化工原理乙醇水精馏塔课程设计汇本

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1、目　　录 第一章　板式精馏塔的设计1.1　概述…………………………………………………………………11.2　板式精馏塔的设计原则与步骤……………………………………11.3　理论塔板数的确定…………………………………………………31.4 塔板效率和实际塔板数……………………………………………71.5 板式精馏塔的结构设计……………………………………………81.6 板式精馏塔高度及其辅助设备…………………………………271.7 板式精馏塔的计算机设计………………………………………31第二章　板式精馏塔设计举例2.1 苯－甲苯板式精馏塔设计………………………………………332.

2、2 乙醇—水板式精馏塔设计………………………………………472.3　甲醇—水板式精馏塔设计………………………………………66第三章　塔设备的机械计算3.1　塔体及裙座的强度计算…………………………………………863.2　塔盘板及其支撑梁的强度、挠度计算…………………………1043.3　塔盘技术条件……………………………………………………1053.4　塔盘支撑件的尺寸公差…………………………………………109附  录…………………………………………………………………111        第一章　板式精馏塔的设计1.1　概述蒸馏是利用液体混合物中各组分挥发度的不同并借助于多

3、次部分汽化和部分冷凝达到轻重组分分离的方法。蒸馏操作在化工、石油化工、轻工等工业生产中中占有重要的地位。为此，掌握气液相平衡关系，熟悉各种塔型的操作特性，对选择、设计和分析分离过程中的各种参数是非常重要的。蒸馏过程按操作方式可分为间歇蒸馏和连续蒸馏。间歇蒸馏是一种不稳态操作，主要应用于批量生产或某些有特殊要求的场合；连续蒸馏为稳态的连续过程，是化工生产常用的方法。蒸馏过程按蒸馏方式可分为简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏和特殊精馏等。简单蒸馏是一种单级蒸馏操作，常以间歇方式进行。平衡蒸馏又称闪蒸，也是一种单级蒸馏操作，常以连续方式进行。简单蒸馏和平衡蒸馏一般用于较易分离的体系或分

4、离要求不高的体系。对于较难分离的体系可采用精馏，用普通精馏不能分离体系则可采用特殊精馏。特殊精馏是在物系中加入第三组分，改变被分离组分的活度系数，增大组分间的相对挥发度，达到有效分离的目的。特殊精馏有萃取精馏、恒沸精馏和盐溶精馏等。精馏过程按操作压强可分为常压精馏、加压精馏和减压精馏。一般说来，当总压强增大时，平衡时气相浓度与液相浓度接近，对分离不利，但对在常压下为气态的混合物，可采用加压精馏；沸点高又是热敏性的混合液，可采用减压精馏。虽然工业生产中以多组分精馏为常见，但为简化起见，本章主要介绍两组分连续精馏过程的设计计算。1.2　板式精馏塔的设计原则与步骤1.2.1　

5、设计原则总的原则是尽可能多地采用先进的技术，使生产达到技术先进、经济合理的要求，符合优质、高产、安全、低能耗的原则，具体考虑以下几点。⑴满足工艺和操作的要求   所设计出来的流程和设备能保证得到质量稳定的产品。由于工业上原料的浓度、温度经常有变化，因此设计的流程与设备需要一定的操作弹性，可方便地进行流量和传热量的调节。设置必需的仪表并安装在适宜部位，以便能通过这些仪表来观测和控制生产过程。⑵满足经济上的要求    要节省热能和电能的消耗，减少设备与基建的费用，如合理利用塔顶和塔底的废热，既可节省蒸汽和冷却介质的消耗，也能节省电的消耗。回流比对操作费用和设备费用均有很大的

6、影响，因此必须选择合适的回流比。冷却水的节省也对操作费用和设备费用有影响，减少冷却水用量，操作费用下降，但所需传热设备面积增加，设备费用增加。因此，设计时应全面考虑，力求总费用尽可能低一些。⑶保证生产安全  生产中应防止物料的泄露，生产和使用易燃物料车间的电器均应为防爆产品。塔体大都安装在室外，为能抵抗大自然的破坏，塔设备应具有一定刚度和强度。1.2.2　设计步骤板式精馏塔的设计大体按以下步骤进行：⑴确定设计方案；⑵平衡级计算和理论塔板的确定；⑶塔板的选择；⑷实际板数的确定；⑸塔体流体力学计算；⑹管路及附属设备的计算与选型；⑺撰写设计说明书和绘图。1.2.3　设计方案的

7、内容设计方案包括精馏流程、设备的结构类型和操作参数等的确定。例如组分的分离顺序（多组分体系）、塔设备的形式、操作压力、进料热状态、塔顶蒸气的冷凝方式、余热利用的方案、安全、调节机构和测量控制仪表的设置等。限于篇幅，仅对其中一些内容作些阐述，其他内容可见参考文献。1.2.3.1　操作压力塔内操作压力的选择不仅牵涉到分离问题，而且与塔顶和塔底温度的选取有关。根据所处理的物料性质，兼顾技术上的可行性和经济上的合理性来综合考虑，一般有下列原则：⑴压力增加可提高塔的处理能力，但会增加塔身的壁厚，导致设备费用增加；压力增加，组分间的相对挥发度降低，回