年产量3.8万吨乙醇-正丙醇精馏塔设计
乙醇-正丙醇精馏塔设计说明书
可得实际操作温度及组分饱和蒸汽压。
结果如下：
塔顶：PA= kPa PB= kPa tD=℃ 塔底：PA= Pa PB= kPa tD=℃ 进料板：PA= kPa PB= kPa tD=℃
4.1.3 物料相对挥发度计算
pA ，根据上文求出的数据可得： p
B
塔顶： D 塔底： W =
进料板： F =
4.1.6 实际塔板数的计算
4.1.6.1 黏度（通过液体黏度共线图差得）
乙醇、正丙醇黏度共线图坐标值
物质
X
Y
乙醇
正丙醇
全塔平均温度为：tm= ℃
物料在平均温度下的粘度，通过查表可得：
乙醇： A 0.381 mPa/s
正丙醇： B 0.578mPa / s
全塔平均黏度计算公式:lg x lg 1 x lg
F
A
F
B
代入数据可得平均粘度 0.47mPa / s
4.1.6.2 总塔板效率
普特拉—博伊德公式： E 0.490.245
代入相关数据得： E 0.493
4.1.7 实际塔板数计算
精馏段板数 N 精 11 E 23 提馏段板数 N 提 12 E 25
总板数 N=48 (包括塔釜再沸器)
塔板数的确定 4.1.1 塔板压力设计
常压操作，即塔顶气相绝对压力 p=110.925 kPa 预设塔板压力降： 0.6 kPa 估计理论塔板数：18 估计进料板位置：12 塔底压力：Pw=+×18 = kPa 进料板压力： P进 +×12 = kPa 精馏段平均压力： Pm
4.1.2 塔板温度计算
xD yq
yq xq
0.9846 0.68925 0.68925 0.5163
化工化工原理课程设计--乙醇-丙醇筛板精馏塔设计
吉林化工学院课程设计设计题目：乙醇-丙醇筛板精馏塔设计教学院专业班级学生姓名学生学号指导教师课程设计任务书1、设计题目：乙醇—丙醇二元筛板精馏塔设计2、设计基本条件：（1）操作平均压力：常压；（2）进料温度：t F=0.25（泡点）；（3）塔顶产品含量：x D=0.98 (质量分率)；（4）塔釜液含量0.035（质量分数）（5）加料热状况q=0.99(6) 回流比R=(1.1~2.0)（7）塔顶采用全冷凝、泡点回流；kp；（8）单板压降 0.7a3、设计任务：（1）完成精馏塔工艺设计计算、设备设计计算（物料衡算、能量衡算和设备计算）；（2）精馏塔附属设备的简单计算和选用（3）撰写设计说明书（word文档上机打印）；（4）绘制乙醇—丙醇精馏工艺流程图目录摘要 ............................................................................................................. 5 绪论 ............................................................................................................. 6 第一章 精馏塔的工艺条件及有关物性计算 .......................................... 7 1.1：设计条件的确定： ........................................................................... 7 1.2：精馏塔全塔物料衡算 ....................................................................... 7 1.2.1：温度的确定： ................................................................................ 7 1.2.2：饱和蒸汽压p 的计算 .................................................................... 8 1.2.3:物料相对挥发度的计算： ............................................................... 8 1.2.4密度的计算 ....................................................................................... 9 1.2.5: 塔顶液相平均表面张力的计算 ................................................... 11 1.2.6: 粘度的计算 ................................................................................... 12 1.3.1：理论板数的确定 .......................................................................... 13 1.3.2:实际塔板数的确定 ......................................................................... 14 1.4.:气液负荷计算： ............................................................................... 15 1.4.1精馏段的气液体积流率： ............................................................. 15 1.4.2提馏段的气液体积流率 ................................................................. 15 第二章 热量衡算 ................................................................................ 16 2.1.比热容及汽化热的计算 .................................................................... 16 2.1.1塔顶温度D t 下的比热容 .................................................................. 16 2.1.2进料温度F t 下的比热容 .................................................................. 16 2.1.3塔底温度W t 下的比热容 ................................................................. 17 2.1.4塔顶温度D t 下的气化潜热 .............................................................. 17 2.2.热量衡算：......................................................................................... 17 2.2.1．0℃时塔顶上升的热量V Q ........................................................... 17 2.2.2回流液的热量R Q （此点为泡点回流） ......................................... 18 2.2.3塔顶馏出液的热量 ......................................................................... 18 2.2.4进料的热量F Q ................................................................................. 18 2.2.5塔底残液的热量W Q ......................................................................... 18 2.2.6冷凝器消耗的热量C Q ..................................................................... 18 2.2.7再沸器提供的热量 ......................................................................... 18 第三章 塔板设计计算 ...................................................................... 19 3.1塔体工艺尺寸的计算 ........................................................................ 19 3.1.1精馏塔塔径的计算 ......................................................................... 19 3.1.2精馏塔有效塔高的计算 ................................................................. 21 3.2塔板工艺尺寸的计算 ........................................................................ 21 3.2.1溢流装置的设计 ............................................................................. 21 第四章 筛板塔的流体力学验证 ...................................................... 24 4.1：塔板压降.......................................................................................... 24 4.2，雾沫夹带量的验算 ......................................................................... 25 4.3.泛液的验算......................................................................................... 25 第五章 塔板负荷性能图 .................................................................... 27 5.1：液沫夹带线 ..................................................................................... 27 5.2,，液泛线............................................................................................. 28 5.3.液相负荷上限线 .. (31)5.4.漏液线（气相负荷下限线） (31)5.5.液相负荷下限线 (33)第六章附属设备设计 (35)6.1：塔封头 (35)6.2.塔顶空间 (35)6.3.塔顶空间 (35)6.4.人孔 (35)6.5.进料板处板间距 (36)6.6.裙座 (36)6.7.塔体总高度 (36)6.8主要接管尺寸的选取 (36)第七章结果汇总表 (39)主要符号说明 (41)主要符号说明表 (41)结束语 (43)化工原理课程设计教师评分表 (45)摘要在这次任务中，设计的是筛板精馏塔和预热器。
年产量3.8万吨乙醇-正丙醇精馏塔设计
课程设计说明书学院：生态与资源工程学院专业班级： 2012级化学工程与工艺(1)班课程名称：化工原理课程设计题目：年产量万吨乙醇-正丙醇精馏塔设计学生姓名：卢学号：053指导老师：吴2015年6月目录1．设计任务................................. 错误!未定义书签。
2．设计方案................................. 错误!未定义书签。
3．精馏塔物料衡算........................... 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。
乙醇与正丙醇物系分离精馏塔课程设计报告书
乙醇与正丙醇物系分离精馏塔课程设计1. 设计条件生产能力：30000吨/年(每年按300天生产日计算)原料状态：乙醇含量45% (wt% ;温度：25 C ;压力：100kPa;泡点进料；分离要求：塔顶馏出液中乙醇含量不低于90%(wt% ;塔釜乙醇含量不高于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=1.9F m120 C饱和水蒸汽加热，加热蒸汽的压力为200kPa;设备热损失为加热蒸汽供热量的5%冷却水进口温度20C，出口温度35C;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、进度安排四、基本要求教研室主任签名:2011 年10 月14摘要本设计对年处理量为3 万吨乙醇-正丙醇的筛板连续精馏塔进行了设计。
设计的开始先找出乙醇和正丙醇的有关数据，利用插值法快捷地计算出进料液、产品液、釜残液的温度和相应的气相组成，并且计算出相对挥发度；采用龙军提出的确定精馏塔适宜回流比的经验公式确定了适宜操作回流比为4.142 ；通过逐板计算法用Excel 快速计算出理论塔板数为23块，并进一步确定精馏塔的实际塔板数为44 块；分别对此精馏塔的精馏段及提馏段的塔体工艺尺寸进行了设计，并对设计之后的浮阀塔板进行了流体力学的验算；绘制出塔板负荷性能图，从而得出精馏段的操作弹性为2.58 ，提馏段的操作弹性为2.44 ；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；板式精馏塔；精馏塔设计；乙醇；正丙醇目录摘要. .......................................... . (III)1 前言. ...................................... . (1)2 设计方案的说明及确定......................... .. (2)2.1 设计方案的确定 (2)2.2 塔体工艺尺寸的计算 (3)2.3 塔板工艺尺寸的计算..........................................32.4 接管的计算 (3)2.5 工艺流程图 (4)3 塔板的工艺设计 ........ . (6)3.1 精馏塔的物料衡算 (6)3.2 精馏段和提馏段的工艺条件及有关物性数据的计算 (7)3.3 理论塔板的计算 (13)3.4 塔径的初步设计..........................................163.5 溢流装置 (19)3.6 塔板分布、浮阀数目与排列 (21)4 塔板的流体力学计算 .... . (23)4.1 气相通过浮阀塔板的压降 (23)4.2 淹塔..........................................254.3 雾沫夹带 (26)4.4 塔板负荷性能图 (27)5 热量衡算. ............................... . (33)5.1 塔顶冷凝器的热量衡算 (33)5.2 加热介质的选择 (33)5.3 冷却剂的选择 (33)5.4 热量衡算 (34)6 塔附件设计. .......................... (39)6.1 接管 (39)6.2 筒体与封头 (41)课程设计任务书.......... 错误! 未定义书签7 塔总体高度的设计 (43)7.1 塔的顶部空间高度 (43)7.2 塔的底部空间高度 (43)7.3 塔的总体高度 (43)8 塔附属设备设计 (44)8.1 冷凝器的选择 (44)8.2 再沸器的选择 (45)9 结论. (46)参考文献. (47)主要符号说明. (48)附录 (51)附录A. 筛孔排布图 (51)附录B 工艺流程图 (53)谢辞 (54)/ 、八1 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。
乙醇-正丙醇连续筛板式精馏塔的设计方案22页word文档
乙醇-正丙醇连续筛板式精馏塔的设计方案流程的设计及说明1 设计思路蒸馏方式的确定蒸馏装置包括精馏塔，原料预热器，精馏釜（再沸器），冷凝器，釜液冷却器和产品冷却等设备，蒸馏过程按操作方式不同可分为连续蒸馏和间歇蒸馏两种流程，连续蒸馏具有生产能力大，产品质量稳定等优点，工业生产中以连续精馏为主，间歇蒸馏具有操作灵活，适应性强等优点，适合小规模，多品种或多组分物系的初步分离。
本次设计采用连续筛板精馏塔，常压精馏。
2 装置流程的确定（1）物料的储存和输送在流程中设置原料罐，产品罐及离心泵。
原料可泵直接送入塔内，使程序连续稳定的进行。
（2）参数的检测和调控流量，压力和温度是生产中的重要参数，必须在流程中的适当位置装设仪表，以测量这些参数。
同时，在生产过程中，物料的状态。
加热剂和冷却剂的状态都不可能避免的会有一些波动，因此必须在流程中设置一定的阀门。
（3）冷凝装置的确定本设计采用塔顶全凝器，以便于准确地对控制回流比。
（4）热能的利用精馏过程是组分多次部分汽化和多次部分冷凝的过程，耗能较多，因此选择适宜的回流比使过程处于最佳条件下进行，可使能耗至最低。
3 操作条件的确定 (1) 操作压力的选取本次设计采用常压操作。
除热敏性物料外，凡通过常压精馏不难实现分离要求，并能利用江河水或循环水将镏出物冷凝下来的系统。
(2)加料状态的选择本设计选择q=1时进料，原因是使塔的操作稳定，精，提镏段利用相同塔径，便于制造。
(3) 加料方式蒸馏大多采用间接蒸汽加热，设置再沸器。
(4)回流比的选择一般经验值为min )0.21.1(R R -=。
本设计采用min 5.1R R =，初步设定后经过流体力学验算，负荷条件，故选择合理。
塔顶冷凝器的冷凝方式与冷却介质的选择塔顶冷凝温度不要求低于30℃，工业上多用水冷 (5)板式塔类型的选择本次设计采用连续筛板式精馏塔 4 设计方案的确定（1）满足工艺和操作要求（2）满足经济上的要求，安全生产，保护环境。
乙醇-正丙醇溶液连续板式精馏塔的设计-化工原理课程设计书最终版
青岛科技大学化工课程设计设计题目：乙醇-正丙醇溶液连续板式精馏塔的设计指导教师：屈树国学生姓名：魏慎成张宏生韩尚杰翟喜民冯学栋化工学院—化学工程与工艺专业135班日期2015/12/11目录一设计任务书二塔板的工艺设计（一）设计方案的确定（二）精馏塔设计模拟（三）塔板工艺尺寸计算1）塔径2）溢流装置3)塔板分布、浮阀数目与排列（四）塔板的流体力学计算1）气相通过浮阀塔板的压强降 2）淹塔3)雾沫夹带（五）塔板负荷性能图1）雾沫夹带线2）液泛线3）液相负荷上限4）漏液线5）液相负荷上限（六）塔工艺数据汇总表格三塔的附属设备的设计（一）换热器的选择1)预热器2)再沸器的换热器3)冷凝器的换热器（二）泵的选择四塔的内部工艺结构（一）塔顶（二）进口①塔顶回流进口②中段回流进口（三）人孔（四）塔底①塔底空间②塔底出口五带控制点工艺流程图六主体设备图七附件（一）带控制点工艺流程图（二）主体设备图八符号表九讨论十主要参考资料一设计任务书【设计任务】设计一板式精馏塔，用以完成乙醇-正丙醇溶液的分离任务【设计依据】如表一表一【设计内容】1）塔板的选择；2）流程的选择与叙述；3）精馏塔塔高、塔径与塔构件设计；4）预热器、再沸器热负荷及加热蒸汽消耗量，冷凝器热负荷及冷却水用量，泵的选择；5）带控制点工艺流程图及主体设备图。
二塔板的工艺设计（一）设计方案的确定本设计的任务是分离乙醇—正丙醇混合液，对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程，运用Aspen软件做出乙醇—正丙醇的T-x-y 相图，如图一：图一：乙醇—正丙醇的T-x-y相图由图一可得乙醇—正丙醇的质量分数比为0.5:0.5时，其泡点温度是84.40o C（二）精馏塔设计模拟1.初步模拟过程运用Aspen软件精馏塔Columns模块中DSTWU模型进行初步模拟，并不断进行调试，模拟过程及结果如下：图二：初步模拟模块图三：塔规格初步设计结果由此塔得到的组分如下：图四：塔规格初步设计所得到流股及其组成由上图看出重组分中乙醇的质量分数是 2.0%，其结果是并不符合分离要求，因此运用精馏塔Columns模块中RadFrac模型进行精确模拟设计，并不断进行调试，模拟过程及结果如下：图五：精确模拟模块图六：塔规格精确设计结果图七：塔规格精确设计所得到流股及其组成由图七看出在塔顶乙醇含量和塔底乙醇含量均达到分离要求，因此软件所得计算结果数据如表二：表二对表二数据简单的处理和从软件中可得到如下数据：表三（三）塔板工艺尺寸计算1）塔径空塔气速u=(安全系数)⨯max u ,安全系数=0.6-0.8，max u =（1） 横坐标数值：0.50.50.0029734.067()()0.0481.28 1.644s L s V L V ρρ⨯=⨯= 取板间距：0.40T H m =， 取板上液层高度：0.07L h m = ， 则 0.33T L H h m =- 查图可知C 20=0.12 , 0.20.212017.52()0.12()0.1162020C C σ==⨯= （2）max 0.116 2.45u ==/m s取安全系数为0.6，则空塔气速为：max 0.60.6 2.45 1.47u u ==⨯=/m s塔径：1.053D ===m 按标准塔径圆整为： 1.1D m =，则 横截面积：222/40.785 1.10.95T A D m π==⨯=实际空塔气速： '1 1.281.350.95u ==/m s 2）溢流装置选用单溢流弓形降液管，不设进口堰。
分离乙醇—正丙醇混合物系浮阀式精馏塔的设计方案
分离乙醇—正丙醇混合物系浮阀式精馏塔的设计方案第一部分设计方案的确定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的挥发度的不同，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。
根据生产上的不同要求，精馏操作可以是连续的或间歇的，有些特殊的物系还可采用衡沸精馏或萃取精馏等特殊方法进行分离。
精馏过程与其他蒸馏过程最大的区别，是在塔两端同时提供纯度较高的液相和气相回流，为精馏过程提供了传质的必要条件。
提供高纯度的回流，使在相同理论板的条件下，为精馏实现高纯度的分离时，始终能保证一定的传质推动力。
所以，只要理论板足够多，回流足够大时，在塔顶可能得到高纯度的轻组分产品，而在塔底获得高纯度的重组分产品。
精馏广泛应用于石油,化工,轻工等工业生产中,是液体混合物分离中首选分离方法。
1.1塔的选择本次课程设计是分离乙醇—正丙醇二元物系，在此我选用连续精馏浮阀塔。
浮阀塔结构简单，有两种结构型式，即条状浮阀和盘式浮阀，它们的操作和性能基本是一致的，只是结构上有区别，其中以盘式浮阀应用最为普遍。
盘式浮阀塔板结构，是在带降液装置的塔板上开有许多升气孔，每个孔的上方装有可浮动的盘式阀片。
为了控制阀片的浮动范围，在阀片的上方有一个十字型或依靠阀片的三条支腿。
前者称十字架型，后者称V型。
目前因V型结构简单，因而被广泛使用，当上升蒸汽量变化时，阀片随之升降，使阀片的开度不同，所以塔的工作弹性较大。
浮阀塔具有以下优点：（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。
最新乙醇-正丙醇连续筛板式精馏塔的设计方案
乙醇-正丙醇连续筛板式精馏塔的设计方案乙醇-正丙醇连续筛板式精馏塔的设计方案流程的设计及说明1 设计思路蒸馏方式的确定蒸馏装置包括精馏塔，原料预热器，精馏釜（再沸器），冷凝器，釜液冷却器和产品冷却等设备，蒸馏过程按操作方式不同可分为连续蒸馏和间歇蒸馏两种流程，连续蒸馏具有生产能力大，产品质量稳定等优点，工业生产中以连续精馏为主，间歇蒸馏具有操作灵活，适应性强等优点，适合小规模，多品种或多组分物系的初步分离。
本次设计采用连续筛板精馏塔，常压精馏。
2 装置流程的确定（1）物料的储存和输送在流程中设置原料罐，产品罐及离心泵。
原料可泵直接送入塔内，使程序连续稳定的进行。
（2）参数的检测和调控流量，压力和温度是生产中的重要参数，必须在流程中的适当位置装设仪表，以测量这些参数。
同时，在生产过程中，物料的状态。
加热剂和冷却剂的状态都不可能避免的会有一些波动，因此必须在流程中设置一定的阀门。
（3）冷凝装置的确定本设计采用塔顶全凝器，以便于准确地对控制回流比。
（4）热能的利用精馏过程是组分多次部分汽化和多次部分冷凝的过程，耗能较多，因此选择适宜的回流比使过程处于最佳条件下进行，可使能耗至最低。
3 操作条件的确定 (1) 操作压力的选取本次设计采用常压操作。
除热敏性物料外，凡通过常压精馏不难实现分离要求，并能利用江河水或循环水将镏出物冷凝下来的系统。
(2)加料状态的选择本设计选择q=1时进料，原因是使塔的操作稳定，精，提镏段利用相同塔径，便于制造。
(3) 加料方式蒸馏大多采用间接蒸汽加热，设置再沸器。
(4)回流比的选择一般经验值为min )0.21.1(R R -=。
本设计采用min 5.1R R =，初步设定后经过流体力学验算，负荷条件，故选择合理。
塔顶冷凝器的冷凝方式与冷却介质的选择塔顶冷凝温度不要求低于30℃，工业上多用水冷 (5)板式塔类型的选择本次设计采用连续筛板式精馏塔 4 设计方案的确定（1）满足工艺和操作要求（2）满足经济上的要求，安全生产，保护环境。
乙醇正丙醇分离设计
化工原理课程设计任务书1.设计题目：常压连续筛板式精馏塔分离乙醇—正丙醇二元物系的设计。
2.原始数据及条件：进料：乙醇含量0.5（摩尔分数，下同），其余为正丙醇，F=3400Kg/h,塔顶进入全凝器，塔板压降0.7Kpa。
分离要求：塔顶乙醇含量0.90；回收率为0.95；全塔效率0.55。
操作条件：塔顶压强1.03atm(绝压)；泡点进料；R/Rmin=1.6 。
3.设计任务：（1）完成该精馏塔的各工艺设计，包括设备设计及辅助设备选型。
（2）画出带控制点的工艺流程图、塔板版面布置图、精馏塔设计条件图。
（3）写出该精馏塔的设计说明书，包括设计结果汇总和设计评价。
摘要在本次任务中，根据化工原理课程设计的要求设计的是乙醇----丙醇连续浮阀精馏塔，除了要计算其工艺流程、物料衡算、热量衡算、筛板塔的设计计算，以外，并对精馏塔的主要工艺流程进行比较详细的设计，并画出了精馏塔的工艺流程图和设备条件图。
本次设计选取回流比R=1.8Rmin=1.6×1.34=2.144应用图解法计算理论版数，求得理论塔板NT为12块（包括塔釜再沸器），第6块为进料板。
设计中采用的精馏装置有精馏塔,冷凝器等设备,采用间接蒸汽加热，物料在塔内进行精馏分离,余热由塔顶产品冷凝器中的冷却介质带走,完成传热传质. 塔的附属设备中，所有管线均采用无缝钢管。
预热器采用管壳式换热器。
用99.97℃塔釜液加热。
料液走壳程，釜液走管程。
本设计采用了筛板塔对乙醇-丙醇进行分离提纯，塔板为碳钢材料，通过板压降、漏液、液泛、液沫夹带的流体力学验算，均在安全操作范围内。
关键字：乙醇-丙醇筛板塔物料衡算目录第一章概述 (5)1.1 精馏操作对塔设备的要求 (5)1.2 板式塔类型 (6)1.2.1 筛板塔 (6)1.2.2浮阀塔 (6)第二章塔板的工艺设计 (7)2.1 精馏塔全塔物料衡算 (7)2.1.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率与物料衡算 (7)2.1.2 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔质量 (8)2.2 理论塔板数的确定 (9)2.2.1 理论板层数NT的求取 (9)2.2.2 实际板层数的求取 (10)第三章精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (11)3.1 操作压力计算 (11)3.2 操作温度计算 (11)3.3 平均摩尔质量计算 (11)3.4 平均密度计算 (12)3.5 液体平均表面张力的计算 (14)3.6 液体平均黏度计算 (15)第四章精馏塔的塔体工艺尺寸的计算 (16)4.1 塔径的设计计算 (16)4.2 塔的有效高度的计算 (17)第五章塔板主要工艺尺寸的计算 (17)5.1 溢流装置计算 (18)5.2 塔板布置 (19)第六章筛板的流体力学验算 (20)6.1 塔板压强降 (20)6.1.1 干板阻力c h计算。
乙醇---丙醇二元物系筛板精馏塔设计-
化工原理课程设计题目乙醇---丙醇二元物系筛板精馏塔设计教学院专业班级学生姓名学生学号指导教师2013年6月 21日课程设计任务书1、设计题目：乙醇----丙醇二元物系筛板精馏塔设计2、工艺操作条件(1) 加料量为: 100kmol/h (2) 加料状态： 泡点进料(3) 分离要求： 进 料 组 成x=0.44 馏出液组成x d =0.94 釜 液 组 成x w =0.03 （以上均为摩尔分率） 加料热状况 q=1.0(4) 操作压力： 常压atm P 1=（绝压），单板压降≤0.7KPa (5) 回流比 min (1.1 2.0)R R =-3、设计任务：（1） 完成该精馏塔的工艺设计，包括物料衡算、热量衡算、筛板塔的设计计算。
（2） 画出带控制点的工艺流程图(2号图纸)、精馏塔工艺条件图(2号图纸)。
（3） 写出该精馏塔的设计说明书，包括设计结果汇总和设计评价。
目录摘要......................................... 错误!未定义书签。
绪论 ....................................... 错误!未定义书签。
1.精馏塔概述.................................. 错误!未定义书签。
2.仪器的使用 (2)第 1 章设计方案.......................... 错误!未定义书签。
1.1 装置流程的确定 ......................................................................................... 错误!未定义书签。
1.2 操作压力的选择 ......................................................................................... 错误!未定义书签。
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4.5.1.4
设冷却水的流量ห้องสมุดไป่ตู้ ，则
＝ Cp(t2－t1)
已知：t1＝25℃t2＝45℃
以进出口水温的平均值为定性温度：
查得水在35℃时的比热容为：Cpm＝4.175kJ/(kg.℃)
∴
4.5.2
目的：确定再沸器的蒸汽用量
如图4-3所示，对精馏塔进行全塔的热量衡算
进料板：PA=162.15676kPa PB=78.55308 kPa tD=90.2008℃
4.1.3
，根据上文求出的数据可得：
塔顶： 2.1455
塔底： =2.01428
进料板： =2.06430
平均相对挥发度： =2.074
4.1.4
最小回流比 (5)
q线方程：采用饱和液体进料时q=1,故q线方程为：
热量损失：设备热损失为加热蒸汽供热量的5％；
料液定性：料液可视为理想物系；
年产量（乙醇）：3.8万吨；
工作日：每年工作日为300天，每天24小时连续运行；
进料方式：饱和液体进料，q值为1；
塔板类型:浮阀塔板。
厂址选地：巢湖
2
蒸馏装置包括精馏塔、原料预热器、蒸馏釜（再沸器）、冷凝器、釜液冷却器和产品冷却器等设备。蒸馏过程按操作方式的不同，分为连续蒸馏和间歇蒸馏两种流程。连续蒸馏具有生产能力大，产品质量稳定等优点，本课程设计中年产量大（38000吨/年），所以采用连续蒸馏的方式。
精馏段液相平均密度
塔顶： ℃查手册有：
进料板： ℃查表有:
精馏段平均表面张力
4.2.4
精馏段气液体积流率为
m3/S
取板间距
为
查史密斯关联图有：
按标准
4.3
4.4
取釜液在塔底停留时间为6 min，釜液距离底层塔板1 m。
釜液流量为：
储存釜液高度：
塔底空间高度：
4.5
4.5.1
目的：对塔顶冷凝器进行热量衡算以确定冷却水的用量
蒸馏过程根据操作压力的不同，可分为常压、减压和加压蒸馏。本设计中，由于物料乙醇、正丙醇都是易挥发有机物，所以常压操作，塔顶蒸汽压力为大气压，全塔的压力降很小。
由任务书给定，进料热状况为泡点进料，加热方式采用间接蒸气加热，设置再沸器。塔底设冷凝回流装置。
工艺流程设计：
原料液的走向
考虑到蒸气压力对设备要求等各方面的影响，选用的蒸气压力为
如图4-2所示，对精馏塔塔顶冷凝器进行热量衡算
4.5.1.1
式中QV’——塔顶蒸气带入系统的热量；
QL——回流液带出系统的热量；
QD——馏出液带出系统的热量；
QW’——冷凝水带出系统的热量。
4.5.1.2
上文中已经求出塔顶蒸汽温度 ℃，该温度也为回流液和馏出液的温度。同时，操作压力为101.325kPa。
原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量
=55.07 kg/kmol
=46.18 kg/kmol
=59.74kg/kmol
4
4.1
4.1.1
常压操作，即塔顶气相绝对压力p= kPa
预设塔板压力降： kPa
估计理论塔板数：18
估计进料板位置：12
塔底压力：Pw=101.325+0.6×18 =112.125 kPa
年产量3.8万吨乙醇-正丙醇精馏塔设计
1
物料组成：为乙醇30%、正丙醇70%（质量分数）；
产品组成:塔顶乙醇含量》99%，塔底釜液丙醇含量》98%；
操作压力：101.325kPa(塔顶绝对压力)；
加热体系：间接蒸汽加热，加热蒸汽压力为5kgf/cm2（绝压）；
冷凝体系：冷却水进口温度25℃，出口温度45℃；
Xq=XF=0.3585(6)相平衡方程：
（6），（7）联立得： =0.3585 =0.537
代入式（5）可以求得：
最小理论板数 =11.625（包括再沸器）
最适回流比 3.592
4.1.5
精馏段操作线方程：
，代入数据得：
y =0.7822x +0.2161
提馏段操作线
，（ ），代入数据得：
y = 1.4150x -0.0107
乙醇：
正丙醇：
全塔平均黏度计算公式:
代入数据可得平均粘度
4.1.6.2
普特拉—博伊德公式：
代入相关数据得：
4.1.7
精馏段板数
提馏段板数
总板数N=44 (不包括塔釜再沸器)
4.2
4.2.1
塔顶
进料板
精馏段
4.2.2
气相平均密度
有理想状态方程计算，即
液相平均密度
塔顶： ℃查手册有：
进料板： ℃查表有:
进料板压力： 101.325+0.6×12 =108.525 kPa
精馏段平均压力： 104.925kPa
4.1.2
温度（露点）-气相组成关系式：
温度（露点）-气相组成关系式：
(1)
温度-饱和蒸汽压关系式（安托因方程）：
乙醇：
(2)
丙醇：
(3)
各层塔板压力计算公式：
(4)
塔顶：已知乙醇的气相组成y为产品组成0.9923，操作压力为常压，则通过联立（1）、（2）、(3)由计算机绘图可求得操作温度及组分饱和蒸汽压；
相平衡方程:
用图解法求求理论板层数
用图解法求求理论板层数N=21
根据图像得出x1=0.99219 xF=0.35569 yF=0.53378
4.1.6
4.1.6.1
乙醇、正丙醇黏度共线图坐标值
物质
X
Y
乙醇
10.5
13.8
正丙醇
9.1
16.5
全塔平均温度为：89.3644℃
物料在平均温度下的粘度，通过查表可得：
图4-3全塔热量衡算图
塔底：已知乙醇组成0.02593，通过联立（2）、（3）、(4)并由计算机绘图可得实际操作温度及组分饱和蒸汽压。
结果如下：
塔顶：PA=102.21875kPa PB=47.64263 kPa tD=78.4779℃
塔底：PA=222.41892k Pa PB=110.42089 kPa tD=99.4145℃
以塔顶操作状态为热量衡算基准态，则
QL=QD=0
4.5.1.3
查得乙醇和正丙醇正常沸点为351.45K和370.25K，在正常沸点下的汽化焓分别为38.56kJ/mol、41.44kJ/mol，算出乙醇和正丙醇在78.4779 时的气化焓分别为38.531kJ/mol、43.130 kJ/mol
由此可计算进入塔顶冷凝器蒸气的热量为
5kgf/cm2
冷凝水的走向
换热器内物料走壳程，冷却水走管程
3．精馏塔物料衡算
3.1
已知数据：乙醇的摩尔质量MA=46.07kg/kmol,
正丙醇摩尔质量MB=60.1kg/kmol
D= Kmol/h
FXF=DXD+WXW（1）F=D+W（2）
联立求出：F=332.08Kmol/h W=217.79Kmol/h