乙醇-水筛板精馏塔设计分析

化工原理课程设计设计题目乙醇-水筛板精馏塔设计学生姓名学号班级指导教师设计时间完成时间2化工原理课程设计任务书（一）设计题目：乙醇－水筛板精馏塔设计（二）设计任务完成精馏塔工艺优化设计、精馏塔结构优化设计以及有关附属设备的设计和选用，绘制带控制点的工艺流程图、精馏塔工艺条件图，并编制工艺设计说明书。

年产量：10000t ；原料液浓度：40% （乙醇质量分数）；产品浓度：93% （乙醇质量分数）；乙醇回收率：99% 。

（三）操作条件1．塔顶压强4 kPa（表压）；2．进料热状况，泡点进料；3．塔顶全凝器，泡点回流，回流比R=(1.1~2.0)R min；4．塔釜加热蒸汽压力245 KPa(表压)；5．单板压降不大于0.7 kPa；6．塔板类型筛板塔；7．工作日每年330天，每天24h连续运行;8．厂址：徐州地区。

（四）设计内容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,附属设备的确定；9．绘制带控制点工艺流程图（A2）、精馏塔工艺条件图（A2）；10．符号说明；11.对设计过程的评述和有关问题的讨论；12.参考文献。

摘要精馏塔是进行精馏的一种塔式气液接触装置，又称为蒸馏塔。

有板式塔与填料塔两种主要类型。

根据操作方式又可以分为连续精馏塔与间歇精馏塔。

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、轻工等工业生产中占有重要的地位。

为此，掌握气液平衡关系，熟悉各种塔形的操作特性，对选择、设计和分析分离过程中的各种参数是非常重要的。

在本设计中我使用了筛板塔，筛板塔的突出优点是结构简单、造价低。

当有合理的设计和适当的操作，筛板塔能满足分离要求的操作弹性，而且效率高。

精馏是最常用的分离液液混合物方式之一，是组成化工生产过程的主要单元操作，也是典型的化工操作设备之一。

进行此次课程设计，我的目的是培养自己综合运用所学知识的能力，以及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，为以后从事设计等化工工作打下坚实的基础。

关键词：乙醇；水；精馏段；提馏段；筛板塔。

AbstractDistillation column is distillation of a tower type gas-liquid contact device, also known as the distillation column. There are two main types of plate column and packed column. According to mode of operation and divided into continuous distillation and batch distillation. Chemical production is often the need for the separation of liquid mixtures in order to achieve the purpose of purification and recovery of useful components, occupies an important position in the distillation operation in chemical industry, petroleum chemical industry, light industry and other industrial production. Therefore, grasps the vapor-liquid equilibrium relationship, familiar with the operating characteristics of various pyramid, to choose, the various parameters of the design and analysis of the separation process is very important.In this design I use the sieve plate tower, sieve plate tower has the prominent advantages are simple structure, low cost. When there is a reasonable design and proper operation, sieve plate tower can meet the requirements of operation elasticity separation, and high efficiency.Distillation is the most commonly used liquid separation mixture way is one of the main unit operation of chemical production process, is a typical chemical equipment operation one. The curriculum design, my purpose is the ability to develop their own comprehensive use of the knowledge, and the actual chemical problem solving ability, do be able independent chemical preliminary design training, chemical design work to lay a solid foundation for the future career.Keywords: ethanol; water; distillation; stripping section; sieve tray.目录化工原理课程设计任务书 (I)摘要 (II)Abstract........................................................................................................................ I II 第1章绪论. (1)1.1 精馏与塔设备简介 (1)1.2 筛板塔简介 (1)1.3设计思路 (2)第2章塔板的工艺设计 (3)2.1 精馏塔的全塔物料衡算 (3)2.2常压下乙醇-水汽液平衡组成（摩尔）与温度的关系 (3)2.3理论塔板的计算 (5)2.3.1 适宜回流比的确定 (5)2.3.2精馏塔汽液负荷计算： (5)2.3.3 操作线方程 (6)2.3.4 理论板的确定 (6)2.3.5 实际塔板数的确定 (6)2.4 物性参数计算 (7)2.4.1 温度 (7)2.4.2 密度 (7)表2-2不同温度下乙醇和水的密度 (8)2.4.3 混合液体表面张力的计算 (9)2.4.4 混合物的黏度 (11)2.4.5 相对挥发度 (11)2.5 操作压力的计算 (12)2.5.1精馏段 (12)2.5.2 提馏段 (12)2.6 塔体主要工艺尺寸计算： (12)2.6.1 塔径D： (12)2.6.3 精馏塔的有效高度 (14)2.7 塔板主要工艺尺寸计算： (14)2.7.1 溢流装置的计算： (14)2.7.2 塔板布置 (16)第3章筛板的流体力学验算： (18)3.1 塔板压降 (18)3.1.1 干板阻力c h： (18)3.1.2 气体通过液层的阻力hl： (18)3.1.3 液体表面张力的阻力hσ (19)3.2 液面落差 (20)3.3 液沫夹带： (20)3.4 漏液 (20)3.5 液泛 (21)3.6 塔板负荷性能图 (21)3.6.1 雾沫夹带线（1） (21)3.6.2 液泛线（2） (22)3.6.3 液相负荷上限线（3） (23)3.6.4 漏液线（汽相负荷下限线）（4） (23)3.6.5 液相负荷下限线（5） (24)第4章热量衡算 (25)4.1 比热容及汽化潜热的计算 (25)4.1.1 塔顶温度下的比热容 (25)4.1.2 塔釜温度下的比热容 (25)4.1.3 塔底温度下的比热容 (25)4.1.4 塔顶温度 tD下的汽化潜热 (26)4.2 热量衡算 (26)4.2.1 0℃时塔顶上升的热量QV,塔顶以0℃为基准 (26)4.2.2 回流液的热量QR (26)4.2.3 塔顶馏出液的热量QD,因馏出口与回流口组成相同， (26)4.2.4 进料的热量QF， (26)4.2.5 塔底残液的热量Qw (26)4.2.6 冷凝器消耗的热量Qc (27)4.2.7 再沸器提供热量QB (27)第5章塔的附属设备计算 (28)5.1辅助设备的选型 (28)5.1.1直接蒸汽加热 (28)5.1.2塔的附属设备计算 (28)5.2各接管尺寸计算 (30)5.2.1进料管 (30)5.2.2釜残液出料管 (30)5.2.3回流液管 (31)5.2.4塔顶上升蒸汽管 (31)5.2.5水蒸汽进口管 (31)第6章设计结果汇总 (33)第7章结语 (35)参考文献 (36)第1章绪论1.1 精馏与塔设备简介蒸馏是分离液体混合物的一种方法，是传质过程中最重要的单元操作之一，蒸馏的理论依据是利用溶液中各组分蒸汽压的差异，即各组分在相同的压力、温度下，其探发性能不同（或沸点不同）来实现分离目的。

例如，设计所选取的乙醇-水体系，加热乙醇（沸点78℃）和水（沸点100℃）的混合物时,由于乙醇的沸点较水为低,即乙醇挥发度较水高,故乙醇较水易从液相中汽化出来。

若将汽化的蒸汽全部冷凝，即可得到乙醇组成高于原料的产品，依此进行多次汽化及冷凝过程，即可将乙醇和水分离。

这多次进行部分汽化成部分冷凝以后，最终可以在汽相中得到较纯的易挥发组分，而在液相中得到较纯的难挥发组分，这就是精馏。

在工业中，广泛应用精馏方法分离液体混合物，从石油工业、酒精工业直至焦油分离，基本有机合成，空气分离等等，特别是大规模的生产中精馏的应用更为广泛。

蒸馏按操作可分为简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏、特殊精馏等多种方式。

按原料中所含组分数目可分为双组分蒸馏及多组分蒸馏。

按操作压力则可分为常压蒸馏、加压蒸馏、减压（真空）蒸馏。