化工原理课程设计乙醇和水

设计任务书

(一) 设计题目:

试设计一座乙醇-水连续精馏塔提纯乙醇。进精馏塔的料液含乙醇25% 〔质量分数,下同〕,其余为水;产品的乙醇含量不得低于94% ;残液中乙醇含量不得高于0.1% ;要求年产量为17000吨/年。

(二) 操作条件

1) 塔顶压力4kPa〔表压〕

2) 进料热状态自选

3) 回流比自选

4) 塔底加热蒸气压力0.5Mpa〔表压〕

5) 单板压降≤0.7kPa。

(三) 塔板类型

自选

(四) 工作日

每年工作日为300天,每天24小时连续运行。

(五) 设计内容

1、设计说明书的内容

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) 精馏塔接管尺寸计算;

9) 对设计过程的评述和有关问题的讨论。

2、设计图纸要求:

1) 绘制生产工艺流程图〔A2号图纸〕;

2) 绘制精馏塔设计条件图〔A2号图纸〕。

目录

1. 设计方案简介 (1)

1.1设计方案确实定 (1)

1.2操作条件和根底数据 (1)

2.精馏塔的物料衡算 (1)

2.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 (1)

2.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (1)

2.3物料衡算 (2)

3.塔板数确实定 (2)

3.1理论板层数N T的求取 (2)

3.1.1 求最小回流比及操作回流比 (2)

3.1.2 求精馏塔的气、液相负荷 (3)

3.1.3 求操作线方程 (3)

3.1.4 图解法求理论板层数 (3)

3.2 塔板效率的求取 (4)

3.3 实际板层数的求取 (5)

4.精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (5)

4.1操作压力计算 (5)

4.2 操作温度计算 (5)

4.3 平均摩尔质量的计算 (5)

4.4 平均密度的计算 (6)

4.4.1 气相平均密度计算 (6)

4.4.2 液相平均密度计算 (6)

4.5液体平均外表张力计算 (7)

4.6液体平均黏度计算 (7)

5.精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (8)

5.1塔径的计算 (8)

5.1.1精馏段塔径的计算 (8)

5.1.2提馏段塔径的计算 (9)

5.2精馏塔有效高度的计算 (9)

5.3精馏塔的高度计算 (10)

6.塔板主要工艺尺寸的计算 (10)

6.1溢流装置计算 (10)

6.1.1堰长l w (10)

6.1.2 溢流堰高度h w (11)

6.1.3 弓形降液管宽度W d和截面积A f (11)

6.1.4 降液管底隙高度h o (11)

6.2塔板布置 (12)

6.2.1塔板的分块 (12)

6.2.2边缘区宽度确定 (12)

6.2.3开孔区面积计算 (12)

6.2.4筛孔计算及其排列 (12)

7.筛板的流体力学验算 (13)

7.1塔板降 (13)

7.1.1干板阻力h c计算 (13)

7.1.2气体通过液层的阻力h l计算 (13)

7.1.3液体外表张力的阻力hσ计算………………………………………

13

7.2液面落差 (13)

7.3液沫夹带 (14)

7.4漏液 (14)

7.5液泛 (14)

8.塔板负荷性能图 (15)

8.1漏液线 (15)

8.2液沫夹带线 (15)

8.3液相负荷下限线 (16)

8.4液相负荷上限线 (17)

8.5液泛线 (17)

9.主要接管尺寸计算 (19)

9.1蒸汽出口管的管径计算 (19)

9.2回流液管的管径计算 (19)

9.3进料液管的管径计算 (19)

9.4釜液排出管的管径计算 (19)

10.塔板主要结构参数表 (20)

11.设计过程的评述和有关问题的讨论 (21)

参考文献 (23)

1. 设计方案简介

1.1设计方案确实定

本设计任务为别离乙醇—水混合物提纯乙醇,采用连续精馏塔提纯流程。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回流至塔内,其余局部经产品冷却器冷却后送至储罐。该物系属易别离物系,回流比拟大,故操作回流比取最小回流比的1.5倍。塔釜采用直接蒸汽加热,塔底产品经冷却后送至储罐。 1.2操作条件和根底数据

进料中乙醇含量〔质量分数〕 w F = 0.25; 产品中乙醇含量〔质量分数〕 w D = 0.94; 塔釜中乙醇含量〔质量分数〕 w W = 0.001; 处理能力 G F = 17000吨/年; 塔顶操作压力 4 kPa ; 进料热状况 泡点进料; 单板压降 ≤0.7kPa ;

2.精馏塔的物料衡算

2.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 乙醇的摩尔质量 M A =46.07kg/kmol 水的摩尔质量 M B =18.02kg/kmo l x F =02.18/75.007.46/25.007

.46/25.0+=0.115

x D =02

.18/06.007.46/94.007

.46/94.0+=0.860

x W =

02

.18/999.007.46/001.007

.46/001.0+=0.0004

2.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 M F ==⨯-+⨯02.18)115.01(07.46115.021.25kg/kmol

M D ==⨯-+

⨯02.18860.0107.46860.0)(42.14kg/kmol

M W ==⨯-+⨯02.18)001.01(07.46001.018.05kg/kmol 2.3物料衡算

每年300天,每天工作24小时,其处理量为17000吨/年

故原料液的处理量为 F=

=⨯⨯25

.2124300/10170003)

(111.11kmol/h 总物料衡算 111.11= D + W

乙醇的物料衡算 111.11⨯0.115 = 0.860D + 0.0004W 联立解得 D = 14.81kmol/h W = 96.30kmol/h

3.塔板数确实定

3.1理论板层数N T 的求取

3.1.1 求最小回流比及操作回流比

乙醇-水是非理想物系,先根据乙醇-水平衡数据〔见下表1〕,绘出平衡线,如下列图所示。

表1乙醇—水系统t —x —y 数据

在上图对角线上,自点c 〔0.115,0.115〕作垂线ec 即为q 线,该线与相平衡线的由a 点引出的切线的交点坐标为 y q =0.354 , x q =0.115 故最小回流比为 R min =--=

115

.0354.0354

.086.012.2

R =1.5R min =1.5⨯2.12=3.18 3.1.2 求精馏塔的气、液相负荷 L 10.4781.1418.3=⨯==RD kmol/h V =91.6181.14)118.3()1(=⨯+=+D R kmol/h

L '21.15811.11110.47=+=+=F L kmol/h V '91.61==V kmol/h 3.1.3 求操作线方程 精馏段操作线方程为 y 206.0761.0860.091

.6181.1491.6110.47+=⨯+=+=

x x x V D x V L D 提馏段操作线方程为

y '

001.0555.20004.091

.6130

.9691.6121.158''''''-=⨯-=

-=x x x V W x V L W 3.1.4 图解法求理论板层数

采用图解法求理论板层数,结果见上图,得理论塔板数N T =15块〔不包括再沸器〕,精馏段12块,提馏段3块〔不包括再沸器〕 3.2 塔板效率的求取 操作温度计算:

由乙醇—水的气液两相平衡图【1】可查得组成分别为⎪⎩⎪

⎨⎧===0004.0115.0860

.0W

F D x x x 的泡点温度:

⎪⎩

⎨⎧===℃

塔釜温度:℃进料板温度:

℃塔顶温度:5.99t 5.85t 5.78t W F D 由乙醇—水的气液两相平衡图可查得:

塔顶和塔釜的气液两相组成为:⎪

⎪⎩

⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧==⎩⎨⎧==002.00004.0860

.0860

.0A A A A y x y x 塔釜:塔顶:

查化工物性算图手册得:⎩⎨⎧==2.1502

.1底

顶αα

那么塔内相对挥发度:94.32.1502.1=⨯=⋅=底顶αααm 全塔液体平均粘度的计算:

液相平均粘度的计算,即 i i Lm x μμlg lg ∑= 塔顶液相平均粘度的计算 由C 5.78︒=D t ,查手册【2】得:

s mPa A ⋅=45.0μ s mPa B ⋅=36.0μ )36.0lg(140.0)45.0lg(860.0lg +=LD m μ 解出 s mPa LDm ⋅=44.0μ 塔底液相平均粘度的计算

042.0=A y 塔釜

由C 5.99︒=W t ,查手册【3】得:

s mP A ⋅=34.0μ s mPa B ⋅=29.0μ 【1】

)29.0lg(958.0)34.0lg(042.0lg +=LWm μ 解出 s mPa LWm ⋅=29.0μ 那么全塔液相平均粘度为

s mP Lm ⋅=+=37.02)29.044.0(μ 故 s mP Lm m ⋅=⨯=46.137.094.3μα 查奥康内尔〔o'connell 〕关联图

【1】

得: %450=E

因为筛板塔全塔效率相对值为1.1【1】,故精馏塔的全塔效率为 %50%451.11.10=⨯=⨯=E E 3.3 实际板层数的求取

精馏段实际板层数 N 2450.0/12==精 提馏段实际板层数 N ==50.0/3提6

4.精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算

4.1操作压力计算

塔顶操作压力 3.10543.101=+=D P kpa 每层塔板压降 kPa P 7.0=∆

进料板压力 1.122247.03.105=⨯+=F P kpa

精馏段平均压力 7.1132/1.1223.105m =+=)(P kpa 4.2 操作温度计算

从乙醇-水溶液的气液相平衡图

【1】

查得泡点温度〔近似看作是操作温度〕为:

塔顶温度 C 5.78︒=D t

进料板温度 ℃5.85=F t 精馏段平均温度为:℃822/)5.855.78(=+=m t 4.3 平均摩尔质量的计算 塔顶平均摩尔质量计算

由860.01==y x D ,查平衡曲线〔x -y 图〕,得

kmol kg M kmol kg M x LDm VDm /81.4102.18)848.01(07.46848.0/14.4202.18)860.01(07.46860.0848

.01=⨯-+⨯==⨯-+⨯==

进料板平均摩尔质量计算 由图解理论板〔x -y 图〕,得 415.0=F y

查平衡曲线〔x -y 图〕,得 105.0=F x

kmol kg M VFm /08.3002.18)430.01(07.46415.0=⨯-+⨯= kmol kg M LFm /25.2102.18)115.01(07.46105.0=⨯-+⨯= 精馏段平均摩尔质量

kmol kg M Vm /11.362)08.3014.42(=+= kmol kg M Lm /53.312)25.2181.41(=+= 4.4 平均密度的计算 4.4.1 气相平均密度计算 由理想气体状态方程计算,即 55.1)

15.27382(314.811

.367.113m =+⨯⨯==

m Vm m V RT M P ρkg/3m 4.4.2 液相平均密度计算 液相平均密度依下式计算,即 i i Lm a ρρ∑=1 塔顶液相平均密度的计算 由C 5.78︒=D t ,查手册【2】得

3/0.611m kg A =ρ 3/7.972m kg B =ρ 塔顶液相的质量分率 940.002

.18140.007.46860.007

.46860.0=⨯+⨯⨯=

A a

3/9.6247

.972060.00.940.01

m kg LDm =+=

ρ

进料板液相平均密度的计算 由℃5.85=F t ,查手册【2】得

3/0.505m kg A =ρ 3/6.867m kg B =ρ 进料板液相的质量分率 230.002

.18895.007.46105.007

.46105.0=⨯+⨯⨯=

A a

3/2.7736

.867770.00.230.01

m kg LFm =+=

ρ

精馏段液相平均密度为

3/1.6992)2.7739.624(m kg Lm =+=ρ 4.5液体平均外表张力计算 液相平均外表张力依下式计算,即 ∑=i i Lm x σσ

塔顶液相平均外表张力的计算 由C 5.78︒=D t ,查手册【2】得

m mN A /3.17=σ m mN B /9.62=σ m mN LD m /7.239.62140.03.17860.0=⨯+⨯=σ 进料板液相平均外表张力的计算 由℃5.85=F t ,查手册得

m mN A /9.15=σ m mN B /4.60=σ m mN LD m /3.554.60885.09.15115.0=⨯+⨯=σ 精馏段液相平均外表张力为

m mN Lm /5.392)3.557.23(=+=σ 4.6液体平均黏度计算 液相平均粘度依下式计算,即

i i Lm x μμlg lg ∑= 塔顶液相平均粘度的计算 由C 5.78︒=D t ,查手册【2】得:

s mPa A ⋅=45.0μ s mPa B ⋅=36.0μ )36.0lg(140.0)45.0lg(860.0lg +=LD m μ 解出 s mPa LDm ⋅=44.0μ 进料板液相平均粘度的计算 由℃5.85=F t ,查手册【3】得:

s mP A ⋅=45.0μ s mPa B ⋅=36.0μ 【1】 )36.0lg(926.0)45.0lg(074.0lg +=LFm μ 解出 s mPa LWm ⋅=37.0μ 精馏段液相平均粘度为

s mPa Lm ⋅=+=41.02)37.044.0(μ

5.精馏塔的塔体工艺尺寸计算

5.1塔径的计算

5.1.1精馏段塔径的计算 精馏段的气、液相体积流率为 40.055

.1360011

.3691.613600=⨯⨯==

Vm Vm s VM V ρm 3/s

0006.01

.699360053

.3110.473600=⨯⨯==

Lm Lm s LM L ρm 3/s

由 V

V

L C

u ρρρ-=max 式中C 由式2

.02020⎪⎭

⎫ ⎝⎛=L C C σ计算,式中C 20由图〔史密斯关系图〕【4】

查得,图的

横坐标为

032.055.11.69940.00006.02

1

2

1

=⎪⎭

⎫ ⎝⎛⨯=⎪⎪⎭

⎝⎛V L s s V L ρρ

取板间距m H T 40.0=,板上液层高度m h L 06.0=,那么 m h H L T 34.006.040.0=-=-

查图〔史密斯关系图〕【4】

得 073.020=C

084.0205.39073.0202

.02

.020=⎪

⎫ ⎝⎛=⎪

⎭⎫ ⎝⎛=L C C σ

s m u /78.155

.155

.11.699084

.0max =-=

取平安系数为0.7,那么空塔气速为 25.178.17.07.0max =⨯==u u m/s 64.025

.114.340

.044=⨯⨯==

u V D s πm 5.1.2提馏段塔径的计算

提馏段塔径计算,所需数据可从相关手册【1,2,4】

查得,计算方法同精馏段。计算

结果为

52.0=D m

比拟精馏段与提馏段计算结果,两段的塔径相差不大,圆整塔径,取 8.0=D m 塔截面积为 50.08.04

14

.34

22=⨯=

=

D A T π

m 2 实际空塔气速为 8.050

.040.0===

T s A V u m/s 5.2精馏塔有效高度的计算 精馏段有效高度为

2.94.0)124(1=⨯-=-=T H N Z )(精精m 提馏段有效高度为

24.0)16(1=⨯-=-=T H N Z )(提提m 故精馏塔的有效高度为

2.1122.9=+=+=提精Z Z Z m 5.3精馏塔的高度计算 实际塔板数 块;30=n 进料板数 块1=F n ;

由于该设计中板式塔的塔径mm D 800≥,为安装、检修的需要,选取每6层塔板设置一个人孔【4】,故人孔数 5=p n ; 进料板处板间距 m H F 5.0=; 设人孔处的板间距m H p 6.0=;

为利于出塔气体夹带的液滴沉降,其高度应大于板间距【4】,应选取塔顶间距 m H H T D 68.040.07.17.1=⨯==; 塔底空间高度 m H B 2.1=【4】

封头高度 mm H 3751=;【5】

裙座高度 mm H 10002=。 故精馏塔的总高度为

2121H H H H H n H n H n n n H B D p P F F T P F ++++++---=)(

00.1375.0220.168.060.0550.0140.0)15130(+⨯+++⨯+⨯+⨯---= =16.33m 6.塔板主要工艺尺寸的计算 6.1溢流装置计算

因为塔径8.0=D m ,一般场合可选用单溢流弓形降液管【4】,采用凹形受液盘。各项计算如下: 6.1.1堰长l w

取 53.08.066.066.0=⨯==D l W m

6.1.2 溢流堰高度h w 由 OW L W h h h -=

选用平直堰,堰上液层高度h OW 由下式计算,即 3

2100084.2⎪⎪⎭

⎝⎛=W h OW

l L E h 近似取E =1,那么 =⎪⎭

⎝⎛⨯⨯⨯=⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛=3

23

253.036000006.01100084.2100084.2W h OW

l L E h 0.007m

取板上清液层高度 mm h L 60=

故 053.0007.006.0=-=-=O W L W h h h m 6.1.3 弓形降液管宽度W d 和截面积A f 由

66.0=D

l W

查图〔弓形降液管的参数〕【4】

,得

072.0=T

f A A

12.0=D

W d

m

D W m A A d T f 096.08.012.012.0036.050.0072.0072.02=⨯===⨯==

依式h

T

f L H A 3600=θ 【4】验算液体在降液管中停留的时间,即

s L H A h

T

f 5243600

0006.040

.0036.036003600>=⨯⨯⨯=

=

θ

故降液管设计合理。 6.1.4 降液管底隙高度h o '

=

03600u l L h W h

取 s m u /08.00='

那么 '

=

03600u l L h W h

m 014.008

.053.036003600

0006.0=⨯⨯⨯=

m m h h W 006.0039.0014.0053.00>=-=- 故降液管底隙高度设计合理。

选用凹形受液盘,深度mm h W 50='

【4】

6.2塔板布置 6.2.1塔板的分块

因为mm D 800=,故塔板采用分块式。查表〔塔板分块数〕【4】

,mm D 800=,那

么塔板分为3块。 6.2.2边缘区宽度确定

取 m W W s s 07.0='

=,m W c 035.0=

6.2.3开孔区面积计算 开孔区面积a A 按下式计算,即

⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛+-=-r x r x r x A a 122

2sin 1802π

其中 m W W D x s d 23.0)07.0096.0(28.0)(2=+-=+-=

m W D r C 365.0035.02

8

.02=-=

-= 故 a A =⨯+-⨯

=-)(365

.023.0sin 180365.014.323.0365.023.02122

20.31m 2 6.2.4筛孔计算及其排列

本次所处理的物系无腐蚀性,可选用mm 3=δ碳钢板,取筛孔直径mm d 50=。 筛孔按正三角形排列,取孔中心距t 为 mm d t 155330=⨯== 筛孔数目n 为 1592015.031

.0155.1155.12

2=⨯==t A n a 个 开孔率为

%1.10015.0005.0907.0907.02

20=⎪⎭⎫

⎝⎛⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛=t d φ

气体通过阀孔的气速为

78.1231

.0101.040.00=⨯==

a s A V u m/s 7.筛板的流体力学验算

7.1塔板降

7.1.1干板阻力h c 计算 干板阻力h c 由下式计算,即

⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛=L V c c u h ρρ2

00051.0 由67.1350==δd ,查图〔干筛孔的流量系数〕【4】

得,772.00=c

故 031.01.69955.1772.078.12051.02

=⎪⎭

⎝⎛⎪

⎫ ⎝⎛=c h m 液柱 7.1.2气体通过液层的阻力h l 计算 气体通过液层的阻力h l 由下式计算,即

)

/(07.155.186.0/86.0036

.050.040

.021210m s kg u F s

m A A V u h h V a f T s a L

l ⋅====-=-=

=ρβ

查图〔充气系数关联图〕【4】

得:61.0=β

故 037.0)007.0053.0(61.0)(=+=+==O W W L l h h h h ββm 液柱 7.1.3液体外表张力的阻力h σ计算

液体外表张力所产生的阻力h σ由下式计算,即

液柱m gd h L L 0046.0005.081.91.699105.394430=⨯⨯⨯⨯==-ρσσ

气体通过每层塔板的液柱高度h p 可按下式计算,即

液柱

m h h h h h p l c p 073.00046.0037.0031.0=++=++=σ

气体通过每层塔板的压降为

kPa Pa g h P L p 7.06.50081.91.699073.0<=⨯⨯==∆ρ〔设计允许值〕 7.2液面落差

对于筛板塔,液面落差很小,且本次的塔径〔m m D 28.0<=〕和液流量〔s m L s /0006.03=〕均不大,故可以忽略液面落差的影响。 7.3液沫夹带

液沫夹带量由下式计算,即

m h h h H u e L f f T a L V 15.006.05.25.2107.52

.36=⨯==⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛-⨯=

-σ 故 气液气液kg kg kg kg e V /1.0/008.015.040.086.0105.39107.52

.336<=⎪

⎝⎛-⨯⨯=--

故在本次设计中液沫夹带量e V 在允许范围内。 7.4漏液

对筛板塔,漏液点气速min ,0u 可由下式计算,即

s

m h h C u V

L L /77.655.1/1.699)0046.006.013.00056.0(772.04.4)13.00056.0(4.40min ,0=⨯-⨯+⨯=-+=ρρσ 实际孔速min ,00/78.12u s m u >= 稳定系数为

2

5.189.177.678

.12min

,00<<==

=

K u u K

故在本次设计中无明显漏液。 7.5液泛

为防止塔内发生液泛,降液管内液层高H d 应服从下式的关系,即 )(W T d h H H +≤ϕ

乙醇—水物系属一般物系,不易发泡,故平安系数取6.0=ϕ【4】,那么 m h H W T 27.0)053.040.0(6.0)(=+⨯=+ϕ 而 d L p d h h h H ++=

板上不设进口堰,h d 可由下式计算,即

液柱m u h d 001.0)08.0(153.0)(153.0220=⨯='

=

m

h H H m m H W T d d 27.0)(134.0134.0001.006.0073.0=+≤==++=ϕ液柱

故在本次设计中不会发生液泛现象。

8.塔板负荷性能图

8.1漏液线

由 V L L h h C u ρρσ)13.00056.0(4.40min ,0-+= 0

min ,min ,0A V u s =

OW W L h h h += 3

2100084.2⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛=W h OW

l L E h 得

55

.11.6990046.092.036001100084.2053.013.00056.031.0101.0772.04.4100084.213.00056.04.43

23

20min ,⎪⎭

⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧-⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯++⨯⨯⨯⨯=⎪⎭

⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧-⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=s V L W h W a s L h l L E h A C V ρρσ

整理得 3

2min ,35.4156.311.0s

s L V +=

在操作范围内,任取几个L s 值,依上式计算出V s 值,计算结果列于表2。

表2

由上表数据即可作出漏液线1。 8.2液沫夹带线

以气液kg kg e V /1.0=为限,求V s —L s 关系如下:

由 2

.36107.5⎪⎪⎭

⎝⎛-⨯=

-f

T a L V h H u e σ s s

f T s a V V A A V u 16.2036

.050.0=-=-=

)(5.25.2O W W L f h h h h +== 053.0=W h 3

23

271.092.036001100084.2s

s OW

L L h =⎪⎭

⎫ ⎝⎛⨯⨯=

故 278.113.0s f L h +=

1

.078.127.086.0105.39107.578.127.02

.33236

3

2=⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛-⨯⨯=-=---s s

V s

f T L V e L h H

整理得 3

298.1542.2s s L V -=

在操作范围内,任取几个L s 值,依上式计算出V s 值,计算结果列于表3。

表3

由上表数据即可作出液沫夹带线2。 8.3液相负荷下限线

对于平直堰,取堰上液层高度m h OW 006.0=作为最小液体负荷标准。那么 006.03600100084.23

2=⎪⎪⎭

⎝⎛=W s OW

l L E h

取1=E ,那么

s m L s /00024.03600

53

.084.21000006.033

2min ,=⎪

⎝⎛⨯= 据此可作出与气体流量无关的垂直液相负荷下限线3。

化工原理课程设计乙醇和水

(一)设计题目: 试设计一座乙醇-水连续精馏塔提纯乙醇。进精馏塔的料液含乙醇 25% (质 量分数,下同),其余为水;产品的乙醇含量不得低于 94% ;残液中乙醇含量不 得高于0.1% ;要求年产量为17000吨/年。 (二)操作条件 塔顶压力4kPa (表压) 进料热状态自选 回流比自选 塔底加热蒸气压力 0.5Mpa (表压) 单板压降W 0.7kPa 1) 2) 3) 4) 5) (三)塔板类型 自选 (四)工作日 每年工作日为300天,每天24小时连续运行。 (五)设计内容 设计说明书的内容 精馏塔的物料衡算; 塔板数的确定; 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算; 精馏塔的塔体工艺尺寸计算; 塔板主要工艺尺寸的计算; 塔板的流体力学验算; 塔板负荷性能图; 精馏塔接管尺寸计算; 对设计过程的评述和有关问题的讨论。 1、 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9) 2、 1) 2) 设计图纸要求: 绘制生产工艺流程图(A2号图纸); 绘制 精馏塔设计条件图(A2号图纸)。

目录 1. 设计方案简介??… 1.1设计方案的确定…… 1.2操作条件和基础数据.......... 2. ................................ 精馏塔的物料衡算 2.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率.......... 2.2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 2.3物料衡算....... 3. .......................... 塔板数的确定 3.1 理论板层数Nr的求取…… 3.1.1 求最小回流比及操作回流比 (2) 3.1.2 求精馏塔的气、液相负荷 (3) 3.1.3 求操作线方程 (3) 3.1.4 图解法求理论板层数 (3) 3.2 塔板效率的求取……… 4 3.3 实际板层数的求取……… 4. 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算……… 4.1 操作压力计算……… 4.2 操作温度计算……… 4.3 平均摩尔质量的计算……… 4.4 平均密度的计算……… 4.4.1 气相平均密度计算……… 4.4.2 液相平均密度计算……… 4.5 液体平均表面张力计算 4.6 液体平均黏度计算…… 5. 精馏塔的塔体工艺尺寸计算

化工原理课程设计乙醇水精馏塔设计doc

化工原理课程设计-乙醇-水精馏塔设 计.doc 化工原理课程设计:乙醇-水精馏塔设计 一、设计任务 本设计任务是设计一个乙醇-水精馏塔,用于分离乙醇和水混合物。给定混合物中,乙醇的含量为30%,水含量为70%。设计要求塔顶分离出95%以上的乙醇,塔底剩余物中水含量不超过5%。 二、设计方案 1.确定理论塔板数 根据给定的乙醇含量和设计要求,利用简捷计算法计算理论塔板数。首先确定乙醇的回收率和塔顶产品的浓度,然后根据简捷计算公式计算理论塔板数。 2.塔的总体积和尺寸 根据理论塔板数和每块理论板的液相体积流量,计算塔的总体积。根据总体积和塔内件设计要求,确定塔的外形尺寸。 3.塔内件设计 塔内件包括溢流管、进料口、冷凝器、再沸器和出口管等。溢流管的尺寸和形状应根据塔径和物料性质进行设计。进料口的位置和尺寸应根据进料流量和进料组成进行设计。冷凝器和再沸器应根据物料的热力学性质和工艺要求进行设计。出口管应根据塔径和出口流量进行设计。 4.塔板设计 每块塔板的设计包括板上液相和气相的流动通道、堰和降液管等。根据物料的物理性质和操作条件,确定液相和气相的流动通道尺寸和形状。堰的

高度和形状应根据液相流量和操作条件进行设计。降液管的设计应保证液相流动顺畅且无滞留区。 5.塔的支撑结构和保温 根据塔的外形尺寸和操作条件,设计支撑结构的形状和尺寸。考虑保温层的设置,以减小热量损失。 三、设计计算 1.确定理论塔板数 根据简捷计算法,乙醇的回收率为95%,塔顶产品的乙醇浓度为95%。 通过简捷计算公式,得到理论塔板数为13块。 2.塔的总体积和尺寸 每块理论板的液相体积流量为0.01m3/min,因此总体积为 0.013m3/min。考虑一定裕度,确定塔的外径为0.6m,高度为10m。 3.塔内件设计 溢流管的尺寸为Φ10mm,形状为直管上升式。进料口的位置位于第3块理论板处,尺寸为Φ20mm。冷凝器采用列管式换热器,再沸器采用釜式 再沸器。出口管采用标准出口管,直径为Φ20mm。 4.塔板设计 每块塔板的液相流动通道采用弓形通道,通道尺寸为Φ10mm。气相流动通道采用直通道,高度为5mm。堰的高度为50mm,形状为三角形堰。降液管采用标准降液管,直径为Φ20mm。 5.塔的支撑结构和保温 采用钢筋混凝土结构作为支撑结构,形状为圆柱形,直径为1m,高度为10m。考虑保温层厚度为5cm。 四、总结 本设计任务针对乙醇-水混合物的分离进行了乙醇-水精馏塔的设计。通过简捷计算法确定了理论塔板数,然后根据总体积和塔内件设计要求确定了塔的外形尺

化工原理课程设计乙醇水混合液精馏塔设计

化工原理课程设计乙醇水混合液精 馏塔设计 化工原理课程设计乙醇水混合液精馏塔设计 一、引言 精馏是石油化工、化学工业等领域中非常重要的分离和纯化方法之一。在工业生产中,乙醇与水混合液的精馏分离技术应用非常广泛。本文针对乙醇水混合液的精馏塔设计展开探讨。 二、乙醇水混合液的精馏分离原理 通常将乙醇水混合液进行精馏时,可以利用其两种组分的沸点差异来实现分离。在常压下,100克水的沸点为100℃, 而100克乙醇的沸点为78.5℃,因此在一定的操作条件下,乙醇可以被分离出来。 三、精馏塔结构及工作原理 精馏塔是一种具有特殊内部结构的容器,它可以用来将液体混合物分离成其组分。精馏塔通常包括塔体、进料口、下塔液口和顶部气体口。在塔体内部,有许多被称为塔板的“板子”,可以使物质沿着塔的高度进行反复蒸馏和冷凝,以达到分离组分的目的。 四、乙醇水混合液精馏塔设计

对于乙醇水混合液的精馏塔设计,主要需要掌握以下几个参数。 4.1 精馏塔塔板数量 精馏塔塔板数量对精馏分离效率有着决定性的影响。一般来说,塔板的数量越多,分离效率越高。在设计乙醇水混合液精馏塔时,需要根据不同的情况选择适当的塔板数量。 4.2 进料口位置和进料速度 进料口位置和进料速度对于精馏分离的效果也有比较大的影响。在设计乙醇水混合液精馏塔时,需要根据实际情况确定进料口位置和进料速度。 4.3 塔顶气体口和旋流板 塔顶气体口和旋流板的设置也是精馏塔设计中必不可少的环节。旋流板能够使得气体在塔体内形成旋涡,加速液体蒸发,从而提高精馏塔的分离效率。 五、结论 乙醇水混合液的精馏塔设计是一项非常重要的工作,直接影响到分离效率和产品质量。在进行精馏塔设计时,需要对塔板数量、进料口位置和进料速度、塔顶气体口和旋流板等参数进行合理的把握,以达到最佳的分离效果。

化工原理课程设计乙醇——水精馏塔设计

化工原理课程设计乙醇——水精馏塔设计乙醇-水精馏塔是一种常用的工业分离设备,在乙醇生产和燃料乙醇 制备过程中被广泛使用。本文将针对乙醇-水精馏塔的设计进行分析,并 确定适当的工艺参数,以提高精馏过程的效率和产品质量。 首先,我们将根据乙醇-水体系的相图,确定该体系在精馏条件下的 温度和压力。乙醇-水体系具有正常的沸点-成份成分曲线,根据该曲线, 我们可以得出在大气压下,纯乙醇的沸点约为78.15摄氏度,纯水的沸点 约为100摄氏度。 为了提高乙醇的产率,我们需要在尽可能低的温度下进行精馏。因此,我们可以设置塔底的进料温度为80摄氏度,以确保乙醇能够以尽量低的 温度进入塔体。同时,在塔顶设置回流装置,利用较低温度的冷凝液将一 部分乙醇回流至塔顶,以进一步提高精馏效率。 在塔体设计方面,我们将采用传统的浮阀塔设计。浮阀塔是一种常见 的分离设备,通过浮阀的升降来实现液体的分馏。在塔内部设置多层分隔板,以确保流体在塔体内的充分混合和接触,从而提高分离效率。同时, 通过调整浮阀的数量和高度,可以控制液体的分布和流速,以适应不同的 操作需求。 为了提高塔体内的传质效率,我们还可以在塔内设置填料。填料能够 增加塔体的表面积,促进乙醇和水之间的质量传递。常用的填料包括碎石、金属网和板式填料等。我们可以根据乙醇-水体系的特性,选择合适的填 料类型和形状。 在操作过程中,我们需要通过加热器将塔内的液体加热至沸点,使液 体蒸发,并且在塔顶通过冷凝器将蒸汽冷凝成液体。通过控制塔底的进料

量和顶部回流量,可以控制乙醇和水的分离效果。同时,通过调整加热器 的温度和冷凝器的冷却水流量,可以控制塔内的温度和压力,进一步影响 精馏效果。 最后,为了确保操作的安全性和稳定性,我们需要在塔体上设置相应 的监测仪表和安全设备,以及控制系统。监测仪表包括温度计、压力计和 流量计等,用于监测塔体内各参数的变化。安全设备包括安全阀和过流保 护装置,用于防止塔体发生过压和过流情况。控制系统通过监测和调节各 参数,保证塔体内的操作在合适的范围内进行。 综上所述,乙醇-水精馏塔是一种重要的分离设备,通过适当的设计 和操作,可以实现乙醇和水的高效分离。设计中需要考虑乙醇-水体系的 特性,确定适当的温度和压力,选择合适的浮阀塔设计和填料类型。同时,需要配备相应的监测仪表、安全设备和控制系统,确保操作的安全性和稳 定性。

化工原理课程设计乙醇—水混合物

目录 一、前言---------------------------------------------------------------------4 二、设计说明书符号表---------------------------------------------------5 三、设计方案的确定------------------------------------------------------6 四、物性参数---------------------------------------------------------------6 五、回收塔的物料衡算---------------------------------------------------8 六、回收塔理论板数Nt的确定----------------------------------------9 七、回收塔工艺条件及有关物性数据计算---------------------------11 八、回收塔主要工艺尺寸计算-----------------------------------------13 九、液体分布器及其他设备简要设计--------------------------------14 十、回收塔的辅助设备计算--------------------------------------------18 十一、设计计算结果总表------------------------------------------------21 十二、参考资料-------------------------------------------------------------21

化工原理课程设计-乙醇-水精馏塔设计

大连民族学院 化工原理课程设计说明书 题目:乙醇—水连续精馏塔的设计 设计人:1104 系别:生物工程 班级:生物工程121班 指导教师:老师 设计日期:2021 年10 月21 日~ 11月3日 温馨提示:本设计有一小局部计算存在错误,但步骤应该没问题

化工原理课程设计任务书一、设计题目 乙醇—水精馏塔的设计。 二、设计任务及操作条件 1.进精馏塔的料液含乙醇30%〔质量〕,其余为水。 2.产品的乙醇含量不得低于92.5%〔质量〕。 3.残液中乙醇含量不得高于0.1%〔质量〕。 4.处理量为17500t/a,年生产时间为7200h。 5.操作条件 〔1〕精馏塔顶端压强 4kPa〔表压〕。 〔2〕进料热状态泡点进料。 〔3〕回流比R=2R min。 〔4〕加热蒸汽低压蒸汽。 〔5〕单板压降≯0.7kPa。 三、设备型式 设备型式为筛板塔。 四、厂址 厂址为大连地区。 五、设计内容 1.设计方案确实定及流程说明 2.塔的工艺计算 3.塔和塔板主要工艺尺寸的设计 〔1〕塔高、塔径及塔板结构尺寸确实定。 〔2〕塔板的流体力学验算。 〔3〕塔板的负荷性能图。 4.设计结果概要或设计一览表 5.辅助设备选型与计算 6.生产工艺流程图及精馏塔的工艺条件图 7.对本设计的评述或有关问题的分析讨论

目录 前言 (1) 第一章概述 (1) 1.1塔型选择 (1) 1.2操作压强选择 (1) 1.3进料热状态选择 (1) 1.4加热方式 (2) 1.5回流比的选择 (2) 1.6精馏流程确实定 (2) 第二章主要根底数据 (2) 2.1水和乙醇的物理性质 (2) 2.2常压下乙醇—水的气液平衡数据 (3) 2.3 A,B,C—Antoine常数 (4) 第三章设计计算 (4) 3.1塔的物料衡算 (4) 3.1.1 料液及塔顶、塔底产品含乙醇摩尔分率 (4) 3.1.2 平均分子量 (4) 3.1.3 物料衡算 (4) 3.2塔板数确实定 (4) 的求取 (4) 3.2.1 理论塔板数N T 3.2.2 全塔效率E 的求取 (5) T 3.2.3 实际塔板数N (6) 3.3塔的工艺条件及物性数据计算 (6) 3.3.1操作压强P (6) m (6) 3.3.2温度t m 3.3.3平均摩尔质量M (6) m 3.3.4平均密度ρ (7) m 3.3.5液体外表张力σm (8) 3.3.6液体粘度μL m (8)

化工原理设计(水和乙醇的分离)

化工原理设计(水和乙醇的分离) 水和乙醇是常用的工业溶剂,在化工生产中广泛应用,但因它们的物理性质相近,在分离过程中具有较高的难度。本文将介绍水和乙醇的物理性质及其影响因素,然后介绍几种常用的分离方法,并根据实际情况进行设计选择。 1. 水和乙醇的物理性质 水和乙醇的物理性质主要包括密度、沸点、溶解度等。其中,密度和沸点可以用于分离这两种溶剂,而溶解度则会影响它们的混合物的分离效果。 1.1 密度 水的密度为1 g/cm3,而乙醇的密度为0.789 g/cm3。因此,在一定温度下,水和乙醇可以根据其密度的差异分离。 1.2 沸点 水的沸点为100 ℃,而乙醇的沸点为78.5 ℃。因此,在加热的过程中,水和乙醇的沸腾顺序也是有差异的,这也为它们的分离提供了一定的基础。 水和乙醇在一定温度下的溶解度也是有差异的。在20 ℃时,乙醇的溶解度为90 g/100 mL,而水的溶解度仅为1 g/100 mL。因此,如果想要分离一定比例的水和乙醇混合物,应选择能够有效控制溶解度的分离技术。 2. 分离方法及设计 蒸馏是一种常用的水和乙醇分离方法,其原理基于两种溶质的沸点差异。在蒸馏过程中,对于混合物在搅拌的情况下,当溶质一开始沸腾时,通过冷凝管冷却收集蒸汽,可以分离出相应的溶质。该过程可用于分离大量的水和乙醇,但不适用于分离少量的这两种溶质。 设计时,应考虑收集溶液的方式。若为小规模的实验,则可轻松进行。但若为工业生产,收集和回收会较为困难,需要进行一定的后处理。 2.2 晶体化分离法 晶体化分离法是一种通过控制溶解度来实现水和乙醇分离的方法。其原理是将混合物加热至一定温度,然后缓慢降温,使部分溶质从溶液中结晶出来。通过收集结晶物,便可实现水和乙醇的分离。 设计时需要考虑到晶体生长的条件,包括初液的质量组成、降温速率及晶体或母液的回收等。同时还要注意控制晶体的物理形态和尺寸,并确保分离效果明显。

化工原理课程设计乙醇水精馏塔设计浮阀塔

化工原理课程设计乙醇水精馏塔设 计浮阀塔 化工原理课程设计:乙醇水精馏塔设计浮阀塔 引言 乙醇是一种广泛应用的有机化合物,其处理往往伴随着醇类分离、纯化和精制等步骤。其中,对乙醇的蒸馏是最基本的处理方法之一。由于乙醇和水的沸点很接近,所以在蒸馏过程中需要使用高效的分离塔,以充分分离乙醇和水。 本文以设计浮阀塔进行乙醇水精馏为案例,介绍了乙醇水精馏塔的设计流程和具体实现方法,以及浮阀塔在乙醇水精馏中的优点和局限性。 一、浮阀塔的概念及优点 浮阀塔是目前常用的塔板设备之一。其根据液位高低自动控制阀板开度,使液量自动调节,从而实现了自动调节的效果。它不仅可以减少运行成本,而且可以提高分离效率,是一种高效的精馏设备。 与其他塔板设备相比,浮阀塔有以下优点: 1. 较高的承载能力:浮阀塔可以承载高负荷,因为其在 塔板上的负荷更加均匀。

2. 自动调节的效果:由于准确的液位控制,浮阀塔可以自动调节输入的液位和输出的液位,从而保证了稳定的操作状态。 3. 优异的分离效果:浮阀塔的逐个塔板上都设置有流分离孔,可以更有效地冷却和分离不同种类的液体。 二、乙醇水精馏塔的设计要点 2.1 分离原理 乙醇和水具有接近的表面张力、质量和沸点,因此在精馏过程中分离较难。在浮阀塔精馏中,由于塔板上呈波浪形的流形状,液体的流动不断加速和减速,从而促进了液体分离。同时,浮阀可以减小气液流动的阻力,从而有利于提高精馏效率。 因此,乙醇水精馏采用了浮阀塔的精馏过程来分离乙醇和水,不仅能够有效地分离乙醇和水,并且能够节约能源和提高生产效率。 2.2 浮阀塔的设计计算 在浮阀塔的设计过程中,需要考虑以下因素: 1. 塔板情况:塔板以及塔板上的流分离孔和浮阀应设计和选用合适的形状和大小。 2. 分离塔高:塔的高度越高,分离效果越好,但成本也相应增加。

化工原理课程设计乙醇和水筛板精馏塔

化工原理课程设计乙醇和水筛板精馏塔 一、工艺原理 乙醇和水筛板精馏塔是一种以乙醇为介质的广泛应用的化学反应设备。这种精馏塔主要是利用乙醇对水的抽提分离物质的蒸馏和沉淀形式,在乙醇中达到分离的目的。 其操作原理是:将一定比例的乙醇与水混合,通过螺杆螺桶升温,使乙醇蒸馏,吸收乙醇汽体并伴随水汽在热力学过程中分离开。因此,当这两种物质同时沉淀分离时,乙醇和水就可以通过这种方法获得更纯净的液体。通过这个过程,物质也可以进行混合或有机溶剂的分离。 二、工艺流程 1.投料:将水混合物经过投料口,均匀的进入精馏塔管内。 2.抽提:采用乙醇为介质,出口的温度和压强维持一定的范围,当介质达到一定温度时,可使水和有机溶剂通过抽提过程进行分离。 3.进料:将经过抽提的液体经过调节阀再次进料,使乙醇连续循环。

4.净化:当液体进行循环抽提时,可使有机溶剂、水和乙醇通过滤筛板分离,达到净化的效果,经过多次的净化过程,乙醇的干净度可以达到99%以上。 5.出料:乙醇和水筛板精馏塔中的液体通过调节阀分别流入工艺和控制系统中,其中纯乙醇可作为常温下的产品出料。 三、应用领域 1、医药: 乙醇和水筛板精馏塔可以用来分离生物分子,如蛋白质、多肽、核酸和抗体等.因为乙醇有很好的气溶能力,也可以用乙醇作为载体进行药物的辅料成分分离和分离。 2、催化: 乙醇的介质有利于催化剂的活性,可以使催化剂在乙醇环境中进行催化反应,从而获得合成催化剂所需的原料。 3、有机溶剂: 乙醇可以用作有机溶剂,特别是对一些有机物质有良好的溶解效果。在乙醇和水

筛板精馏塔的应用中,可以实现在有机溶剂中分离固体物质的目的。

化工原理课程设计(乙醇和水的分离)

化工原理课程设计 课题名称乙醇-水分离过程筛板精馏塔设计院系可再生能源学院 班级应用化学0901班 学号1091100128 学生姓名蔡文震 指导老师覃吴 设计周数 1

目录 一、化工原理课程设计任务书 (4) 1.1设计题目 (4) 1.2原始数据及条件: (4) 二、塔板工艺设计 (4) 2.1精馏塔全塔物料衡算 (4) 2.2乙醇和水的物性参数计算 (5) 2.2.1 温度 (5) 2.2.2 密度 (6) 2.2.3相对挥发度 (9) 2.2.4混合物的黏度 (9) 2.2.5混合液体的表面张力 (9) 2.3塔板的计算 (10) 2.3.1 q、精馏段、提留段方程计算 (10) 2.3.2理论塔板计算 (12) 2.3.3实际塔板计算 (12) 2.4操作压力的计算 (13) 三、塔体的工艺尺寸计算 (13) 3.1塔径的初步计算 (13) 3.1.1气液相体积流量计算 (13) 3.1.2塔径计算 (13) 3.2塔体有效高度的计算 (15) 3.3精馏塔的塔高计算 (16) 3.4溢流装置 (16) 3.4.1堰长 (16) 3.4.2溢流堰高度 (16) 3.4.3弓形降液管宽度和截面积 (17) 3.5塔板布置 (17) 3.5.1塔板的分块 (17) 3.5.2边缘区宽度的确定 (18) 3.5.3开孔区面积计算 (18) 3.5.4筛孔计算及其排列 (18) 四、筛板的流体力学验算 (19) 4.1塔板压降 (19) 4.1.1干板阻力 (19) 4.1.2气体通过液层的阻力 (19) 4.1.3液体表面张力的阻力(很小可以忽略不计) (20) 4.1.4气体通过每层板的压降 (20) 4.2液沫夹带 (20) 4.3漏液 (21) 4.4液泛 (21)

化工原理课程设计筛板式精馏塔分离乙醇—水

化工原理课程设计筛板式精馏塔分离乙醇—水 学生姓名 学院名称化学化工学院 学号20131301139 班级13应化 1 专业名称应用化学 指导教师 2016年5月26日

摘要 精馏是分离液体混合物最常用一种操作,在化工、炼油等工业中应用很广。它通过汽、液两相的直接接触,利用组分挥发度的不同,使易挥发组分由液相向汽相传递,难挥发的由汽相向液相传递,是汽、液两相之间的传质过程。国际上制造乙醇的原料可分为四类。第一类是淀粉质原料,主要有玉米、甘薯、马铃薯、大麦、大米、高粱等;第二类是糖质原料,主要是甘蔗、甜菜、糖蜜;第三类是纤维素原料,是地球上最有潜力的乙醇生产原料,包括农作物秸秆、林业加工废料、甘蔗渣及城市垃圾中所含的废弃物;第四类是其他原料,如造纸厂的硫酸盐纸浆废液、淀粉厂的甘薯淀粉渣、奶酪工业的副产品。其中,以玉米、小麦和甘蔗为原料的生产技术最为成熟,巴西和美国已经有大规模的制造基地。本设计采用的是筛板精馏塔来分离乙醇和水。精馏的基本原理是根据液体在混合液中的挥发度不同,采用多次部分汽化和多次部分冷凝的原理来实现连续的高纯度分离。 同时,精馏出来的乙醇易燃,具刺激性。储存于阴凉、通风仓间内。远离火种、热源。 关键词:精馏;筛板塔;分离;乙醇—水 目录 第一部分概述 (4) 一、设计目标 (4) 二、设计任务 (4) 三、设计条件 (4) 四、设计内容 (5) 五、工艺流程的说明 (5) 第二部分工艺设计计算 (7)

二、精馏塔的物料衡算 (7) 1.原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数 (7) 2.原料液及塔顶、塔底产品的平均相对分子质量 (7) 3.物料衡算原料处理量 (7) 三、塔板数的确定 (8) 1.理论板层数T N的求取 (8) 2.全塔效率T E (10) 3.实际板层数的求取 (10) 四、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (10) 1.操作压强计算 (10) 2.操作温度计算 (10) 3.平均摩尔质量计算 (11) 4.平均密度计算 (11) 5.液相平均表面张力计算 (11) 6.液相平均粘度计算 (12) 五、精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (12) 1.塔径的计算 (12) 2.精馏塔的有效高度的计算 (13) 六、塔板主要工艺尺寸的计算 (13) 1.溢流装置计算 (13) 2.塔板布置 (15) 3.筛孔数n与开孔率 (15) 七、筛板的流体力学验算 (16) 1.气体通过筛板压降相当的液柱高度P h (16) 2.雾沫夹带量V e的验算 (16) 3.漏液的验算 (16) 4.液泛验算 (17) 八、塔板负荷性能图 (17) 1.漏液线 (17) 2.雾沫夹带线 (18) 3.液相负荷下限线 (18) 4.液相负荷上限线 (18) 5.液泛线 (19) 6. 操作线 (20)

化工原理课程毕业设计-乙醇跟水精馏

化工原理 一、设计题目板式精馏塔的设计 二、设计任务:乙醇-水二元混合液连续操作常压筛板精馏塔的设计 三、工艺条件 生产负荷(按每年7200小时计算):6、7、8、9、10、11、12万吨/年 进料热状况:自选 回流比:自选 加热蒸汽:低压蒸汽 单板压降:≤0.7Kpa 工艺参数 组成浓度(乙醇mol%) 塔顶78 加料板28 塔底0.04 四、设计内容 1.确定精馏装置流程,绘出流程示意图。 2.工艺参数的确定 基础数据的查取及估算,工艺过程的物料衡算及热量衡算,理论塔板数,塔板效率,实际塔板数等。 3.主要设备的工艺尺寸计算 板间距,塔径,塔高,溢流装置,塔盘布置等。 4.流体力学计算 流体力学验算,操作负荷性能图及操作弹性。 5.主要附属设备设计计算及选型 塔顶全凝器设计计算:热负荷,载热体用量,选型及流体力学计算。 料液泵设计计算:流程计算及选型。 管径计算。 五、设计结果总汇 六、主要符号说明 七、参考文献 八、图纸要求 1、工艺流程图一张(A2 图纸) 2、主要设备工艺条件图(A2图纸)

目录 前言 (4) 1概述 (5) 1.1 设计目的 (5) 1.2 塔设备简介 (5) 2设计说明书 (7) 2.1 流程简介 (7) 2.2 工艺参数选择 (8) 3 工艺计算 (9) 3.1物料衡算 (9) 3.2理论塔板数的计算 (9) 3.2.1 查找各体系的汽液相平衡数据 (9) 如表3-1 (9) 3.2.2 q线方程 (9) 3.2.3 平衡线 (10) 3.2.4 回流比 (11) 3.2.5 操作线方程 (11) 3.2.6 理论板数的计算 (12) 3.3 实际塔板数的计算 (12) 3.3.1全塔效率ET (12) 3.3.2 实际板数NE (13) 4塔的结构计算 (14) 4.1混合组分的平均物性参数的计算 (14) 4.1.1平均分子量的计算 (14) 4.1.2 平均密度的计算 (15) 4.2塔高的计算 (16) 4.3塔径的计算 (16) 4.3.1 初步计算塔径 (17) 4.3.2 塔径的圆整 (18) 4.4塔板结构参数的确定 (18) 4.4.1溢流装置的设计 (18) 4.4.2塔盘布置(如图4-4) (18) 4.4.3 筛孔数及排列并计算开孔率 (19) 4.4.4 筛口气速和筛孔数的计算 (20) 5 精馏塔的流体力学性能验算 (21) 5.1 分别核算精馏段、提留段是否能通过流体力学验算 (21) 5.1.1液沫夹带校核 (21) 5.2.2塔板阻力校核 (22) 5.2.3溢流液泛条件的校核 (24) 5.2.4 液体在降液管内停留时间的校核 (24) 5.2.5 漏液限校核 (24) 5.2 分别作精馏段、提留段负荷性能图 (25)

化工原理课程设计-乙醇-水混合液精馏塔设计

化工原理课程设计-乙醇-水混合液精馏塔设计

全套论文 化工原理课程设计 题目:乙醇-水混合液精馏塔设计 学院:化学与材料工程学院 专业:高分子材料与工程 *名:*** 学号:********* 指导教师:*** 河南城建学院 2012年12月25日

《化工原理》课程设计工艺条件 一、设计目的和要求 课程设计是化工原理课程教学中综合性和实践性较强的教学环节,是理论系实际的桥梁。通过课程设计,培养学生查阅资料、选用公式和搜索数据的能力;熟悉工程设计基本内容,掌握化工单元操作设计的主要程序及方法;锻炼和提高学生综合运用理论知识和技能的能力、独立工作和创新能力;培养学生能用简洁的文字清晰的图表来表达自己设计思想的能力。 二、设计任务 完成精馏塔工艺设计,运用最优化方法确定最佳操作条件;精馏设备设计, 有关附属设备的设计和选用;绘制带控制点工艺流程图,塔板结构简图和塔板负荷性能图,编制设计说明书;等。 三、设计题目 题目二:乙醇-水混合液精馏塔设计四、设计条件 年处理量:8000吨/年 料液浓度(质量%):40% 料液初温:30 C 塔顶产品浓度:94% (质量分率)塔底乙醇含量不高于0.3% (以质量计)精馏塔塔顶压强:4kPa(表压)进料状态:泡点进料 回流比:自选 单板压降w 0. 7 k pa 冷却水温度:30 E 设备形式:筛板塔 饱和水蒸汽压力:2.5kgf/cm2(表压)(1kgf/=98.066kPa) 每年实际生产天数:330天,每天24小时连续运转 设计方案简介 (4) 二物料流程说明 (4) 三设计说明书 (5) 3.1.气液相平衡数据 (5)

化工原理乙醇水_课程设计讲解

化工原理课程设计 分离乙醇-水混合物精馏塔设计 学院:化学工程学院 专业: 学号: 姓名: 指导教师: 时间: 2012年6月13日星期三

化工原理课程设计任务书 一、设计题目:分离乙醇-水混合物精馏塔设计 二、原始数据: a)原料液组成:乙醇 20 % 产品中:乙醇含量≥94% 残液中≤4% b)生产能力:6万吨/年 c)操作条件 进料状态:自定操作压力:自定 加热蒸汽压力:自定冷却水温度:自定 三、设计说明书内容: a)概述 b)流程的确定与说明 c)塔板数的计算(板式塔);或填料层高度计算(填料塔) d) 塔径的计算 e)1)塔板结构计算; a 塔板结构尺寸的确定; b塔板的流体力学验算;c塔板的负荷性能图。 2)填料塔流体力学计算; a 压力降; b 喷淋密度计算 f)其它 (1)热量衡算—冷却水与加热蒸汽消耗量的计算 (2)冷凝器与再沸器传热面的计算与选型(板式塔) (3)除沫器设计 g)料液泵的选型 h)计算结果一览表

第一章 课程设计报告内容 一、精馏流程的确定 乙醇、水混合料液经原料预热器加热至泡点后,送入精馏塔。塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝后,一部分作为回流,其余为塔顶产品经冷却器冷却后送至贮槽。塔釜采用间接蒸汽向沸热器供热,塔底产品经冷却后送入贮槽。 二、塔的物料衡算 (一) 料液及塔顶、塔底产品含乙醇摩尔分数 20/46 0.089220/4680/18 F x = =+ 86.018 /646/9446 /94=+=D x 4/46 0.0164/4696/18W x ==+ (二) 平均摩尔质量 0.089246(10.0892)18/20.498/F M kg kmol kg kmol =⨯+-⨯= 0.8646(10.86)18/42.08/D M kg kmol kg kmol =⨯+-⨯= 0.01646(10.016)18/18.448/W M kg kmol kg kmol =⨯+-⨯= (三) 物料衡算 总物料衡算 F W D =+ 易挥发组分物料衡算 F x W x D x F w D =+ 600001000 /198.04/42.0830024 D m D kmol h kmol h M T ⨯= ==•⨯⨯ 联立以上三式得 2283.41/F kmol h = 2283.41/W kmol h = 三、塔板数的确定 (一) 理论塔板数T N 的求取 根据乙醇、水的气液平衡数据作y-x 图

化工原理课程设计乙醇和水

化工原理课程设计乙醇和水

设计任务书 (一) 设计题目: 试设计一座乙醇-水连续精馏塔提纯乙醇。进精馏塔的料液含乙醇25% (质量分数,下同),其余为水;产品的乙醇含量不得低于94% ;残液中乙醇含量不得高于0.1% ;要求年产量为17000吨/年。 (二) 操作条件 1) 塔顶压力4kPa(表压) 2) 进料热状态自选 3) 回流比自选 4) 塔底加热蒸气压力0.5Mpa(表压) 5) 单板压降≤0.7kPa。 (三) 塔板类型 自选 (四) 工作日 每年工作日为300天,每天24小时连续运行。 (五) 设计内容 1、设计说明书的内容 1) 精馏塔的物料衡算; 2) 塔板数的确定; 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) 精馏塔接管尺寸计算; 9) 对设计过程的评述和有关问题的讨论。 2、设计图纸要求: 1) 绘制生产工艺流程图(A2号图纸); 2) 绘制精馏塔设计条件图(A2号图纸)。

目录 1. 设计方案简介…………………………………………………………………… 1 1.1设计方案的确定 (1) 1.2操作条件和基础数据 (1) 2.精馏塔的物料衡算………………………………………………………………… 1 2.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 (1) 2.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (1) 2.3物料衡算 (2) 3.塔板数的确定……………………………………………………………………… 2 3.1理论板层数N T的求取 (2) 3.1.1 求最小回流比及操作回流比 (2) 3.1.2 求精馏塔的气、液相负荷 (3) 3.1.3 求操作线方程……………………………………………………… 3 3.1.4 图解法求理论板层数……………………………………………… 3 3.2 塔板效率的求取…………………………………………………………… 4 3.3 实际板层数的求取………………………………………………………… 5

化工原理课程设计乙醇与水精馏

化工原理课程设计 设计题目:苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计 设计者: 学号: 专业:石油与化工学院 班级:化工本141班 指导教师: 设计时间:2016年12月20日 1

目录 一、概述 (4) 1、精馏与塔设备简介 (4) 2、筛板塔的特点 (5) 3.体系介绍 (6) 4、设计要求 (6) 二、设计说明书 (6) (1)设计单元操作方案简介 (6) (2)筛板塔设计须知 (7) (3)筛板塔的设计程序 (7) (4)塔板操作情况的校核计算——作负荷性能图及确定确定操作点 (7) 三.设计计算书 (7) 1.设计参数的确定 (7) 1.1进料热状态 (7) 1.2加热方式 (8) 1.3回流比(R)的选择 (8) 1.4 塔顶冷凝水的选择 (8) 2.流程简介及流程图 (8) 2.1流程简介 (8) 2.2流程简介图 (9) 3.理论塔板数的计算与实际板数的确定 (10) 3.1理论板数的确定 (10) 3.1.1物料恒算 (10) 3.1.2 q线方程 (10) 3.1.3 平衡线方程 (10) 2

3.1.4 R min和R的确定 (12) 3.1.5精馏段操作线方程 (13) 3.1.6提镏段操作线方程 (13) 3.1.7图解法求理论塔板数 (13) 3.2实际塔板数确定 (14) 4.精馏塔工艺条件计算 (14) 4.2操作温度的计算 (14) 4.3塔内物料平均分子量、张力、流量及密度的计算 (15) 4.4热量衡算 (20) 4.5热量衡算 (21) 4.6塔径的确定 (22) 4.7塔有效高度 (24) 4.8整体塔高 (25) 5、塔板主要参数确定 (25) 5.1溢流装置 (25) 5.2塔板布置及筛孔数目与排列 (27) 6.筛板的流体力学计算 (28) 6.1塔板压降 (28) e的计算 (30) 6.2雾沫夹带量 V 6.3漏液的验算 (30) 6.4液泛验算 (30) 7、塔板负荷性能图 (31) 7.1液沫夹带线 (31) 7.2液泛线 (32) 7.3液相负荷上限线 (33) 7.4液相负荷下线 (34) 8.辅助设备及零件设计 (37) 8.1塔 (37) 8.2塔的接管 (38) 8.4塔的附属设计 (40) 9.参考文献及设计手册 (41) 四、设计感想 (41) 3

化工原理课程设计——乙醇——水精馏塔设计(浮阀塔)

目录 1 目录 (1) 2 设计任务书 (4) 3 设计方案的确定及流程说明 (5) 3.1 塔的类型选择 (5) 3.2 塔板类型的选择 (5) 3.3 塔压确定 (5) 3.4 进料热状况的选择 (5) 3.5 塔釜加热方式的确定 (5) 3.6 塔顶冷凝方式 (6) 3.7 塔板溢流形式 (6) 3.8 塔径的选取 (6) 3.9 适宜回流比的选取 (6) 3.10 操作流程 (6) 4 塔的工艺设计 (7) 4.1 精馏塔全塔物料浓度计算: (7) 4.2 理论板的计算 (7) 4.2.1 最小回流比的计算 (7) 4.2.2 理论板数的计算 (8) 4.2.3 塔板效率的计算 (13) 4.2.3.1 塔顶的温度t D 的计算 (13) 4.2.3.2 塔底的温度t W 和总板效率E T 的计算 (14) 4.2.4 实际板数的计算 (16) 4.2.5 进料温度的计算 (16) 4.3 平均参数的计算 (17) 4.3.1 全塔物料衡算 (17) 4.3.2 平均温度的计算 (17) 4.3.3 平均压力的计算 (17)

4.3.4 气液两相平均密度的计算 (18) 4.3.4.1 气液相组成的计算 (18) 4.3.4.2 各液相平均密度的计算 (19) 4.3.4.3 平均相对分子量的计算 (20) 4.3.4.4 各气相平均密度的计算 (21) 4.3.5 平均表面张力的计算 (22) 4.3.6 气液两相平均体积流率的计算 (25) 4.4 塔径的初步设计 (26) 4.4.1 精馏段塔径的计算 (26) 4.4.2 提馏段塔径的计算 (27) 4.5 塔高的设计计算 (28) 5 塔板结构设计 (30) 5.1 溢流装置计算 (30) 5.2 塔板及浮阀设计 (31) 5.2.1 塔板的结构尺寸 (31) 5.2.2 浮阀数目及排列 (32) 5.2.2.1 精馏段浮阀数目及排列 (32) 5.2.2.2 提馏段浮阀数目及排列 (34) 5.3 塔板流体力学验算 (35) 5.3.1 气相通过浮阀塔板的压降 (35) 5.3.1.1 精馏段压降的计算 (35) 5.3.1.2 提馏段压降的计算 (36) 5.3.2 液泛 (36) 5.3.2.1 精馏段液泛计算 (36) 5.3.2.2 提馏段液泛计算 (37) 5.3.3 雾沫夹带 (37) 5.3.4 漏液 (38) 6 塔板负荷性能图 (38) 6.1 雾沫夹带线 (38) 6.2 液泛线 (38)

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