乙醇与正丙醇物系分离精馏塔的设计.

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

（含技术指标）

其它条件：塔板类型：浮阀塔板；塔顶采用全凝器；m

℃饱和水蒸汽加热，加热蒸汽的压力为;

设备热损失为加热蒸汽供热量的；

冷却水进口温度℃，出口温度℃；

时间设计安排

10.14—10.21 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

10.21—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

设计内容要求

序

号

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

1

答辩每班数不少于20人答辩

教研室主任签名：

2011年10 月14

摘要

课程设计任务书

摘要 IV

1 前言 1

2 设计方案的说明及确定 2 2.1

2.2

2.3

2.4

2.5

3 塔板的工艺设计 6

3.1

3.2

3.3

3.4

3.5

3.6

4 塔板的流体力学计算 23 4.1气相通过浮阀塔板的压降4.2淹塔

4.3雾沫夹带

4.4塔板负荷性能图

5 热量衡算 33

5.1塔顶冷凝器的热量衡算

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

6.1接管 38

6.2筒体与封头 40

7 塔总体高度的设计

7.1塔的顶部空间高度 42

7.2塔的底部空间高度 42

7.3塔的总体高度 42

8 塔附属设备设计

8.1 冷凝器的选择 43

8.2 再沸器的选择 44

9 结论

参考文献

主要符号说明

附录

附录A. 筛孔排布图 50

附录B 工艺流程图 52

谢辞

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。精馏过程使气、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。该过程是同时进行传质,传热的过程。

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，并取得了良好的效益。精馏塔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、喷射型塔板等[4]。板式塔是目前最主要的精馏塔塔型，对它的研究一直长盛不衰。筛板塔和浮阀塔成功取代泡罩塔是效益巨大的成果，板式塔的设计已达到较高的水平，结果比较可靠。而浮阀塔在20世纪50年代初期在工业上开始推广使用，由于它兼有泡罩塔和筛板塔的优点，已成为国内应用最广泛的塔型。特别是在石油、化学工业中使用最普遍，对其性能研究也较充分。浮阀塔具有以下的优点：生产能力大、操作弹性大、塔板效率高、塔板压降及液面落差较小、塔的造价低等[4]。因此我选用浮阀塔。

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。

2 设计方案的说明及确定

2.1设计方案的确定

2.1.1 装置流程的确定

精馏有连续精馏和间歇精馏之分，连续精馏属于稳态操作，塔内各项参数不随时间变化，适合原料处理量大且需获得组成一定的产品的混合物的分离；而间歇精馏为非稳态操作。因此本设计中采用连续精馏[1]。

由于乙醇-正丙醇物系可以采用江河水或循环水作冷却介质，冷却费用较少，所以采用水作冷却介质。

塔顶冷凝器可采用全凝器或分凝器，工业上以全凝器为主，以便准确地控制回流比。塔顶分凝器对上升蒸汽有一定的增浓作用，若后续装置使用气态物料，宜用分凝器。由于本设计中塔顶产品为液态，故采用全凝器。对于小塔，回流冷凝器一般安装在塔顶，冷凝液由重力作用回流入塔[3]，故本设计中将塔顶冷凝器安装在塔顶平台。

2.1.2 操作压力的选择

蒸馏过程按操作压力不同，分为常压蒸馏、减压蒸馏和加压蒸馏。一般除热敏性物系外，凡通过常压蒸馏能够实现分离要求，并能用江河水或循环水将馏出物冷凝下来的物系，都应采用常压蒸馏。所以本设计中的操作压力采用常压[1]。

2.1.3 进料热状况的选择

精馏操作有五种进料状况，工业上常采用接近泡点的液体进料和饱和液体进料。这样，进料温度就不受季节、气温变化和前道工序波动的影响，塔的操作就比较容易控制。而且，精馏段和提馏段的上升蒸汽量相近，塔径可以相同，设计制造也比较方便[3]。因为乙醇-正丙醇为一般物系，所以本设计中采用泡点进料。

2.1.4 塔釜料液的加热方式的选择

精馏塔通常设置再沸器，采用间接蒸汽加热，以提供足够的能量[3]。故本设计采用再沸器加热塔釜料液。