化工原理课程设计
31页1、50000吨/年乙醇一水精馏装置设计设计人:系另U:专业:班级:指导教师:完成时间:第一章前言41.1精馏塔简介41.2筛板塔和浮阀塔的优缺点4第二章设计方案的确定52.1任务书52.1.3塔板类型:浮阀塔5第三章精馏塔连续精馏的计算8第四章精馏塔塔体工艺尺寸计算134.1.2提馏段144.3塔高的计算16第五章塔板主要工艺尺寸的计算185.1塔板尺寸185.2塔板主要工艺尺寸的计算185.2.3进口堰高和受液盘195.3浮阀数目及排列195.3.1浮阀数目19排列19校核20第六章塔板的流体力学验算216.1气体通过浮阀塔板的压力降(单板压降)hp216.1.1干板阻力hc216.1.2板上充气液层阻力0216.1.3由表面张力引起的阻力h;_216.2漏液验算216.3液泛验算226.4雾沫夹带验算23第七章塔板负荷性能图247.1雾沫夹带上限线247.2液泛线247.3液体负荷上限线257.4漏液线257.5液相负荷下限线257.6操作性能负荷图25第八章精馏塔接管尺寸计算288.1进料管288.2釜残液出料管288.3回流液管288.4塔顶上升蒸汽管298.5水蒸汽进口管29第
2、九章精馏塔工艺流程图30附录311、塔板零件图312、浮阀塔结构图32课程设计心得33参考文献:33第一章前言1.1精馏塔简介在炼油、化工等工业中,精馏操作是分离液体混合物的最常见的手段,其操作原理是利用液体混合物中各组分挥发度的不同,在气液两相触处时,易挥发组分向气相传递,难挥发组分向液相传递,是混合物达到一定程度的分离。用以实现精馏操作的气液传质设备即径流塔,其基本功能是提供气液两相充分的接触机会,使物质和热量的传递充分有效的进行;在气液两相接触之后,还使气液两相能及时分开,尽量减少相互夹带。常用的精馏塔分为板式塔和填料塔两大类。板式塔内装有若干层塔板,液体依靠重力自上而下流过每层塔板;气体则依靠压强差的推动,自上而下穿过各层塔板上的液层而流向塔顶,气液两相在塔内进行逐级接触。填料塔内则装有各种形式的填料,气液两相沿塔做连续逆流接触,其传质和传质的场所为填料的润湿表面。1.2筛板塔和浮阀塔的优缺点板式塔,用于气液传质过程中。筛板塔塔板上开有许多均布的筛孔,孔径一般为38mm,塔板上设置溢流堰,使板上能维持一定厚度的液层。筛板塔的优点:结构简单、造价低廉、气体压降低、板上液面落差也较
3、小、生产能力及板效率较泡罩塔高。主要缺点是:操作弹性较小、筛孔小时容易堵塞。浮阀塔在塔板上开有若干大孔,每个孔上装有一个可以上下浮动的阀片。主要有活动泡罩、圆盘浮阀、重盘浮阀和条形浮阀四种形式。浮阀塔优点:1生产能力大,由于塔板上浮阀安排比较紧凑,其开孔面积大于泡罩塔板,生产能力比泡罩塔板大20%40%,与筛板塔接近。2操作弹性大,由于阀片可以自由升降以适应气量的变化,因此维持正常而允许的负荷波动范围比筛板塔、泡罩塔都大。3塔板效率高,由于上升气体从水平方向吹入液层,故气液接触时间较长,而雾沫夹带量小,塔板效率高。4气体压降及液面落差小,因气体流过浮阀塔时阻力较小,使气体压降及液面落差比泡罩塔小。5塔的造价较低,浮阀塔的造价是同等生产能力的泡罩塔的50%80%,但是比筛板塔高20%30%主要缺点是:不易处理易结焦或黏度大的系统。浮阀塔兼有泡罩塔和筛板塔的优点,因此本设计采用浮阀塔。第二章设计方案的确定2.1任务书2.1.1工艺要求原料:乙醇水溶液,年产量5万吨乙醇含量:35%(质量分数),原料液温度:45C设计要求:塔顶的乙醇含量不小于90%(质量分数)塔底的乙醇含量不大于0.5%(质
4、量分数)2.1.2操作条件1塔顶压力:常压2进料热状况选择:冷液进料(q=1.078)3回流比4乙醇和水的平衡数据表1乙醇水溶液体系的平衡数据乙醇一水系统txy数据沸点t/c乙醇摩尔数/%沸点t/c乙醇摩尔数/%气相液相气相液相99.90.0040.0538227.356.4499.80.040.5181.333.2458.7899.70.050.7780.6:42.0962.2299.50.121.5780.148.9264.7099.20.232.9079.8552.6866.2899.00.313.72579.5:61.0270.2998.750.394.5179.265.6472.7197.650.798.7678.9568.9274.6995.81.6116.3478.75:72.3676.9391.34.1629.9278.675.9979.2687.97.4139.1678.479.8281.8385.212.6447.4978.2783.8784.9183.7517.4151.6778.2P85.9786.4082.325.7555.7478.1589.4189.412
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