乙醇-水混合液的浮阀精馏塔设计-----化工原理课程设计.doc

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：=46.07×0.174+18.02×0.826=22.9kg/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 55.80 78.74 67.63 73.