化工原理连续精馏塔课程设计

塔设计计算结果参数............................................. 29
5
第一章 设计方案简介
精 馏 的 基 本 原 理 是 根 据 各 液 体 在 混 合 液 中 的 挥 发 度 不 同 ，采 用 多 次 部 分 汽 化 和 多 次 部 分 冷 凝 的 原 理 来 实 现 连 续 的 高 纯 度 分 离 。在 现 代 的 工 业 生 产 中 已经广泛地应用于物系的分离、提纯、制备等领域，并取得了良好的效益。 其 中 主 要 包 括 板 式 塔 和 填 料 塔 ，而 板 式 塔 的 塔 板 类 型 主 要 有 泡 罩 塔 板 、浮 阀 塔板、筛板塔板、喷射塔板等等,本次课程设计是筛板塔。
精馏段 aA =*46/(*46)+*180)= 气相： = ρ 精 ， V p 精 MV 精 / RTm 精 =**+= kg/m3 液相： ρ 精，L=1/(789)+)= kg/m3
提馏段 aB =*46/((=*460+(18*)= 气相： = ρ 提 ， V p 提 MV 提 / RTm 提 =**+= kg/m3 液相： ρ 提，L=1/(789)+)= kg/m3
专业 应用化学 班级 应化 12-1
一. 设计题目
设计人 秦云
万吨/年乙醇连续精馏塔设计
二. 原始数据及条件
生 产 能 力 ： 年 产 万 吨 乙 醇 （ 开 工 率 300 天 /年 ）， 每 天 工 作 24 小 时 ； 原 料 ：乙 醇 含 量 为 45%（ 质 量 分 率 ，下 同 ），水 含 量 为 55%的 常 温 混 合液。 分离要求：塔顶，乙醇含量不低于 91%
， X= R Rmin R 1
有：Y= Rmin=
R3= Rmin= R5= Rmin= R7= Rmin=
即：
X1= +1)=
冷凝器→塔顶产品冷却器→乙醇储罐→乙醇 ↑回流↓ 原料→原料罐→原料预热器→精馏塔 ↑回流↓
再沸器← → 塔底产品冷却器→水的储罐→ 水
2
第三章 塔板的工艺计算
精馏塔全塔物料衡算
F:进 料 量 (kmol/h) D:塔 顶 产 品 流 量 (kmol/h) W:塔 底 残 液 流 量 (kmol/h)
1
第二章 工艺流程图及说明
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 热 器 ，在 原 料 预 热 器 中 加 热 到 泡 点 温 度 ，然 后 ，原 料 从 进 料口进入到精馏塔中。原料液全部作为提馏段的回流液。提馏段 气相混合物 上升到塔顶上方的冷凝器中，这些气相混合物被降温 冷却，其中一部分停留 一定的时间然后进入 乙醇的储罐，而其中的一部分重新回到精馏塔中，这个 过程就叫做回流。液相混合物就从塔底一部分进入到塔底产品 再沸器中，在 再 沸 器 中 被 加 热 到 重 新 回 到 精 馏 塔 ；一 部 分 经 冷 却 流 出 。塔 里 的 混 合 物 不 断 重 复 前 面 所 说 的 过 程 ，而 进 料 口 不 断 有 新 鲜 原 料 的 加 入 。最 终 学 号： 7038
化工原理课程设（ 计
题
目 ： 万 吨 / 年 乙 醇 连续精馏塔设计
学 生 姓 名 ： 秦云
学
院：化工学院
系
别：应用化学系
专
业：应用化学
班
级 ： 应 化 12-1
指 导 教 师 ： 刘醒民化工原理—化工设备机械基础 课程设计任务书
操作压力 PD=+= kpa PF=+*16= kpa PW=+*19+5= kpa PM 精=( PD+ PF)/2=+/2= kpa PM 提= (PF+ PW/2=+/2= kpa
密度
混合液密度: 1 aA aB l A B
混 合 气 密 度 : V PM RT
（T 为热力学温度，K）
4
混合液体表面张力
乙醇表面张力：
温度，℃ 20
σ，m N/m
水表面张力：
温
0
度，℃
σ，m
N/m
30 40 50
20
40
60 70 80
60
80
90 100 110
90
100
精馏段的平均温度约为 80℃，由表可查得 σ精，水= mN/m σ精，乙醇= mN/m σm 精=σ精，水*xA+σ精，乙醇*x目录
进 料 管 ..........................................................................................................19 回 流 管 ..........................................................................................................19 塔底出料管 ..................................................................................................20 塔顶蒸汽出料管 ...........................................................................................20 塔底进气管 ..................................................................................................20
本 次 课 程 设 计 是 分 离 乙 醇 ——水 二 元 物 系 。 在 此 我 选 用 连 续 精 馏 筛 板 塔 。 具有以下优点：
(1) 结构简单，造价低 (2) 板上页面落差小，其他压降低 (3) 气体分散均匀，传质效率高 具有以下缺点： 筛板易堵塞，不易处理结焦、粘度大的物料 本次设计针对二元物系的精馏问题进行分析、计算、核算、绘图，是较 完 整 的 精 馏 设 计 过 程 。精 馏 设 计 包 括 设 计 方 案 的 选 取 ，主 要 设 备 的 工 艺 设 计 计 算 — — 物 料 衡 算 、工 艺 参 数 的 选 定 、设 备 的 结 构 设 计 和 工 艺 尺 寸 的 设 计 计 算、辅助设备的选型、工艺流程图的制作、主要设备的工艺条件图等内容。 通 过 对 精 馏 塔 的 运 算 ，可 以 得 出 精 馏 塔 的 各 种 设 计 如 塔 的 工 艺 流 程 、生 产 操 作 条 件 、物 性 参 数 及 接 管 尺 寸 是 合 理 的 ，以 保 证 精 馏 过 程 的 顺 利 进 行 并 使 效 率尽可能的提高。 工科大学生应具有较高的综合能力，解决实际生产问题的能力，课程设 计 是 一 次 让 我 们 接 触 实 际 生 产 的 良 好 机 会 ，我 们 应 充 分 利 用 这 样 的 机 会 认 真 去对待每一项任务，为将来打下一个稳固的基础。
α6=
x=65 F7=
α7=
x=75 F8=
α8=
x=85 F9=
α9=
=(α1+α2+α3+α4+α5+α6+α7+α8+α9)/9=
混合物的粘度
精馏段温度约为 80℃ 查表，得μ水=·s, μ醇=·s 提馏段温度约为 91℃ 查表，得μ水=·s, μ醇=·s (1)精 馏 段 粘 度 ： μ1=μ醇 x1+μ水(1-x1)=*+* = mpa·s (1) 提 留 段 粘 度 : μ2=μ醇 x2+μ水(1-x2)=*+* = mpa·s
塔底，乙醇含量不高于 2% 操作条件：
塔顶压强
KPa （表压）
进料热状况
饱和液体 （q=1）
塔釜加热蒸汽 压力
单板压三. 设计要求：
（一）编制一份设计说明书，主要内容包括： 1. 前言 2. 设计方案的确定和流程的说明 3. 塔的工艺计算 4. 塔和塔板主要工艺尺寸的设计 a. 塔高、塔径及塔板结构尺寸的确定 b. 塔板的流体力学验算 c. 塔板的负荷性能图 5. 附属设备的选型和计算 7. 注明参考和使用的设计资料 8. 对本设计的评述或有关问题的分析讨论
45
XF=
45 46

46
55 18
0.24
XF:原料组成 XD:塔 顶 组 成 XW:塔 底 组 成
XD=
Xw=
总物料衡算
:
易挥发组分物料衡算 :
联立以上式子得:
F= kmol/h
D= kmol/h
F=D+W F XF=D XD+W XW
W= kmol/s
基本物性参数
温度
T 顶=℃ T 进=℃ T 底=℃ Tm 精=( T 顶+T 进)/2=+/2=℃ Tm 提=(T 进+ T 底)/2==/2=℃
xW xW
) )
1
log m
log
(1 0.08.080
)(1
0.008 0.008
)
)
1
log 3.09
知道 ：Nmin=
Rmin=
7
通过吉利兰图，可查得
N N min 跟 R Rmin 的 关 系
N 2
R 1
在 ＜ N Nmin ＜ 范 围 内 N 2
令 Y= N Nmin N 2
（ 二 ） 绘 制 一 个 带 控 制 点 的 工 艺 流 程 图 （ 2#图 ） （三）绘制精馏塔的推荐教材及主要参考书：