化工原理课程设计---乙醇-水溶液连续精馏板式塔

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1、化工原理课程设计乙醇-水溶液连续精馏板式塔34化工原理课程设计任务书一、设计名称：乙醇-水溶液连续精馏板式塔设计二、设计条件处理量：15000t/a料液组成（乙醇质量分数）：45%塔顶产品组成（乙醇质量分数）：92.5%塔顶产品回收率：99%每年实际生产时间：7200h三、设计任务1、确定工艺流程；2、物料衡算，确定塔顶、塔底的流量和组成；3、选择塔板类型、计算塔径、回流比、理论板数、塔高的确定。4、流体力学特性的校核5、附属装置的选择与确定6、绘制精馏塔系统工艺流程图和精馏塔装配图，编写设计说明书。四、设计说明书内容1目录2概述（精馏基本原理）3工艺计算4结构计算5附属装置评

2、价6参考文献34目录一、概述1.1设计依据1.2技术来源1.3设计任务及要求二：计算过程1.塔型选择2.操作条件的确定2.1操作压力2.2进料状态2.3加热方式2.4热能利用3.有关的工艺计算3.1最小回流比及操作回流比的确定3.2塔顶产品产量、釜残液量及加热蒸汽量的计算3.3全凝器冷凝介质的消耗量3.4热能利用3.5理论塔板层数的确定3.6全塔效率的估算3.7实际塔板数4.精馏塔主题尺寸的计算4.1精馏段与提馏段的体积流量4.1.1精馏段4.1.2提馏段4.2塔径的计算4.3塔高的计算5.塔板结构尺寸的确定5.1塔板尺寸5.2弓形降液管5.2.1堰高345.2.2降液管底隙高

3、度h05.2.3进口堰高和受液盘5.3浮阀数目及排列5.3.1浮阀数目5.3.2排列5.3.3校核6.流体力学验算6.1气体通过浮阀塔板的压力降(单板压降)6.1.1干板阻力6.1.2板上充气液层阻力6.1.3由表面张力引起的阻力6.2漏液验算6.3液泛验算6.4雾沫夹带验算7.操作性能负荷图7.1雾沫夹带上限线7.2液泛线7.3液体负荷上限线7.4漏液线297.5液相负荷下限线7.6操作性能负荷图8.各接管尺寸的确定8.1进料管8.2釜残液出料管8.3回流液管8.4塔顶上升蒸汽管8.5水蒸汽进口管34一、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

4、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、出租车行业内被采用。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时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

5、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，我们此次所做的计算也采用严格计算法。二：计算过程1.塔型选择34根据生产任务，若按年工作日300天，每天开动设备24小时计算，产品流量为，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。其中塔顶压力为塔底压力2.2进料状态虽然

6、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，即泡点进料（）。2.3加热方式精馏塔的设计中多在塔底加一个再沸器以采用间接蒸汽加热以保证塔内有足够的热量供应；由于乙醇~水体系中，乙醇是轻组分，水由塔底排出，且水的比热较大，故可采用直接水蒸气加热，这时只需在塔底安装一个鼓泡管，于是可省去一个再沸器，并且可以利用压力较底的蒸汽进行加热，无论是设备费用还是操作费用都可以降低。342.4热能利用精馏

7、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.工艺流程图4.有关的工艺计算由于精馏过程的计算均以摩尔分数为准，需先把设计要求中的质量分数转化为摩尔分数。原料液的摩尔组成：34同理可求得：原料液的平均摩尔质量(液相)：同理可求得：馏出液的平均摩尔质量(液相)4.1最小回流比及操作回流比的确定由于是泡点进料，，过