(本科)毕业论文_乙醇水分离筛板式精馏塔化工原理课程设计.doc

目录 1 设计任务书 1 1.1设计题目 1 1.2工艺条件 1 1.3塔板类型 1 1.4生产制度 1 1.5设计内容 1 2 设计方案 2 2.1 设计方案简介 2 2.2 设计方案的确定及工艺流程的说明 2 3 工艺计算 3 3.1 塔板的工艺计算 3 3.1.1 物料衡算 3 3.1.2 q线方程 4 3.1.3 R的确定 5 3.1.4 总物料恒算 6 3.1.5 回收率 7 3.1.6 操作线方程 7 3.1.7 图解法求理论板层数 7 3.1.8实际板层数的求取 8 3.2精馏塔工艺条件及计算 9 3.2.1操作压力 9 3.2.2操作温度 9 3.2.3平均摩尔质量 9 3.2.4液体的平均密度 10 3.2.5液体表面张力计算 11 3.3 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 12 3.3.1塔径的计算 12 3.3.2精馏塔有效高度计算 14 3.4塔板主要工艺尺寸计算 14 3.4.1溢流装置计算 14 3.4.2塔板布置 16 3.5 筛板的流体力学验算 17 3.5.1精馏段校核 17 3.5.2　提馏段校核 19 3.6塔板负荷性能图 21 3.6.1精馏段 21 3.6.2 提馏段 24 4 板式塔的塔体总高度的计算 26 4.1 塔顶空间 HD 26 4.2 塔底空间HB 26 4.3 人孔 27 4.4 裙座 27 4.5 筒体与封头 27 4.5.1 筒体 27 4.5.2 封头 28 4.6塔体总高度 28 5 精馏塔附属设备的选型及相关计算 28 5.1 换热器的选型与核算 28 5.1.1 估算传热面积，初选换热器型号 28 5.1.2确定物性数据 29 5.1.3估算传热面积 29 5.1.4换热器核算 31 5.2接管 34 5.2.1进料管 34 5.2.2回流管 34 5.2.3塔底出料管 34 5.2.4塔顶蒸汽出料管 35 5.2.5塔底蒸汽进料管 35 5.4 泵的计算与选型 36 6 计算结果一览表 38 7设计感想 评价及有关问题的分析讨论 39 8 参考文献 39 9绘制塔顶全凝器设备图 39 1 设计任务书 1.1设计题目： 乙醇-水常压分离过程筛板式精馏塔工艺设计 1.2工艺条件： 生产能力：乙醇-水混合液处理量5.0万吨/年 进料状况：冷液进料 原料组成：乙醇的含量20（wt%） 塔顶组成：乙醇的含量91（wt%） 塔组成回流比 3 工艺计算 3.1 塔板的工艺计算 3.1.1 物料衡算 原料液及塔顶、底产品含乙醇的摩尔分数 乙醇和水的相对摩尔质量分别为MA=46 kg/kmol和MB=18kg/kmol，原料含乙醇的质量百分数为20%，塔顶乙醇含量91%，塔底乙醇含量0.3%，则： 原料液含乙醇的摩尔分率： 塔顶含乙醇的摩尔分率： 塔底含乙醇的摩尔分率： 原料液的平均摩尔质量： 原料液摩尔流量，依题给条件：一年以300天，一天以24小时计，得： 3.1.2 q线方程 由方程 求得出q值 沸点t/℃ 乙醇摩尔数/% 沸点t/℃ 乙醇摩尔数/% 气相 液相 气相 液相 99.9 0.004 0.053 82 27.3 56.44 99.8 0.04 0.51 81.3 33.24 58.78 99.7 0.05 0.77 80.6 42.09 62.22 99.5 0.12 1.57 80.1 48.92 64.70 99.2 0.23 2.90 79.85 52.68 66.28 99.0 0.31 3.725 79.5 61.02 70.29 98.75 0.39 4.51 79.2 65.64 72.71 97.65 0.79 8.76 78.95 68.92 74.69 95.8 1.61 16.34 78.75 72.36 76.93 91.3 4.16 29.92 78.6 75.99 79.26 87.9 7.41 39.16 78.4 79.82 81.83 85.2 12.64 47.49 78.27 83.87 84.91 83.75 17.41 51.67 78.2 85.97 86.40 82.3 25.75 55.74 78.15 89.41 89.41 乙醇—水系统t—x—y数据 由在t-x-y图中查得泡点温度 乙醇—水溶液的比热容表查得： 乙醇—水混合物的汽化热表查得： 所以 q线方程 3.1.3 R的确定 乙醇—水体系为非理想体系，其平衡线有下凹部分，当操作线与q线的交点尚未落在平衡线上之前，操作线已与平衡线相切，故Rmin可由（，）向平衡线作切线的斜率求得