[工学]化工原理课程设计乙醇精馏塔.doc

化工原理课程设计 设计题目：乙醇精馏塔 姓名：唐刚 班级：化学与化工学院08级3班 学号：080703021 前言 精馏塔是进行精馏的一种塔式汽液接触装置，又称为蒸馏塔。有板式塔与填料塔两种主要类型。根据操作方式又可分为连续精馏塔与间歇精馏塔。 蒸气由塔底进入，与下降液进行逆流接触，两相接触中，下降液中的易挥发(低沸点)组分不断地向蒸气中转移，蒸气中的难挥发(高沸点)组分不断地向下降液中转移，蒸气愈接近塔顶，其易挥发组分浓度愈高，而下降液愈接近塔底，其难挥发组分则愈富集，达到组分分离的目的。由塔顶上升的蒸气进入冷凝器，冷凝的液体的一部分作为回流液返回塔顶进入精馏塔中，其余的部分则作为馏出液取出。塔底流出的液体，其中的一部分送入再沸器，热蒸发后，蒸气返回塔中，另一部分液体作为釜残液取出。 精馏塔的工作原理是根据各混合气体的汽化点（或沸点）的不同，控制塔各节的不同温度，达到分离提纯的目的。 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。 要想把低纯度的乙醇水溶液提升到高纯度，要用连续精馏的方法，因为乙醇和水的挥发度相差不大。精馏是多数分离过程，即同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程，因此可使混合液得到几乎完全的分离。化工厂中精馏操作是在直立圆形的精馏塔内进行的，塔内装有若干层塔板或充填一定高度的填料。为实现精馏分离操作，除精馏塔外，还必须从塔底引入上升蒸汽流和从塔顶引入下降液。可知，单有精馏塔还不能完成精馏操作，还必须有塔底再沸器和塔顶冷凝器，有时还要配原料液预热器、回流液泵等附属设备，才能实现整个操作。 ????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。 ????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，调试出塔的工艺流程、生产操作条件及物性参数，以保证精馏过程的顺利进行并使效率尽可能的提高。 目录 第一章 绪论 6 §1.1 设计内容 6 §1.2 设计方案 6 §1.3 设计依据 7 第二章 塔板的工艺设计 8 §2.1 精馏塔全塔物料衡算 8 §2.2理论及实际塔板数的确定 8 §2.3常压下乙醇-水气液平衡组成与温度 10 2.3.1．温度和压力 10 2.3.2．平均摩尔计算 11 2.3.3．平均密度 12 2.3.4．混合液体表面张力 13 2.3.5．混合物的黏度 13 §2.4 塔径的初步设计 14 2.4.1．汽液相体积流率 14 2.4.2．塔径的计算 14 §2.5溢流装置 15 2.5.1．堰长 16 2.5.2．堰高 16 2.5.3．弓降液管的宽度和横截面积 16 2.5.4．降液管底隙高度 17 §2.6塔板的分布、浮阀数目及排列 17 2.6.1． 塔板的分块 17 2.6.2．区宽度的确定 17 2.6.3．区面积计算 17 2.6.4．塔计算及其排列 18 第三章 塔板的流体力学验算 19 §3.1 气体通过浮阀塔板的压力降（单板压降） 19 §3.2液泛验算 20 §3.3 雾沫夹带验算 20 §3.4 操作性能负荷图 21 3.4.1．气相负荷下限图（漏液线） 21 3.4.2．过量液沫夹带线 21 3.4.3．液相负荷下限线 21 3.4.4．液相负荷上限线 22 3.4.5．液泛线 22 第四章 附属设备设计 24 §4.1 冷凝器的选择 24 §4.2再沸器的选择 24 第五章 精馏塔设备设计 25 §5.1接管 25 5.1.1．进料管 25 5.1.2．釜残液出料管 26 5.1.3．回流管 26 5.1.4． 塔顶上升蒸汽管 26 5.1.5．进气管 26 §5.2精馏塔塔体 27 5.2.1．馏塔塔体材料的选择 27 5.2.2．壁厚的计算 27 5.2.3．校核 27 §5.3 封头 28 5.3.1．封头的选型：标准的椭圆封头 28 5.3.2．材料： 28 5.3.3．封头的高 28 5.3.4．封头的壁厚 29 §5.4精馏塔的塔板类型选择 29 §5.5塔板结构及与塔体的连接形式 29 §5.6降液管的形式 30 §5.7受液盘的设计 30 §5.8塔节的设计 30 §5.9塔体高度设计 30 §5.10塔体手孔及人孔的设计 31 §5.11 除沫器的设计 31 第六章 塔体各开孔补强设计 31 §6.1 开孔补强