许碧琼的课设计.doc

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1、武夷学院课程设计说明书课程名称：化工原理课程设计题目：乙醇-水浮阀精馏塔设计学生姓名：许碧琼学号：20092061008系别：环境与建筑工程系专业班级：2009级应用化工技术指导老师：范荣玉2011年11月化工原理课程设计任务书1设计任务——乙醇-水浮阀（浮阀）精馏塔的设计进精馏塔的料液含乙醇45%(质量分数，下同），其余为水；产品的乙醇含量不得低于94%；残夜中乙醇含量不得高于0.1%；生产能力为料液处理量1500吨/年；试完成精馏塔的工艺设计及有关附属设备的选用，绘制精馏塔工条图，编写设计说明书。2操作条件（1）塔顶压力：常压（2）进料热状态：泡点进料（3）回流比：自选（4）单板压力

2、降0.7kpa（5）塔底加热蒸汽压力：0.5Mpa(表压）3塔板类型浮阀塔（F1型）或筛板塔4工作日每年300天，每天24小时连续运行5设计内容（1）精馏塔的物料衡算；（2）精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算；（3）塔板数的确定；（4）精馏塔的塔体工艺尺寸计算；（5）塔板主要工艺尺寸的计算；（6）塔板的流体力学验算；（7）塔板负荷性能图；（8）精馏塔接管尺寸计算；（9）对设计过程的评述和有关问题的讨论。6成果绘制（1）设计说明书一份（2）绘制生产工艺流程图一张（1）精馏塔的工艺条件图一张目录1设计方案选定2选择塔板类型..................................

3、..................3精馏塔的物料衡算3.1理论塔板数的求取3.1.1乙醇-水响平衡数据3.1.2确定操作的回流比R93.1.3求取理论塔板数103.2实际塔板数103.2.1全塔效率103.2.2实际塔板数104塔的工艺条件及物性数据114.1平均压强114.2平均温度114.3平均摩尔分数4.4平均密度ρm114.4.1液相平均密度ρLm114.4.2气相平均密度ρmV124.5液体的平均表面张力（mN/m）124.6液体的平均黏度µLm（mPa·s）125精馏段气液负荷计算136塔和塔板主要工艺尺寸计算136.1塔径D136.2精馏塔板工艺结构尺寸的设计与计算6.2

4、.1溢流装置146.2.1.1溢流堰长lw146.2.1.2出口堰高hw146.2.1.3降液管宽度Wd与降液管的面积Af146.2.1.4降液管底隙高度156.3塔板布置156.4浮阀个数n及排列156.5精馏段的塔高Z1157精馏段板流动性校核167.1塔板压降校核167.1.1气体通过干板压强降hc167.1.2气流穿过板上液层压强降he167.1.3克服液体表面张力压强降hσ167.1.4气体通过筛板压强降hf167.2雾沫夹带量校核167.3漏液验算（精馏段）177.4降液管液泛验算（精馏段）188、塔板负荷性能图188.1雾沫夹带线（1）（精馏段）188.2液泛线（精馏段)1

5、98.3液相负荷下限线208.4漏液线（气相负荷下限线）（精馏段）208.5液相负荷下限线21精馏段负荷性能图如下22提馏段负荷性能图如下229浮阀塔的工艺设计计算结果2410精馏塔附属设备及有关计算2310.1料液预热器2310.2塔顶全凝器232310.3塔釜再费器10.4精馏管管口直径参考文献251设计方案的选定：本设计任务为分离乙醇和水的混合物。原料液是从贮槽中送到原料预热器，加热到一定温度后进入精馏塔的中部。料液在进料板上与自塔上部下流的回流液体互相汇合，逐板溢流，最后流入塔底再沸器中。在再沸器内液体被加热至一定温度，使之部分汽化，残夜作为塔底产品，而将汽化产生的蒸汽引回塔内作

6、为塔底气相回流。气相回流依次上升塔内各层塔板，在塔板上与液体接触进行热质交换。从塔顶上升进入的蒸汽进入冷凝器中被全部冷凝，并将一部分冷凝液作用塔顶回流液体，其余部分经冷却器送入液贮槽中作为塔顶产品。1精馏方式;本设计采用连续精馏方式。原料液连续加入精馏塔中，并连续收集产物和排出残液。其优点是集成度高，可控性好，产品质量稳定。由于所涉浓度范围内乙醇和水的挥发度相差较大，因而无须采用特殊精馏。2操作压力：本设计选择常压，常压操作对设备要求低，操作费用低，适用于乙醇和水这类非热敏沸点在常温（工业低温段）物系分离。3塔板形式：根据生产要求，选择结构简单，易于加工，造价低廉的浮阀塔，浮阀塔生产能力

7、大、操作弹性宽、塔板效率高而且加工方便。加强了液体的导向作用和气体的分散作用，使气液两相流动更加趋于合理。4由于蒸汽质量不易保证，采用间接蒸汽加热5加料方式和加料热状态：加料方式选择加料泵打入。由于原料温度稳定，为减少操作成本采用45度原料冷液进料。6再沸器，冷凝器等附属设备的安排：塔底设置再沸器，塔顶蒸汽完全冷凝后再冷却至65度回流入塔。冷凝冷却器安装在较低的框架上，通过回流比控制期分流后，用回流泵打回塔内，馏出产品进入储罐。塔釜