乙醇和正丙醇物系分离系统的设计

北京理工大学珠海学院

课程设计任务书

2011 ～2012学年第一学期

学生姓名：谢威宁专业班级：09化工1班

指导教师：李青云工作部门：化工与材料学院

一、课程设计题目乙醇和正丙醇物系分离系统的设计

二、课程设计内容（含技术指标）

1.设计条件

生产能力：25000吨/年（每年按300天生产日计算）

原料状态：苯含量40%（wt%）；温度：25℃；压力：100kPa；泡点进料；

分离要求：塔顶馏出液中苯含量99%（wt%）；塔釜苯含量2%（wt%）操作压力：100kPa

其它条件：塔板类型：浮阀塔板；塔顶采用全凝器；R=1.9R m

2.具体设计内容和要求

（1）设计工艺方案的选定

（2）精馏塔的工艺计算

（3）塔板和塔体的设计

（4）水力学验算

（5）塔顶全凝器的设计选型

（6）塔釜再沸器的设计选型

（7）进料泵的选取

（8）绘制流程图

（9）编写设计说明书

（10）答辩

三、进度安排

时间设计安排

10.26—10.28 设计动员，下达任务书，查阅资料，拟定设计方案，方案论证，物性数据计算

10.28—11.11 工艺计算（物料衡算、确定回流比、计算理论板层数、实际板层数、实际进料板位置）

11.11—11.18 塔结构设计（物性数据的计算、塔径计算、塔结构尺寸的计算、水力学性能校验、负荷性能图及塔高的计算）

11.18—11.25 热量衡算；附属设备的选型和计算

11.25-12.02 绘制带控制点的工艺流程图（CAD图）

12.02—12.09 绘制带控制点的工艺流程图，（借图板和丁字尺，手工绘制图）12.09—12.16 编写设计说明书，答辩要求

2012.01.03 将说明书及图纸装订并提交

2012.1.4—1.5 答辩

四、基本要求

序号设计内容要求

1 设计工艺方案的选定精馏方式及设备选型等方案的选定和论证（包括

考虑经济性；工艺要求等）绘制简单流程图

2 精馏塔的工艺计算物料衡算，热量衡算，回流比、全塔效率、实际

塔板数、实际进料位置等的确定

3 塔板和塔体的设计设计塔高、塔径、溢流装置及塔板布置等

4 水力学验算绘制塔板负荷性能图

5 塔顶全凝器的设计选型计算冷凝器的传热面积和冷却介质的用量

6 塔釜再沸器的设计选型计算再沸器的传热面积和加热介质的用量

7 进料泵的选取选取进料泵的型号

8 绘图绘制带控制点的流程图（CAD和手工绘制）

9 编写设计说明书目录，设计任务书，设计计算结果，流程图，参

考资料等

10 答辩每班数不少于20人答辩

教研室主任签名：

2011年10 月14 日

摘要

浮阀塔板是在泡罩塔板和筛孔塔板的基础上发展起来的，它吸收了两种塔板的优点。本设计对年处理量为二万五千吨乙醇-正丙醇的浮阀连续精馏塔进行了设计。通过对浮阀精馏塔、换热器的设计，使我更好地掌握化工原理的原理与方法。塔顶冷凝装置采用全凝器，用以准确控制回流比；塔底采用直接式蒸汽加热，以提供足够热量。

通过插值法计算出塔内各部位的温度、密度、表面张力、粘度、相对挥发度等各项物性数据；通过逐板法计算出理论板数、板效率、实际板数、进料位置，在板式塔工艺中计算出塔径、有效塔高、筛孔数并通过流体力学的验算，符合各项指标，最后，确定了塔顶全凝器冷却水的用量以及塔底再沸器中加热蒸汽的用量，同时对输送各股物流的管径进行了设计；结果表明，本设计合理。

关键词：连续精馏；浮阀精馏塔；精馏塔设计；乙醇；正丙醇

目录

北京理工大学珠海学院课程设计任务书 ....................................................... I 摘要............................................................................................................. III

1 绪论 (1)

2 设计方案说明 (2)

2.1设计方案的确定 (2)

2.2工艺流程图 (3)

3 塔板的工艺设计 (5)

3.1精馏塔全塔物料衡算 (5)

3.2常压下乙醇-正丙醇气液平衡组成（摩尔）与温度关系 (5)

3.3理论塔板的计算 (12)

3.4塔径的初步设计 (14)

3.5溢流装置 (16)

3.6板塔分布、浮阀数目与排列 (17)

4 塔板的流体力学计算 (20)

4.1气相通过浮阀塔板的压降 (20)

4.2淹塔 (21)

4.3雾沫夹带 (22)

4.4塔板负荷性能图 (22)

5 热量衡算 (29)

5.1热量示意图 (29)

5.2热量衡算 (29)

6 塔附件设计 (34)

6.1接管 (34)

6.2筒体与封头 (35)

6.3裙座 (35)

6.4人孔 (35)

7 塔总体高度的设计 (36)

7.1塔的顶部空间高度 (36)

7.2塔的底部空间高度 (36)

7.3塔总体高度 (36)

8 附属设备设计 (37)

8.1冷凝器的选择 (37)

8.2再沸器的选择 (37)

主要符号说明 (38)

附录1 精馏段和提馏段的浮阀孔局部排布图 (40)

附录2 工艺流程图 (41)

总结 (42)

参考文献 (43)

致谢 (44)