化工原理课程设计--乙醇水连续精馏塔优化设计

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1、乙醇与水连续精馏塔课程设计题目：乙醇水连续精馏塔优化设计目录第一章设计方案的确定及流程说明31.1塔型选择31.2操作流程3第二章塔的工艺计算42.1整理有关数据并绘制相关表格42.2全塔物料衡算52.3最小回流比与操作回流比62.4理论塔板数的确定72.5全塔效率的估算72.6实际塔板数的求取10第三章塔的工艺条件及物性计算113.1操作压强Pm113.2温度tm123.3平均摩尔质量错误！未定义书签。23.4平均密度133.5液体表面张力163.6平均粘度的计算173.7汽液相体积流率183.8塔径的计算193.9精馏塔高度的计

2、算20第四章塔板主要工艺尺寸的计算214.1溢流装置214.2塔板布置24第五章塔板的流体力学验算2355.1气体通过塔板的压力降hp液柱275.2液面落差2675.3液沫夹带（雾沫夹带）2675.4漏液2685.5液泛28第六章塔板负荷性能图2796.1漏液线2796.2液沫夹带线296.3液相负荷下限线306.4液相负荷上限线306.5液泛线30第七章各接管尺寸的确定及选型337.1进料管尺寸的计算及选型337.2釜液出口管尺寸的计算及选型337.3回流管尺寸的计算及选型337.4塔顶蒸汽出口径及选型34第八章精馏塔的主要附属设

3、备348.1冷凝器348.2预热器358.3再沸器35设计结果一览表36参考文献36第一章、设计方案的确定及流程说明1.1塔型选择根据生产任务，若按年工作日330天，每天开动设备24小时计算，产品流量为140kmol/h，由于产品粘度较小，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，选用筛板塔。1.2操作流程乙醇——水溶液经预热至泡点后，用泵送入精馏塔。塔顶上升蒸气采用全冷凝后，部分回流，其余作为塔顶产品经冷却器冷却后送至贮槽。塔釜采用间接蒸汽再沸器供热，塔底产品经冷却后送入贮槽。精馏装置有精馏塔、原

4、料预热器、再沸器、冷凝器、釜液冷却器和产品冷却器等设备。热量自塔釜输入，物料在塔内经多次部分气化与部分冷凝进行精馏分离，由冷凝器和冷却器中的冷却介质将余热带走。乙醇—水混合液原料经预热器加热到泡点温度后送入精馏塔进料板，在进料板上与自塔上部下降的的回流液体汇合后，逐板溢流，最后流入塔底。在每层板上，回流液体与上升蒸汽互相接触，进行热和质的传递过程。流程示意图如下图（图一）第二章、塔的工艺计算2.1整理有关数据并绘制相关表格：2.1.1乙醇和水的汽液平衡数据（101.3KPa即760mmHg）不同温度下乙醇和水的汽液平衡组成数据如下（

5、见化工原理课本下册P269）（表1）液相摩尔分数x气相摩尔分数y温度/℃液相摩尔分数x气相摩尔分数y温度/℃0.000.001000.32730.582681.50.01900.170095.50.39650.612280.70.07210.389189.00.50790.656479.80.09660.437586.70.51980.659979.70.12380.470485.30.57320.684179.30.16610.508984.10.67630.738578.740.23370.544582.70.74720.781

6、578.410.26080.558082.30.89430.894378.15根据以上数据画出以下乙醇图3与水的t-x（y）相平衡图（图2）及乙醇与水的x-y（图3）：2.2全塔物料衡算原料液中：设A组分——乙醇；B组分——水乙醇的摩尔质量：M乙=46.07kg/kmol；水的摩尔质量：M水=18.02kg/kmol2.2.1查阅文献，整理相关的物性数据水和乙醇的物理性质（表2）名称分子式相对分子质量密度　20℃沸点101.33kPa℃比热容(20℃)Kg/(kg.℃)黏度(20℃)mPa.s导热系数(20℃)/(m.℃)表面张力(

7、20℃)N/m水18.029981004.1831.0050.59972.8乙醇46.0778978.32.391.150.17222.82.2.2进料液的摩尔分数xF=0.242.2.3物料衡算由题意可知：泡点进料，q=1xD=0.82qn,F=140kmol/h由全塔物料衡算得：﹠=(qn,D＊xD／qn,F＊xF)·100%=99%①qn,F=qn,D+qn,W②qn,F·xF=qn,D·xD+qn,W·xW③联立①②③得：qn,D=40.57kmol/hqn,w=99.43kmol/hxD=0.82xW=0.00332.3最

8、小回流比Rmin和操作回流比因为乙醇-水物系的曲线是不正常的平衡曲线,当操作线与q线的交点尚未落到平衡线上之前,操作线已经与衡线相切,最小回流比的求法是由点a(,)向平衡线作切线，再由切线的斜率或截距求，如图三由=0.6072得：Rm