乙醇—水连续精馏塔的设计

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1、环境工程系化工原理课程设计乙醇—水连续精馏塔的设计目的：通过课程设计进一步巩固课本所学的内容，培养学生运用所学理论知识进行化工单元过程设计的初步能力，使所学的知识系统化，通过本次设计，应了解设计的内容，方法及步骤，使学生具有调节技术资料，自行确定设计方案，进行设计计算，并绘制设备条件图、编写设计说明书。在常压连续精馏塔中精馏分离含乙醇20%的乙醇—水混合液，分离后塔顶馏出液中含乙醇量不小于94%，塔底釜液中含乙醇不高于4%（均为质量分数）。已知参数：（1）设计任务l进料乙醇X=20%（质量分数，下同）l生产能力Q=80t/dl塔顶产品组成>94%l塔底产品组成<0.1%（2）操

2、作条件l操作压强：常压l精馏塔塔顶压强：Z=4KPal进料热状态：泡点进料l回流比：自定待测l冷却水：20℃l加热蒸汽：低压蒸汽，0.2MPal单板压强：≤0.7l全塔效率：ET=52%l建厂地址：天津地区l塔顶为全凝器，中间泡点进料，筛板式连续精馏设计内容：（1）设计方案的确定及流程说明（2）塔的工艺计算（3）塔和塔板主要工艺尺寸的计算（a、塔高、塔径及塔板结构尺寸的确定；b、塔板的流体力学验算；c、塔板的负荷性能图）（4）设计结果概要或设计一览表（5）精馏塔工艺条件图（6）对本设计的评论或有关问题的分析讨论-25-环境工程系化工原理课程设计目录一、精馏流程的确定3二、课程设

3、计报告内容41.塔的物料计算41.1料液及塔顶、塔底产品含乙醇摩尔分数41.2平均摩尔质量41.3物料衡算42.塔板数的确定52.1理论塔板数的求取52.2全塔效率72.3实际塔板数73.塔点工艺条件及物性数据计算73.1操作压强73.2温度73.3平均摩尔质量83.4平均密度83.5液体表面张力103.6液体黏度104.精馏段气液负荷计算115.塔和塔板主要工艺尺寸计算125.1塔径125.2溢流装置135.3塔板布置165.4筛孔数与开孔率165.5塔的有效高度（精馏段）175.6塔高计算176.筛板的流体力学验算176.1气体通过筛板压强降相当的液柱高度176.2雾沫夹带

4、量的验算196.3漏液的验算196.4液泛验算197.塔板负荷性能图207.1雾沫夹带线（1）207.2液泛线（2）217.3液相负荷上限线（3）227.4漏液线（气相负荷下限线）（4）227.5液相负荷下限线（5）238.筛板塔的工艺设计计算结果总表249.精馏塔的附属设备及接管尺寸25三、设计小结26四、主要参考文献26-25-环境工程系化工原理课程设计一、精馏流程的确定乙醇—水混合液经原料预热器加热至泡点后，送入精馏塔。塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝后，一部分作为回流，其余为塔顶产品经冷凝后送至贮槽。塔釜采用间接蒸汽向再沸器供热，塔底产品经冷却后送入贮槽。二、课程设计报告内容

5、1.塔的物料计算1.1料液及塔顶、塔底产品含乙醇摩尔分数1.2平均摩尔质量1.3物料衡算总物料衡算轻组分物料衡算联立二式得：-25-环境工程系化工原理课程设计各物料数值为：2.塔板数的确定2.1理论塔板数NT的求取乙醇—水属于理想物系，可采用M.T.图解法求NT。2.1.1根据乙醇—水的气液平衡数据如下表液相中乙醇的摩尔分数气相中乙醇的摩尔分数液相中乙醇的摩尔分数气相中乙醇的摩尔分数0.00.00.250.5510.100.110.300.5750.020.1750.40.6140.040.2730.50.6570.060.340.60.6980.080.3920.70.755

6、0.10.430.80.820.140.4820.8940.8940.180.5130.950.9420.20.5251.01.0表1：乙醇—水气液平衡数据2.1.2求最小回流比Rmin及操作回流比R。因泡点进料，在图1中对角线上自点e（0.09，0.09）作垂线即为进料线（q线），该线与平衡线的交点坐标为yq=0.41，xq=0.09，此时最小回流比为：-25-环境工程系化工原理课程设计①由于此时乙醇—水系统的平衡曲线有下凹部分，求最小回流比自a点（xD，xD）作平衡线的切线aq并延长与y轴相交于c点，截距为0.28，即②当最小回流比为①时，比②还要小很多，已出现恒浓区，需要

7、无穷多块塔板才能达到g点。所以对具有下凹部分平衡曲线点物系求Rmin时，不能以平衡数据（yq，xq）代入。图1M.T.图解法求NT取操作回流比2.1.3求理论塔板数NT精馏段方程：如图所示按照M.T.图解法作图可知：NT=21（包括再沸器），其中精馏段17层-25-环境工程系化工原理课程设计提馏段4层（包括再沸器）第18层为进料板。2.2全塔效率ET根据已知条件，ET=52%2.3实际塔板数N精馏段提馏段3.塔点工艺条件及物性数据计算3.1操作压强Pm塔顶压强取每层压强降，则进料板压强精馏段