乙醇水-板式精馏塔-课程设计
1.引言
1.1.精馏原理及其在化工生产上的应用
实际生产中，在精馏柱及精馏塔中精馏时，上述部分气化和部分冷凝是同时进行的。对理想液态混合物精馏时，最后得到的馏液(气相冷却而成)是沸点低的B物质，而残液是沸点高的A物质，精馏是多次简单蒸馏的组合。精馏塔底部是加热区，温度最高；塔顶温度最低。精馏结果，塔顶冷凝收集的是纯低沸点组分，纯高沸点组分则留在塔底。
1.2.精馏塔对塔设备的要求
精馏设备所用的设备及其相互联系，总称为精馏装置，其核心为精馏塔。常用的精馏塔有板式塔和填料塔两类，通称塔设备，和其他传质过程一样，精馏塔对塔设备的要求大致如下：
①生产能力大：即单位塔截面大的气液相流率，不会产生液泛等不正常流动。
②效率高：气液两相在塔内保持充分的密切接触，具有较高的塔板效率或传质效率。
③流体阻力小：流体通过塔设备时阻力降小，可以节省动力费用，在减压操作是时，易于达
到所要求的真空度。
④^
⑤有一定的操作弹性：当气液相流率有一定波动时，两相均能维持正常的流动，而且不会使
效率发生较大的变化。
⑥结构简单，造价低，安装检修方便。
⑦能满足某些工艺的特性：腐蚀性，热敏性，起泡性等。
1.3常用板式塔类型及本设计的选型
常用板式塔类型有很多，如：筛板塔、泡罩塔、舌型塔、浮阀塔等。
）
由于浮阀塔有如下优点：
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，因此维持正常操作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，因气液流过浮阀塔板时阻力较小，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。
而且近几十年来，人们对浮阀塔的研究越来越深入，生产经验越来越丰富，积累的设计数据比较完整，因此设计浮阀塔比较合适。
、
2.设计条件与任务
在一常压操作的连续板式精馏塔(自选塔板类型)内分离乙醇-水混合物,直接蒸汽加热。生产能力和产品的质量要求见下表。
组号处理量/
料液组成
(质量分数)/%
塔顶产品浓度
（
(质量分数)/%
塔釜产品浓度
(质量分数)/%
920 00045≤5
>
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单板压降≤。
工作日：每年300天，每天24小时。
厂址：武汉地区。
3.设计方案的确定
3.1.设计思路
确定设计方案总的原则是在可能的条件下，尽量采用科学技术上的最新成就，使生产达到技术上最先进、经济上最合理的要求，符合优质、高产、安全、低消耗的原则。为此，必须具体考虑如下几点：、
(1) 满足工艺和操作的要求
所设计出来的流程和设备，首先必须保证产品达到任务书上规定的要求，而且质量要稳定，这就要求各流体流量和压头稳定，入塔料液的温度和状态稳定。其次，设计方案需要有一定的操作弹性，各处流量应能在一定范围内进行调节，必要时传热量也可进行调整。因此，在适当的位置安装调节阀门，在管路中安装备用支线。计算传热面积和选取操作指标时，也应考虑到生产上的可能波动。再次，要考虑必需装置的仪表位置，以便能通过这些仪表来观测生产过程是否正常，从而帮助找出不正常的原因。
(2) 满足经济上的要求
要节省热能和电能的消耗，减少设备及基建费用。比如在精馏过程中适当地利用塔顶、塔底的废热，就能节约很多生蒸汽和冷却水，也能减少电能消耗。又如冷却水出口温度的高低，一方面影响到冷却水用量，另方面也影响到所需传热面积的大小，即对操作费和设备费都有影响。同样，回流比的大小对操作费和设备费也有很大影响。
因此在设计时，是否合理利用热能，采用哪种加热方式，以及回流比和其他操作参数是否选得合适等，均要作全面考虑，力求总费用尽可能低一些。而且，应结合具体条件，选择最佳方案。
(3)满足安全生产的要求
酒精属易燃物料，如果其蒸气在车间扩散，一碰到火花就可能发生爆炸。分离酒精的版式塔是在常压下操作的，塔内压力过大或塔骤冷而产生真空，都会使塔受到破坏，因而需要安全装置。
以上三项原则在生产中都是同样重要的。但在化工原理课程设计中，对第一个原则应作较多的考虑，对第二个原则只作定性的考虑，而对第三个原则只要求作一般的考虑。
3.2.）
3.3.加热方式
精馏塔通常设置再沸器，采用间接蒸汽加热，以提供足够的热量。
本设计采用的冷却方式为全凝器冷却。
3.4.选择适宜回流比
适宜的回流比应该通过经济核算来确定，即操作费用和设备折旧费用之和为最低时的回流比为最适宜的回流比。确定回流比的方法为：先求出最小回流比R min，根据经验取操作回流比为最小回流比的～倍，考虑到原始数据和设计任务，本方案取，即：R＝；采用釜液产品去预热原料，可以充分利用釜液产品的余热，节约能源。
3.5.回流方式：泡点回流
泡点回流易于控制,设计和控制时比较方便,而且可以节约能源。
3.6.流程图
!
4. 精馏塔的工艺设计
4.1. 精馏塔全塔物料衡算
F ：进料量（kmol/s ） F x ：原料组成（摩尔分数，下同） D ：塔顶产品流量（kmol/s ） D x ：塔顶组成 W ：塔底残液流量（kmol/s ） W x ：塔底组成
：
原料乙醇组成： x x =45/46
45/46+55/18=24.26% (4.1.1) 塔顶组成：x x =92.5/4692.5/46+7.5/18=82.83% (4.1.2)
塔底组成：x x =
5/465/46+95/18
=2.02% (4.1.3)
进料量：F =20000t ?x ?1
=
20000×103[0.4546+
1?0.45
18
]300×24×3600
=0.0311xxxx /x (4.1.4)
间接蒸汽加热，所以： 物料衡算式：{
x =x +x
xx x =xx x +xx x
(4.1.5)
联立代入求解：{
x =0.0086xxxx /x
x =0.0225xxxx /x
(4.1.6)
4.2. 实际回流比
,
由数据手册查得乙醇-水物系的汽-液平衡数据如下：
表4-1乙醇—水系统的气液平衡数据
由数据可作出下图：
图 乙醇-水的t-x-y 汽液平衡相图
10
20
30
40
50
60
70
80
90100
70
75
80
85
90
95
100
70
80
90
100
温度/℃
乙醇的摩尔分数，x 或y
蒸汽
液体
p=101.3KPa
图乙醇-水的相平衡曲线其中：a(x D,x D);
g（x g,x g）点为a点过平衡线的切线；
因此：我们可以通过公式:
、
x x?x x x x?x x =
x xxx
x xxx+1
(4.2.1)
求出：x xxx=1.44 (4.2.2)操作回流比取最小回流比的倍，
所以：x=x xxx×1.6=2.30 (4.2.3) 4.3.理论塔板数的确定
通过图解法可作下图：
图乙醇—水的y-x图及图解理论塔板|
其中：a(x D,x D),c(x W,x W),e(x F,x F);
b为精馏段操作线在Y轴上的截距，
b=
x x
x+1
=
0.8283
2.30+1
=0.251 (4.3.1)
ab为精馏段操作线；
d点坐标为（,）；
cd为提馏段操作线。
由图可知：精馏段塔板数x x1=13;提馏段塔板数x x2=3；
总理论塔板数x x=16，加料板为第14块板。
4.4.、
4.5.实际塔板数的确定
效率与塔板结构、操作条件、物质的物理性质及流体力学性质有关，它反应了实际塔板上传质过程进行的程度。板效率可用奥康奈尔公式计算：
x x=0.49x(xx x)?0.245 (4.4.1)
注：α——塔顶与塔底平均温度下的相对挥发度
L
μ——塔顶与塔底平均温度下的液相粘度mPa?x?1 4.5.1.精馏段
由图可得x x=78.21℃;x x=82.56℃;
精馏段平均温度：x1=x x+x x
2=78.21+82.56
2
=80.39℃（4.4.2）
-
在图中查得，该温度下乙醇的液相组成为x1=0.4301，汽相组成为x1=0.6286；在数据手册中查的该温度下乙醇的黏度x x1=0.40，水的黏度x x1=0.3543；
丙酮和水的相对挥发度：
x1=
x1/x1
1x11x1)
=
0.6286/0.4301
106286104301
=2.243 (4.4.3）
液相黏度：
lg x x1=x1xxx x1+(1?x1)xxx x1 (4.4.4)
得：
x x1=0.3733mPa?x?1 (4.4.5)
塔板效率：
x x
1
=0.49x(xx x)?0.245=0.5118 (4.4.6)
。
实际塔板数：
x x1=x x1
x x
1
=
13
0.5118
=25.40 (4.4.7)
为了安全起见，精馏段实际塔板数为26块。
4.5.2.提馏段
由图可得x x=78.21℃;x x=95.29℃;
提馏段平均温度：x2=x x+x x
2=78.21+95.29
2
=86.75℃（4.4.8）
在图中查得，该温度下乙醇的液相组成为x2=0.0959，汽相组成为x2=0.4365；
在数据手册中查的该温度下乙醇的黏度x x2=0.37，水的黏度x x2=0.33；
丙酮和水的相对挥发度：
*
x2=
x2/x2
(1?x2)/(1?x2)
=
0.4365/0.0959
(1?0.4365)/(1?0.0959)
=7.303（4.4.9）
液相黏度：
lg x x2=x2xxx x2+(1?x2)xxx x2 (4.4.10) 得：
x x2=0.334mPa?x?1 (4.4.11)
塔板效率：
x x 2=0.49x (xx x )?0.245=0.3938 (4.4.12)
实际塔板数：
x x2
=x x2?1x x 2=20.3938
=5.1 (4.4.13)
为了安全起见，提馏段实际塔板数为6块。
故可知，实际塔板数：
x x =x x1+x x2=26+6=32 （4.4.14）
*
其中，第27块板为加料板。 全塔效率：
x x =x x ?1x x ×100%=16?1
32
×100%=46.9% (4.4.15)
4.6. 精馏塔的工艺条件及有关物性数据计算
4.6.1. 操作压力计算
塔顶操作压力：x x =101.3+4=105.3xxx
每层塔板压降：?P =0.7kPa
进料板的压力：x x =105.3+4×26=209.3xxx 塔底的压力：x x =105.3+4×31=229.8xxx (1) ￥
(2)
精馏段平均压力：x x1=
x x +x x
2=105.3+209.3
2=157.3xxx (3) 提馏段平均压力：x x2=x x +x x
2
=
209.3+229.8
2
=219.55xxx
4.6.2. 操作温度计算
塔顶温度：x x =78.21℃；进料板的温度：x x =82.56℃；塔底的温度：x x =95.29℃。 (1)精馏段平均温度：x m1=x x +x x
2=80.39℃ (2)提馏段平均温度：x m2=x x +x x
2
=88.93℃
4.6.3. 平均摩尔质量计算
塔顶平均摩尔质量： \
x xxx =x x x x +(1?x x )x x =0.8283×46+(1?0.8283)×18=41.19kg /kmol (4.5.1) x xxx =x x x x +(1?x x )x x =0.8413×46+(1?0.8413)×18=41.56kg /kmol (4.5.2)
进料板平均摩尔质量：
x xxx =x x x x +(1?x x )x x =0.2426×46+(1?0.2426)×18=24.79xx /
xxxx (4.5.3)
x xxx =x x x x +(1?x x )x x =0.5508×46+(1?0.2426)×18=33.42xx /xxxx (4.5.4)
塔底平均摩尔质量：
x xxx =x x x x +(1?x x )x x =0.0202×46+(1?0.0202)×18=18.57xx /xxxx (4.5.5)
x xxx=x x x x+(1?x x)x x=0.1931×46+(1?0.1931)×18=23.41xx/ xxxx (4.5.6)
/
可得出：
（1）精馏段平均摩尔质量：
x xx1=(x xxx+x xxx)
2
=32.99kg/kmol (4.5.7)
x xx1=(x xxx+x xxx)
2
=37.49kg/kmol (4.5.8)
(2) 提馏段平均摩尔质量：
x xx2=(x xxx+x xxx)
2
=21.68kg/kmol (4.5.9)
x xx2=(x xxx+x xxx)
2
=28.42kg/kmol (4.5.10)
4.6.4.平均密度计算
…
气相平均密度计算：
由理想气体状态方程，即，
x xx=x x x xx
x
(4.5.11)
液相平均密度计算：
1
x xx
=∑x x/x x (4.5.12)注：x x为该物质的质量分数
塔顶平均密度计算：由x x=78.21℃，查手册得x x=739.9kg/x3; x x=972.8kg/x3
αx=
0.8283×46
0.8283×46+(1?0.8283)×18
=0.9250 (4.5.13)
…
x xxx=
1
αx
x x
+(1?αx)/x x
=753.4xx/x3 (4.5.14)
进料板平均密度计算：由x x=82.56℃，查手册得x x=735.4kg/x3; x x=970.3kg/x3
αx=
0.2426×46
0.2426×46+(1?0.2426)×18
=0.4502 (4.5.15)
x xxx=
1
αx
x x
+(1?αx)/x x
=848.31xx/x3 (4.5.16)
塔底平均密度计算：由x x=95.29℃，查手册得x x=722.4kg/x3; x x=961.8kg/x3
αx=
0.0202×46
0.0202×46+(1?0.0202)×18
=0.05 (4.5.15)
x xxx=
1
αx
x x
+(1?αx)/x x
=946.1xx/x3 (4.5.16)
(1)精馏段平均密度：
。
x xx1=（x xxx+x xxx)/2=800.9xx/x3 (4.5.17)
x xx1=
x x1x xx1x 0x x1
=2.01 xx /x 3
(4.5.18)
(2)提馏段平均密度：
x xx2=（x xxx +x xxx )/2=897.2 xx /x 3 (4.5.19)
x xx2=x x2x xx2x 0x x2
=2.07 xx /x 3
(4.5.20)
4.6.
5. 液体平均表面张力计算
对于二元有机物-水溶液表面张力可用下试计算：
x x 1/4=x xx x x 1/4+x xx x x 1/4
(4.5.21)
；
求x xx ，x xx
B =lg (x x
x x x
)
x xx +x xx =1
A =
B +Q
A =lg (x xx
x x xx
)
Q =0.411(q
T
)(
x x x x
2
3x
?x x x x 2
3) (4.5.22)
x x =x x x x /(x x x x +x x x x )
x x =x x x x /(x x x x +x x x x )
;
式中：下标w 表示水，o 表示有机物；
x x 表示水的摩尔体积，x x 表示有机物的摩尔体积。
（1）精馏段平均表面张力：由x m1=80.39℃，查表得：
x x =17.5xx ?x ?1,x x =62.57xx ?x ?1,x =2
x 1=0.4310,x 1=0.6259 x x =1000x x x x =1000×460.735×999.8=62.60x 3
/xxx
x x =1000x x x x =1000×18971.8
=18.52x 3
/xxx
x x =x x x x
x x x x +x x x x =(1?0.431)×18.52(1?0.431)×18.52+0.431×62.6
=0.281
、
x x =1?0.281=0.719
B =lg (x x
x x )=lg (0.2812.)=?0.959
Q =0.411(q
T
)(
x x x x
2
3x
?x x x x 2
3)
=?0.698
A =
B +Q =?0.959?0.698=?1.657
A =lg (x xx x x xx )?x xx
2x xx
=0.022
x xx +x xx =1?x xx =0.138，x xx =0.862
由x x 1/4
=x xx x x 1/4
+x xx x x 1/4
?x m1=21.41xx ?x ?1
￥
（2）提馏段平均表面张力：由x m2=88.93℃，查表得：
x x =16.7xx ?x ?1,x x =60.90xx ?x ?1,x =2 x 1=0.07276,x 1=0.3886 x x =1000x x x x =1000×460.73×999.8=63.03x 3
/xxx
x x =1000x x x =1000×18966.0
=18.63x 3
/xxx
x x =
x x x x x x x x +x x x x =（1?0.07276）×18.63（1?0.07276）×18.63+0.07276×63.03
=0.790
x x =1?0.790=0.210 B =lg (x x
x x x )=lg (0.79020.719
)=0.473
[
Q =0.411(q
T
)(
x x x x
2
3x
?x x x x 2
3)
=?0.671
A =
B +Q =?0.671+0.790=0.119
A =lg (x xx x x xx )?x xx
2x xx
=1.315
x xx +x xx =1?x xx =0.664，x xx =0.336
由x x 1/4=x xx x x 1/4+x xx x x 1/4
?x m2=41.23xx ?x ?1
4.6.6. 液体平均黏度计算
液体平均黏度计算公式： .
lg x xx =∑x x xxx x
塔顶平均黏度计算：由x x =78.21℃，查手册得x x =0.440xxx ?x ,x x =0.3646xxx ?x , 得：
x xx =0.426xxx ?x
进料板平均黏度计算：由x x =82.56℃，查手册得x x =0.420xxx ?x ,x x =0.3457xxx ?x , 得：
x xx=0.362xxx?x
塔底平均黏度计算：由x x=95.29℃，查手册得x x=0.34xxx?x,x x=0.2985xxx?x,得：
x xx=0.299xxx?x
（1）精馏段液体平均黏度
。
x x m1=x xx+x xx
=0.394xxx?x
（2）提馏段液体平均黏度
x x m1=x xx+x xx
2
=0.331xxx?x
4.7.精馏塔的塔体工艺尺寸计算
4.7.1.气液相流率计算
（1）精馏段
x1=xx=2.3×0.0086=0.01978xxxx/x
x1=(x+1)x=3.3×0.0086=0.02838xxxx/x ^
（2）提馏段
x2=x1+xx=0.001978+1×0.0311=0.05088xxxx/x
x2=x1?(1?x)x=0.02838xxxx/x
4.7.2.塔径计算
（1）精馏段
x x1=x1x xx1
x xx1
=
0.01978×32.99
800.9
=0.000815x3/x
x x1=x1x xx1
x xx1
=
0.02838×37.49
2.01
=0.529x3/x
查史密斯关联图（图），横坐标为：x x1
x x1×(x xx1
x xx1
)12=0.000815
0.529
×(800.9
2.01
)12=0.031
,
图史密斯关联图
取板间距x x =0.4x ,板上液层高度x x =0.05x 则：x x ?x x =0.35x 查图得：x 20=0.075
C =x 20(
x x120
)0.2
=0.076 x xxx =x √x xx1?x xx2
x xx1
=1.52x /x
取安全系数为，则空塔气速为：
u =0.7x xxx =1.064x /x
|
D =√
4x x1
xx
=0.80x
按标准塔径圆整后为D =0.8m 截塔面积为：x x =x 4
x 2=0.502x 2
实际空塔气速：u =x x1x x
=1.05x /x
（2）提馏段
x x2=
x 2x xx2x xx1=0.05088×21.68897.2
=0.00123x 3
/x
x x2=x 2x xx2x xx2=0.02838×28.422.07
=0.390x 3
/x
查史密斯关联图，横坐标为：x
x2
x x2
×(x xx2x xx2
)12
=
0.001230.390
×(897.22.07)1
2
=0.066
.
取板间距x x =0.4x ,板上液层高度x x =0.05x 则：x x ?x x =0.35x 查图得：x 20=0.084
C =x 20(
x x120
)0.2
=0.097 x xxx =x √x xx1?x xx2
xx1
=2.02x /x
取安全系数为，则空塔气速为：
u =0.7x xxx =1.414x /x D =√
4x x1
xx
=0.59x 按标准塔径圆整后为D =0.8m 《
截塔面积为：x x =x 4
x 2=0.502x
2
实际空塔气速：u =
x x1x x
=0.78x /x
4.7.3. 精馏塔有效高度计算
（1）精馏段有效高度
x1=(x x1?1)x x=(26?1)×0.4=10x （2）提馏段有效高度
x2=(x x2?1)x x=(6?1)×0.4=2x 在进料板上方开一个人孔，其高度为，故精馏塔有效高度：x=x1+x2=12.5x 5.；
5.塔板工艺尺寸的计算
6.1.精馏段塔板工艺尺寸的计算
6.1.1.溢流装置计算
因塔径D=,可选用单溢流弓形降液管，采用凹形受液盘。各项计算如下：6.1.1.1.堰长x x
取x x=0.70D=0.56m
6.1.1.2.溢流堰高度x xx
\
由x x=x x?x xx,堰上液层高度：
x xx=2.84
1000
x(
x x1
x x
)
2
3
其中，x xx为堰上液层高度，m;
x x为塔内液体流量，x3/x;
x x为堰长，m；
E为收缩系数，可由液流收缩系数算图求得，近似为1。
x xx=2.84
1000
×1×(
0.000815×3600
0.56
)
2
3=0.0086m>0.006m
所以选取平直堰，则取板上流层高度x x=50xx。
@
对一般的塔，板上流层高度x x可在50~100mm范围内选取，这样，在求出x xx后可按下式给出的范围确定x x：50?x xx≤x x≤100?x xx（式中单位为mm）。
故x x=x x?x xx=0.05?0.0086=0.0414x
6.1.1.3.弓形降液管宽度x x和截面积x x
图弓形降液管参数图
由x x/x=0.70查弓形降液管参数图得x x
x x =0.093；x x
x
=0.16
故
x x=0.093x x=0.093×0.64=0.060x3 >
x x=0.16D=0.16×0.80=0.128m
验算液体在降液管中停留时间，即：
θ=
x x x x
x1=
0.060×0.4
.
=29.4x>5x
所以降液管设计合理。
6.1.1.4.降液管底隙高度x0
x0=
x x1 x x x0′
液体流经底隙的流速一般不大于降液管内的线速度，一般可取~s,则取x0′=0.07x/x,
x0=x x1
x x x0′=0.000815
0.56×0.10
=0.0207m>(0.02~0.025)m
所以降液管底隙高度设计合理，选用凹形受液盘（对于直径在800mm以上的大盘，一般多采用凹形受液盘）。又因为凹形受液盘深度一般在50mm以上，有侧线出料时宜取深些，故在这里取深度h=80mm。
…
设置入口堰既要多占用一定的塔板面积，还易使沉淀物在此淤积而造成堵塞，因此不设入口堰。
6.1.2.塔板设计
6.1.2.1.塔板分块
塔板有整块式和分块式两种，直径在800mm一下的小塔多采用整块式塔板，直径在900mm以上的多采用分块式塔板。
D=800mm，塔径采用整块式或分块式皆可，在此我们选取整块式。
6.1.2.2.边缘区宽度确定
①安定区的宽度x x是指入口堰或出口堰与离它最近一排孔的中心线之间的距离，其值可按下述经
验范围选取：
当塔径D>，时，x x=60~75mm；
—
当D<，时，x x=80~110mm。
直径小于1m的小塔，安定区可依具体情况适当缩小。
所以取x x=80mm=0.08m。
②边缘区的宽度x x要根据塔板支撑的需要而定，小塔约为30~50mm，大塔约为50~75mm，这里取
x x=40xx=0.04m
6.1.2.3.浮阀数目与开孔率
浮阀的形式有很多种，在这里使用F1型重阀，直径均为39mm。对F1型浮阀，当板上所有浮阀刚刚全开时，x0x的大小在9~12之间。在设计时，取
x0x=9
对于常压操作的浮阀塔板，x0=x0x，所以其阀孔临界动能因数x0x等于阀孔动能因数x0 ,
x 0x =
x x x
=
9
√2.01
=6.348 浮阀数N =
x x x 4x 02x 0
=
0.529
3.144
×0.0392
×6.348=70
6.1.2.4. 阀孔的排列
鼓泡区面积x x 计算：
在确定了弓形宽度x x ，安定区的宽度x x 和边缘区的宽度x x 之后，应按下式计算鼓泡区面积：
x x =2(x √x 2
?x 2
+xx 2180xxxxxx x
x
)
式中 x x 为鼓泡区面积，x 2
;
;
x =x
2
?(x x +x x ),x ;
r =
x
2
?x x ,x ; xxxxxx x
x 为以弧度表示的反三角函数。
计算：
x =
x
2
?(x x +x x )=0.40?(0.128+0.06)=0.212x r =x
?x x =0.40?0.04=0.36x
x x =2(x √x 2?x 2
+xx 2180xxxxxx x x
)
=2×(0.212×√0.362
?0.2122
+3.14×0.362180xxxxxx 0.212
0.36
=0.2866x 2
、
在塔板鼓泡区间，阀孔的排列有正三角形和等腰三角形两种方式。按照阀孔中心联线与液流方向的关系，正三角形排列又分为顺排和叉排两种方式。对于整块式塔板，多采用正三角形叉排，其孔心距有75mm 、100mm 、125mm 、150mm 等几种。 阀孔按照等边三角形排列时
t =x 0√
0.907x x
x 0
式中t 为等边三角形的孔心距，m x 0为阀孔直径，m
x 0为阀孔总面积，x 0=
x x
x 0
,x 计算：
t =0.039√
0.907×0.2866
0.5296.348
=0.0688m
取整得t=.
】
根据已确定的孔径作图，
图边缘区挡板设置图在鼓泡区内实际布置得出的确定的阀孔总数N=63，由式
N=
x x
x
4x0
2x
得：
x0=
x x
x
4x0
2x
=
0.529
3.14
4
×0.0392×63
=7.033m/s
则
x0=x0√x x=7.033×√2.01=10∈（9~12）
开孔率φ=x0
x x
N=（
x0
x
)2=70×(
0.039
0.8
)2=14.98%
,
因此作图得到的阀孔数能满足要求。
6.2.提馏段塔板工艺尺寸的计算
6.2.1.溢流装置计算
因塔径D=,可选用单溢流弓形降液管，采用凹形受液盘。各项计算如下：6.2.1.1.溢流堰高度x xx
由x x=x x?x xx,堰上液层高度：
x xx=2.84
1000
x(
x x2
x x
)
2
3=
2.84
1000
×1×(
0.00123×3600
0.56
)
2
3=0.0113m>0.006m
所以选取平直堰，则取板上流层高度x x=50xx。
|
对一般的塔，板上流层高度x x可在50~100mm范围内选取，这样，在求出x xx后可按下式给出的范围确定x x：50?x xx≤x x≤100?x xx（式中单位为mm）。
故x x=x x?x xx=0.05?0.0113=0.00387x
6.2.1.2.弓形降液管宽度x x和截面积x x
由x x/x=0.70查弓形降液管参数图得x x
x x =0.093；x x
x
=0.16
故
x x=0.093x x=0.093×0.64=0.060x3
x x=0.16D=0.16×0.80=0.128m
验算液体在降液管中停留时间，即：
—
θ=
x x x x
x2=
0.060×0.4
.
=19.51x>5x
所以降液管设计合理。
6.2.1.3.降液管底隙高度x0
x0=
x x2 x x x0′
液体流经底隙的流速一般不大于降液管内的线速度，一般可取~s,则取x0′=0.07x/x,
x0=x x2
x x x0′=0.00123
0.56×0.10
=0.0313m>(0.02~0.025)m
所以降液管底隙高度设计合理，选用凹形受液盘（对于直径在800mm以上的大盘，一般多采用凹形受液盘）。又因为凹形受液盘深度一般在50mm以上，有侧线出料时宜取深些，故在这里取深度h=80mm。
设置入口堰既要多占用一定的塔板面积，还易使沉淀物在此淤积而造成堵塞，因此不设入口堰。
6.2.2.塔板设计
6.2.2.1.|
6.2.2.2.塔板分块
塔板有整块式和分块式两种，直径在800mm一下的小塔多采用整块式塔板，直径在900mm以上的多采用分块式塔板。
D=800mm，塔径采用整块式或分块式皆可，在此我们选取整块式。
6.2.2.3.边缘区宽度确定
取x x=60mm=0.06m；
取x x=40xx=0.04m。
6.2.2.4.浮阀数目与开孔率
浮阀的形式有很多种，在这里使用F1型重阀，直径均为39mm。对F1型浮阀，当板上所有浮阀刚刚全开时，x0x的大小在9~12之间。在设计时，取
【
x0x=11
x0x=x
x x
=
11
√2.07
=7.646 x0=x0x
浮阀数N=
x x
x
4x0
2x
=
0.390
3.14
4
×0.0392×7.646
=43
6.2.2.5.阀孔的排列
鼓泡区面积x x计算：
乙醇水精馏塔设计
⑴综合运用“化工原理”和相关选修课程的知识，联系化工生产的实际完成单元操作的化工设计实践，初步掌握化工单元操作的基本程序和方法。 ⑵熟悉查阅资料和标准、正确选用公式，数据选用简洁，文字和工程语言正确表达设计思路和结果。 ⑶树立正确设计思想，培养工程、经济和环保意识，提高分析工程问题的能力。二、设计任务及操作条件在一常压操作的连续精馏塔分离乙醇－水混合物。 生产能力（塔顶产品）3000 kg/h 操作周期 300 天／年 进料组成 25% （质量分数，下同） 塔顶馏出液组成≥94% 塔底馏出液组成≤0.1% 操作压力 4kPa（塔顶表压） 进料热状况泡点 单板压降：≤0.7 kPa 设备型式筛板 三、设计容： (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件数据的计算； (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) 绘制生产工艺流程图； (10) 绘制精馏塔设计条件图； (11) 对设计过程的评述和有关问题的讨论。 [ 设计计算 ] （一）设计方案选定 本设计任务为分离水－乙醇混合物。 原料液由泵从原料储罐中引出，在预热器中预热至84℃后送入连续板式精馏塔（筛板塔），塔顶上升蒸汽流采用强制循环式列管全凝器冷凝后一部分作为回流液，其余作为产品经冷却至25℃后送至产品槽；塔釜采用热虹吸立式再沸器提供气相流，塔釜残液送至废热锅炉。 1精馏方式：本设计采用连续精馏方式。原料液连续加入精馏塔中，并连续收集产物和排出残液。其优点是集成度高，可控性好，产品质量稳定。由于所涉浓度围乙醇和水的挥发度相差较大，因而无须采用特殊精馏。 2操作压力：本设计选择常压，常压操作对设备要求低，操作费用低，适用于乙醇和水这类非热敏沸点在常温（工业低温段）物系分离。 3塔板形式：根据生产要求，选择结构简单，易于加工，造价低廉的筛板塔，筛板塔处理能力大，塔板效率高，压降较低，在乙醇和水这种黏度不大的分离工艺中有很好表现。 4加料方式和加料热状态：加料方式选择加料泵打入。由于原料温度稳定，为减少操作成本采用30度原料冷液进料。
(完整版)年产45万吨乙醇精馏工段工艺设计毕业设计
年产45万吨乙醇精馏工段工艺设 计 The Process Design of Ethanol Refining Section of 450 kt/a
目录 摘要 ....................................................................................................................... Abstract ................................................................................................................引言 .......................................................................................................................第一章绪论....................................................................................................... 1.1 国内乙醇工业的发展现状 ....................................................................................... 1.2 精馏塔的相关概述 ................................................................................................... 1.2.1精馏原理及其在化工生产上的应用..................................................................... 1.2.2精馏塔对塔设备的要求......................................................................................... 1.2.3常用板式塔类型及本设计的选型......................................................................... 1.2.4本设计所选塔的特性.............................................................................................第二章工艺流程选择与原材料的计算............................................................. 2.1 乙醇精馏工艺流程的概述 ....................................................................................... 2.2 乙醇原料的计算 ..................................................................................................... 2.2.1理论玉米秸秆葡萄糖消耗量................................................................................. 2.2.2实际玉米秸秆耗量 .................................................................................................第三章精馏设备的设计内容............................................................................. 3.1 塔板的工艺设计 ....................................................................................................... 3.1.1精馏塔全塔物料衡算............................................................................................. 3.1.2理论塔板数的确定 ................................................................................................. 3.1.3精馏塔操作工艺条件及相关物性数据的计算..................................................... 3.1.4塔板主要工艺结构尺寸的计算.............................................................................
化工原理课程设计乙醇水精馏塔设计说明书
化工原理课程设计 题目：乙醇水精馏筛板塔设计 ( 设计时间：2010、12、20-2011、1、6 / 》 ：
化工原理课程设计任务书（化工1） 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：≤ 工艺参数 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 (3) 1概述 (4) 设计目的 (4) 塔设备简介 (4) 2设计说明书 (6) 流程简介 (6) 工艺参数选择 (7) ) 3 工艺计算 (8) 物料衡算 (8) 理论塔板数的计算 (8) 查找各体系的汽液相平衡数据 (8) 如表3-1 (8) q线方程 (9) 平衡线 (9) 回流比 (10) … 操作线方程 (10) 理论板数的计算 (11) 实际塔板数的计算 (11) 全塔效率ET (11) 实际板数NE (12) 4塔的结构计算 (13) 混合组分的平均物性参数的计算 (13) 平均分子量的计算 (13) 】 平均密度的计算 (14) 塔高的计算 (15) 塔径的计算 (15) 初步计算塔径 (16) 塔径的圆整 (17) 塔板结构参数的确定 (17) 溢流装置的设计 (17) 塔盘布置（如图4-4） (17) ` 筛孔数及排列并计算开孔率 (18) 筛口气速和筛孔数的计算 (19) 5 精馏塔的流体力学性能验算 (20) 分别核算精馏段、提留段是否能通过流体力学验算 (20) 液沫夹带校核 (20)
乙醇-正丙醇精馏塔设计说明书
化学与环境工程学院 《化工原理》课程设计 设计题目：年产量万吨乙醇-正丙醇精馏塔设计 专业班级： 指导教师： 学生姓名： 学号： 起止日期 目录 1．设计任务.............................. 错误!未定义书签。2．设计方案.............................. 错误!未定义书签。 物料衡算............................. 错误!未定义书签。 摩尔衡算............................ 错误!未定义书签。4．塔体主要工艺尺寸...................... 错误!未定义书签。 塔板数的确定......................... 错误!未定义书签。 塔板压力设计...................... 错误!未定义书签。 塔板温度计算...................... 错误!未定义书签。 物料相对挥发度计算................ 错误!未定义书签。 回流比计算........................ 错误!未定义书签。
塔板物料衡算...................... 错误!未定义书签。 实际塔板数的计算.................. 错误!未定义书签。 实际塔板数计算.................... 错误!未定义书签。 塔径计算............................. 错误!未定义书签。 平均摩尔质量计算.................. 错误!未定义书签。 平均密度计算...................... 错误!未定义书签。 液相表面张力计算.................. 错误!未定义书签。 塔径计算.......................... 错误!未定义书签。 塔截面积............................. 错误!未定义书签。 精馏塔有效高度计算................... 错误!未定义书签。 精馏塔热量衡算....................... 错误!未定义书签。 塔顶冷凝器的热量衡算.............. 错误!未定义书签。 全塔的热量衡算.................... 错误!未定义书签。5．板主要工艺尺寸计算.................... 错误!未定义书签。 溢流装置计算......................... 错误!未定义书签。 堰长 l............................ 错误!未定义书签。 w 溢流堰高度 h...................... 错误!未定义书签。 W 弓形降液管宽度W d和截面积A f........ 错误!未定义书签。 降液管底隙高度h0.................. 错误!未定义书签。 塔板布置............................. 错误!未定义书签。 塔板的选用........................ 错误!未定义书签。 边缘宽度和破沫区宽度的确定........ 错误!未定义书签。
乙醇-水连续浮阀式精馏塔的设计方案
乙醇－水连续浮阀式精馏塔的设计方案 第1章前言 1.1精馏原理及其在化工生产上的应用 实际生产中，在精馏柱及精馏塔中精馏时，上述部分气化和部分冷凝是同时进行的。 对理想液态混合物精馏时，最后得到的馏液(气相冷却而成)是沸点低的B物质，而残液是沸点高的A物质，精馏是多次简单蒸馏的组合。精馏塔底部是加热区，温度最高；塔顶温度最低。精馏结果，塔顶冷凝收集的是纯低沸点组分，纯高沸点组分则留在塔底。 1.2精馏塔对塔设备的要求 精馏设备所用的设备及其相互联系，总称为精馏装置，其核心为精馏塔。常用的精馏塔有板式塔和填料塔两类，通称塔设备，和其他传质过程一样，精馏塔对塔设备的要求大致如下： 一：生产能力大：即单位塔截面大的气液相流率，不会产生液泛等不正常流 动。 二：效率高：气液两相在塔保持充分的密切接触，具有较高的塔板效率或传质效率。 三：流体阻力小：流体通过塔设备时阻力降小，可以节省动力费用，在减压操作是时，易于达到所要求的真空度。 四：有一定的操作弹性：当气液相流率有一定波动时，两相均能维持正常的流动，而且不会使效率发生较大的变化。 五：结构简单，造价低，安装检修方便。
六：能满足某些工艺的特性：腐蚀性，热敏性，起泡性等。 1.4常用板式塔类型及本设计的选型 常用板式塔类型有很多，如：筛板塔、泡罩塔、舌型塔、浮阀塔等。而浮阀塔具有很多优点，且加工方便，故有关浮阀塔板的研究开发远较其他形式的塔板广泛，是目前新型塔板研开发的主要方向。近年来与浮阀塔一直成为化工生中主要的传质设备，浮阀塔多用不锈钢板或合金。实际操作表明，浮阀在一定程度的漏夜状态下，使其操作板效率明显下降，其操作的负荷围较泡罩塔窄，但设计良好的塔其操作弹性仍可达到满意的程度。 浮阀塔塔板是在泡罩塔板和筛孔塔板的基础上发展起来的，它吸收了两者的优点。所以在此我们使用浮阀塔，浮阀塔的突出优点是结构简单，造价低，制造方便；塔板开孔率大，生产能力大等。 乙醇与水的分离是正常物系的分离，精馏的意义重大，在化工生产中应用非常广泛，对于提纯物质有非常重要的意义。所以有必要做好本次设计 1.4．本设计所选塔的特性 浮阀塔的优点是： 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，因此维持正常操作而允许 的负荷波动围比筛板塔，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，因气液流过浮阀塔板时阻力较小，使气体压降及液面落差
乙醇—水溶液精馏塔设计[精选.]
第一章绪论 (2) 一、目的： (2) 二、已知参数： (2) 三、设计内容： (2) 第二章课程设计报告内容 (3) 一、精馏流程的确定 (3) 二、塔的物料衡算 (3) 三、塔板数的确定 (4) 四、塔的工艺条件及物性数据计算 (6) 五、精馏段气液负荷计算 (10) 六、塔和塔板主要工艺尺寸计算 (10) 七、筛板的流体力学验算 (15) 八、塔板负荷性能图 (18) 九、筛板塔的工艺设计计算结果总表 (22) 十、精馏塔的附属设备及接管尺寸 (22) 第三章总结 (23) .
乙醇——水连续精馏塔的设计 第一章绪论 一、目的： 通过课程设计进一步巩固课本所学的内容，培养学生运用所学理论知识进行化工单元过程设计的初步能力，使所学的知识系统化，通过本次设计，应了解设计的内容，方法及步骤，使学生具有调节技术资料，自行确定设计方案，进行设计计算，并绘制设备条件图、编写设计说明书。 在常压连续精馏塔中精馏分离含乙醇25%的乙醇—水混合液，分离后塔顶馏出液中含乙醇量不小于94%，塔底釜液中含乙醇不高于0.1%（均为质量分数）。 二、已知参数： （1）设计任务 ●进料乙醇 X = 25 %（质量分数，下同） ●生产能力 Q = 80t/d ●塔顶产品组成 > 94 % ●塔底产品组成 < 0.1 % （2）操作条件 ●操作压强：常压 ●精馏塔塔顶压强：Z = 4 KPa ●进料热状态：泡点进料 ●回流比：自定待测 ●冷却水： 20 ℃ ●加热蒸汽：低压蒸汽，0.2 MPa ●单板压强：≤ 0.7 ●全塔效率：E T = 52 % ●建厂地址：南京地区 ●塔顶为全凝器，中间泡点进料，筛板式连续精馏 三、设计内容： （1）设计方案的确定及流程说明 （2）塔的工艺计算
化工原理课程设计(乙醇_水溶液连续精馏塔优化设计)
专业资料 化工原理课程设计题目乙醇-水溶液连续精馏塔优化设计
目录 1.设计任务书 (3) 2.英文摘要前言 (4) 3.前言 (4) 4.精馏塔优化设计 (5) 5.精馏塔优化设计计算 (5) 6.设计计算结果总表 (22) 7.参考文献 (23) 8.课程设计心得 (23)
精馏塔优化设计任务书 一、设计题目 乙醇—水溶液连续精馏塔优化设计 二、设计条件 1．处理量： 16000 （吨/年） 2．料液浓度： 40 （wt%） 3．产品浓度： 92 （wt%） 4．易挥发组分回收率： 99.99% 5．每年实际生产时间：7200小时/年 6. 操作条件： ①间接蒸汽加热； ②塔顶压强：1.03 atm（绝对压强） ③进料热状况：泡点进料； 三、设计任务 a) 流程的确定与说明； b) 塔板和塔径计算； c) 塔盘结构设计 i. 浮阀塔盘工艺尺寸及布置简图； ii. 流体力学验算； iii. 塔板负荷性能图。 d) 其它 i. 加热蒸汽消耗量； ii. 冷凝器的传热面积及冷却水的消耗量 e) 有关附属设备的设计和选型，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。
乙醇——水溶液连续精馏塔优化设计 （某大学化学化工学院） 摘要：设计一座连续浮阀塔，通过对原料，产品的要求和物性参数的确定及对主要尺寸的计算，工艺设计和附属设备结果选型设计，完成对乙醇-水精馏工艺流程和主题设备设计。 关键词：精馏塔，浮阀塔，精馏塔的附属设备。 （Department of Chemistry,University of South China,Hengyang 421001） Abstract: The design of a continuous distillation valve column, in the material, product requirements and the main physical parameters and to determine the size, process design and selection of equipment and design results, completion of the ethanol-water distillation process and equipment design theme. Keywords: rectification column, valve tower, accessory equipment of the rectification column.
乙醇水精馏塔设计化工原理课程设计
题目：乙醇水精馏筛板塔设计 设计时间： 化工原理课程设计任务书（化工1） 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 (6) 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 (8) 3.1物料衡算 (8) 3.2理论塔板数的计算 (8) 3.2.1查找各体系的汽液相平衡数据 (8) 如表3-1 (8) 3.2.2q线方程 (9) 3.2.3平衡线 (9) 3.2.4回流比 (10) 3.2.5操作线方程 (11) 3.2.6理论板数的计算 (11) 3.3实际塔板数的计算 (11) 3.3.1全塔效率ET (11) 3.3.2实际板数NE (12) 4塔的结构计算 (13)
乙醇精馏塔设计(1)资料
化工原理课程设计 设计题目：乙醇精馏塔 前言 精馏塔是进行精馏的一种塔式汽液接触装置，又称为蒸馏塔。有板式塔与填料塔两种主要类型。根据操作方式又可分为连续精馏塔与间歇精馏塔。 蒸气由塔底进入，与下降液进行逆流接触，两相接触中，下降液中的易挥发(低沸点)组分不断地向蒸气中转移，蒸气中的难挥发(高沸点)组分不断地向下降液中转移，蒸气愈接近塔顶，其易挥发组分浓度愈高，而下降液愈接近塔底，其难挥发组分则愈富集，达到组分分离的目的。由塔顶上升的蒸气进入冷凝器，冷凝的液体的一部分作为回流液返回塔顶进入精馏塔中，其余的部分则作为馏出液取出。塔底流出的液体，其中的一部分送入再沸器，热蒸发后，蒸气返回塔中，另一部分液体作为釜残液取出。 精馏塔的工作原理是根据各混合气体的汽化点（或沸点）的不同，控制塔各节的不同温度，达到分离提纯的目的。 化工生产常需进行液体混合物的分离以达到提纯或回收有用组分的目的，精馏操作在化工、石油化工、轻工等工业生产中中占有重要的地位。为此，掌握气液相平衡关系，熟悉各种塔型的操作特性，对选择、设计和分析分离过程中的各种参数是非常重要的。 要想把低纯度的乙醇水溶液提升到高纯度，要用连续精馏的方法，因为乙醇和水的挥发度相差不大。精馏是多数分离过程，即同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程，因此可使混合液得到几乎完全的分离。化工厂中精馏操作是在直立圆形的精馏塔内进行的，塔内装有若干层塔板或充填一定高度的填料。为实现精馏分离操作，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。 本次设计的筛板塔是化工生产中主要的气液传质设备。此设计针对二元物系的精馏问题进行分析、选取、计算、核算、绘图等，是较完整的精馏设计过程。 本设计包括设计方案的选取，主要设备的工艺设计计算——物料衡算、热量衡算、工艺参数的选定、设备的结构设计和工艺尺寸的设计计算，辅助设备的选型，工艺流程图，主要设备的工艺条件图等内容。通过对精馏塔的运算，调试出塔的工艺流程、生产操作条件及物性参数，以保证精馏过程的顺利进行并使效率尽可能的提高。
乙醇_水精馏塔设计说明
符号说明：英文字母 Aa---- 塔板的开孔区面积，m2 A f---- 降液管的截面积, m2 A T----塔的截面积 m C----负荷因子无因次 C20----表面力为20mN/m的负荷因子 d o----阀孔直径 D----塔径 e v----液沫夹带量 kg液/kg气 E T----总板效率 R----回流比 R min----最小回流比 M----平均摩尔质量 kg/kmol t m----平均温度℃ g----重力加速度 9.81m/s2 F----阀孔气相动能因子 kg1/2/(s.m1/2) h l----进口堰与降液管间的水平距离 m h c----与干板压降相当的液柱高度 m h f----塔板上鼓层高度 m h L----板上清液层高度 m h1----与板上液层阻力相当的液注高度 m ho----降液管底隙高度 m h ow----堰上液层高度 m h W----溢流堰高度 m h P----与克服表面力的压降相当的液注高度m H-----浮阀塔高度 m H B----塔底空间高度 m H d----降液管清液层高度 m H D----塔顶空间高度 m H F----进料板处塔板间距 m H T·----人孔处塔板间距 m H T----塔板间距 m l W----堰长 m Ls----液体体积流量 m3/s N----阀孔数目 P----操作压力 KPa △P---压力降 KPa △Pp---气体通过每层筛的压降 KPa N T----理论板层数 u----空塔气速 m/s V s----气体体积流量 m3/s W c----边缘无效区宽度 m W d----弓形降液管宽度 m W s ----破沫区宽度 m 希腊字母 θ----液体在降液管停留的时间 s υ----粘度 mPa.s ρ----密度 kg/m3 σ----表面力N/m φ----开孔率无因次 X`----质量分率无因次 下标 Max---- 最大的 Min ---- 最小的 L---- 液相的 V---- 气相的 m----精馏段 n-----提馏段 D----塔顶 F-----进料板 W----塔釜
乙醇精馏塔设计毕业论文
乙醇精馏塔设计毕业论文 目录 摘要................................................................. I Abstract............................................................. II 第一章绪论 (1) 1.1 设计的目的和意义 (1) 1.2 产品的性质及用途 (1) 1.2.1 物理性质 (1) 1.2.2 化学性质 (2) 1.2.3 乙醇的用途 (2) 第二章工艺流程的选择和确定 (3) 2.1 粗乙醇的精馏 (3) 2.1.1 精馏原理 (3) 2.1.2 精馏工艺和精馏塔的选择 (3) 2.2 乙醇精馏流程 (5) 第三章物料和能量衡算 (7) 3.1 物料衡算 (7) 3.1.1 粗乙醇精馏的物料平衡计算 (7) 3.1.2 主塔的物料平衡计算 (8) 3.2 主精馏塔能量衡算 (9) 3.2.1 带入热量计算 (9) 3.2.2 带出热量计算 (10) 3.2.3 冷却水用量计算 (10) 第四章精馏塔的设计 (11) 4.1 主精馏塔的设计 (11) 4.1.1 精馏塔全塔物料衡算及塔板数的确定 (11) 4.1.2 求最小回流比及操作回流比 (12) 4.1.3 气液相负荷 (12) 4.2 求操作线方程 (12) 4.3 图解法求理论板 (13) 4.3.1 塔板、气液平衡相图 (13) 4.3.2 板效率及实际塔板数 (14) 4.4 操作条件 (14) 4.4.1 操作压力 (14) 4.4.2 混合液气相密度 (15) 4.4.3 混合液液相密度 (16) 4.4.4 表面力 (16)
乙醇和水混合液精馏塔课程设计
新疆工程学院 化工原理课程设计说明书 题目名称：年产量为8000t的乙醇-水混合液 精馏塔的工艺设计 系部：化学与环境工程系 专业班级：化学工程与工艺13-1 学生姓名：杨彪 指导老师：杨智勇 完成日期： 2016.6.27
格式及要求 1、摘要 1)摘要正文 (小四，宋体) 摘要内容200～300字为易，要包括目的、方法、结果和结论。 2）关键词 XXXX；XXXX；XXXX (3个主题词) (小四，黑体) 2、目录格式 目录(三号，黑体，居中) 1 XXXXX（小四，黑体） 1 1.l XXXXX(小四，宋体) 2 1.1.1 XXXXX(同上) 3 3、说明书正文格式： 1. XXXXX (三号，黑体) 1．1 XXXXX(四号，黑体) 1.1.1 XXXXX(小四，黑体) 正文：XXXXX(小四，宋体) （页码居中） 4、参考文献格式： 列出的参考文献限于作者直接阅读过的、最主要的且一般要求发表在正式出版物上的文献。参考文献的著录，按文稿中引用顺序排列。 参考文献内容(五号，宋体) 示例如下： 期刊——[序号]作者1，作者2…，作者n．题(篇)名，刊名(版本)，出版年，卷次(期次)。 图书——[序号]作者1，作者2…，作者n．．书名，版本，出版地，出版者，出版年。 5、.纸型、页码及版心要求： 纸型： A4，双面打印 页码：居中，小五 版心距离：高：240mm(含页眉及页码)，宽：160mm 相当于A4纸每页40行，每行38个字。 6、量和单位的使用： 必须符合国家标准规定，不得使用已废弃的单位。量和单位不用中文名称，而用法定符号表示。
新疆工程学院课程设计任务书
乙醇——水筛板精馏塔工艺设计-课程设计
学院 化工原理课程设计任务书 专业： 班级： 姓名： 学号： 设计时间： 设计题目：乙醇——水筛板精馏塔工艺设计 （取至南京某厂药用酒精生产现场） 设计条件： 1. 常压操作，P=1 atm（绝压）。 2. 原料来至上游的粗馏塔，为95——96℃的饱和蒸汽。因沿 程热损失，进精馏塔时原料液温度降为90℃。 3. 塔顶产品为浓度92.41%（质量分率）的药用乙醇，产量为 40吨/日。 4．塔釜排出的残液中要求乙醇的浓度不大于0.03%（质量分 率）。 5．塔釜采用饱和水蒸汽加热（加热方式自选）；塔顶采用全凝器，泡点回流。 。 6．操作回流比R=（1.1——2.0）R min 设计任务： 1. 完成该精馏塔工艺设计，包括辅助设备及进出口接管的计 算和选型。 2．画出带控制点的工艺流程图，t-x-y相平衡图，塔板负 荷性能图，筛孔布置图以及塔的工艺条件图。 3．写出该精流塔的设计说明书，包括设计结果汇总和对自己 设计的评价。 指导教师：时间
1设计任务 1.1 任务 1.1.1 设计题目乙醇—水筛板精馏塔工艺设计（取至南京某厂药用酒 精生产现场） 1.1.2 设计条件 1.常压操作，P＝1 atm（绝压）。 2．原料来至上游的粗馏塔，为95－96℃的饱和蒸气。 因沿程热损失，进精馏塔时原料液温度降为90℃。 3．塔顶产品为浓度92.41%（质量分率）的药用乙醇， 产量为40吨/日。 4．塔釜排出的残液中要求乙醇的浓度不大于0.03％ (质量分率)。 5．塔釜采用饱和水蒸气加热（加热方式自选）；塔顶 采用全凝器，泡点回流。 6．操作回流比R=(1.1—2.0) R。 min 1.1.3 设计任务 1.完成该精馏塔工艺设计，包括辅助设备及进出口接 管的计算和选型。 2．画出带控制点的工艺流程示意图，t-x-y相平衡 图，塔板负荷性能图，筛孔布置图以及塔的工艺条 件图。 3．写出该精馏塔的设计说明书，包括设计结果汇总 和对自己设计的评价。 1.2 设计方案论证及确定 1.2.1 生产时日 设计要求塔日产40吨92.41%乙醇，工厂实行三班制，每班工作8小时，每天24小时连续正常工作。 1.2.2 选择塔型 精馏塔属气—液传质设备。气—液传质设备主要分为板式塔和填料塔两大类。该塔设计生产时日要求较大，由板式塔与填料塔比较[1]知：板式塔直径放大
乙醇—水溶液精馏塔设计
乙醇-水溶液连续精馏塔设计 目录 1.设计任务书 (3) 2.英文摘要前言 (4) 3.前言 (4) 4.精馏塔优化设计 (5) 5.精馏塔优化设计计算 (5) 6.设计计算结果总表 (22) 7., 8.参考文献 (23) 9.课程设计心得 (23) 精馏塔设计任务书 一、设计题目 乙醇—水溶液连续精馏塔设计 二、设计条件 1．处理量： 15000 （吨/年） 2．料液浓度： 35 （wt%） ！ 3．产品浓度： 93 （wt%） 4．易挥发组分回收率： 99% 5．每年实际生产时间：7200小时/年 6. 操作条件： ①间接蒸汽加热； ②塔顶压强： atm（绝对压强） ③进料热状况：泡点进料； 三、设计任务
a) 流程的确定与说明； b) 塔板和塔径计算； 、 c) 塔盘结构设计 i. 浮阀塔盘工艺尺寸及布置简图； ii. 流体力学验算； iii. 塔板负荷性能图。 d) 其它 i. 加热蒸汽消耗量； ii. 冷凝器的传热面积及冷却水的消耗量 e) 有关附属设备的设计和选型，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。 乙醇——水溶液连续精馏塔优化设计 前言 ！ 乙醇在工业、医药、民用等方面，都有很广泛的应用，是很重要的一种原料。在很多方面，要求乙醇有不同的纯度，有时要求纯度很高，甚至是无水乙醇，这是很有困难的，因为乙醇极具挥发性，也极具溶解性，所以，想要得到高纯度的乙醇很困难。 要想把低纯度的乙醇水溶液提升到高纯度，要用连续精馏的方法，因为乙醇和水的挥发度相差不大。精馏是多数分离过程，即同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程，因此可使混合液得到几乎完全的分离。化工厂中精馏操作是在直立圆形的精馏塔内进行的，塔内装有若干层塔板或充填一定高度的填料。为实现精馏分离操作，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。 浮阀塔与20世纪50年代初期在工业上开始推广使用，由于它兼有泡罩
化工原理课程设计--- 乙醇——水筛板精馏塔工艺设计
化工原理课程设计任务书 专业：班级： 姓名： 学号： 设计时间： 设计题目：乙醇——水筛板精馏塔工艺设计 （取至南京某厂药用酒精生产现场） 设计条件： 1. 常压操作，P=1 atm（绝压）。 2. 原料来至上游的粗馏塔，为95——96℃的饱和蒸汽。因沿 程热损失，进精馏塔时原料液温度降为90℃。 3. 塔顶产品为浓度92.41%（质量分率）的药用乙醇，产量为 40吨/日。 4．塔釜排出的残液中要求乙醇的浓度不大于0.03%（质量分 率）。 5．塔釜采用饱和水蒸汽加热（加热方式自选）；塔顶采用全凝器，泡点回流。 。 6．操作回流比R=（1.1——2.0）R min 设计任务： 1. 完成该精馏塔工艺设计，包括辅助设备及进出口接管的计 算和选型。 2．画出带控制点的工艺流程图，t-x-y相平衡图，塔板负 荷性能图，筛孔布置图以及塔的工艺条件图。 3．写出该精流塔的设计说明书，包括设计结果汇总和对自己 设计的评价。 指导教师：时间 1设计任务
1.1 任务 1.1.1 设计题目乙醇—水筛板精馏塔工艺设计（取至南京某厂药用酒 精生产现场） 1.1.2 设计条件 1.常压操作，P＝1 atm（绝压）。 2．原料来至上游的粗馏塔，为95－96℃的饱和蒸气。 因沿程热损失，进精馏塔时原料液温度降为90℃。 3．塔顶产品为浓度92.41%（质量分率）的药用乙醇， 产量为40吨/日。 4．塔釜排出的残液中要求乙醇的浓度不大于0.03％ (质量分率)。 5．塔釜采用饱和水蒸气加热（加热方式自选）；塔顶 采用全凝器，泡点回流。 6．操作回流比R=(1.1—2.0) R。 min 1.1.3 设计任务 1.完成该精馏塔工艺设计，包括辅助设备及进出口接 管的计算和选型。 2．画出带控制点的工艺流程示意图，t-x-y相平衡 图，塔板负荷性能图，筛孔布置图以及塔的工艺条 件图。 3．写出该精馏塔的设计说明书，包括设计结果汇总 和对自己设计的评价。 1.2 设计方案论证及确定 1.2.1 生产时日 设计要求塔日产40吨92.41%乙醇，工厂实行三班制，每班工作8小时，每天24小时连续正常工作。 1.2.2 选择塔型 精馏塔属气—液传质设备。气—液传质设备主要分为板式塔和填料塔两大类。该塔设计生产时日要求较大，由板式塔与填料塔比较[1]知：板式塔直径放大时，塔板效率较稳定,且持液量较大，液气比适应范围大，因此本次精馏塔设备选择板式塔。筛板塔是降液管塔板中结构最简单的，它与泡罩塔相比较具有下列优点：生产能力大10-15%，板效率提高15%左右，而压降可降低30%左右，另外筛板塔结构简单，消耗金属少，塔板的造价可减少40%左右，安装容易，也便于
乙醇精馏塔-毕业设计
摘要 乙醇是一种极重要的有机化工原料，也是一种燃料，在国民经济中占有十分重要的地位。随着乙醇工业的迅速成熟，各种制乙醇的方法相继产生。由于乙醇与水混合物的特殊性，即相对挥发度的不同且在一定浓度时生成共沸物，精馏操作一直是乙醇生产不可缺少的工序。 本设计的主要内容是根据20万吨乙醇生产工艺的需求，通过物料衡算和热量衡算以及板式浮阀塔设计的理论知识来设计浮阀塔，并由负荷性能图来进行校验。此外，本设计遵循经济、资源综合利用、环保的原则，严格控制工业三废的排放，充分利用废热，降低能耗，提高工艺的可行性。 关键词：乙醇精馏；浮阀塔；塔附件设计
Abstract Ethanol is a very important organic chemical raw material, but also a fuel, in the national economy occupied a very important position. With the rapid ethanol industry matures, various methods have been found. As a characteristic of a mixture of ethanol and water, the difference of the relative volatility and is generated in a certain concentration azeotrope, distillation operation has been indispensable step of ethanol production. The design of the main content is based on 200,000 tons of ethanol production technology，which needs through material balance and energy balance and the plate valve column design theory to design the float valve column by load performance diagrams for verification. In addition, the design follows the economy, resource utilization, environmental protection principles, strictly control industrial waste emissions, the full use of waste heat, reduce energy consumption and improve the feasibility of the process. Keywords: Ethanol distillation，Valve column，Design
乙醇水溶液提纯精馏塔设计毕业设计
乙醇水溶液提纯精馏塔设计毕业设计 目录 1.绪论 (1) 1.1.设计背景 (1) 1.2.设计意义 (1) 1.3.设计步骤 (1) 2.精馏塔设计计算 (2) 2.1.精馏流程的确定 (2) 2.2.塔的物料衡算 (2) 2.2.1.查阅文献，整理有关物性数据 (2) 2.2.2.料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数 (3) 2.2.3. 平均摩尔质量 (3) 2.2.4. 物料衡算 (3) 2.3. 塔板数的确定 (3) 2.3.1. 乙醇—水物系的气液平衡数据 (4) 2.3.2. 求最小回流比及操作回流比 (4) 2.3.3. 求精馏塔的气液相负荷 (4) 2.3.4. 求操作线方程 (4) 2.3.5. 图解法求理论塔板层数 (4) 2.3.6. 求实际塔板数 (5) 2.4 塔的工艺条件及物性数据计算 (6) 2.4.1. 操作压力 (6) 2.4.2. 平均摩尔质量 (7) 2.4.3. 平均密度 (7) 2.4. 3.1 .....................................................气相密度7 2.4. 3.2 ................................................. 液相平均密度7 2.4.4. 液体表面力 (8) 2.5 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (9) 2.5.1. 塔径的计算 (9) 2.5.2. 精馏塔有效高度的计算 (9) 2.6 塔板主要工艺尺寸的计算 (9) 2.6.1. 堰长 (9) 2.6.2. 溢流堰高度 (10) 2.6.3. 弓形降液管宽度和截面积 (10) 2.6.4. 降液管底隙高度 (11) 2.7 塔板布置 (11) 2.7.1. 塔板的分块 (12) 2.7.2. 边缘区宽度确定 (12)
乙醇-水精馏塔课程设计浮阀塔
目录 设计任务书 (4) 第一章前言 (5) 第二章精馏塔过程的确定 (6) 第三章精馏塔设计物料计算 (7) 3.1水和乙醇有关物性数据 (7) 3.2 塔的物料衡算 (8) 8 8 8 3.3塔板数的确定 (8) N T 8 N T 9 3.4塔的工艺条件及物性数据计算 (11) P m 12 t m 12 M精 12 ρ 13 M σm (13) μ 14 m L， 14 第四章精馏塔设计工艺计算 (15) 4.1塔径 (15) 4.2精馏塔的有效高度计算 (16) 4.3溢流装置 (16) l W 16 h W 16 W d A f 16 h o 17
4.4塔板布置及浮阀数目排列 (17) 4.5塔板流体力学校核 (18) 18 18 4.6雾沫夹带 (18) 4.7塔板负荷性能图 (19) 19 20 20 20 21 4.8塔板负荷性能图 (22) 设计计算结果总表 (23) 符号说明 (24) 关键词 (25) 参考文献 (25) 课程设计心得 (26) 附录 (27) 附录一、水在不同温度下的黏度 (27) 附录二、饱和水蒸气表 (27) 附录三、乙醇在不同温度下的密度 (27) 精馏塔设计任务书 一、设计题目 乙醇—水溶液连续精馏塔设计 二、设计条件 （1）处理量：60000（吨/年） （2）料液浓度：30（wt%） （3）产品浓度：92.5（wt%） （4）易挥发组分：99.9% （5）每年实际生产时间：7200小时/年 （6）操作条件：
精馏塔塔顶压力常压 进料热状态自选 回流比自选 加热蒸汽压力低压蒸汽 单板压降不大于0.7kPa 乙醇-水平衡数据自查 （7）设备类型为浮阀塔 三、设计任务 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（可以不画） 8、精馏塔接管尺寸计算 9、绘制工艺流程图 10、对设计过程的评述和有关问题的讨论 乙醇——水溶液连续精馏塔优化设计 第一章前言 乙醇在工业、医药、民用等方面，都有很广泛的应用，是很重要的一种原料。在很多方面，要求乙醇有不同的纯度，有时要求纯度很高，甚至是无水乙醇，这是很有困难的，因为乙醇极具挥发性，也极具溶解性，所以，想要得到高纯度的乙醇很困难。 要想把低纯度的乙醇水溶液提升到高纯度，要用连续精馏的方法，因为乙醇和水的挥发度相差不大。精馏是多数分离过程，即同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程，因此可使混合液得到几乎完全的分离。化工厂中精馏操作是在直立圆形的精馏塔内进行的，塔内装有若干层塔板或充填一定高度的填料。为实现精馏分离操作，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。 浮阀塔与20世纪50年代初期在工业上开始推广使用，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型，特别是在石油、化学工业中使用最普遍。浮阀有很多种形式，但最常用的形式是F1型和V-4型。F1型浮阀的结果简单、