化工原理课程设计实例

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1、《化工原理课程设计》报告48000吨/年乙醇~水精馏装置设计年级专业设计者姓名设计单位完成日期年月日29目录一、概述41.1设计依据41.2技术来源41.3设计任务及要求5二：计算过程61.塔型选择62.操作条件的确定62.1操作压力62.2进料状态62.3加热方式72.4热能利用73.有关的工艺计算73.1最小回流比及操作回流比的确定83.2塔顶产品产量、釜残液量及加热蒸汽量的计算93.3全凝器冷凝介质的消耗量93.4热能利用103.5理论塔板层数的确定103.6全塔效率的估算113.7实际塔板数124.精馏塔主题尺寸的计算1

2、24.1精馏段与提馏段的体积流量124.1.1精馏段124.1.2提馏段144.2塔径的计算154.3塔高的计算175.塔板结构尺寸的确定175.1塔板尺寸185.2弓形降液管185.2.1堰高185.2.2降液管底隙高度h0195.2.3进口堰高和受液盘195.3浮阀数目及排列19295.3.1浮阀数目195.3.2排列205.3.3校核206.流体力学验算216.1气体通过浮阀塔板的压力降(单板压降)216.1.1干板阻力216.1.2板上充气液层阻力216.1.3由表面张力引起的阻力226.2漏液验算226.3液泛验算22

3、6.4雾沫夹带验算237.操作性能负荷图237.1雾沫夹带上限线237.2液泛线247.3液体负荷上限线247.4漏液线247.5液相负荷下限线247.6操作性能负荷图258.各接管尺寸的确定278.1进料管278.2釜残液出料管278.3回流液管288.4塔顶上升蒸汽管288.5水蒸汽进口管2829一、概述乙醇~水是工业上最常见的溶剂，也是非常重要的化工原料之一，是无色、无毒、无致癌性、污染性和腐蚀性小的液体混合物。因其良好的理化性能，而被广泛地应用于化工、日化、医药等行业。近些年来，由于燃料价格的上涨，乙醇燃料越来越有取代传

4、统燃料的趋势，且已在郑州、济南等地的公交、出租车行业内被采用。山东业已推出了推广燃料乙醇的法规。长期以来，乙醇多以蒸馏法生产，但是由于乙醇~水体系有共沸现象，普通的精馏对于得到高纯度的乙醇来说产量不好。但是由于常用的多为其水溶液，因此，研究和改进乙醇`水体系的精馏设备是非常重要的。塔设备是最常采用的精馏装置，无论是填料塔还是板式塔都在化工生产过程中得到了广泛的应用，在此我们作板式塔的设计以熟悉单元操作设备的设计流程和应注意的事项是非常必要的。1.1设计依据本设计依据于教科书的设计实例，对所提出的题目进行分析并做出理论计算。1.2

5、技术来源目前，精馏塔的设计方法以严格计算为主，也有一些简化的模型，但是严格计算法对于连续精馏塔是最常采用的，我们此次所做的计算也采用严格计算法。291.3设计任务及要求原料：乙醇~水溶液，年产量48000吨乙醇含量：35%(质量分数)，原料液温度：45℃设计要求：塔顶的乙醇含量不小于90%(质量分数)塔底的乙醇含量不大于0.5%(质量分数)表1乙醇~水溶液体系的平衡数据液相中乙醇的含量(摩尔分数)汽相中乙醇的含量(摩尔分数)液相中乙醇的含量(摩尔分数)汽相中乙醇的含量(摩尔分数)0.00.00.400.6140.0040.053

6、0.450.6350.010.110.500.6570.020.1750.550.6780.040.2730.600.6980.060.340.650.7250.080.3920.700.7550.100.430.750.7850.140.4820.800.820.180.5130.850.8550.200.5250.8940.8940.250.5510.900.8980.300.5750.950.9420.350.5951.01.0二：计算过程291.塔型选择根据生产任务，若按年工作日300天，每天开动设备24小时计算，产品流

7、量为，由于产品粘度较小，流量较大，为减少造价，降低生产过程中压降和塔板液面落差的影响，提高生产效率，选用浮阀塔。2.操作条件的确定2.1操作压力由于乙醇~水体系对温度的依赖性不强，常压下为液态，为降低塔的操作费用，操作压力选为常压其中塔顶压力为塔底压力2.2进料状态虽然进料方式有多种，但是饱和液体进料时进料温度不受季节、气温变化和前段工序波动的影响，塔的操作比较容易控制；此外，饱和液体进料时精馏段和提馏段的塔径相同，无论是设计计算还是实际加工制造这样的精馏塔都比较容易，为此，本次设计中采取饱和液体进料2.3加热方式29精馏塔的设

8、计中多在塔底加一个再沸器以采用间接蒸汽加热以保证塔内有足够的热量供应；由于乙醇~水体系中，乙醇是轻组分，水由塔底排出，且水的比热较大，故可采用直接水蒸气加热，这时只需在塔底安装一个鼓泡管，于是可省去一个再沸器，并且可以利用压力较底的蒸汽进行加热，无论是设备费用还