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年处理48000吨/年乙醇-水浮阀式精馏塔设计 吴 霞 燕化专051071 前 言 乙醇－水是工业上最常见的有机溶剂，也是非常重要的化工原料之一。 操作压力 由于乙醇沸点低，和水不易发生化学反应，所以常压操作就满足要求，易于设计。 因此选操作压力为常压。 其中 塔顶压力为：1.01325×105Pa 塔底压力为：[1.01325×105Pa+N(265-530)]Pa 进料状态 进料状态有多种，工业上一般采用泡点进料。这样设备不受季节、气温变化和前段工序波动的影响，塔的操作比较容易控制。泡点进料时精馏段和提馏段的塔径相同，无论是设计计算还是实际加工制造这样的精馏塔都比较容易。 因此，本设计方案采用泡点进料。 塔顶的冷凝方式和冷凝介质 塔顶蒸汽的冷凝温度较高，易采用水冷凝方式。进入水的温度按照常温25℃ 计算，出口温度为35℃ ，温差为10.℃。 热能利用 精馏过程的原理是多次汽化和冷凝，使混合液中各组分几乎完全分离。因此热效率较低，通常进入再沸器的能量只有5%左右可以被有效利用。虽然塔顶蒸汽冷凝可以放出大量热量，但是由于其位能较低，不可能直接用作为塔底的热源。为此，我们拟采用塔釜残液对原料液进行加热。 温度的确定 在45℃下, 乙醇-水溶液的沸点温度,通过《化学化工物性数据手册》查得: 原料液: 83.83℃； 塔顶馏出液: 78.62℃； 塔底釜残液: 99.38℃ 最小回流比的确定 由于是泡点进料 取R=1 ，即R/Rmin=1/0.769=1.3在（1.1~2.0的范围） 物料衡算 已知: F=48000 吨/年, 年开工300天，连续操作。 F =299 kmol/h W=364.85 kmol/h D=65.85kmol/h 全凝器冷凝的消耗量 本设计采用泡点回流, 塔顶冷凝器采用全凝器。 理论塔板数的确定 实际塔板数 全塔效率为： 实际塔板数 塔结构尺寸设计计算 精馏段体积流量 提馏段体积流量 精馏塔辅助设备设计 进料管选取无缝钢管 (YB231-64)， 规格：Φ45×3mm 釜残液出料管选取无缝钢管(YB231-64)， 规格：Φ45×3mm 回流液管选取无缝钢管(YB231-64)， 规格：Φ57×3.5mm 塔顶上升蒸汽管选取无缝钢管(YB231-64)， 规格：Φ273×5mm 水蒸汽进口管选取无缝钢管(YB231-64) 规格：Φ245×5mm 换热器的选择 初步选定BES-400-1.6-35-6/25-4 型浮头式换热器冷凝器 设计结论及讨论 本设计参考教科书的设计实例，严格按照所要求的工艺指标进行分析、计算、调整、校核，最终设计出了满足工艺要求并在工程上可行的精馏塔装置。 本设计在力求技术先进、经济合理、产品优质、设备安全的同时，考虑了能量的综合利用，节约了生产成本。但由于时间关系，设计中只是计算了换热器的传热面积和传热系数、泵的基本加工量，其他都是初步估算，实际上是否可行没有进行严格的核算。设计所需的浮阀塔理论上满足了工艺要求，但具体的设备费用及技术可行性还需要在实际工程中进行考虑。 致 谢 感谢北京化工大学继续教育学院燕山分院对我们三年的培养和教育。在这三年中，我们不仅学到了丰富的专业知识，而且获得了宝贵的实习经验。 感谢我的指导教师隋军龙，对我们毕业论文设计的指导和帮助。也感谢教培中心的所有领导和老师们对我们这三年学习的关心和帮助！ 谢谢 * * 摘 要 本设计针对乙醇－水体系精馏过程特点，采用水蒸气直接加热的方法，利用釜残液余热对原料液进行预热，从而降低了设备的运行维护成本。该套装置具有操作简单、能耗低、生产连续性强等特点，对于实际生产有一定的现实意义。 其中：IVD: 塔顶上升蒸汽焓 ILD: 塔顶馏出液的焓 冷凝水用量为： 热能利用 本设计拟用釜残液对原料液进行预热，则将原料加热至泡点所需的热量： 釜残液放出的热量Qw： 可知，QwQf，于是理论上可以用釜残液加热原料液至泡点。 理论塔板数: 16块（含塔釜） 精馏段13块 提馏段3块。 乙醇－水X-Y图 其中，精馏段的塔板数为：29块；提馏段7块 3804 1.056 2.43 0.000625 体 积 流 量 （m3/h） (m3/s) 1.251 814 平 均 密 度 （kg/m3） 36.13