乙醇-水板式精馏塔设计讲解.doc

河 西 学 院 H University 化工原理课程设计 题 目:乙醇-水板式精馏塔设计 学 院: 化学化工学院 专 业: 化学工程与工艺 学 号: 2014210017 姓 名: 毛利明 指导教师: 邱 东 2016年12月2日 化工原理课程设计任务书 一、设计题目 乙醇-水板式精馏塔设计 二、设计任务及操作条件 1.设计任务 生产能力（进料量） 60000 吨/年 操作周期 320 天/年 进料组成 36% （乙醇质量分率，下同） 塔顶产品组成 ≥94% 塔底产品组成 ≤1% 2.操作条件 操作压力 4kpa 进料热状态 25℃ 加热蒸汽 低压蒸汽 3.设备型式 筛板塔 4.厂址 天津市 三、设计内容 1.设计方案的选择及流程说明 2.塔的工艺计算 3.主要设备工艺尺寸设计 （1）塔径、塔高及塔板结构尺寸的确定 （2）塔板的流体力学校核 （3）塔板的负荷性能图 （4）总塔高、总压降及接管尺寸的确定 4.辅助设备选型与计算 5.设计结果汇总 6.工艺流程图及设备图 7.设计评述 目录设计任务书 目录 I 设计任务书 I 1.概述 1 1.1 塔板性质 1 1.2筛板塔的特点如下 1 1.3精馏的作用 1 1.4设计方案 2 1.5 设计思路 2 2 塔板的工艺设计 3 2.1 精馏塔全塔物料衡算 3 2.1.1操作温度的计算 4 2.1.2平均摩尔质量的计算 4 2.1.3平均密度的计算 5 2.1.4平均表面张力的计算 7 2.1.5平均黏度的计算 10 2.1.6相对挥发度的计算 11 2.2理论塔的计算 11 2.3塔径的初步设计 13 2.3.1气、液相体积流量计算 13 2.3.2 空塔气速 14 2.3.3塔高的计算 16 2.4溢流装置 16 2.4.1堰长 16 2.4.2弓降液管的宽度和横截面积 17 2.4.3降液管底隙高度 17 2.5.2.筛孔数目及排列 18 3. 塔板的流体力学验算 19 3.1 塔板压降 19 3.1.1 气体通过干板的阻力压降 19 3.1.2 气体通过板上液层的压降 20 3.1.3 气体克服液体表面张力产生的压降 21 3.1.4 液体通过每层筛板的压降 21 3.2液面落差 21 3.2.1雾沫夹带量的验算 22 3.2.2 漏液的验算 22 3.2.3液泛的验算 22 3.3塔板负荷性能图 23 3.3.1物沫夹带线 23 3.3.2液泛线 24 3.3.3液相负荷上限线 25 3.3.4漏液线（气相负荷下限线） 26 3.3.5液相负荷下限线 27 4. 塔附件设计 29 4.1接管 29 4.1.1进料管 29 4.1.2 回流管 29 4.1.3塔底出料管 29 4.1.4塔顶蒸气出料管 30 4.1.5塔底进气管 30 4.1.6筒体 30 4.1.7封头 30 4.2除沫器 30 4.3裙座 31 4.4吊柱 31 4.5人孔 31 5. 塔总体高度的设计 31 5.1塔的顶部空间高度 31 5.2塔的底部空间高度 32 5.3塔总体高度 32 6. 附属设备设计 32 6.1 冷凝器的选择 32 6.2再沸器的选择 32 7.设计结果一览表 33 8.设计评述 35 1.概述 1.1 塔板性质 此设计的塔型为筛板塔。筛板塔是很早出现的一种板式塔。五十年代起对筛板塔进行了大量工业规模的研究，逐步掌握了筛板塔的性能，并形成了较完善的设计方法。与泡罩塔相比，筛板塔具有下列优点：生产能力大20~40%，塔板效率高10~15%，压力降低30~50%，而且结构简单，塔盘造价减少40%左右，安装、维修都较容易。从而一反长期的冷落状况，获得了广泛应用。近年来对筛板塔盘的研究还在发展，出现了大孔径筛板（孔径可达20~25mm），导向筛板等多种形式。 作为主要用于传质过程的塔设备，首先必须使气（汽）液两相充分接触，以获得较高的传质效率。此外，为了满足工业生产的需要，塔设备还得考虑下列各项传质效率。此外，为了满足工业生产的需要，塔设备还得考虑生产能力大、操作弹性大、流体流动的阻力小、结构简单、耐腐蚀、方便操作等要求。 事实上，对于现有的任何一种塔型，都不可能完全满足上述所有要求，仅是在某些方面具有独到之处。 筛板塔盘上分为筛孔区、无孔区、溢流堰及降液管等几部分．工业塔常用的筛孔孔径为3~8mm，按正三角形排列。空间距与孔径的比为2.5~5。近年来有大孔径(10~25mm)筛板的，它具有制造容易，不易堵塞等优点，只