乙醇-水筛板精馏塔设计

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1、乙醇-水连续筛板式精馏塔设计目录一、概述41.1设计依据41.2技术来源41.3设计任务及要求4二、计算过程51.塔型选择52.操作条件的确定52.1操作压力52.2进料状态52.3加热方式62.4热能利用63.有关的工艺计算63.1最小回流比及操作回流比的确定73.2塔顶产品产量、釜残液量及加热蒸汽量的计算73.3全凝器冷凝介质的消耗量83.4热能利用83.5理论塔板层数的确定93.6全塔效率的估算93.7实际塔板数104.精馏塔主题尺寸的计算104.1精馏段与提馏段的体积流量104.2塔径的计算134.3塔高的计算145.塔板结构尺寸的确定155.1塔板尺寸155.2弓形降液管1

2、55.3浮阀数目及排列166.流体力学验算186.1气体通过浮阀塔板的压力降(单板压降)186.2漏液验算186.3液泛验算196.4雾沫夹带验算197.操作性能负荷图207.1雾沫夹带上限线207.2液泛线207.3液体负荷上限线207.4漏液线217.5液相负荷下限线217.6操作性能负荷图21一、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

3、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

4、次所做的计算也采用严格计算法。1.3设计任务及要求原料：丁烯-丙烯板式精馏塔设计设计条件：塔板类型：筛板或浮阀塔；饱和液体进料，进料丁烯含量xF=38%（摩尔分数）；塔顶丁烯含量xD=97%，釜液丁烯含量xW≤6%总板效率0.6；处理量88kmol/h；回流比R/Rmin=1.1；塔顶操作压力1.65MPa(表压)。表1丁烯-丙烯t-x-y数据t/℃xyt/℃xy95.021660059.507160.550.7415791.271350.050.0963456.914940.60.7808687.614270.10.1862954.418830.650.816984.05720.1

5、50.2699252.014690.70.8499880.605390.20.3473849.698410.750.8803777.262220.250.418947.465510.80.9083274.029670.30.4847845.311680.850.9340570.90820.350.5453543.232410.90.9577967.897220.40.6009541.223440.950.9797164.995070.450.6519539.280281162.199360.50.69871二、计算过程1.塔型选择根据生产任务，产品流量为88kmol/h，由于产品粘度

6、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。2.4热能利用精馏过程的原理是多次部分冷凝和多次部分汽化。因此热效率较低，通常进入再沸器的能量只有5%左右可

7、以被有效利用。虽然塔顶蒸汽冷凝可以放出大量热量，但是由于其位能较低，不可能直接用作为塔底的热源。为此，我们拟采用塔釜残液对原料液进行加热。3.有关的工艺计算丁烯的的摩尔质量：丙烯的的摩尔质量：料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量：25℃下，原料液中由此可查得原料液，塔顶和塔底混合物的沸点，以上计算结果见表2。表2原料液、馏出液与釜残液的流量与温度名称原料液馏出液釜残液35930.5(摩尔分数)0.17400.77900.0002摩尔质量22.339.8118