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化工原理课程设计任务书
一、设计题目:分离乙醇-水混合液的浮阀精馏塔
二、原始数据及条件
生产能力:年处理乙醇-水混合液8万吨(开工率300天/年)
原 料:乙醇含量为35%(质量百分比)的常温液体
分离要求:塔顶乙醇含量不低于93.5%(质量分数)
塔顶乙醇含量不高于0.11%(质量分数)
塔操作条件:
平均操作压力:1atm
进料热状况:饱和液体进料
回流比:自选
单板压降:=0.7kpa
塔板类型:筛板或浮阀塔
工作日:每年300天,每天24小时连续运行
目 录
绪论………………………………………………………………………………… 1
设计方案简介……………………………………………………………………… 2
塔板的工艺设计…………………………………………………………………… 3
一、精馏塔全塔物料衡算…………………………………………………… 3
二、常压下乙醇-水气液平衡组成(摩尔)与温度关系………………… 3
三、理论塔板的计算………………………………………………………… 9
四、塔经的初步计算………………………………………………………… 10
五、溢流装置………………………………………………………………… 11
六、塔板布置及浮阀数目与排列…………………………………………… 12
塔板的流体力学计算……………………………………………………………… 14
一、气相通过浮阀塔板的压降……………………………………………… 14
二、淹塔……………………………………………………………………… 15
三、液沫夹带………………………………………………………………… 16
四、塔板负荷性能图………………………………………………………… 17
附件设计…………………………………………………………………………… 21
塔总体高度的设计………………………………………………………………… 23
塔附属设备设计…………………………………………………………………… 24
设计体会…………………………………………………………………………… 25
参考书目…………………………………………………………………………… 26
主要符号说明……………………………………………………………………… 27
结束语……………………………………………………………………………… 29
绪 论
塔设备是炼油、化工、石油化工等生产中广泛应用的气液传质设备。根据塔内气液接触部件的形式,可以分为填料塔和板式塔。板式塔属于逐级接触逆流操作,填料塔属于微分接触操作。工业上对塔设备的主要要求:(1)生产能力大(2)分离效率高(3)操作弹性大(4)气体阻力小结构简单、设备取材面广等。
塔型的合理选择是做好塔设备设计的首要环节,选择时应考虑物料的性质、操作的条件、塔设备的性能以及塔设备的制造、安装、运转和维修等方面的因素。板式塔的研究起步较早,具有结构简单、造价较低、适应性强、易于放大等特点。
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。本设计的题目是乙醇-水连续精馏浮阀塔的设计,即需设计一个精馏塔用来分离易挥发的乙醇和不易挥发的水,采用连续操作方式,需设计一板式塔将其分离。
设计方案简介
本次课程设计的任务是设计分离乙醇-水的精馏塔,塔型选为浮阀塔,因为筛板塔与浮阀塔相比,浮阀塔有降液槽和溢流堰,气体顶开浮阀上升与塔盘上液体接触,传质在塔盘上进行,液体通过降液槽下降其操作弹性较大。
塔顶组成:
塔底组成:
进料平均分子量:=46×0.132+18×0.86=21.7kg/kmol
进料量: kmol/h
物料衡算式为: (1)
联立代入求解:D=94.245 kmol/h W=385.956 kmol/h
二、常压下乙醇-水气液平衡组成(摩尔)与温度关系
温度/℃ 液相 气相 温度/℃ 液相 气相 温度/℃ 液相 气相 100 0 0 82.7 23.37 54.45 79.3 57.32 68.41 95.5 1.90 17.00 82.3 26.08
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