮阀塔工艺设计计算示例》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、化工原理壳程设计计算示例一浮阀塔工艺设计计算示例拟设计一生产酒精的板式精馏塔。来自原料工段的乙醇-水溶液的处理量为48000吨/年，乙醇含量为35%（质量分率）原料温度为45℃。设计要求：塔顶产品的乙醇含量不小于90%（质量分率），塔底料液的乙醇含量不大于0.5%。附乙醇-水溶液的平衡数据如下表液相中乙醇的含量（摩尔分率）气相中乙醇的含量（摩尔分率）液相中乙醇的含量（摩尔分率）气相中乙醇的含量（摩尔分率）0.00.0040.010.020.040.060.080.10.140.180.20.250.30.350.

2、40.00.0530.110.1750.2730.340.3920.430.4820.5130.5250.5510.5750.5950.6140.450.50.550.60.650.70.750.80.850.8940.90.951.00.6350.6570.6780.6980.7250.7550.7850.820.8550.8940.8980.9421.0一、塔形选择及操作条件的确定1．塔形：选用浮阀塔2．操作条件：操作压力：常压；其中塔顶：1.013×105Pa塔底：[1.013×105+N（265~530）

3、Pa]进料状态：饱和液体进料加热方式：用直接水蒸气加热热能利用：拟采用釜残液加热原料液二、工艺流程20三、有关工艺计算首先，根据题目要求，将各组成要求由质量分率转换为摩尔分率，其后由，参考资料（一），查出相应泡点温度及计算平均分子量。同理求得同理求得：，所得结果列于下表1名称料液馏出液釜残液质量分率35900.5摩尔分率0.1740.7790.002分子量kg/kmol22.339.8118.1沸点℃83.8378.6299.381.最小回流比及操作回流比的确定由于是泡点进料，xq=xf=0.174过点e(0.1

4、74，0.174)作x=0.174直线与平衡线交与点d，由点d可以读得yq=0.516，因此，又过点a（0.779,0.779）作平衡线的切线，可得切点g由切点g可读得，20，因此，可见，操作回流比R=1（在1.1~2.0的范围内）2．塔顶产品量、釜残液量及加热蒸汽量的计算取每年工作日300天，每天24小时计，进料量为：由全塔物料衡算方程写出：D=65.85kmol/hW=364.85kmol/hq=1(泡点)V0=131.7kmol/h3.全凝器冷凝介质的消耗量塔顶全凝器的热负荷：由资料（一）可查出：，故取冷凝

5、介质为水，其进出冷凝器的温度分别为25℃和35℃，那么在平均温度下水的比热为℃，因此，冷却水的用量：4．热能利用拟利用釜残液预热原料液，将原料液预热至泡点所需的热量为℃进出预热器原料的平均温度℃下，可查出其比热℃，所以釜残液放出的热量：20若将釜残液温度降至55℃，那么平均温度为℃下其比热为℃，因此可见，理论上可以将原料液加热到泡点。5．理论塔板层数NT的计算精馏段操作线方程：提镏段操作线方程：q线方程：X=0.174在y-x相图中分别画出上述直线，利用图解法可求得：NT=18块，（包括塔釜）其中精馏段13块，提

6、镏段5块6．全塔效率估算（用奥康赖尔法）由相平衡方程式可得根据乙醇-水溶液的平衡数据（资料一）可查得0.741(塔顶第一块板)0.516（加料板）0.1740.0020.026(塔釜)，因此可以求得：1.2325.0613.2全塔的平均相对挥发度：全塔平均温度：℃在tm温度下查得：因为，所以，20全塔液体的平均粘度：全塔效率：7．实际塔板数NP块（包括塔釜）其中精馏段为：13/0.45=29块四、塔主体尺寸的计算1．精馏段与提镏段的体积流量1）精馏段：将已知数据整理列于下表2表2位置进料板塔顶（第一板）质量分率=

7、0.35摩尔分率分子量，kg/kmol温度，℃83.8378.62液相平均分子量：液相平均温度：℃在平均温度下可查得：液相平均密度：平均质量分率：所以精馏段液相负荷：20同理可以算出精馏段的气相负荷，结果列于表3表3名称液相气相平均分子量，kg/kmol3036.13平均密度，kg/m38141.251体积流量，m3/h2.43(0.000625m3/s)3804(1.056m3/s)2)提镏段：将已知数据整理列于表4表4位置塔釜进料板质量分率xw’=0.005，yw’=0.065xf’=0.35，yf=0.73

8、2摩尔分率xw=0.002，yw=0.026xf=0.174，yf=0.516分子量，kg/kmol温度℃99.3888.83采用与精馏段相同的计算方法，可以计算出提镏段的汽液相负荷。结果利于表5名称液相气相平均分子量kg/kmol20.225.6平均密度kg/m39110.816体积流量m3/h8.09(0.00225m3/S)4132(1.15m3/S)2.塔径的计算