乙醇-水
化学化工学院
《化工原理》课程设计
设计题目乙醇—水精馏搭的设计学生姓名
班级
学号
指导教师姓名
化学化工学院
设计题目乙醇—水精馏塔的设计
设计条件及任务：
设计体系：乙醇—水体系
设计条件：
1.进精馏塔料液含乙醇25%（质量）。
2.产品含量不得低于94% （质量）。
3.残液中乙醇含量不高于0.1%（质量）。
4.生产能力：日产（24小时）20吨94%（质量）的乙醇产品。操作条件：
精馏塔顶压力 4kPa（表压）
进料状况q=1
回流比R/R min=1.3
单板压降不大于0.7kPa
加热蒸汽压力低压蒸汽
设备型式筛板塔
设计内容
一．设计方案的确定及流程说明
（一）分离方式的选择
待分离的体系为乙醇-水体系，对于均相混合物的分离，采用简单的机械
分离过程是没有用的，必须采用传质分离过程才能将其分开，而由于乙醇和水可以以任意比例互溶，溶解度很大，一般不能采用萃取操作将其分离，因此最终选用精馏作为分离乙醇和水的方法
（二）选塔依据
筛板塔是现今应用最广泛的一种塔型，设计比较成熟，具体优点如下：
1）结构简单，金属耗量少，造价低廉
2）气提压降小，板上液面落差也较小
3）塔板效率较高
4）改进的大孔筛板能提高气速和生产能力
（三）塔压
精馏可以在减压、常压、加压的条件下进行，常压下为气态或泡点为室温的混合物，可以采用加压精馏；常压下泡点为室温至150℃左右的混合液，一般
采用常压精馏；对于常压下泡点较高或热敏性物质，宜采用减压精馏，以降低操作温度。乙醇和水的沸点分别为78℃和100℃，因此采用常压精馏，塔顶压力为（101.3+4）kPa。
(四)进料状态
进料状态分五种，包括冷夜进料、泡点进料、气液混合进料、饱和蒸汽进料、过热蒸汽进料。在实际生产中，以接近泡点的冷进料和泡点进料者居多，泡点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，因此选择加料方式为泡点进料。
（五）塔釜加热方式
一般塔釜都设置再沸器，输入一定热量使部分液体气化，产生上升蒸汽，使精馏过程得以进行，大多数情况下均采用间接加热，但是对于塔内重组分是水的体系来说，由于水将作为塔釜产品从塔底排除，此时就可以省去一个再沸器，
采用直接蒸汽加热的方式来对塔釜加热，本体系中乙醇为轻组分，水为重组分，因此可采用直接蒸汽加热，提供的蒸汽压力为101.3KPa （表压），可作为加热的热源。
（六）塔顶冷凝方式
在本工艺中，没有塔顶气相采出，因此采用全凝器即可满足要求。
（七）塔板溢流形式
对产量做简单估计后，选择单溢流作为塔板溢流形式的初步结果，具体设
计视情况而定。
（八）操作流程
乙醇-水混合液经过预热器，预热到泡点进料。进入精馏塔后分离，塔顶
蒸汽冷凝后有一部分作为产品，一部分回流再进入塔中，塔底残留液给再沸器加热后，部分进入塔中，部分液体作为产品排出塔体。
二．塔的工艺计算
2.1原料液、塔顶及塔底产品的摩尔分率 M 乙=46g/mol M 水=18g/mol 则： X F =
18
/75.046/25.046
/25.0+=0.1154
X D =
18
/06.046/94.046
/94.0+=0.8598
X W =18/999.046/001.046
/001.0+=0.00039
2.2回流比的确定
要确定回流比，需要计算精馏操作的最小回流比。
根据常压下乙醇~水的气液平衡数据在x-y图上描点、连线作出相平衡线，画出对角线作为辅助线。
乙醇-水为非理想体系，所以平衡曲线有下凹部分，然后做出进料线，由于为泡点进料，所以进料线方程为x=0.1154。x
e
=0.1154,求最小回流比自点
（x
D ,x
D
）作平衡线的切线，这条线对应的就为最小回流比，做出这条线，读出其
在纵轴上的截距：
X
D
R
min
+1 =0.264
R min=2.257
由于操作回流比是最小回流比的1.3倍，所以：
R=1.3×2.257=2.9341
2.3物料衡算
乙醇产量为20t/day,其每小时的产量为0.8333t/day
m乙=0.8333×0.94=0.7833t/h=783.3kg/h
m水=0.8333×0.06=0.0500t/h=50kg/h
D=783.3÷46+50÷18=19.806kmol/h
总物料衡算：F=D+W 即：F=19.806+W ①
易挥发组分物料衡算：FX
F =DX
D
+WX
W
0.1154F=0.8598*19.806+0.00039W ②
联立①②得:
F=148.013kmol/h W=128.207kmol/h
精馏段：L=RD=2.9341×19.806=58.1128kmol/h
V=(R+1)D=3.9341×19.806=77.9188kmol/h
操作线方程为：219.0746.01
9341.28598.019341.29341.211+=+++=+++=
x x R X x R R y D 提馏段：L ′=L+F=58.1128+148.207=206.3198kmol/h
V ′=V=77.9188kmol/h
操作线方程为：
0006.065.2'
''-=-=
x V Wx x V L y w
2.4操作温度的计算
常压下乙醇和水的气液平衡表(t —x —y )
由常压下乙醇和水的气液平衡表(t —x —y )内插有：
(0.019-0.00039)/(0.019-0)=(95.5-错误！未找到引用
源。)/(95.5-100)
塔釜温度t w =99.91℃
（0.8943-0.8598)/(0.8943-0.7472)=(78.15-错误！未找到引用源。)/(78.15-78.41)
塔顶温度t D =78.21℃
（0.1238-0.1154）/（0.1238-0.0966）=（85.3-t F ）/（85.3-86.7）
进料温度t F =85.73℃
精馏段的平均温度：97.812
73
.8578.21=+=精m T ℃
提馏段的平均温度：82.922
73
.8591.99=+=
提m T ℃
塔平均温度为：395.872
=+=
提
精m m m T T T ℃ 2.5理论板数的求取
确定理论塔板数采用图解法
通过图解理论板，可以看出：
理论板数：N T =28 进料板位置：N F =24
2.6实际板数的求取
全塔效率的计算：
由物性数据表和液体粘度共线图查得：在87.395℃下，水和乙醇的黏度分别为：
μ水=0.326 μ乙=0.396 μ=0.396×0.1154+0.326×(1-0.1154)=0.334
E T =0.17-0.616logμ=0.17-0.616log0.334=0.463
∴精馏段实际板层数N 精=23/0.463=49.676≈50
提馏段实际板层数 N
提
=5/0.463=10.799≈11
三.精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算
3.1操作压力计算
塔顶操作压力 P D
=101.3+4=105.3KPa
∵△p≤0.7kPa ∴取每层踏板压强△p=0.7kPa 进料板压力 P F =105.3+0.7×46=137.5KPa 塔底压力为：5.1447.010=?+=F W p p kPa 精馏段平均压力 P m =(105.3+137.5)/2=121.4KPa 提馏段平均操作压力为：p 提1412
5
.1445.137=+=
kPa
3.2平均摩尔质量计算
1）精馏塔的汽、液相负荷
L=RD=2.9341×19.806=58.1128kmol/h V=(R+1)D=3.9341×19.806=77.9188kmol/h L ′=L+F=58.1128+148.207=206.3198kmol/h V ′=V=77.9188kmol/h
2）平均分子量:
精馏段：t 1=81.97℃，在这个温度下气液组成分别为：
液相组成x 1:
3.825.815
.8197.8108.2673.3273.32100--=--x x 1=0.288
气相组成y 1:5
.813.825
.8197.8126.588.5526.58100--=--y y 1=0.568
所以：M VDM =0.568×46+(1-0.568)×18=33.904 M LDM =0.288×46+(1-0.288)×18=26.064 提馏段：2=92.82℃, 液相组成x 2:
0.895.950
.8982.9290.121.721.7100--=--x x 2=0.1033
气相组成y 2:0
.895.950
.8982.9291.3800.1791.38100--=--y y 2=0.2603
所以：M VWM =0.2603×46+(1-0.2603)×18=25.2884 M LWM =0.1033×46+(1-0.1033)×18=20.8924 3.3相对挥发度的计算
由内插法可计算塔顶、塔釜的气液相组成 塔顶：
0.568y D A =， 0.432y D B =，
=D A x ，0.288 0.712x D B =， 塔釜：
=W A y ，0.2603 =W B y ，0.0.7397 0.1033
x W A =， 0.8967x W B =， ==D
B D B D
A D A D /x y /x y ，，，，α 3.25
==
W
B W B W
A W A W /x y /x y ，，，，α 3.05
==W D *ααα平 3.148
3.4平均密度计算
1 )气相平均密度计算
由理想气体状态方程计算，得
3/394.1)
15.27397.81(314.8904.334.121m kg T R M P m V m V =+??=??=
精精
精精ρ
3
/1719.1)
15.27382.92(314.82884.25141m kg T R M P m V m V =+??=??=
提提
提提ρ
2）液相平均密度的计算
塔顶液相平均密度的计算：
由物性数据表查得不同温度下的乙醇和水液相密度（线性插值得到） 设A 代表乙醇，B 代表水
t D ＝78.21℃： 3/31.737m kg A =ρ 3/874.972m kg B =ρ
t F ＝85.73℃： 3/4.727m kg A =ρ
3
/0755.968m kg B =ρ
t w ＝99.91℃: 3/5.716m kg A =ρ
3/46.958m kg B =ρ∴
认为混合物的密度为各组分的加权平均值，则有：
塔顶：ρL =737.31×0.8598+972.874×0.1402=770.336Kg/m 3
进料：ρL =727.4×0.1154+968.0755×0.8846=940.3Kg/m 3
塔底：ρL =716.5×0.00039+958.46×0.99961=958.3656Kg/m 3
∴ρ
L 精=
2
3
.940336.770+=855.318kg/m 3
ρ
L 提=
2
3656.9583.940+=949.3328kg/m 3
3.5液体平均表面张力m σ
1
n
m i i
i x σσ==∑
乙醇-水各温度下的表面张力数据
（由物性数据表和液体表面张力共线图查得）
t D =78.21℃ m N D /171.00=乙醇，σ m N
D /0629.0=水，σ
m
N D m /0235.00629.01402.00171.08598.0,=?+?=σ
t f =85.73℃ m N f /621.00,=乙醇σ m N f /0615.0,=水σ
m N f m /056.00615.08846.00162.01154.0,=?+?=σ
=W t 99.91℃
m N W /153.00=乙醇，σ m N D /05886
.0=水，σ
m N W m /0588.005886.099961.00153.000039.0,=?+?=σ
精馏段液相平均表面张力：m N m /03975.02056
.00235.0=+=
精σ
提馏段液相平均表面张力：m
N m /057.020588
.0056.0=+=
提σ
3.6液体的黏度
1
lg lg n
lm i i i x μμ==∑
乙醇-水各温度下的黏度数据
1) t D =78.21℃
=D 乙醇，μ0.456 35605
.0=D 水，μ s mpa L D m L D m .44045.035605.0lg 1402.0456.0lg 8598.0lg =??+?=μμ 2) t F =85.73℃ =f ,乙醇μ0.405m pa.s
=f ,水μ0.33258m pa.s
s
mpa L D m L fm .34023.033258.0lg 8846.0405.0lg 1154.0lg =??+?=μμ
3) t w =99.91℃
=W 乙醇，μ0.334m pa.s =W 水，μ0.28407m pa.s
s mpa L Wm L Wm .2841.028407.0lg 99961.0334.0lg 00039.0lg =??+?=μμ
精馏段液相平均粘度：s mpa m .39.0234023
.044045.0=+=
精μ
提馏段液相平均粘度：s mpa m .3122.02
2841
.034023.0=+=
提μ
3.7液负荷计算
精馏段：
s m M V V Vm Vm S /5264.01.394
3600904
.339188.7736003=??=?=
精精ρ
s m LM L L L S /00049.0318
.8553600064.261128.5836003=??==精精ρ
提馏段：
s m M V V V V S /467.01719.136002884
.259188.7736003=??=?'='提提ρ
s m M L L L L S
/00126.03328
.94936008924
.203198.20636003=??='='提提ρ
四． 塔和塔板主要工艺尺寸的设计 4.1塔径的计算
max u =精式中：
3L 3V kg /m ;kg /m ;m /s;C ρρ------液相密度，气相密度，负荷因子，
精馏段
取塔板间距T H =0.40m ，板上液层高度1700.07h mm m ==， 那么分离空间：T H - h1=0.40-0.07=0.33m
塔板间距与塔径的关系
功能参数：
023.0394
.1318
.8550.526400049.0=?=精精V L S
S
V L ρρ
从史密斯关联图查得：
065.020=C
由于074555.02075.39065.0202
.02
.020=?
?
?
???=??
?
??=精m C C σ
s
m C u V V L m /844.1.394
1394
.1318.855.0745550202
.020max
=-?=-?
?
? ??=精精精精ρρρσ取安全系数=0.7
则s m u u /29.1844.17.07.0max =?=?=
m u V D S 72.029
.15264
.044=??==ππ
取圆整得 D=0.8m
塔径和塔板间距符合上表，故假设合理 塔截面积：2225024.0)8.0(4
4
m D A T =?=
=
π
π
空塔气速：s m A V u T S /0478.15024
.05264
.0=== 提馏段 功能参数：
0768.01719
.13328
.9490.46700126.0=?=''提提V L S S
V L ρρ 取塔板间距=0.4m ， 板上液层高度=60mm=0.06m 分离空间： =0.4-0.06=0.34m
从史密斯关联图查得：068.020
='C .0550205.57068.0202
.02
.020=?
?
?
???=??
?
??'='提m C C σ
s m C u V V L m /5644.11719
.11719.13328.949.0550202
.020max =-?=-?
??
??'='提提提提ρρρσ
取安全系数=0.7
则s m u u /095.15644.17.07.0max =?='?=' m u V D S 737.0095
.1467
.044=??=''=
'ππ 圆整取8.0='D m
塔截面积：()()5024.08.0442
2=='='ππD A T m2
空塔气速：s m A V u T
S /9295.05024.0467.0==''=
'
4.2塔有效高度
精馏段有效高度 m H N Z T P 6.194.0)150()1(1=?-=?-=精 提馏段有效高度m H N Z T P 44.0)111()1(2=?-=?-=提
考虑到本塔不需要经常清洗，因此决定塔顶开始每隔8块板开一个人孔，取人孔
两板之间的间距为0.6m ，需要的人孔数：
625.618
61
=-≈7个 Z=Z 精+Z 提+=19.6+4+7×0.6=27.8m
4.3溢流装置的确定
选用单溢流弓形管降液管，不设进口堰,采用凹形受液盘。
4.3.1溢流堰长W l 精馏段：根据塔径=0.8m
溢流堰长 m D l W 56.08.07.07.0=?==精 提馏段：根据塔径=0.8m
溢流堰长 m D l W 56.08.07.07.0=?==提
4.3.2溢流堰高度h w
由W h =ow L h h -
选用平直堰，堰上液层高度ow h 由3/2)(100084
.2W
h ow L L E h =计算得到 其中E 近似为1则m h ow 0061.0)56
.0360000049.0(1100084.23
/2=???=
取板上清液层高度为 mm h l 60=，所以 W h =0.060-0.0061=0.0539m
4.3.3弓形降液管宽度和截面积f A 由
7.0=D
l
,查弓形降液管的参数图得： 16.0=D W d
095.0=T
f A A 所以
20477.05024.0095.0095.0m A A T f =?== m D W d 128.016.0== 液体在液管中的停留时间为
s
s L H A h T f 594.383600
00049.040.00477.036003600>=???==θ，
所以设计合理
4.3.4降液管底隙高度 o h '
3600o w h o u l L h =， 取'
o u =0.1m/s , 则 m h o 00875.01
.056.036003600
00049.0=???=
m
m h h o w 006.0045.000875.00539.0>=-=-
所以设计合理
选用凹形受液盘，深度mm h w 9.53'
=
4.4塔板布置 4.4.1 塔板的分块
因D ≧800mm,故塔板采用分块式。查表得，塔板分为3块。 4.4.2 边缘宽度确定
取 m W m W W C S S 035.0,065.0'=== 4.4.3 开孔区面积计算
开孔区面积计算按)sin 180(212
2
2
r
x
r x r x A A a a -+-=π 其中 m W W D x S d 207.0)065.0128.0(2
8
.0)(2=+-=+-= m W D r C 365.0035.02
8.02=-=-=
故 212222848.0)365
.0207
.0sin 365.018014.3207.0365.0207.0(2m A a =??+-??=-
4.4.4筛孔计算及其排列
乙醇和水没有腐蚀性，所以选用mm 3=δ的碳钢板，取筛孔直径mm d 50= 筛孔按正三角形净排列，取孔中心距t 为 mm d t 155330=?== 筛孔数目n 为 个1462015
.02848.0155.1155.12
2=?==
t A n a 开孔率为 θ=A o /A a =0.907
%1.10015
.0005.0907.0t d 2
20==）（）（ A o =θA a = 0.101×0.2848=0.0288
精馏段：
气体通过精馏段筛孔的气速:s m A V u S /2778.180288
.05264.000===
提馏段 :
气体通过提馏段筛孔的气速: s m A V u S /215.160288
.0467
.0''00===
五．筛板的力学检验
5.1塔板压降校核
5.1.1液体表面张力的阻力计算σh 计算
精馏段 σh =
m 0038.0005
.081.9318.8550399
.04gd 40=???=L ρσ精液柱 提馏段 'σh =m 0049.0005.081.93328.9490575.04gd '4
0=???=L ρσ提液柱
5.1.2气体通过液层的阻力hl 计算 精馏段:
u a =V s /(A T -2A f )=0.5264/(0.5024-2×0.0477)=1.2934m/s
0F =u a V ρ=1.527查表得β=0.56
h l =β(h w +h ow )=0.56×0.06=0.0336m （液柱） 提馏段
u a ’=V s ’/(A T ’-2A f ’)=0.467/(0.5024-2×0.0477)=1.1474m/s
0F ’=u a ’'V ρ=1.24 查表得β’=0.61
h l ’=β'(h W ’+h OW ')=0.61×0.06=0.0366m （液柱) 5.1.3干板阻力c h 计算
可由)()(
051.0200L
V
c c u h ρρ=计算得出 由0
d /δ=1.67查图得0c =0.772
将C 0代入得：h c =0.016m 液柱 5.1.4 干板压强降
精馏段：
液柱m h h h h c p 0534.00038.00336.0016.01=++=++=σ
气体通过每层塔板的压降△P 为
Pa Pa g L 70006.44881.9318.8550534.0h P ,p <=??=??=?精ρ
提馏段：
液柱m h h h h c p 0575.00049.00366.0016.01=++=++=σ
气体通过每层塔板的压降△P 为
Pa Pa g L 70049.53581.93328.9490575.0h P ,p <=??=??=?提ρ
5.1.5 降液管停留时间 液体在降液管内停留时间 精馏段： s s L H A h
T
f 594.3800049
.036004
.00477.036003600>>=???=
??=
θ
提馏段： s s L H A h
T
f 514.1500126
.036004
.00477.036003600>>=???=
?'?=
θ
故降液管设计合理 5.1.6液面落差
对于筛板塔，液面落差很小，且本设计的塔径和液面流量都不大，故可
忽略液面落差的影响。 5.1.7液沫夹带
液沫夹带量由 2.36
)(
107.5f
T a
L
V h H u e -?=
-σ 计算可得
其中m h h L f 15.006.05.25.2=?==
所以精馏段：
u a =V s /(A T -2A f )=0.5254/(0.5024-2×0.0477)=1.29m/s
02735.0)0.154.029.1(03975.0107.5e 2.36=-?=-V
提馏段：
u a ’=V s ’/(A T -2A f )=0.467/(0.5024-2×0.0477)=1.1485m/s
01315.0)0.154.01.1485(057.0107.5'e 2
.36=-?=-V
本设计液沫夹带量在允许范围0.1 kg 液/kg 气内,符合要求. 5.1.8漏液验算
筛板塔漏液点气速min 0u ，=V L L C ρ）ρ（σ/h h 13.00056.04.40-+ 由0d /δ=1.67查图得0c =0.772 精馏段:
2438.8394.1/318.855)0038.006.013.00056.0(772.04.4u min 0=?-?+?=，m/s ,
提馏段:
9134.81719.1/3328.9490049.006.013.00056.0772.04.4u'min 0=?-?+?=）（，m/s
实际孔速精馏段s m u /2778.180=＞min 0u ，, 提馏段s m u /215.16'0=＞
min 0u'，
稳定系数:精馏段K=u o /u omim =18.2778/8.2438=2.217
提馏段K ’ =u ’o /u ’omim =16.215/8.9134=1.819
K 值均大于1.5 故设计符合要求.
六．塔板负荷性能图
6.1 漏液线
由min 0u ，=V L L C ρ）ρ（σ/h h 13.00056.04.40-+
0min
,min ,0A V u S =
ow w h h h +=L
乙醇和水的饱和蒸汽压
乙醇在101.3KPa下的饱和蒸气压：温度蒸气压(KPa) -31.5 , 0.13 -12.0 , 0.67 8.0 , 2.67 19.0 , 5.333 26.0 , 8.00 34.9 , 13.33 48.4 , 26.66 63.5 , 53.93 78.3 , 101.33 水的饱和蒸汽压表 温度( ℃ ) 绝对压强蒸汽的 密度 (kg/m 3 ) 焓汽化热 (kgf/cm 2 ) (kPa) 液体蒸汽 (kcal/kg) (kJ/kg) (kcal/kg) (kJ/kg) (kcal/kg) (kJ/kg ) 0 5 10 15 20 25 30 0.0062 0.0089 0.0125 0.0174 0.0238 0.0323 0.0433 0.6082 0.8731 1.2262 1.7068 2.3346 3.1684 4.2474 0.00484 0.00680 0.00940 0.01283 0.01719 0.02304 0.03036 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 20.94 41.87 62.80 83.74 104.67 125.60 595 597.3 599.6 602.0 604.3 606.6 608.9 2491.1 2500.8 2510.4 2520.5 2530.1 2539.7 2549.3 595 592.3 598.6 587.0 584.3 581.6 578.9 2491.1 2479.86 2468.53 2457.7 2446.3 2435.0 2423.7
35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 0.0573 0.0752 0.0977 0.1258 0.1605 0.2031 0.2550 0.3177 0.393 0.483 0.590 0.715 0.862 1.033 1.232 1.461 1.724 2.025 2.367 2.755 3.192 3.685 4.238 5.6207 7.3766 9.5837 12.340 15.743 19.923 25.014 31.164 38.551 47.379 57.875 70.136 84.556 101.33 120.85 143.31 169.11 198.64 232.19 270.25 313.11 361.47 415.72 0.03960 0.05114 0.06543 0.0830 0.1043 0.1301 0.1611 0.1979 0.2416 0.2929 0.3531 0.4229 0.5039 0.5970 0.7036 0.8254 0.9635 1.1199 1.296 1.494 1.715 1.962 2.238 35.0 40.0 45.0 50.0 55.0 60.0 65.0 70.0 75.0 80.0 85.0 90.0 95.0 100.0 105.1 110.1 115.2 120.3 125.4 130.5 135.6 140.7 145.9 146.54 167.47 188.41 209.34 230.27 251.21 272.14. 293.08 314.01 334.94 355.88 376.81 397.75 418.68 440.03 460.97 482.32 503.67 525.02 546.38 567.73 589.08 610.85 611.2 613.5 615.7 618.0 620.2 622.5 624.7 626.8 629.0 631.1 633.2 635.3 637.4 639.4 641.3 643.3 645.2 647.0 648.8 650.6 652.3 653.9 655.5 2559.0 2568.6 2577.8 2587.4 2596.7 2606.3 2615.5 2624.3 2633.5 2642.3 2651.1 2659.9 2668.7 2677.0 2685.0 2693.4 2701.3 2708.9 2716.4 2723.9 2731.0 2737.7 2744.4 576.2 573.5 570.7 568.0 565.2 562.5 559.7 556.8 554.0 551.2 548.2 545.3 542.4 539.4 536.3 533.1 530.0 526.7 523.5 520.1 516.7 513.2 509.7 2412.4 2401.1 2389.4 2378.1 2366.4 2355.1 2343.4 2331.2 2319.5 2307.8 2295.2 2283.1 2270.9 2258.4 2245.4 2232.0 2219.0 2205.2 2291.8 2177.6 2163.3 2148.7 2134.0
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) 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液体平均表面张力计算 (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)
直接水合法制备乙醇资料
化工设计：５×１０４t/a合成乙醇工艺设计 班级：化学一班 组长： 分工： 流程设计及厂址选择：马瑞雪2013437033 陈斯2013437031 物料衡算及能量衡算：李梦莹2013437025 孙岩2013437029 陈丹丹2013437039 韩爱英2013437041 贾玉婷2013437043 PID图，PFD图设计：邱雨涵2013437035 陈冠友2013437023 刘冠豪2013437045 张琳2013437037
５×１０４t/a 合成乙醇工艺设计 1.工艺方案的选择 乙醇是重要的有机溶剂，又是医药、染料、涂料、香料、合成橡胶、洗涤剂等有机产品的基本原料或中间体。在化学工业中主要用于制造乙醚，乙醛，醋酸，乙二醇醚、乙胺等。 本实验采取乙烯气相直接水合法来合成乙醇。 乙烯气相直接水合法制取乙醇的工艺流程叙述如下。实验分为合成、精制和脱水三部分。 反应器的操作条件:反应温度325℃,反应压力6.9MPa,催化剂是磷酸-硅藻土催化剂。转化率4%～5%,选择性95%～97%。因反应液中含有磷酸,所以在工艺流程中设臵一个洗涤塔(又称中和塔)用碱水溶液或含碱稀乙醇溶液中和。这一工序一定要放在换热器后,因高温易使磷酸因高温易使磷酸盐在换热器表面结垢,甚至会堵塞管道。含乙醇10%～15%的粗乙醇水溶液,分别由洗涤塔和分离塔底进入乙醇精制部分。 精制部分的工序有:a.萃取分离出乙醚和乙醛,萃取剂为水(可增大乙醚和乙醛与乙醇的相对挥发 度),两塔串联,第二萃取塔塔顶出乙醚、乙醛和水(萃取率达90%以上),经冷却冷凝分出油相(有机相)和水相,有机相中主要为乙醚,返回反应器,水相经蒸馏,塔顶得乙醛-乙醚共沸物,另行处理,塔釜为含乙醚的水,返回反应系统;b.乙醇的提浓和精制。由萃取塔来的乙醇水溶液含少量乙醛,在精馏时加氢氧化钠溶液,可除去乙醛(碱能催化乙醛发生缩合反应,生成高沸点缩醛)。精馏塔顶部出料乙醇中仍含有少量轻组分,返回萃取部分。由塔上部引出乙醇流股,即为成品乙醇(95%),乙醛含量小于20～40 ppm 。 2.流程方块图 3. 厂址选择 厂址选择在山东省东营垦利双河镇集贤村，占地200亩。 产品生产需要较多的电，产品面向全国，重点是中东部各省，需要良好的交通设施，以方便产品和原料的买入。所以，东营垦利网，交通网四面发达，且拥 乙烯、水进料 水合反应器 未反应乙烯分离 乙醚乙醇分离 乙醇精馏
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
乙醇-水设计
题目：日产100吨乙醇---水精馏塔工艺设计 设计任务 1.进料液含30%乙醇（质量），其余为水。 2.产品的乙醇含量不得低于90%（质量）。 3.残液中乙醇含量不得高于0.5%（质量）。 4.进料方式：饱和液体进料。 5.采取直接蒸汽加热 6.全凝器：列管式换热器，冷却介质循环水，冷却水入口t=20℃，出 口t=40℃。 操作条件 （1）、精馏塔顶压强2 KPa(表压)。 （2）、单板压降≤0.5 KPa。 （3）、全塔效率：Et≥50% 设计内容 1 .选定连续精馏流程； 2 .塔的工艺计算； 3. 塔和塔板主要工艺尺寸的设计： （1）、塔高、塔径及塔板结构的主要参数； （2）、塔板的流体力学验算（仅验算压降）； 4 辅助设备选型与计算； 5包括全凝器的型号的选用及性能参数 6设计结果一览表； 7工艺流程图及全凝器主体设备图。
目录 一．概述 (1) 二．精馏塔设计方案简介 (1) 2.1操作压力的选择分析 (2) 2.2进料热状况的选择分析 (2) 2.3 加热方式的选择分析 (2) 2.4 回流比的选择分析 (2) 2.5 产品纯度或回收率 (2) 2.6 方案的确定 (2) 2.7 总述 (2) 三．塔的工艺尺寸的计算 (3) 3.1 精馏塔的物料衡算 (3) 3.1.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 (3) 3.1.2. 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (3) 3.1.3 物料衡算 (3) 3.2 塔板数的确定 (4) N的求取 (4) 3.2.1 理论板层数 T
3.2.2 实际板数的求取 (6) 3.3 精馏塔的物性计算 (6) 3.3.1精馏段物性计算 (6) 3.3.1.1.操作压力计算 (6) 3.3.1.2.操作温度计算 (6) 3.3.1.3.平均摩尔质量计算 (7) 3.3.1.4.平均密度计算 (7) 3.3.1.5.液体平均表面张力计算 (7) 3.3.2提馏段物性计算 (8) 3.3.2.1 操作压力计算 (8) 3.3.2.2 操作温度计算 (8) 3.3.2.3 平均摩尔量计算 (8) 3.3.2.4平均密度计算 (9) 四精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (9) 4.1 塔径的计算 (9) 4.2 塔高的计算 (10) 五塔板主要工艺尺寸的计算 (10) 5.1 溢流装置计算 (11) 5.2 塔板布置 (12) 六.流体力学验算 (13) 6.1 塔板压降 (13) 七.全凝器的设计 (14)
乙醇和水的精馏塔设计
题目：乙醇-水精馏塔工艺设计与塔顶冷凝器选型设计专业：煤炭深加工与利用 学生姓名：武婷 学号: 090010 小组成员:郭泽红 指导教师: 完成日期: 新疆工业高等专科学校教务处印制 （乌鲁木齐市830091）
化工原理 课程设计任务书设计题目：乙醇——水连续精馏塔的设计 设计人员 所在班级成绩 指导教师日期
一、设计题目：乙醇－水连续精馏塔的设计 二、设计任务及操作条件 （1）进精馏塔的料液含乙醇35%（质量分数，下同），其余为水； （2）产品的乙醇含量不得低于94； （3）塔顶易挥发组分回收率为99.5%； （4）生产能力为25000吨/年94%的乙醇产品； （5）每年按330天计，每天24h连续运行。 （6）操作条件 a) 塔顶压强 4kPa(表压) b) 进料热状态自选 c) 回流比自选 d）加热蒸汽压力低压蒸汽（或自选） e) 单板压降小于等于0.7kPa 三、设备形式：筛板塔或浮阀塔 四、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）。 五、设计基础数据： 1. 常压下乙醇——水体系的t-x-y数据； 2. 乙醇的密度、粘度、表面张力等物性参数。 。
第一章前言 化工生产中所处理的原料中间产品几乎都是由若干组分组成的混合物。其中大部分是均相混合物。生产中为满足要求需将混合物分离成较纯的物质。精馏是分离液体混合物（含可液化的气体混合物）最常用的一种单元操作。在化工、炼油、石油化工等工业中得到广泛应用。精馏过程在能量剂的驱动下（有时加质量剂）。使气、液两相多次直接接触和分离。利用液相混合物中各组分挥发度的不同。使易挥发组分由液相向气相转移。难挥发组分由气相向液相转移。实现原料混合液中各组分的分离。该过程是同时进行传质、传热的过程。 在本设计中我们使用筛板塔。筛板塔的突出优点是结构简单造价低。合理的设计和适当的操作筛板塔能满足要求的操作弹性。而且效率高采用筛板可解决堵塞问题适当控制漏液。 筛板塔是最早应用于工业生产的设备之一。五十年代之后通过大量的工业实践逐步改进了设计方法和结构。近年来与浮阀塔一起成为化工生中主要的传质设备。为减少对传质的不利影响。可将塔板的液体进入区制成突起的斜台状这样可以降低进口处的速度使塔板上气流分布均匀。筛板塔多用不锈钢板或合金制成。使用碳钢的比率较少。 它的主要优点是：结构简单。易于加工。造价为泡罩塔的60左右。为浮阀塔的80%左右；在相同条件下。生产能力比泡罩塔大20%～40%；塔板效率较高。比泡罩塔高15%左右。但稍低于浮阀塔；气体压力降较小。每板降比泡罩塔约低30%左右。缺点是：小孔筛板易堵塞。不适宜处理脏的、粘性大的和带固体粒子的料液；操作弹性较小（约2～3）。 蒸馏是分离均相混合物的单元操作。精馏是最常用的蒸馏方式。是组成化工生产过程的主要单元操作。精馏是典型的化工操作设备之一。进行此次课程设计的目的是为了培养综合运用所学知识,来解决实际化工问题的能力,做到能独立进行化工设计初步训练。为以后从事设计工作打下坚实的基础。 第二章流程的确定和说明 2.1设计思路 首先，乙醇和水的原料混合物进入原料罐，在里面停留一定的时间之后，通过泵进入原料预
水和乙醇精馏塔
精馏塔的物 2.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 水的摩尔质量 k m o l kg M A /18= 乙醇的摩尔质量 k m o l kg M B /46= 2425.018 /55.046/45.046/45.0=+= F x 8265.018 /0759.046/9241.046/9241.0=+=D x 00012.018/9997.046/0003.046/0003.0=+=W x 2.2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 k m o l kg M D /20.4118)8265.01(468265.0=?-+?= kmol kg M W /02.1818)00012.01(4600012.0=?-+?= 由条件可知，因为要求设计的生产能力是 10000 t/天，所以 D= () 6895.30181735.0468265.02433010100003 =?+???? kmol ·1h - 2.2 最小回流比和适宜回流比的选取 2.2.1 最小回流比的计算 按《化工原理课程设计》112页乙醇-水平衡表画出气液平衡图。因乙醇-水体系为非理想体系， 其平衡曲线有下凹部分， P72参考… R min = 2.2337 2.2.2 确定合适的回流比 适宜回流比R=1.5R min = 3.4887 2.3操作压力计算 塔顶操作压力 P D =101.33+4=105.33 KPa 每层塔板压降 0.7P KPa ?= 假设总实际板层数为42块时，塔低压力为
P w = p D +0.7×42=134.73 KPa 2.4 塔顶、塔底温度确定 2.4.1塔顶温度计算 塔顶温度设为t D = 81.5℃ 由乙醇的Antoine 方程 48.23105.165033827.7lg *+-=t P A (a) 由水的Antoine 方程 (b) 以及)1(A B A A x P x P P -+= (c) 由（a ）、(b) p A 0 = =116.4877 KPa p B 0 = =50.3229 KPa 代入(c)中 )1(A B A A x P x P P -+= = =116.4877×0.8265+50.3229×(1-0.8265) =96.2771+ 8.7310=105.0081 KPa p ’-p =105.13 -105.0081=0.1219 KPa 0.1219/105.13=0.0011 ( < 1%) 所以假设成立。 塔顶温度为 t D = 81.5℃ 2.4.2塔底温度计算 假设总实际板层数为N T ‘=41块时，塔低压力为 P w = p D +0.7×42=134.73 KPa 塔底温度设为t D = 108.1℃ 由乙醇的Antoine 方程 48.23105.165033827.7lg *+-=t P A (a) 由水的Antoine 方程 (b) 以及)1(A B A A x P x P P -+= (c) 由（a ）、(b) p A 0 =301.4251 KPa
乙醇和水课程设计.
课程设计说明书 题目名称：分离乙醇—水混合液的筛板塔设计 院系：化学与材料工程学院 专业班级：11级应用化工技术 学生姓名：薛振东谌磊万晓慕叶渊 学号：201130820114 指导教师：胡燕辉屈媛 完成日期：2013.06.18
课程设计评定意见 设计题目：分离乙醇-水混合液的筛板塔设计 学生姓名： 评定意见： 评定成绩： 指导教师（签名）：年月日
课程设计任务书
摘要 精馏是利用物质沸点的不同，多次的进行混合蒸气的部分冷凝和混合液的部分蒸发的过程，以达到分离的目的。 塔设备是炼油和化工生产的重要设备，其作用在于提供气液两相充分接触的场所，有效地实现气液两相间的传热、传质，以达到理想的分离效果，因此它在石油化工生产中得到广泛应用。 一个完整的板式塔主要是由圆柱形塔体、塔板、降液管、溢流堰、受液盘及气体和液体进、出口管等部件组成，同时考虑到安装和检修的需要，塔体上还要设置人孔和手孔。平台扶梯和吊柱等部件，整个塔体由塔裙座支撑，在塔内，根据生产公益要求，装有多层塔板，为气液亮相提供接触的场所，塔板性能的好坏直接影响传质效果，是塔板塔的核心部件 设计目的： 1着重加深学生对于化工原理理论知识的掌握。 2积极引导学生去思考，培养他们灵活运用所学知识去解决问题的能力，以及查阅资料、处理数据的能力。 设计任务或主要技术指标： 含乙醇含量为35%（质量分数，以下同）的水溶液，拟经一精馏塔进行分离，塔顶得到乙醇纯度为93%，釜残液中含乙醇量为0.5%。年处理原料能力为2000吨。设计该精馏塔。 常压操作，回流比为最小回流比的1.5倍，回流液温度为塔顶蒸汽的露点。间接蒸汽加热，加热蒸汽压力为5kgf/cm2,冷切水进口温30.C出口温度45.C。设备热损失为加热蒸汽供热量的5%。 关键词：精馏塔、筛板、设计
乙醇及水的精馏塔设计
乙醇及水的精馏塔设计 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998
题目：乙醇-水精馏塔工艺设计与塔顶冷凝器选型设计专业：煤炭深加工与利用 学生姓名：武婷 学号: 090010 小组成员:郭泽红 指导教师: 完成日期: 新疆工业高等专科学校教务处印制 （乌鲁木齐市 830091）
化工原理 课程设计任务书设计题目：乙醇——水连续精馏塔的设计 设计人员 所在班级成绩 指导教师日期 一、设计题目：乙醇－水连续精馏塔的设计 二、设计任务及操作条件 （1）进精馏塔的料液含乙醇35%（质量分数，下同），其余为水； （2）产品的乙醇含量不得低于94； （3）塔顶易挥发组分回收率为%； （4）生产能力为25000吨/年94%的乙醇产品； （5）每年按330天计，每天24h连续运行。 （6）操作条件 a) 塔顶压强 4kPa(表压) b) 进料热状态自选 c) 回流比自选 d）加热蒸汽压力低压蒸汽（或自选） e) 单板压降小于等于 三、设备形式：筛板塔或浮阀塔 四、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）。 五、设计基础数据： 1. 常压下乙醇——水体系的t-x-y数据； 2. 乙醇的密度、粘度、表面张力等物性参数。 。 第一章前言 化工生产中所处理的原料中间产品几乎都是由若干组分组成的混合物。其中大部分是均相混合物。生产中为满足要求需将混合物分离成较纯的物质。精馏是分离液体混合物（含可液化的气体混合物）最常用的一种单元操作。在化工、炼油、石油化工等工业中得到广泛应用。精馏过程在能量剂的驱动下（有时加质量剂）。使气、液两相多次直接接触和分离。利用液相混合物中各
乙醇和水的分离实验报告
乙醇和水的分离实验报告 乙醇是一种有机物，俗称酒精，在常温、常压下是一种易燃、易挥发的无色透明液体，它的水溶液具有酒香的气味，并略带刺激。其蒸气能与空气形成爆炸性混合物，能与水以任意比互溶，是一种很好的溶剂，既能溶解许多无机物，又能溶解许多有机物，能与氯仿、乙醚、甲醇、丙酮和其他多数有机溶剂混溶。同时乙醇具有良好的还原性，可以被氧化成为乙醛。我们生活中说的酒精中毒的罪魁祸首通常被认为是有一定毒性的乙醛，而并非喝下去的乙醇。那么乙醇在高温与浓硫酸的催化下，又会有什么样子的化学反应呢？ 【乙醇的消去反应反应方程式】 CH3CH2OH=浓H2SO4&加热=CH2CH2↑+H2O 【实验所需材料】 乙醇，酒精灯，铁架台，集气装置，浓硫酸 【实验步骤】
①仪器连接后，要在加入药品之前先检查装置的气密性； ②在烧瓶中放入几片碎瓷片，以避免混合液在受热沸腾时剧烈跳动(暴沸)。 ③硫酸要用98%的浓硫酸，酒精要用无水酒精，浓硫酸和无水酒精的体积比为3：1。 ④浓硫酸与无水酒精混合时，要遵循浓硫酸稀释的原理，按浓硫酸溶于水的操作方法混合无水酒精和浓硫酸，即将浓硫酸沿容器内壁慢慢倒入已盛在容器中的无水酒精中，并用玻璃棒不断搅拌无水酒精和浓硫酸的混合物。 ⑤加热混合液，使液体温度迅速升到170℃，这时就有乙烯生成。 ⑥温度计水银球应伸入混合液液面以下，以控制液体的温度，有利于产生乙烯。 ⑦用排水法收集生成的乙烯。 ⑧实验结束时，要先将导气管从水中取出，再熄灭酒精灯，反之，会导致水被倒吸。
【乙醇的消去反应知识点总结】 【实验小结】 从乙醇的消去反应中，我们可以观察出，在高温和浓硫酸的催化下，乙醇会生成乙烯和水。实验中最关键是加热混合液，使液体温度迅速升到170℃。乙醇发生消去反应时，不用氢氧化钠溶液，卤代烃发生水解反应时，才用氢氧化钠溶液。氢氧化钠的作用是中和卤代烃水解生成的卤化氢，有利于反应向水解的方向进行。
乙醇-水系统设计举例 挺详细(仅供参考)
目 录 1 概述 (3) 1.1设计依据与原理.................................................................................3 1.2技术来源..........................................................................................3 1.3设计任务.............................................................................................3 2 塔的工艺计算 (4) 2.1最小回流比及操作回流比的确定...............................................................4 2.2塔顶产品产量、釜残液量的计算..................................................................6 2.3理论塔板层数的确定 (6) 2.4实际塔板数P N 及全塔效率的估算...............................................................6 3 塔主要尺寸的设计计算 (8) 3.1精馏段与提馏段的体积流量.....................................................................8 3.2塔径 (10) 3.3塔板尺寸的确定....................................................................................11 3.4塔板结构 (12) 3.4.1堰高..........................................................................................12 3.4.2降液管底隙高度h 0........................................................................11 3.4.3进口堰高和受液盘.....................................................................13 3.4.4浮阀数目及排列........................................................................13 4 流体力学验算及操作性能负荷图 (15) 4.1气体通过浮阀塔板的压力降(单板压降)p h (15) 4.1.1干板阻力c h .................................................................................15 4.1.2由表面张力引起的阻力1h ...............................................................15 4.1.3板上充气液层阻力h .....................................................................15 4.2漏液验算.............................................................................................15 4.3液泛验算.............................................................................................16 4.4雾沫夹带验算.......................................................................................16 4.5操作性能负荷图 (17) 4.5.1雾沫夹带上限线 (17) 4.5.2液泛线……………………………………………………………………………17 4.5.3液体负荷上限线…………………………………………………………………17 4.5.4漏液线……………………………………………………………………………18 4.5.5液相负荷下限线…………………………………………………………………18 4.5.6 操作性能负荷图 (18) 5 辅助设备的计算及选型..............................................................................19 5.1进料管................................................................................................19 5.2釜残液出料管 (19)
乙醇和水的分离实验报告
蒸馏乙醇溶液可获得95%的酒精,这时是恒沸液,可以加入氧化钙充分混合后蒸馏,可以获得99%的乙醇。 要想获得绝对乙醇,再加镁粉精制。 将你的酒精和水的混合液放入一个容器,比如一个小盆中,然后将盆子放入冰箱的冷冻室,经过12小时以后将盆子拿出来,将盆子内结冰的冰块取出剩余没有结冰的液体就是酒精,因为酒精的冰点是-114度而水是0度,所以原理就是使混合液体降至0度水的冰点以下导致水结冰而酒精还是液态的,从而分离! 这个方法比使用蒸馏的技术较简单轻松的多也不用那么多繁琐的设备!如果要纯度较高的酒精需要反复几次! 1蒸馏(包括精馏)、2过滤(用只能透过水而不能透过酒精的膜)、3如果酒精浓度已经较高含水较少而且要求浓度接近100%,可以加入生石灰(或者类似物)充分搅拌,放置一定时间后蒸出。 乙醇比水易气化,乙醇沸点低,水的沸点相对较高。 乙醇的蒸发点比较低,可以用蒸发的方法,让混合液体自然蒸发,用冷却的金属板在杯子上对乙醇蒸汽再次冷却即可。 根据沸点不同用蒸馏的方法进行分离 (1)从实验表格的最后一列可以看出,水和酒精刚开始没有凝固,而当体积比达到一定值时,混合液可以凝固,但是并没有将水和酒精分离开,所以用张小同学的方案不能将水和酒精从混合液中分开。(2)通常情况下水的凝固
如果酒精水溶液的浓度小于95%,则酒精水溶液蒸馏的最终产物是水和95%的酒精溶液,因为酒精和水可形成恒沸混合物(恒沸混合物不能利用二者的沸点不同而蒸馏分离),酒精和水的恒沸混合物是浓度95%酒精溶液。如果要制取无水酒精,需要在95%的酒精中再加入干燥剂(如无水氯化钙),脱水后可制得99%以上的无水酒精。 (1)先加入略过量的碱(如碳酸钠或氢氧化钠),充分反应后蒸馏出乙醇。再在剩余液体中加硫酸,现蒸馏出乙酸。(2)将混合液加入饱和碳酸钠溶液中,充分振荡后分液上层是乙酸乙酯,下层液体蒸馏分离乙醇。
乙醇-水
化学化工学院 《化工原理》课程设计 设计题目乙醇—水精馏搭的设计学生姓名 班级 学号 指导教师姓名
化学化工学院 设计题目乙醇—水精馏塔的设计 设计条件及任务： 设计体系：乙醇—水体系 设计条件： 1.进精馏塔料液含乙醇25%（质量）。 2.产品含量不得低于94% （质量）。 3.残液中乙醇含量不高于0.1%（质量）。 4.生产能力：日产（24小时）20吨94%（质量）的乙醇产品。操作条件： 精馏塔顶压力 4kPa（表压） 进料状况q=1 回流比R/R min=1.3 单板压降不大于0.7kPa 加热蒸汽压力低压蒸汽 设备型式筛板塔
设计内容 一．设计方案的确定及流程说明 （一）分离方式的选择 待分离的体系为乙醇-水体系，对于均相混合物的分离，采用简单的机械 分离过程是没有用的，必须采用传质分离过程才能将其分开，而由于乙醇和水可以以任意比例互溶，溶解度很大，一般不能采用萃取操作将其分离，因此最终选用精馏作为分离乙醇和水的方法 （二）选塔依据 筛板塔是现今应用最广泛的一种塔型，设计比较成熟，具体优点如下： 1）结构简单，金属耗量少，造价低廉 2）气提压降小，板上液面落差也较小 3）塔板效率较高 4）改进的大孔筛板能提高气速和生产能力 （三）塔压 精馏可以在减压、常压、加压的条件下进行，常压下为气态或泡点为室温的混合物，可以采用加压精馏；常压下泡点为室温至150℃左右的混合液，一般 采用常压精馏；对于常压下泡点较高或热敏性物质，宜采用减压精馏，以降低操作温度。乙醇和水的沸点分别为78℃和100℃，因此采用常压精馏，塔顶压力为（101.3+4）kPa。 (四)进料状态 进料状态分五种，包括冷夜进料、泡点进料、气液混合进料、饱和蒸汽进料、过热蒸汽进料。在实际生产中，以接近泡点的冷进料和泡点进料者居多，泡点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，因此选择加料方式为泡点进料。 （五）塔釜加热方式 一般塔釜都设置再沸器，输入一定热量使部分液体气化，产生上升蒸汽，使精馏过程得以进行，大多数情况下均采用间接加热，但是对于塔内重组分是水的体系来说，由于水将作为塔釜产品从塔底排除，此时就可以省去一个再沸器，
精馏(乙醇和水)实验
基本原理： 1、在板式蒸馏塔中，混合液的蒸汽逐板上升，回流液逐板下降，气液两相在塔板上接触，实现传质、传热过程而达到分离的目的。如果在每层塔板上，上升的蒸汽与下降的液体处于平衡状态，则该塔板称之为理论塔板。然而在实际操做过程中由于接触时间有限，气液两相不可能达到平衡，即实际塔板的分离效果达不到一块理论塔板的作用。因此，完成一定的分离任务，精馏塔所需的实际塔板数总是比理论塔板数多。 对于双组分混合液的蒸馏，若已知汽液平衡数据，测得塔顶流出液组成X d、釜残液组成X w，液料组成X f及回流比R和进料状态，就可用图解法在y-x图上，或用其他方法求出理论塔板数N t。精馏塔的全塔效率E t为理论塔板数与实际塔板数N之比，既： E t=N t/N 影响塔板效率的因素很多，大致可归结为：流体的物理性质（如粘度、密度、相对挥发度和表面张力等）、塔板结构以及塔的操作条件等。由于影响塔板效率的因素相当复杂，目前塔板效率仍以实验测定给出。 2、精馏塔的单板效率Em可以根据气相（或液相）通过测定塔板的浓度变化进行计算。 若以液相浓度变化计算，则为： E ml=(X n-1-X n) / (X n-1- X n*) 若以气相浓度变化计算，则为： E mv=(Y n-Y n+1) / ( Y n*-Y n-1) 式中：X n-1-----第n-1块板下降的液体组成，摩尔分率； X n-------第n块板下降的液体组成，摩尔分率； X n*------第n块板上与升蒸汽Y n相平衡的液相组成，摩尔分率； Y n+1-----第n+1块板上升蒸汽组成，摩尔分率； Y n-------第n块板上升蒸汽组成，摩尔分率； Y n*------第n块板上与下降液体X n相平衡的气相组成，摩尔分率。 在实验过程中，只要测得相邻两块板的液相（或气相）组成，依据相平衡关系，按上述两式即可求得单板效率Em. 设备参数： （1）精馏塔——精馏塔采用筛板结构，塔身用直径Φ57X3.5mm的不锈钢管制成，共15块塔板，塔板用板厚1mm的不锈钢板；板间距为10mm；板上开孔率为4%，孔径是2mm，孔数为21个，孔按三角形排列；降液管为直径Φ14X2mm的不锈钢管，堰高是10mm；在塔顶和塔釜中装有铜电阻感温计，并由仪表柜的温度指示仪加以显示。他有两个进料口，分别在第11、13块塔板，一般采用第11块塔板进料。 （2）蒸馏釜为直径Φ250X340X3mm不锈钢材质立式结构，用二支1kW的SRY-2-1型电热棒进行加热，其中一支为恒温加热，另一支则用自耦变压器调节控制，并由仪表柜上的电压、电流表加以显示。釜上有压力计，