乙醇-水 筛板式精馏塔的设计.doc

化工原理课程设计任务书 1、设计题目：乙醇——水 筛板式精馏塔的设计 2、工艺操作条件： 工艺条件：进料乙烯含量 (摩尔百分数)；年开工8000小时。 塔顶含量 ，釜液含量（绝压） 塔顶全凝器 泡点回流 单板压降 ≤0.7kPa ·塔顶浓度为含乙醇93%（摩尔分率），产量为2万吨/年； ·塔釜为饱和蒸汽间接加热，从塔釜出来的残液中乙醇浓度要求不大于0.3%（摩尔分率）； （％，摩尔分率）：=20 ·塔顶采用全凝器，泡点回流，回流比：R=1.3Rmin 。 3、设计任务： 完成工艺设计与计算，画出塔板负荷性能图，有关附属设备的设计与选型，绘制工艺流程图和塔的工艺条件图，编写设计说明书。 目录 化工原理课程设计任务书 I 摘 要 I 前 言 1 查 新 1 绪 论 1 §1.1设计背景 1 §1.2设计方案 1 §1.3 设计思路 1 §1.4选塔依据 1 第一章 精馏塔的工艺设计 1 § 1.1全塔工艺设计计算 10 1.1.1产品浓度的计算和进料组成确定 10 1.1.2平均相对挥发度的计算 10 1.1.3最小回流比的确定 11 1.1.4物料衡算 11 1.1.5精馏段和提馏段操作线 11 1.1.6逐板法确定理论板数及理论加料板位置 11 1.1.7全塔效率、实际塔板数及加料位置 13 第二章 板式塔主要工艺尺寸的设计计算 14 § 2.1 塔的工艺条件及物性数据计算 14 2.1.1操作压强 P 14 2.1.2操作温度 T 14 2.1.3塔内各段气、液两相组分的平均分子量 15 2.1.4精馏段和提馏段各组分的密度 15 2.1.5液体表面张力的计算 18 2.1.6液体粘度μm 21 2.1.7相对挥发度 22 2.1.8混合物的粘度 22 2.1.9气液负荷计算 22 §2.2塔和塔板的主要工艺尺寸的计算 23 2.2.1塔径 D 23 2.2.2液流形式、降液管及溢流装置等尺寸的确定 24 2.2.3塔板布置 25 2.2.4筛孔数 n 及 开孔率 φ 26 2.2.5塔有效高度Z 26 2.2.6塔高的计算 27 §2.3筛板塔的流体力学校核 27 2.3.1板压降的校核 27 2.3.2液沫夹带量eV的校核 28 2.3.3漏液点的校核 28 2.3.4溢流液泛条件的校核 28 §2.4塔板负荷性能图 29 2.4.1漏液线 29 2.4.2液沫夹带线 29 2.4.3 液相负荷下限线 30 2.4.4 液相负荷上限线 31 2.4.5溢流液泛线 31 2.4.6 塔气液负荷性能图 32 2.4.7 热量衡算： 33 第三章 塔的附属设备的计算 36 §3.1塔顶冷凝器设计计算 36 3.1.1 确定设计方案 36 3.1.2 确定物性数据 36 3.1.3热负荷Q的计算 36 3.1.4传热面积的计算 36 3.1.5换热器工艺结构尺寸 37 3.1.6 核算总传热系数K0 38 1.管程表面传热系数计算 39 2. 计算壳程对流传热系数 39 3. 确定污垢热阻RS 39 4. 核算总传热系数K0 39 5. 传热面积裕度 40 3.1.7 壁温核算 40 3.1.8 换热器内流体的流动阻力（压降） 40 §3.2 接管设计 41 3.2.1进料管 41 3.2.2 回流管 41 3.2.3釜液出口管 42 3.2.4塔顶蒸汽管 42 3.2.5加热蒸汽管 42 3.2.6管线设计结果表 42 §3.3 泵的选型 43 第四章 设计结果汇总 45 结束语 47 参考文献 48 主要符号说明 49 附 录 51 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。为此，掌握气液相平衡关系，熟悉各种塔型的操作特性，对选择、设计和分析分离过程中的各种参数是非常重要的。 本次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——物料衡算、热量衡算、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，主要设备的工艺条件图等内容。通过对精馏塔的运算，我调试出塔的工艺流程、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。具体结果如下： 主要参数：；； 理论板数NT=15块，第5块为加料板。实际板数Np=34块，进料位置为第10块板。 其中精馏塔为等径塔，