乙醇-水精馏塔设计.doc

乙醇－水精馏塔设计 第 PAGE 33页（共 NUMPAGES 36页） 化工原理课程设计任务 设计题目：乙醇－水精馏塔设计 设计条件 系统进料：25oC 处理量： 25，000吨/年 进料浓度：28%乙醇（质量） 处理要求：塔顶乙醇浓度 94% （质量） 塔底乙醇浓度 0.1%（质量） 塔顶压强：4kPa(表压) 进料状态：泡点进料 回流比： 1.7Rmin 冷却水温： 25oC 加热蒸汽： 0.2MPa（表压） 设备形式： 筛板塔 年工作时： 7200小时 年工作日： 300天（连续操作） 塔顶冷凝器采用全凝器 塔低再沸器为间接蒸汽加热 目录 前言3 设计方案简介3 工艺流程图及说明4 工艺计算及精馏塔设计 4 工艺条件 4 气液平衡数据及相图 5 全塔物料衡算.6 工艺条件下物性计算7 塔板数的确定14 精馏塔内气液负荷计算16 塔和塔板主要工艺尺寸计算17 塔内工艺条件数据一览表25 精馏塔附属设备的设计选型 1、换热器的选型计算 25 2、接管的选型计算27 3、储槽的选型计算29 4、泵的选型计算 30 5、温度计的选型 31 6、压力计的选型 31 7、液位计的选型 31 8、流量计的选型 32 9、辅助设备一览表- 33 六、 选用符号说明 34 七、 参考文献 35 八、 结束语 36 一、前言 乙醇（C2H5OH），俗名酒精，是基本的工业原料之一，与酸碱并重，它作为再生能源犹为受人们的重视。工业上常用发酵法（C6H10O5）n和乙烯水化法制取乙醇。乙醇有相当广泛的用途，除用作燃料，制造饮料和香精外，也是一种重要的有机化工原料，如用乙醇制造乙酸、乙醚等；乙醇又是一种有机溶剂，用于溶解树脂，制造涂料。 众所周知，在医药卫生方面，乙醇作为消毒杀菌剂而造福于人类。人类餐饮饭桌上饮用各种酒品，乙醇也是其中不可或缺的组成部分，如：啤酒含3％～5％，葡萄酒含6％～20％，黄酒含8％～15％，白酒含50％～70％（均为体积分数）。据有关资料表明，乙醇对人体具有营养价值。 现在，乙醇成为了一种新型替代能源－乙醇汽油。按照我国的国家标准，乙醇汽油是用90%的普通汽油与10%的燃料乙醇调和而成。它可以有效改善油品的性能和质量，降低一氧化碳、碳氢化合物等主要污染物排放。它不影响汽车的行驶性能，还减少有害气体的排放量。乙醇汽油作为一种新型清洁燃料，是目前世界上可再生能源的发展重点，符合我国能源替代战略和可再生能源发展方向，技术上成熟安全可靠，在我国完全适用，具有较好的经济效益和社会效益。 乙醇精馏是生产乙醇中极为关键的环节，是重要的化工单元。其工艺路线是否合理、技术装备性能之优劣、生产管理者及操作技术素质之高低，均影响乙醇生产的产量及品质。工业上用发酵法和乙烯水化法生产乙醇，单不管用何种方法生产乙醇，精馏都是其必不可少的单元操作。 本次设计的精馏塔是为了精馏乙醇以得到高纯度的乙醇，要求达到塔顶馏出物浓度（94%（wt％））,塔底浓度（0.1%（wt％））。本设计采用筛板塔，板式塔有一下优点生产能力大，塔板效率高，压降低，操作弹性大，结构简单。 二、设计方案简介 我们知道乙醇和水可以任意比例互溶，于是可以用水把乙醇从有机物中萃取出来，又因为乙醇和水的相对挥发对的差异，可以利用精馏技术进一步提纯乙醇以得到高纯度的乙醇，以作为各种工业原料。可以这样说，乙醇－水的精馏是生产乙醇的一个重要工艺单元。 本次设计采用板式精馏塔、连续操作，年产量为25,000顿，泡点进料，塔顶全回流，塔底间接蒸汽加热，产品质量分数达到94％，釡出液质量分数小于0.1%。由乙醇－水二元混合物的相图可知，当乙醇的含量升高到一定值时（摩尔含量约90％），相图将非常靠近于y=x线，可知这是一个比较高的分离要求。 在设计过程中将先对塔内进行工艺计算分析气液相组成、温度、压力等的变化，得到塔的各种设计尺寸；然后将对本工艺的附属设备进行计算，并选型；对工业生产过程做好理论基础。 三、工艺流程图及说明 V101-原料储槽 V102-中间槽 P101-进料泵 P102-回流泵 E101-进料预热器 E102-冷凝器 E103-再沸器 TQ101-乙醇精馏塔