乙醇-水精馏塔工艺设计与原l料预热器器选型.docVIP

乙醇水精馏塔工艺设计与原料液预热器选型设计 学号： （新疆工业高等专科学校，乌鲁木齐 830091）1 设计方案的确定及流程说明 1 2 精馏塔的物料衡算 2 2.1原料液及塔顶和塔底的摩尔分率 2 2.2原料液及塔顶和塔底产品的平均摩尔质量 2 3 塔板数的确定 2 3.1理论板层数的求取 2 3.1.1相对挥发度的求取 2 3.1.2求最小回流比及操作回流比 4 3.2实际板层数的求取 6 3.2.1液相的平均粘度 6 3.2.2 精馏段和提馏段的相对挥发度 7 3.2.3 全塔效率ET 和实际塔板数 7 4 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 7 4.1操作压力的计算 7 4.2 操作温度计算 7 4.3平均摩尔质量计算 8 4.3.1塔顶平均摩尔质量计算 8 4.3.2 进料板平均摩尔质量计算 8 4.3.3 精馏段平均摩尔质量 8 4.4平均密度计算 8 4.4.1气相平均密度计算 8 4.4.2液相平均密度计算 8 4.5液体平均表面张力的计算 9 4.5.1塔顶液相平均表面张力的计算 9 4.5.2 进料板液相平均表面张力为 9 4.5.3 精馏段液相平均表面张力 9 4.6液体平均粘度 9 5 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 9 5.1塔径的计算 9 5.2 精馏塔有效高度的计算 11 5.3 溢流装置计算 11 5.4 降液管底隙高度 13 5.5 塔板布置 13 5.5.1 塔板的分块 13 5.5.2 筛孔计算及排列 13 5.6塔板的流体力学验算塔板压降 14 5.6.1干板阻力计算 14 5.7 液面落差 15 5.8 漏液 16 5.9 液泛 16 6 塔板负荷性能图 17 6.1漏液线 17 6.2 液沫夹带线 17 6.3 液相负荷下限线 18 6.4 液相负荷上限线 18 7 辅助设备的计算及选型 20 7.1 原料贮罐 20 7.2 产品贮罐 20 7.3管径的设计 21 7.3.1 塔顶蒸气出口管的直径dV 21 7.3.2 回流管的直径dR 21 7.3.4 进料管的直径dF 21 8 原料预热器选型及计算 22 8.1 试算并初选换热器规格 22 8.1.1确定流体通入空间 22 8.1.2 确定流体的定性温度、物性数据，并选择列管式换热器的形式 22 8.2 计算热负荷Q 23 8.3 计算两流体的平均温度差，并确定壳程数 24 8.4 初步选择换热器规格 24 8.5核算总传热系数 24 8.5.1计算管程对流传热系数 24 8.5.2 计算壳程对流传热系数 25 8.5.3确定污垢热阻 26 8.5.4 计算总传热系数 26 8.6 计算压强降 26 8.6.1 计算管程压强降 26 8.6.2 计算壳程压强降 27 8.7换热器主要结构尺寸 28 8.7.1 管子的规格和排列方法 28 8.7.2 管程和壳程数的确定 28 8.7.3 外壳直径的确定 28 8.7.4 折流板形式的确定 29 8.7.5 主要附件的尺寸设计 29 9 筛板塔设计计算结果 31 9.1 筛板塔的主要结果汇总 31 9.2 换热器工艺设计计算结果汇总表 32 附表 主要符号说明 33 参考文献 34 致 谢 35 1 设计方案的确定及流程说明 根据生产任务，若按年工作日300天，每天开动设备24小时计算，产品流量为t/h，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，选用筛板塔。 乙醇—水溶液经预热至泡点后，用泵送入精馏塔。塔顶上升蒸气采用全冷凝后，部分回流，其余作为塔顶产品经冷却器冷却后送至贮槽。塔釜采用间接蒸汽再沸器供热，塔底产品经冷却后送入贮槽。 精馏装置有精馏塔、原料预热器、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分冷凝进行精馏分离，由冷凝器和冷却器中的冷却介质将余热带走。 乙醇—水混合液原料经预热器加热到泡点温度后送入精馏塔进料板，在进料板上与自塔上部下降的的回流液体汇合后，逐板溢流，最后流入塔底。在每层板上，回流液体与上升蒸汽互相接触，进行热和质的传递过程。 2 精馏塔的物料衡算 2.1原料液及塔顶和塔底的摩尔分率 乙醇的摩尔质量 =46kg/kmol 水的摩尔质量 =18kg/kmol 进料摩尔分数 塔顶摩尔分数 塔釜摩尔分数 2.2原料液及塔顶和塔底产品的平均摩尔质量 =0.24346+（1-0.243）18= 24.80kg/kmol M= 0.83946+ (1-0.839) 18=41.49kg/kmol M=0.02046+（1-0.0