乙醇-水分离塔的计算.doc

《化工设计》课内设计 乙醇—水二元物系精馏装置工艺设计 摘　　要 化工生产常需进行液体混合物的分离以达到提纯或回收有用组分的目的，精馏是利用液体混合物中各组分挥发度的不同并借助于多次部分汽化和部分冷凝达到轻重组分分离的方法。 精馏操作在化工、石油化工、轻工等工业生产中中占有重要的地位.这个设计的筛板塔是化工生产中主要的气液传质设备。此设计针对二元物系的精馏问题进行分析、选取、计算、核算、绘图等，是较完整的精馏设计过程，该设计方法被工程技术人员广泛的采用。 本设计包括设计方案的选取，主要设备的工艺设计计算——工艺参数的选定、物料衡算、热量衡算、设备的工艺尺寸的设计计算和结构设计、流体力学的验算，辅助设备的选型，工艺流程图，设备布置图等内容。通过对精馏塔的整体设计及合理运算，我所给出塔的工艺流程、生产操作条件及物性参数是合理的，换热器和泵及各种接管尺寸也是合理的，足以保证精馏顺利高效的进行并使效率尽可能的提高。 关键词：乙醇 水 设计 流程图 布置图 选型 目 录 摘　　要 I 第一篇 设计说明 4 1.1 精馏塔 5 1.1.1 塔的物料衡算 6 1.2塔板数的确定 6 1.3塔的工艺条件及物性数据计算 11 1.4塔和塔板主要工艺尺寸计算 14 1.4.1塔径 14 1.4.2精馏塔的有效高度计算 16 1.4.3溢流装置 16 1.4.4塔板布置及浮阀数目排列 17 1.4.5塔板流体力学校核 18 1.4.6塔板负荷性能图 20 2.1初选换热器规格计算 27 2.2确定流体的定性温度、物性参数并选择列管式换热器的形式 27 2.3计算热负荷Q 28 2.3.1逆流平均温差 28 2.3.2估算换热面积 28 2.4.2按单管程计算所需换热管的长度L 28 2.4.4折流板 29 3.5换热器核算 34 3.6换热器内流体的流动阻力 35 3.6.1管程流动阻力 35 4.泵和罐 38 4.1原料泵的选型： 38 4.2进料泵的选型： 40 4.3贮罐的选型： 41 4.4产品贮罐： 42 参 考 文 献 45 塔的物料衡算 料液及塔顶、塔底产品及含乙醇摩尔分率 平均分子量 物料衡算 原料处理量 总物料衡算 (1) 易挥发组分的物料衡算 (2) 联立以上(1)、(2) 两式得 2确定回流比 因为乙醇—水不是理想体系，当操作线与q线的交点尚未落到平衡线上之前，操作线已经于平衡线相切，如图1所示，过A(xD,xD)作平衡线的切线AB,延长AB交y轴与C(0，0.2479)。则切线斜率为 　　　 　 =2.469 R=1.3=3.210, 圆整取R=4(注意） 操作线方程 L = RD =4×73.30= 293.2 kmol/h V = (R+1) ×D=(4 + 1) ×73.30 = 366.5 kmol/h L′= L+F = 293.2 + 224.1 = 517.3 kmol/h V′= V = 366.5 kmol/h 精馏段方程 提留段方程 乙醇的回收率为： 水的回收率为： 由于采用泡点进料，所以q=1 采用直角梯级法求理论板层数，如图2所示，在塔底或恒沸点附近作图时需 要将图局部放大，如图3、图4。 求解结果为：总理论板数NT=18 精馏段理论板数为15层,提馏段理论板数为3层(不包括再沸器),进料板为第16层 1.平均温度 温度t℃ 液相中乙醇的摩 尔分率 气相中乙醇的摩尔分率 100 0 0 95.5 0.019 0.17 89 0.0721 0.3891 86.7 0.0966 0.4375 85.3 0.1238 0.4704 84.1 0.1661 0.5089 82.7 0.2337 0.5445 82.3 0.2608 0.558 81.6 0.3273 0.5826 80.7 0.3965 0.6122 79.8 0.5079 0.6564 79.7 0.5198 0.6599 79.3 0.5732 0.6841 78.74 0.6763 0.7385 78.41 0.7472 0.7815 78.15 0.8943 0.8943 由t-x-y图内插求得 则精馏段平均温度 提馏段平均温度 全塔平均相对挥发度 塔顶 查平衡方程 进