化工原理课程设计_乙醇-水精馏塔设计精选.doc

成 绩 大连民族学院 化工原理课程设计说明书 题 目： 乙醇—水连续精馏塔的设计 设 计 人： 1104 系 别： 生物工程 班 级： 生物工程121班 指导教师： 老师 设计日期：2014 年 10 月21 日~ 11月3日 温馨提示：本设计有一小部分计算存在错误，但步骤应该没问题 化工原理课程设计任务书 一、设计题目 乙醇—水精馏塔的设计。 二、设计任务及操作条件 1.进精馏塔的料液含乙醇30%（质量），其余为水。 2.产品的乙醇含量不得低于92.5%（质量）。 3.残液中乙醇含量不得高于0.1%（质量）。 4.处理量为17500t/a，年生产时间为7200h。 5.操作条件 （1）精馏塔顶端压强 4kPa（表压）。 （2）进料热状态 泡点进料。 （3）回流比 R=2Rmin。 （4）加热蒸汽 低压蒸汽。 （5）单板压降 ≯0.7kPa。 三、设备型式 设备型式为筛板塔。 四、厂址 厂址为大连地区。 五、设计内容 1.设计方案的确定及流程说明 2.塔的工艺计算 3.塔和塔板主要工艺尺寸的设计 （1）塔高、塔径及塔板结构尺寸的确定。 （2）塔板的流体力学验算。 （3）塔板的负荷性能图。 4.设计结果概要或设计一览表 5.辅助设备选型与计算 6.生产工艺流程图及精馏塔的工艺条件图 7.对本设计的评述或有关问题的分析讨论 目录 前言 1 第一章 概述 1 1.1塔型选择 1 1.2操作压强选择 1 1.3进料热状态选择 1 1.4加热方式 2 1.5回流比的选择 2 1.6精馏流程的确定 2 第二章 主要基础数据 2 2.1水和乙醇的物理性质 2 2.2常压下乙醇—水的气液平衡数据 3 2.3 A,B,C—Antoine常数 4 第三章 设计计算 4 3.1塔的物料衡算 4 3.1.1 料液及塔顶、塔底产品含乙醇摩尔分率 4 3.1.2 平均分子量 4 3.1.3 物料衡算 4 3.2塔板数的确定 4 3.2.1 理论塔板数NT的求取 4 3.2.2 全塔效率ET的求取 5 3.2.3 实际塔板数N 6 3.3塔的工艺条件及物性数据计算 6 3.3.1操作压强Pm 6 3.3.2温度tm 6 3.3.3平均摩尔质量Mm 6 3.3.4平均密度ρm 7 3.3.5液体表面张力σm 8 3.3.6液体粘度μLm 8 3.4气液负荷计算 9 3.5塔和塔板主要工艺尺寸计算 9 3.5.1塔径D 9 3.5.2溢流装置 11 3.5.3塔板布置 12 3.5.4筛孔数n与开孔率φ 13 3.5.5塔有效高度Z 13 3.5.6塔高计算 13 3.6筛板的流体力学验算 14 3.6.1气体通过筛板压强降的液柱高度hp 14 3.6.2雾沫夹带量eV的验算 15 3.6.3漏液的验算 15 3.6.4液泛的验算 15 3.7塔板负荷性能图 16 3.7.1雾沫夹带线（1） 16 3.7.2液泛线（2） 17 3.7.3液相负荷上限线（3） 18 3.7.4漏液线（气相负荷下限线）（4） 18 3.7.5液相负荷下限线（5） 18 3.8筛板塔的工艺设计计算结果总表 20 3.9精馏塔附属设备选型与计算 20 3.9.1冷凝器计算 20 3.9.2预热器计算 21 3.9.3各接管尺寸计算 21 第四章 设计评述与心得 23 4.1设计中存在的问题及分析 23 4.2设计心得 23 参考文献 24 前言 化工生产中所处理的原料中间产品几乎都是由若干组分组成的混合物，其中大部分是均相混合物。生产中为满足要求需将混合物分离成较纯的物质。蒸馏是分离均相混合物的单元操作，精馏是最常用的蒸馏方式，是组成化工生产过程的主要单元操作。精馏是一种最常用的分离方法，它依据多次部分汽化、多次部分冷凝的原理来实现连续的高纯度分离。精馏是同时进行传热和传质的过程，为实现精馏过程，需要为该过程提供物料的贮存、输送、传热、分离、控制等设备和仪表。精馏塔是化工生产中十分重要的设备。 乙醇在工业、医药、民用等方面，都有广泛的应用，是一种重要的化工原料。在很多不同的方面，要求乙醇有不同的纯度，甚至是无水乙醇。而因为乙醇极具挥发性，想得到高纯度的乙醇很困难。要把低纯度的乙醇水溶液提升到高纯度，可以用连续精馏的方法。精馏是同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程，可使混合液得到几乎完全的分离。此次化工原理设计是乙醇—水精馏塔的设计。 第一章 概述 精馏装置包括精馏塔、原料预热器、蒸馏釜（再沸器）、冷凝器、釜液冷却器和产品冷却器等设备。热量自塔釜输入，物料在塔内经多次部分气化与部