[理学]酒精连续精馏塔的工艺设计说明.doc

西安交通大学 能源与动力工程学院 酒精连续精馏塔的设计 化工61 刘敬军 2009/6/28 目录 第一章 设计任务书 2 第二章 概述 3 第三章 设计方案的选定 4 一、 主要设备选型 4 二、 操作条件的确定 4 第四章 工艺计算 6 一、 物料衡算 6 二、 回流比、理论塔板数的确定 7 三、 全塔效率 10 四、 实际塔板数 11 五、 热量衡算 12 第五章 精馏塔结构设计计算 13 一、 塔径的计算 14 二、 提馏段塔盘设计计算 15 三、 精馏段塔盘设计计算 18 四、 塔高的计算 22 第六章 流体力学验算及操作负荷性能图 23 一、 流体力学验算 23 二、 操作负荷性能图 26 第七章 接管尺寸设计 31 一、 进料管 31 二、 塔顶升气管 31 三、 回流管 31 四、 塔釜气相回流管 32 五、 塔釜液相排出管 32 第八章 附属设备设计及选用 33 一、 冷凝器 33 二、 再沸器 33 三、 进料泵 33 四、 换热器 34 第九章 设计体会 35 设计任务书 设计目的： 以设定压力的饱和蒸汽在塔釜间接加热，塔顶采用冷凝冷却器，用水作为冷却剂。 设计题目： 设计条件?生产能力（量） 吨／年?操作周期? ?? ?? ? ??小时／年?进料组成? ?? ?? ?%，其余为水 （质量分率，下同）?塔顶产品组成? ?? ?≥％?塔底产品组成? ?? ?≤%?? 操作条件 加热方式： 塔顶压强：1个大气压（绝对压强）； 进料热状况：泡点进料 回流比：计算确定 冷却水进出口温度为20和35度 酒精和水溶液的表面张力：精馏段18达因/厘米；提馏段：60达因/厘米 其它条件自选。 设计内容：1、设计方案的选择及流程说明2、工艺计算3、主要设备工艺尺寸设计? ? （1）塔径及提馏段塔板结构尺寸的确定 ? ? （）塔板的负荷性能图? ? （）总塔高、总压降及接管尺寸的确定4、辅助设备选型与计算6、工艺流程图及精馏塔工艺条件图7、设计评述 概述 课程设计是《化工原理》课程的一个总结性教学环节，是培养学生综合运用本门课程及有关选修课程的基本知识去解决某一设计任务的一次训练。在整个教学计划中，它也起着培养学生独立工作能力的重要作用。 通过课程设计，学生应该注重以下几个能力的训练和培养： 1、查阅资料，选用公式和搜集数据（包括从已发表的文献中和从生产现场中搜 集）的能力； 2、树立既考虑技术上的先进性与可行性，又考虑经济上的合理性，并注意到操 作时的劳动条件和环境保护的正确设计思想，在这种设计思想的指导下去分析和解 决实际问题的能力； 3、迅速准确的进行工程计算的能力； 4、用简洁的文字，清晰的图表来表达自己设计思想的能力。 化工设备设计包括工艺设计和机械设计两部分。工艺设计是根据生产任务提供的工业条件（包括工作压力、温度、产量、物料性能等），确定设备的结构形式、接管方位以及设备的主要尺寸等。机械设计是在工艺设计的基础上进行强度、刚度和稳定性设计或校核计算，对设备的内、外附件进行选型和结构设计计算，最好绘制设备的装配图和零部件工作图。作为化学工程与工艺的学生，本次《化工原理》课程设计主要是进行工艺设计。 乙醇~水是工业上最常见的溶剂，也是非常重要的化工原料之一，是无色、无毒、无致癌性、污染性和腐蚀性小的液体混合物。因其良好的理化性能，而被广泛地应用于化工、日化、医药等行业。近些年来，由于燃料价格的上涨，乙醇燃料越来越有取代传统燃料的趋势。 长期以来，乙醇多以蒸馏法生产，但是由于乙醇-水体系有共沸现象，普通的精馏对于得到高纯度的乙醇来说产量不好。但是由于常用的多为其水溶液，因此，研究和改进乙醇-水体系的精馏设备是非常重要的。 设计方案的选定 主要设备选型 精馏设备（气液传质设备）主要分为填料塔和板式塔，板式塔为逐级接触型气－液传质设备，其种类繁多，根据塔板上气－液接触元件的不同，可分为泡罩塔、浮阀塔、筛板塔、 填料塔和板式塔的比较： ● 填料塔是连续式的气液传质设备，气液两相间呈连续逆流接触并进行传质和传热，气液两相组分的浓度沿塔高呈连续变化。 ● 板式塔中气液两相间逐层逆流接触并进行传质和传热，气液两相组分的浓度沿塔高呈阶梯式变化。 由于产品粘度较小，流量较大，为减少造价，降低生产过程中压降和塔板液面落差的影响，提高生产效率，选用浮阀塔。 操作条件的确定 操作压力 根据塔顶的条件选择常压操作。乙醇-水体系对温度的依赖性不强，常压下为液态，为降低塔的操作费用，操作压力选为常压。 进料根据要求，泡点进料，即饱和液体进料。饱和液体进料时进料温度不受季节、气温变化和前段工序波动的影响，塔的操作比较容易控制；此外，饱和液体进料时精馏段和提馏段的塔径相同，