化工原理课程设计乙醇~水连续精馏塔设计.docxVIP

PAGE  PAGE 21 《化工原理课程设计》报告 乙醇~水连续精馏塔的设计 年级专业化学工程与工艺姓名学号完成日期2016年12月4日 设计任务书 一、设计题目： 乙醇——水连续精馏塔的设计 二、设计任务： (1)进精馏塔的料液含乙醇33％(质量)其余为水。 (2)产品的乙醇含量不得低于94％(质量)。 (3)残液中乙醇含量不得高于0.1％(质量)。 (4)生产能力为140吨/天 ，94％(质量)的乙醇产品 说明：一天24小时 三、操作条件： (1)精馏塔顶压强 4kPa(表压)。 (2)进料热状态 泡点加料。 (3)回流比 （1.5~3）Rmin 。 (4)加热蒸汽:低压蒸汽。 (5)单板压降 小于0.7kPa。 (6)冷却水温度：进口20℃，出口35-40℃ 四、设备型式： F1型浮阀塔 五、厂址： 家乡地区 目录 一、概述 1.1设计依据 1.2设计来源 二、计算过程 2.1设计方案的确定及流程说明 2.1.1塔型的选择 2.1.2进料状态 2.1.3加热方式 2.1.4热能的回收利用 2.1.5操作流程 2.2塔的工艺计算 2.2.1最小回流比及操作回流比的确定 2.2.2理论塔板层数的确定 2.2.3实际塔板数NP 2.3塔和塔板的主要工艺尺寸设计 2.3.1塔高、塔径 尺寸的确定 2.3.2塔板结构尺寸的确定 2.3.3塔板的流体力学验算 2.3.4塔板的负荷性能图 三、设计结果一览表 四、工艺流程简图 五、设计评述、致谢 一、概述 乙醇的用途很广，可用乙醇来制造醋酸、饮料、香精、染料、燃料等。医疗上也常用体积分数为70%——75%的乙醇作消毒剂等。溶剂。有机合成。各种化合物的结晶。洗涤剂。萃取剂、食用酒精可以勾兑白酒、用作粘合剂、硝基喷漆、清漆、化妆品、油墨、脱漆剂、等的溶剂以及农药、医药、橡胶、塑料、人造纤维、洗涤剂等的制造原料、还可以做防冻剂、燃料、消毒剂等。?乙醇具有还原性，可以被氧化成为乙醛?。 而气－液传质设备主要分为板式塔和填料塔两大类。精馏操作既可采用板式塔，也可采用填料塔，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、穿流多孔板塔、舌形塔、浮动舌形塔和浮动喷射塔等多种。板式塔在工业上最早使用的是泡罩塔(1813年)、筛板塔(1832年)，其后，特别是在本世纪五十年代以后，随着石油、化学工业生产的迅速发展，相继出现了大批新型塔板，如S型板、浮阀塔板、多降液管筛板、舌形塔板、穿流式波纹塔板、浮动喷射塔板及角钢塔板等。目前从国内外实际使用情况看，主要的塔板类型为浮阀塔、筛板塔及泡罩塔，而前两者使用尤为广泛。?? 根据实际需要，选择浮阀塔板。因为浮阀塔板生产能力大，塔板的效率较高，浮阀可根据气流上下浮动，自行调节 ?1.1设计依据 精馏塔是化工生产中主要的气液传质设备，此设计针对乙醇-水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。通过对精馏塔的运算，可以得出精馏塔的各种设计如塔的工艺流程、生产操作条件及物性参数是合理的，以保证精馏过程的顺利进行并使效率尽可能的提高。 1.2设计来源 目前，精馏塔的设计方法以严格计算为主，也有一些简化的模型，但是严格计算法对于连续精馏塔是最常采用的，我们此次所做的计算也采用严格计算法。 二、计算过程 2.1.1塔型的选择 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，生产能力为140吨/天，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F1浮阀塔。 2.1.2进料状态 虽然进料方式有多种，但是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，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，为此，本次设计中采取饱和液体进料 2.1.3加热方式 精馏塔的设计中多在塔底加一个再沸器以采用间接蒸汽加热以保证塔内有足够的热量供应；由于乙醇~水体系中，乙醇是轻组分，水由塔底排出，且水的比热较大，故可采用直接水蒸气加热，这时只需在塔底安装一个鼓泡管，于是可省去一个再沸器，并且可以利用压力较底的蒸汽进行加热，无论是设备费用还是操作费用都可以降低。 2.1.4热能的回收利用 精馏过程的原理是多次部分冷凝和多次部分汽化。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。 2.1.5操作流程 乙醇——水溶液经预热至泡点