乙醇-正丙醇溶液连续板式精馏塔的设计-化工原理课程设计书最终版

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1、青岛科技大学化工课程设计设计题目：乙醇-正丙醇溶液连续板式精馏塔的设计指导教师：屈树国学生姓名：魏慎成张宏生韩尚杰翟喜民冯学栋化工学院—化学工程与工艺专业135班日期2015/12/11目录一设计任务书二塔板的工艺设计（一）设计方案的确定（二）精馏塔设计模拟（三）塔板工艺尺寸计算1）塔径2）溢流装置3)塔板分布、浮阀数目与排列（四）塔板的流体力学计算1）气相通过浮阀塔板的压强降2）淹塔3)雾沫夹带（五）塔板负荷性能图1）雾沫夹带线2）液泛线3）液相负荷上限4）漏液线5）液相负荷上限（六）塔工艺数

2、据汇总表格三塔的附属设备的设计（一）换热器的选择1)预热器2)再沸器的换热器3)冷凝器的换热器（二）泵的选择四塔的内部工艺结构（一）塔顶（二）进口①　塔顶回流进口②中段回流进口（三）人孔（四）塔底①塔底空间②塔底出口五带控制点工艺流程图六主体设备图七附件（一）带控制点工艺流程图（二）主体设备图八符号表九讨论十主要参考资料一设计任务书【设计任务】设计一板式精馏塔，用以完成乙醇-正丙醇溶液的分离任务【设计依据】如表一表一处理量t/h进料组成乙醇-正丙醇（w/w）分离要求（质量分率）进料状况工作压力加

3、热蒸汽冷却水进出口温度50.5:0.5a.塔顶乙醇含量>98%、96%b.塔底乙醇含量<0.25%20℃料液经预热器预热至泡点进料常压4atm饱和蒸汽30、35℃【设计内容】1）塔板的选择；2）流程的选择与叙述；3）精馏塔塔高、塔径与塔构件设计；4）预热器、再沸器热负荷及加热蒸汽消耗量，冷凝器热负荷及冷却水用量，泵的选择；5）带控制点工艺流程图及主体设备图。二塔板的工艺设计（一）设计方案的确定本设计的任务是分离乙醇—正丙醇混合液，对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程，运用Aspen软件做出乙

4、醇—正丙醇的T-x-y相图，如图一：图一：乙醇—正丙醇的T-x-y相图由图一可得乙醇—正丙醇的质量分数比为0.5:0.5时，其泡点温度是（一）精馏塔设计模拟1.初步模拟过程运用Aspen软件精馏塔Columns模块中DSTWU模型进行初步模拟，并不断进行调试，模拟过程及结果如下：图二：初步模拟模块图三：塔规格初步设计结果由此塔得到的组分如下：图四：塔规格初步设计所得到流股及其组成由上图看出重组分中乙醇的质量分数是2.0%，其结果是并不符合分离要求，因此运用精馏塔Columns模块中RadFrac

5、模型进行精确模拟设计，并不断进行调试，模拟过程及结果如下：图五：精确模拟模块图六：塔规格精确设计结果图七：塔规格精确设计所得到流股及其组成由图七看出在塔顶乙醇含量和塔底乙醇含量均达到分离要求，因此软件所得计算结果数据如表二：表二塔板数进料板回流比R塔顶乙醇含量塔底乙醇含量原料液流量FKmol/h馏出液DKmol/h釜残液WKmol/h39251.8398%0.20%95.86655.00740.86对表二数据简单的处理和从软件中可得到如下数据：表三气相流量液相流量气相密度液相密度1.280.00

6、291.644734.067（一）塔板工艺尺寸计算1）塔径空塔气速u=(安全系数),安全系数=0.6-0.8，（1）横坐标数值：取板间距：，取板上液层高度：，则查图可知C20=0.12,（2）取安全系数为0.6，则空塔气速为：塔径：按标准塔径圆整为：，则横截面积：实际空塔气速：2）溢流装置选用单溢流弓形降液管，不设进口堰。各项计算如下：①堰长堰长②出口堰高出口堰高:（3）采用平直堰，堰上层高度：近似取E=1，由列线图查得，=0.726m，，查图得,①弓形降液管宽度和截面积由查得，则，验算液体降液

7、管内停留时间，即停留时间，故降液管可使用②降液管底隙高度（4）取降液管底隙的流速=0.13m/s则（5）取3)塔板分布、浮阀数目与排列取阀孔动能因子F0=10.则孔速（6）每层塔板上浮阀数目为（7）因此取每层塔板上浮阀数目为138个取边缘区宽度;破沫区宽度计算塔板上的鼓泡区面积，即（8）其中（9）（10）所以浮阀排列方式采用等腰三角形叉排，取同一个横排的孔心距,则排间距：,取（四）塔板的流体力学计算1）气相通过浮阀塔板的压强降气体通过塔板时，需克服塔板本身的干板阻力、板上充气液层的阻力及液体表面

8、张力造成的阻力，这些阻力即形成了塔板的压降。气体通过塔板的压降（11）式中：——与气体通过塔板的干板压降相当的液柱高度，m液柱；——与气体通过板上液层的压降相当的液柱高度，m液柱；——与克服液体表面张力的压降相当的液柱高度，m液柱。（1）干板阻力（12）因<故（13）（2）板上充气液层阻力取（14）（3）液体表面张力所造成的阻力：此阻力很小，可忽略不计。因此，与气体流经塔板的压降相当的液柱高度为（15）则单板压降（16）2）淹塔为了防止淹塔现象的发生，要求控制降液管中清液高度（17）(1)单层气