化工原理课程设计(原料预热器①)
化工原理课程设计说明书 预热器
第一章列管换热器设计概述1.1.换热器系统方案的确定进行换热器的设计，首先应根据工艺要求确定换热系统的流程方案并选用适当类型的换热器，确定所选换热器中流体的流动空间及流速等参数，同时计算完成给定生产任务所在地需的传热面积，并确定换热器的工艺尺寸且根据实际流体的腐蚀性确定换热器的材料，根据换热器内的压力来确定其壁厚。
1.1.1全塔流程的确定从塔底出来的釜液一部分进入再沸器再沸后回到精馏塔内，一部分进入到冷却器中。
为了节约能源，提高热量的利用率，采用原料液冷却塔底釜液，这样不仅冷却了釜液又加热了原料液，既可以减少预热原料所需要的热量，又可减少冷却水的消耗。
从冷却器出来的釜液直接储存，从冷却器出来的原料液再通往原料预热器预热到所需的温度。
塔顶蒸出的乙醇蒸汽通入塔顶全凝器进行冷凝，冷凝完的液体进入液体再分派器，其中的2/3回流到精馏塔内，另1/3进入冷却器中进行冷却，流出冷却器的液体直接储存作为产品卖掉。
1.1.2加热介质冷却介质的选择在换热过程中加热介质和冷却介质的选用应根据实际情况而定。
除应满足加热和冷却温度外，还应考虑来源方面，价格低廉，使用安全。
在化工生产中常用的加热剂有饱和水蒸气、导热油，冷却剂一般有水和盐水。
综合考虑，在本次设计中的换热器加热介质选择饱和水蒸气，冷却介质选择水。
1.1.3换热器类型的选择列管式换热器的结构简单、牢固，操作弹性大，应用材料广，历史悠久，设计资料完善，并已有系列化标准，特别是在高温、高压和大型换热设备中占绝对优势。
所以本次设计过程中的换热器都选用列管式换热器。
由于本次设计过程中所涉及的换热器的中冷热流体温差不大（小于70℃）,各个换热器的工作压力在1.6MP以下，都属于低压容器，因固定管板式换热器两端管板与壳体连在一起，这类换热器结构简单、价格低廉、管子里面易清洗，所以可选择列管式换热器中的固定管板式换热器。
1.1.4流体流动空间的选择哪一种流体流经换热器的管程，哪一种流体流经壳程，下列各点可供选择时参考(以固定管板式换热器为例)。
化工原理操作课程设计
化工原理操作课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握化工原理中基本操作原理，如流体流动、热量传递和质量传递等；2. 使学生了解化工设备的基本构造、性能及操作方法；3. 帮助学生理解化工过程中常见的单元操作及其在实际工程中的应用。
技能目标：1. 培养学生运用化工原理解决实际问题的能力，能进行简单的工艺计算；2. 提高学生动手操作能力，能正确使用化工设备进行实验操作；3. 培养学生团队协作能力，能在小组讨论中发表见解，共同完成实验任务。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对化工原理学科的兴趣，培养其探索精神和创新意识；2. 培养学生严谨、细致的科学态度，使其注重实验安全，遵循实验规程；3. 引导学生关注化工行业的发展，认识到化工技术在实际生活中的应用，培养其社会责任感。
本课程针对高年级学生，结合课程性质、学生特点和教学要求，将目标分解为具体的学习成果。
在后续的教学设计和评估中，注重理论知识与实践操作的紧密结合，以提高学生的综合素质和工程实践能力。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. 化工原理基本概念：流体流动、热量传递、质量传递等基本原理的学习，涉及教材第一章内容。
2. 化工设备与工艺：介绍常见化工设备构造、性能及操作方法，包括泵、压缩机、换热器等，涉及教材第二章内容。
3. 单元操作：学习精馏、吸收、萃取、干燥等典型化工单元操作，分析各操作在实际工程中的应用，涉及教材第三章至第六章内容。
4. 化工工艺计算：培养学生运用化工原理解决实际问题的能力，进行简单的工艺计算，涉及教材第七章内容。
5. 实验操作：组织学生进行化工原理实验，锻炼动手操作能力，涉及教材实验部分内容。
教学内容安排和进度如下：1. 第1-4周：学习化工原理基本概念；2. 第5-8周：了解化工设备与工艺；3. 第9-12周：研究单元操作；4. 第13-16周：进行化工工艺计算；5. 第17-20周：实验操作及总结。
教学内容注重科学性和系统性，结合教材章节，确保学生能够循序渐进地掌握化工原理及操作知识。
化工原理课程设计
a1
1000
a2
2100
3000
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m
精馏装置的工艺设计
◎ 任务：完成整套装置的流程设计、物料与热量衡算、 塔及附件设计、辅助设备选型设计。 1．设计方案的确定 1.1 设计方案的确定 （１）精馏方式的选择 （间歇、连续、特殊精馏、与其 它分离方法组合） 溶液的分离应首选蒸馏。 ◎ 分离要求高的分离应首选连续精馏；仅当α＜1.1或α＝1 时才可考虑特殊精馏。 ◎ 小批量多品种时可考虑间歇精馏。
段分别计算）。
tm 1 t F tW ; p m 1 p F pW 2 2
PF，PW由PD+n×板压降求得。
x xF xW 2 ； y y F yW 2 ，与xF，xW平衡
M L xM A 1 x M B ； MV yM A 1 y M B
3.2 塔径的计算
初选板间距：Ht↑→umax↑→u↑→DT↓，H↑（cf.表5-1）
筛板塔板间距： DT ,m : 0.8～1.2
1.4～2.4
2.6～6.6
Ht,mm：300～500 400～700 450～800 (间隔50mm)
板上清液层高度：hL=0.05～0.10m （0.06即可）； D=1.2m，Ht=0.45；D=1.4m，Ht=0.4m
此处水冷至30℃送往贮槽，热能利用问题暂不考虑。
1.2
工艺流程说明
◎ 工艺流程图（cf. p.216），原料预热器可画成列管式，
塔顶回流部分修改（见参考图）。
◎ 工艺流程说明：按流程顺序用文字叙述。
原料→塔顶D、塔底W去向，经过设备用名称（代号）
表示，同时说明工艺参数的控制。
〖例〗来自前道工序的苯－甲苯混合液送入原料贮槽（V
化工原理课程设计完整版
化工原理课程设计完整版一、教学目标本课程旨在让学生掌握化工原理的基本概念、理论和方法，了解化工生产的基本过程和设备，培养学生运用化工原理解决实际问题的能力。
具体目标如下：1.知识目标：（1）理解化工原理的基本概念和原理；（2）熟悉化工生产的基本过程和设备；（3）掌握化工计算方法和技能。
2.技能目标：（1）能够运用化工原理解决实际问题；（2）具备化工过程设计和优化能力；（3）学会使用化工设备和仪器进行实验和调试。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生的团队合作意识和沟通能力；（2）增强学生对化工行业的认识和兴趣；（3）培养学生对科学研究的热爱和责任感。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个方面：1.化工原理基本概念和原理：包括溶液、蒸馏、吸收、萃取、离子交换等基本操作原理和方法。
2.化工生产过程和设备：包括反应器、换热器、蒸发器、膜分离设备等的基本结构和原理。
3.化工计算方法：包括物料平衡、热量平衡、质量平衡等计算方法。
具体教学大纲安排如下：第1-2周：化工原理基本概念和原理；第3-4周：化工生产过程和设备；第5-6周：化工计算方法。
三、教学方法本课程采用多种教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性：1.讲授法：讲解基本概念、原理和方法，引导学生理解和掌握；2.案例分析法：分析实际案例，让学生学会运用化工原理解决实际问题；3.实验法：进行实验操作，培养学生的实践能力和实验技能；4.小组讨论法：分组讨论，培养学生的团队合作意识和沟通能力。
四、教学资源本课程的教学资源包括：1.教材：《化工原理》；2.参考书：相关化工原理的教材和学术著作；3.多媒体资料：教学PPT、视频、动画等；4.实验设备：反应器、换热器、蒸发器、膜分离设备等。
以上教学资源将用于支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验。
五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业、考试等多个方面，以全面客观地评价学生的学习成果。
1.平时表现：通过课堂参与、提问、小组讨论等形式的评估，考察学生的学习态度和理解能力。
化工原理课程设计(原料预热器①)
目录一、设计题目 _________________ 0二、设计依据 _________________ 0三、设计要求 _________________ 0第1节：物料衡算、热量衡算_____________________________________________ 01.精馏塔物料衡算 ______________________________________________________________ 02.冷凝器物料衡算及热量衡算 ____________________________________________________ 53.产品冷却器物料衡算及热量衡算 ________________________________________________ 74.原料预热器（1）的物料衡算及热量衡算 _________________________________________ 85.原料预热器（2）的物料衡算及热量衡算 _________________________________________ 96.再沸器的物料衡算及热量衡算 _________________________________________________ 107.物料衡算汇总表 _____________________________________________________________ 118.热量衡算及换热器要求汇总表 _________________________________________________ 12第2节：列管式换热器选型及校核（原料预热器①）________________________ 141.初选原料预热器（1）规格 ____________________________________________________ 142.核算总传热系数 _____________________________________________________________ 20第3节：所选固定管板式换热器的结构说明________________________________ 221.管程结构___________________________________________________________________ 222.壳体结构___________________________________________________________________ 233.其他主要附件_______________________________________________________________ 24第4节：换热器的主要结构和计算结果____________________________________ 24 第5节：参考文献及资料________________________________________________ 25 附___________________________ 26设计任务书一、设计题目：乙醇水精馏系统换热器设计二、设计依据：1、产量：7万吨2、年工作时间：330天3、原料乙醇：浓度50%（质量），出库温度25℃4、产品乙醇：浓度95%（质量），入库温度≤45℃5、乙醇回收率：99.5%6、原料乙醇泡点进料，回流比R=1.15R min7、循环冷却水进口温度：30℃8、再沸器饱和水蒸气温度：150℃9、系统散热损失：不考虑系统散热损失10、换热器KA值裕度：20~40%11、原料预热器（2）设计三、设计要求：第1节：物料衡算、热量衡算1.精馏塔物料衡算乙醇、水的相对分子质量为M乙醇=46.07g/mol，M水=18.02g/mol 由原料乙醇质量浓度为50%得原料乙醇的摩尔分率为：F=50%/M X 50%/M M 50%/46.07=50%/46.07+50%/18.02=0.2812乙醇乙醇水+50%/ 由产品乙醇质量浓度为95%得产品乙醇的摩尔分率为：D 95%/X =95%/95%/46.0795%/46.075%/18.020.8814M M =+=乙醇乙醇水+5%/M 原料F 、塔顶馏出液D 的平均相对分子质量：F X M /F F M X g mol=⨯M +⨯⨯46.07+⨯18.02=25.91乙醇水（1-）=0.2812（1-0.2812） D D D X M 8814881442.74/M X g mol=⨯M +⨯⨯46.07+⨯18.02=乙醇水（1-）=0.（1-0.） 塔顶产品流率D ：(33024)D MD M h=⨯⨯()7371042.7433024206.79/8.83810/h kmol h kg h⨯=⨯⨯==⨯由乙醇回收率99.5%DFDX FX η==得：206.790.88140.28120.995651.42/D F DX F X kmol hη=⨯=⨯=4651.4225.9116878.29/1.68810/F kg hkg h =⨯=≈⨯流率W ：651.42206.79444.63/W F Dkmol h=-=-= 塔底残液摩尔分率：3651.420.2812206.790.8814444.632.0610F DW FX DX X W--=⨯-⨯==⨯塔底残液W 的平均相对分子质量：()()mol g M X M X M W W W /08.1802.181006.2-107.461006.213-3-=⨯⨯+⨯⨯=⨯-+⨯=水乙醇 3444.6318.088038.91/8.04010/W kg h kg h=⨯=≈⨯ 计算R min乙醇-水气液平衡数据101.32578.27470.7959180.816009 101.32578.230130.8163270.830926 101.32578.195040.8367350.846514 101.32578.169870.8571430.862807 101.32578.155050.8775510.879841 101.32578.151050.8979590.897655 101.32578.158340.9183670.916291 101.32578.177390.9387760.935794 101.32578.20870.9591840.956211 101.32578.252760.9795920.977595 101.32578.3103311作图如下：由图可得min0.193 1DX R=+，故R min=3.57R=1.15R min=1.15⨯3.57=4.1055塔顶冷凝器将来自塔顶的蒸汽全部冷凝，即该冷凝器为全凝器，凝液在泡点温度下部分地回流入塔，由恒摩尔流假定，塔顶液体摩尔流率L 、气体摩尔流率V 为:44.1055206.79848.898/3.62810/L RDkmol h kg h==⨯==⨯ ()415.1055206.791055.77/45123.45/4.51210/V R D kmol h kg h kg h=+=⨯==≈⨯ 因为是泡点进料，所以q=1()()()()()4V V 1114.10551206.7911651.421055.77/19088.32/ 1.90910/q F R D q Fkmol h kg h kg h =--=+--=+⨯--⨯==≈⨯344.1055206.791651.421.510/27127.17/2.71310/L L qFRD qFkmol h kg h kg h=+=+=⨯+⨯≈⨯=≈⨯ 又W=1.76*10-3，则V =L -W 成立 2.冷凝器物料衡算及热量衡算查【《化工原理》下册P268附录】得，质量组成为95%的乙醇水溶液的沸点为78.2℃。
化工原理课程设计
《化工原理课程设计》报告90000吨/年乙醇~水精馏装置设计学 院： 专 业： 班 级： 姓 名： 学 号： 指导老师：2013年12月26Jiangsu University of Technology第一章概述--------------------------------------------------------------------------------------------1 1.1 概述------------------------------------------------------------------------------------------------1 1.2 设计任务------------------------------------------------------------------------------------------1 1.3 设计方案------------------------------------------------------------------------------------------21.3.1 塔形的选择-----------------------------------------------------------------------------------21.3.2 操作压力的确定-----------------------------------------------------------------------------21.3.3 加料方式和加料热状况的选择-----------------------------------------------------------21.3.4 再沸器、冷凝器等附属设备的安排-----------------------------------------------------21.3.5 设计的依据与设计来源--------------------------------------------------------------------2 第二章塔板的工艺计算-------------------------------------------------------------------------------32.1 精馏塔全塔物料衡算-----------------------------------------------------------------------------32.1.1 原料液、塔顶、塔底产品的摩尔分率---------------------------------------------------32.1.2 原料液、塔顶、塔底产品的平均摩尔流量---------------------------------------------32.1.3 物料衡算---------------------------------------------------------------------------------------3 2.2 乙醇和水的物性参数计算-----------------------------------------------------------------------32.2.1 温度---------------------------------------------------------------------------------------------32.2.2 密度---------------------------------------------------------------------------------------------42.2.3 混合液体表面张力---------------------------------------------------------------------------62.2.4 相对挥发度------------------------------------------------------------------------------------82.2.5 混合物粘度------------------------------------------------------------------------------------9 2.3 理论板数和实际板数的计算-------------------------------------------------------------------9 第三章塔体主要工艺参数计算-----------------------------------------------------------------------93.1 塔径的初步计算---------------------------------------------------------------------------------103.1.1 气液相体积流量计算------------------------------------------------------------------------103.1.2 精馏段塔径计算------------------------------------------------------------------------------103.1.3 提馏段塔径计算------------------------------------------------------------------------------12 3.2 溢流装置计算-------------------------------------------------------------------------------------123.2.1 堰长---------------------------------------------------------------------------------------------123.2.2 溢流堰高度（出口高度）------------------------------------------------------------------123.2.3 弓形降液管宽度和截面积------------------------------------------------------------------133.2.4 降液管底隙高度------------------------------------------------------------------------------14 3.3 塔板设计-------------------------------------------------------------------------------------------143.3.1 塔板分布---------------------------------------------------------------------------------------143.3.2 浮阀的选型------------------------------------------------------------------------------------143.3.3 浮阀数目与排列------------------------------------------------------------------------------14 3.4 筛板的流体力学验算----------------------------------------------------------------------------153.4.1 气相通过浮阀塔板的压降------------------------------------------------------------------153.4.2 淹塔---------------------------------------------------------------------------------------------163.4.3 物沫夹带---------------------------------------------------------------------------------------17 3.5 塔板负荷性能曲线-------------------------------------------------------------------------------183.5.1 物沫夹带线------------------------------------------------------------------------------------183.5.2 液泛线------------------------------------------------------------------------------------------183.5.3 液相负荷上限---------------------------------------------------------------------------------193.5.4 漏液线------------------------------------------------------------------------------------------183.5.5 液相负荷下限---------------------------------------------------------------------------------19 第四章板式塔的结构-----------------------------------------------------------------------------------204.1 接管-------------------------------------------------------------------------------------------------204.1.1 进料管------------------------------------------------------------------------------------------204.1.2 回流管------------------------------------------------------------------------------------------204.1.3 塔底出料管------------------------------------------------------------------------------------204.1.4 塔顶蒸汽出料管------------------------------------------------------------------------------204.1.5 塔底进气管------------------------------------------------------------------------------------21 4.2 法兰-------------------------------------------------------------------------------------------------21 4.3 筒体与封头----------------------------------------------------------------------------------------214.3.1 筒体---------------------------------------------------------------------------------------------214.3.2 封头---------------------------------------------------------------------------------------------21 4.4 除沫器----------------------------------------------------------------------------------------------21 4.5 裙座-------------------------------------------------------------------------------------------------22 4.6 吊柱-------------------------------------------------------------------------------------------------22 4.7 人柱-------------------------------------------------------------------------------------------------22 4.8 塔总体高度的计算-------------------------------------------------------------------------------234.8.1 塔的顶部空间高度---------------------------------------------------------------------------234.8.2 塔的底部空间高度---------------------------------------------------------------------------234.8.3 塔总体高度------------------------------------------------------------------------------------244.8.4全凝器冷凝介质消耗量----------------------------------------------------------------------244.8.5热能利用----------------------------------------------------------------------------------------24 第五章设计评述-----------------------------------------------------------------------------------------25 6.1 浮阀塔工艺设计计算结果列表----------------------------------------------------------------25 6.2 主要符号说明-------------------------------------------------------------------------------------27 6.3 参考文献-------------------------------------------------------------------------------------------28第一章概述1.1 概述C2H6O，分子量46.07。
化工原理换热器课程设计(1)
化工原理换热器课程设计(1)化工原理换热器课程设计1. 选题背景换热器作为化工过程中不可或缺的热交换设备，其设计与应用非常重要。
对于化工专业的学生来说，了解换热器的基本原理、分类、设计及实践应用非常有必要。
本课程设计旨在帮助学生深入了解化工原理换热器的相关知识，并能够运用所学的理论知识进行设计和实践。
2. 课程目标通过本课程设计，学生应能：（1）理解换热器的基本原理和应用；（2）掌握换热器设计的基本流程和方法；（3）运用所学的理论知识进行换热器设计和实践。
3. 课程内容（1）第一部分：换热器基本原理1. 换热器的定义及分类2. 换热器基本原理3. 换热器的热力性能（2）第二部分：换热器设计1. 换热器设计的基本流程2. 换热器设计的基本方法3. 换热器的参数和设计要求（3）第三部分：换热器实践1. 换热器的制造工艺2. 换热器的安装和调试3. 换热器运行中的故障处理4. 换热器的维护与管理4. 课程方法本课程设计采用面授课程和实践教学相结合的教学方法。
通过理论讲授和实践操作相结合的方式，使学生能够全面深入地了解到化工原理换热器的相关知识，并能够掌握换热器的基本设计方法和实践操作技巧。
5. 课程评价为了评价学生的学习效果，本课程设计采用多元化的评价方式。
包括学生的课堂表现、课后作业、设计报告和考试评分等多种方式评价学生的学习效果，以增强学生的学习动力，提高学生的学习效果。
6. 课程展望本课程设计的目标是帮助学生深入了解化工原理换热器的相关知识，掌握换热器的基本设计方法和实践操作技巧，为其未来从事相关行业工作打下扎实的基础。
同时本课程设计也综合了大量的实践案例，将有助于学生将理论知识与实践技巧相结合，更好地应对未来的工作挑战。
化工原理课程设计
课程设计说明书【设计计算】（一）设计方案的确定本设计任务为分离苯-甲苯混合物。
对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。
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。
塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。
该物系属易分离物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的2倍。
塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。
（二）精馏塔的物料衡算1、原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 苯的摩尔质量 k m o l kg M A /1.178=甲苯的摩尔质量k m o lkgM B /3.192= 450.013.92/59.011.78/41.011.78/41.0=+=F x 957.013.92/05.011.78/95.011.78/95.0=+=D x 024.013.92/98.011.78/2.001.178/2.00=+=W x2、原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量M F =0.450⨯78.11+(1-0.450)⨯92.13=85.82 kg/kmol M D =0.957⨯78.11+(1-0.957)⨯92.13=78.71 kg/kmol M W =0.024⨯78.11+(1-0.024)⨯92.13=91.79 kg/kmol 3、物料衡算原料处理量 F=4600/85.82=53.60 kmol/h 总物料衡算 53.60=D+W苯物料衡算 53.60⨯0.450=0.957D+0.024W 联立解得 D=29.13 kmol/h W=24.47 kmol/h （三）塔板数的确定 1、理论板层数N T 的求取苯-甲苯属理想物系，可采用逐板计算法求理想板层数。
（1）由手册查得苯-甲苯物系的气液平衡数据。
（2）求最小回流比及操作回流比。
x q =y q /(2.47-1.47y q )y q =0.667 x q =x F =0.450 故最小回流比为R min =(x D -y q )/(y q -x q )=(0.957-0.667)/(0.667-0.45)=1.34 取操作回流比为R=2R min =2×1.34=2.68(3)求精馏塔的气、液相负荷L=R*D=2.68*29.13=78.07 kmol/hV=(R+1)D=(2.68+1)*29.13=107.20 kmol/hL’=L+F=78.07+53.60=131.67kmol/hV’=V=107.20kmol/h(4)求操作线方程精馏段操作线方程为+(D/V)*x D=(78.07/107.20)*x n+(29.13/107.20)*0.957y n+1=(L/V)*xn=0.728x n+0.260提馏段操作线方程为y n+1’=(L’/V’)*x n’-(W/V’)*x W=(131.67/107.20)*x n’-(24.47/107.20)*0. 024= 1.228x n’-0.005（5）逐板计算法求理论板层数求解结果为总理论板层数 N T=12(包括再沸器)进料板位置 N F=62、实际板层数的求取=5/0.5=10精馏段实际板层数 N精=7/0.5=14提馏段实际板层数 N提(四)精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算以精馏段为例进行计算。
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目录一、设计题目_________________ 1二、设计依据_________________ 1三、设计要求_________________ 1第1节：物料衡算、热量衡算 ____________________________________________ 11.精馏塔物料衡算 ______________________________________________________________ 12.冷凝器物料衡算及热量衡算 ___________________________________________________ 103.产品冷却器物料衡算及热量衡算 _______________________________________________ 124.原料预热器（1）的物料衡算及热量衡算________________________________________ 135.原料预热器（2）的物料衡算及热量衡算________________________________________ 146.再沸器的物料衡算及热量衡算 _________________________________________________ 157.物料衡算汇总表 _____________________________________________________________ 168.热量衡算及换热器要求汇总表 _________________________________________________ 17第2节：列管式换热器选型及校核（原料预热器①）________________________ 181.初选原料预热器（1）规格 ____________________________________________________ 182.核算总传热系数 _____________________________________________________________ 25第3节：所选固定管板式换热器的结构说明_______________________________ 271.管程结构 ___________________________________________________________________ 272.壳体结构 ___________________________________________________________________ 283.其他主要附件 _______________________________________________________________ 29第4节：换热器的主要结构和计算结果___________________________________ 29第5节：参考文献及资料 _______________________________________________ 30附___________________________ 31设计任务书一、设计题目：乙醇水精馏系统换热器设计二、设计依据：1、产量：7万吨2、年工作时间：330天3、原料乙醇：浓度50%（质量），出库温度25℃4、产品乙醇：浓度95%（质量），入库温度≤45℃5、乙醇回收率：99.5%6、原料乙醇泡点进料，回流比R=1.15R min7、循环冷却水进口温度：30℃8、再沸器饱和水蒸气温度：150℃9、系统散热损失：不考虑系统散热损失10、换热器KA值裕度：20~40%11、原料预热器（2）设计三、设计要求：第1节：物料衡算、热量衡算1.精馏塔物料衡算乙醇、水的相对分子质量为M乙醇=46.07g/mol，M水=18.02g/mol 由原料乙醇质量浓度为50%得原料乙醇的摩尔分率为：F=50%/M X 50%/M M 50%/46.07=50%/46.07+50%/18.02=0.2812乙醇乙醇水+50%/ 由产品乙醇质量浓度为95%得产品乙醇的摩尔分率为：D 95%/X =95%/95%/46.0795%/46.075%/18.020.8814M M =+=乙醇乙醇水+5%/M 原料F 、塔顶馏出液D 的平均相对分子质量：F X M /F F M X g mol=⨯M +⨯⨯46.07+⨯18.02=25.91乙醇水（1-）=0.2812（1-0.2812） D D D X M 8814881442.74/M X g mol=⨯M +⨯⨯46.07+⨯18.02=乙醇水（1-）=0.（1-0.） 塔顶产品流率D ：(33024)D MD M h=⨯⨯()7371042.7433024206.79/8.83810/h kmol h kg h⨯=⨯⨯==⨯由乙醇回收率99.5%DFDX FX η==得：206.790.88140.28120.995651.42/D F DX F X kmol hη=⨯=⨯=4651.4225.9116878.29/1.68810/F kg hkg h =⨯=≈⨯流率W ：651.42206.79444.63/W F Dkmol h=-=-= 塔底残液摩尔分率：3651.420.2812206.790.8814444.632.0610F DW FX DX X W--=⨯-⨯==⨯塔底残液W 的平均相对分子质量：()()mol g M X M X M W W W /08.1802.181006.2-107.461006.213-3-=⨯⨯+⨯⨯=⨯-+⨯=水乙醇 3444.6318.088038.91/8.04010/W kg h kg h=⨯=≈⨯ 计算R min乙醇-水气液平衡数据P(kPa) T(℃) X Y101.325 100.01770 0101.325 94.808570.0204080.187889101.325 91.457910.0408160.295516101.325 89.131880.0612240.365032101.325 87.445820.0816330.413396101.325 86.174730.1020410.448925101.325 85.192160.1224490.476089101.325 84.415180.1428570.497555101.325 83.78810.1632650.515008101.325 83.272240.1836740.529566101.325 82.839990.2040820.542004101.325 82.471220.224490.552871101.325 82.151070.2448980.562574101.325 81.868420.2653060.571414101.325 81.614870.2857140.579625101.325 81.384050.3061220.587387101.325 81.171150.3265310.594843101.325 80.972470.3469390.602108101.325 80.785250.3673470.609275101.325 80.607390.3877550.616421101.325 80.437340.4081630.62361101.325 80.273950.4285710.630897101.325 80.116440.448980.638329101.325 79.964250.4693880.645945101.325 79.817050.4897960.653783101.325 79.674650.5102040.661873101.325 79.5370.5306120.670245101.325 79.404160.551020.678926101.325 79.276250.5714290.687942101.325 79.153470.5918370.697317101.325 79.036060.6122450.707074101.325 78.922230.6326530.7172735 8 1 8101.325 78.717420.6734690.738896101.325 78.624790.6938780.750411101.325 78.539170.7142860.762426101.325 78.460950.7346940.774966101.325 78.390520.7551020.788058101.32578.3283 0.77551 0.80173 101.325 78.27470.7959180.816009101.325 78.230130.8163270.830926101.325 78.195040.8367350.846514101.325 78.169870.8571430.8628075 5 1 1101.325 78.151050.8979590.897655101.325 78.158340.9183670.916291101.325 78.177390.9387760.935794101.325 78.20870.9591840.956211101.325 78.252760.9795920.977595101.325 78.310331 1作图如下：由图可得min 0.1931DX R =+，故R min =3.57R=1.15R min =1.15⨯3.57=4.1055塔顶冷凝器将来自塔顶的蒸汽全部冷凝，即该冷凝器为全凝器，凝液在泡点温度下部分地回流入塔，由恒摩尔流假定，塔顶液体摩尔流率L 、气体摩尔流率V 为:44.1055206.79848.898/3.62810/L RDkmol h kg h==⨯==⨯()415.1055206.791055.77/45123.45/4.51210/V R D kmol h kg h kg h=+=⨯==≈⨯ 因为是泡点进料，所以q=1()()()()()4V V 1114.10551206.7911651.421055.77/19088.32/ 1.90910/q F R D q Fkmol h kg h kg h =--=+--=+⨯--⨯==≈⨯344.1055206.791651.421.510/27127.17/2.71310/L L qFRD qFkmol h kg h kg h=+=+=⨯+⨯≈⨯=≈⨯ 又W=1.76*10-3，则V =L -W 成立 2.冷凝器物料衡算及热量衡算查【《化工原理》下册P268附录】得，质量组成为95%的乙醇水溶液的沸点为78.2℃。