huagongyuanli课程设计报告

1、-化工原理课程设计题目：乙醇-水连续精馏塔的设计姓 名 学 号年 级专 业 系 院 指导教师2014年 06月概述. 41精馏塔设计任务书 .6。1.2设计依据6 2.精馏塔全塔物料衡算62.1物料衡算72.2相对挥发度的计算73精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算83.1温度T.83.2平均摩尔质量93.3平均密度 M103.4相对挥发度113.5气液相体积流量计算123.6液体外表*力133.7黏度.144理论塔板数的计算154.1理论塔板数确实定154.2实际塔板数确实定164.3实际塔板数的求取 165.精馏塔的塔板工艺尺寸计算175.1塔径确实定 175.2溢流装置185.3.塔板分布、浮阀数目排列.196.塔板负荷性能图196.1 雾沫夹带线，按泛点率80%计算20。6.1.1精馏段216.1.2.提馏段226.2.液泛线 22。6.2.1精馏段22。6.2.2提馏段22。6.3液相负荷上线226.4漏液线226.5液相负荷下线227.塔板的流体力学性质计算247.1气体通过塔板的压力降液柱247.1.1 精馏段247.1.2提馏段247.2淹塔257.2.1精馏段257.

2、2.2提馏段257.3雾沫夹带257.3.1精馏段267.3.2提馏段268.塔设计26。8.1.1接收268.1.2回流管268.1.3塔顶蒸汽出料管278.1.4塔底出料管278.1.5塔底进气管278.2除沫器 278.3裙座.288.4人孔289工艺流程图2910附录 29设计结果一览表31参考文献32设计心得331概述塔设备是炼油、化工、石油化工等生产中广泛应用的气液传质设备。根据塔内气液接触部件的构造型式，可分为板式塔和填料塔。板式塔为逐级接触型气液传质设备，其种类繁多，根据塔板上气液接触元件的不同，可分为泡罩塔、浮阀塔、筛板塔、穿流多孔板塔、舌形塔、浮动舌形塔和浮动喷射塔等多种。其内部设置一定数目的塔板，气体以鼓泡或喷射形式穿过板上液层进展质热传递，气液相组成呈阶梯变化。填料塔内装有一定高度的填料层，液体自塔顶沿填料外表下流，气体逆流向上也有并流向下者与液相接触进展质热传递，气液相组成沿塔高连续变化，属微分接触操作过程。化工厂中精操作是在直立圆形的精馏塔内进展，塔内装有假设干层塔板和充填一定高度的填料。为实现精馏别离操作，除精馏塔外，还必须从塔底引入上升蒸汽流和从塔顶引入

3、下降液。可知，单有精馏塔还不能完成精馏操作，还必须有塔底再沸器和塔顶冷凝器，有时还要配原料液预热器，回流液泵等附属设备，才能实现整个操作。浮阀塔于20世纪50年代初期在工业上开场推广使用，浮阀塔多用不锈钢板或合金制成，使用碳刚的比率较少。实际操作说明，筛板塔在一定程度的漏夜状态下操作使其板效率明显下降其操作的负荷*围较袍罩塔窄，但良好的塔其操作弹性仍可到达2-3。由于它兼有泡罩塔和筛板塔的优点，已成为国内应用最广泛的塔形，特别是在石油，化学工业中使用最普遍。浮阀有很多种形式，但最常用的是F1型和V-4型。F1型浮阀的构造简单，制造方便，节省材料，性能良好，广泛应用在化工及炼油生产中，现已列入部颁标准168-68内F1型浮阀又分轻阀和重阀两种，但一般情况下都采用重阀，只有处理量大且要求压强降很低的系统中，采用轻阀。浮阀塔具有以下优点：1、生产能力大。2、操作弹性大。3、塔板效率高。4、气体压强降及液面落差较小。5、塔的造价低。浮阀塔不宜处理宜结焦或黏度大的系统，但对于黏度稍大及有一般聚合现象的系统，浮阀塔也能正常操作。本设计任务为别离乙醇水混合物。对于二元混合物的别离，应采用连续精馏流程

4、。设计中采用泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一局部加回流至塔内，其余局部经产品冷却器冷却后送至储罐。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。关键字：精馏 浮阀 溢流1精馏塔设计任务书一设计题目乙醇-水连续精馏塔的设计二计任务及操作条件1) 进精馏塔的料液含乙醇45%质量分数，下同，其余为水； 2) 产品的乙醇含量不得低于94%； 3) 残液中乙醇含量不得高于0.5%； 4) 每年实际生产时间：7000小时/年，处理量：130000吨/年；5) 操作条件 a) 塔顶压力：常压 b) 进料热状态：饱和液体进料 (或自选) c) 回流比： R=1.4Rmin d) 加热方式：间接蒸汽 e) 单板压降： 0.7kPa三板类型浮阀塔四厂址*地区五设计内容1) 精馏塔的物料衡算；2) 塔板数确实定；3) 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算； 4) 精馏塔的塔体工艺尺寸计算；5) 塔板主要工艺尺寸的计算；6) 塔板的流体力学验算； 7) 塔板负荷性能图；8) 精馏塔接收尺寸计算；9设计结果汇总10) 对设计过程的评述和有关问题

5、的讨论。注:常压下乙醇-水气液平衡组成与温度的关系见课程设计教材完成时间1.2设计依据1操作压力精馏可在常压，加压或减压下进展，确定操作压力主要是根据处理物料的性质，技术上的可行性和经济上的合理性来考虑。一般来说，常压精馏最为简单经济，假设物料无特殊要求，应尽量在常压先操作。加压操作可提高平衡温度，有利于塔顶蒸汽冷凝热的利用，或可以使用较廉价的冷却剂，减少冷凝，冷却费用。在一样的塔径下，适当提高操作压力还可提高塔的处理能力，但增加塔压，也提高了再沸器的温度，并且相对挥发度也有所下降。降低操作压力，组分的相对挥发度增大，有利于别离。减压操作降低了平衡温度，这样可以使用较低温位的加热剂。但降低压力也导致塔径增大和塔顶蒸汽冷凝温度降低，且必须使用抽真空的设备，增加了相应的设备和操作费用。故我们采用塔顶压力为常压进展操作。2进料状况进料状态有多种，但一般都是将料液预热到泡点或接近泡点才送入塔中，这样，进料温度就不受季节，气温变化和前道工序波动的影响，塔的操作就比拟容易控制。此外，泡点进料时，精馏段与提馏段的塔径一样，设计制造均比拟方便。但泡点进料需预热，热耗很大。此次我们采用泡点进料。3加热方

6、式精馏塔通常设置再沸器，采用间接蒸汽加热，以提供足够的能量，假设待别离的物系为*种轻组分和水的混合物，往往可采用直接蒸汽加热方式，即把蒸汽直接通入塔釜汽化釜液。这样操作费用和设备费用均可降低。但在塔顶轻组分回收率一定时，由于蒸汽冷凝水的稀释作用，使残液轻组分浓度降低，所需塔板数略有增加。综合考虑，我们采用间接蒸汽加热的方式4热能的利用蒸馏过程的原理是屡次进展局部汽化和冷凝，因此热效率很低，通常进入再沸器的能量仅有5%左右被有效利用。塔顶蒸汽冷凝放出的热量是大量的，但其能位较低，不可能直接用来做塔釜的热源，但可用作低温热源，供别处使用。或可采用热泵技术，提高温度后再用于加热釜液。2精馏塔全塔物料衡算2.1物料衡算F：原料液流量kmol/s*F：原料组成摩尔分数，下同D：塔顶产品流量kmol/s*D：塔顶组成W：塔底残液流量kmol/s*W：塔底组成原料乙醇组成：塔顶组成：塔底组成：进料量：物料衡算式：F = D + W联立代入求解：D = 0.0558，W=0.14352.2相对挥发度的计算精馏段的平均相对挥发度：提馏段的平均相对挥发度：3精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算3.1温度

7、表1 乙醇和水的汽液平衡组成温度t/液相组成*/%气相组成y/%温度t/液相组成*/%气相组成y/%1000081.532.7359.2695.51.9017.0080.739.6561.2289.07.2138.9179.850.7965.6486.79.6643.7579.751.9865.9985.312.3847.0479.357.3268.4184.116.6150.8978.7467.6373.8582.723.3754.4578.4174.7278.1582.326.0855.8078.1589.4389.43利用数据由插值法可求得、。：=，：，=78.2：=99.53精馏段平均温度：提馏段平均温度：3.2平均摩尔质量塔顶温度：=78.60气相组成：进料温度:=82.6气相组成：塔底温度：=99.53气相组成：（1） 精馏段液相组成：气相组成：（2） 提馏段液相组成：气相组成：3.3平均密度 m由不同温度下乙醇和水的密度，求得在下的乙醇和水的密度单位：)。 表280735971.895720961.8585730968.6100716958.490724965.3，=732.4，=970.136, =845.31=78.2，=738.11，=973.06,=750.69=99.53,，=716.376，=958.724，=957.121所以 3.4相对挥发度由，得由，由，精馏段的平均相对挥发度：提馏段的平均相对挥发度：表10 相对挥发度计算结果的汇总塔顶段进料段塔底段相对挥发度1.37243.78419.2070精馏段的平均相对挥发度2.5783提馏段的平均相对挥发度6.49573.5气液相体积流量的计算由解析法知，4.537 当由泡点进料时，则取（1） 精馏段 ：

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