化工原理课程设计乙醇——水混合液常压连续精馏.doc

课程设计任务书 一、设计题目： 乙醇——水混合液常压连续精馏 二、设计原始数据： 　原料液处理量28000吨/年 　 原料液初温20℃ 　原料液含乙醇45%（质量） 　馏出液含乙醇93%（质量） 　乙醇回收率99.9%（质量） 三、设计任务： 完成精馏工艺设计，精馏塔设备设计和有关附属设备的设计、选用；编写设计说明书；绘制工艺流程图和塔板结构简图。 四、设计完成日期: 2013年01月18日 五、设计者 ： 王尧尧 设计指导教师：张鸿发 目　录： …………………………………………………………………绪论 ………………………………………………………………工艺计算 …………………………………………………………塔设备的计算 4.………………………………………………………泵的选择及计算 ……………………………………………………………主凝器选型 …………………………………再沸器加热釜中水蒸汽的用量计算 7.………………………………………………………计算结果汇总表 8.…………………………………………………………工艺流传简图 绪 论 　　精馏塔是进行精馏的一种塔式汽液接触装置，又称为蒸馏塔。有板式塔与填料塔两种主要类型。根据操作方式又可分为连续精馏塔与间歇精馏塔。蒸气由塔底进入，与下降液进行逆流接触，两相接触中，下降液中的易挥发(低沸点)组分不断地向蒸气中转移，蒸气中的难挥发(高沸点)组分不断地向下降液中转移，蒸气愈接近塔顶，其易挥发组分浓度愈高，而下降液愈接近塔底，其难挥发组分则愈富集，达到组分分离的目的。由塔顶上升的蒸气进入冷凝器，冷凝的液体的一部分作为回流液返回塔顶进入精馏塔中，其余的部分则作为馏出液取出。塔底流出的液体，其中的一部分送入再沸器，热蒸发后，蒸气返回塔中，另一部分液体作为釜残液取出。 精馏塔的工作原理是根据各混合气体的汽化点（或沸点）的不同，控制塔各节的不同温度，达到分离提纯的目的。化工生产常需进行液体混合物的分离以达到提纯或回收有用组分的目的，精馏操作在化工、石油化工、轻工等工业生产中中占有重要的地位。为此，掌握气液相平衡关系，熟悉各种塔型的操作特性，对选择、设计和分析分离过程中的各种参数是非常重要的。要想把低纯度的乙醇水溶液提升到高纯度，要用连续精馏的方法，因为乙醇和水的挥发度相差不大。精馏是多数分离过程，即同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程，因此可使混合液得到几乎完全的分离。化工厂中精馏操作是在直立圆形的精馏塔内进行的，塔内装有若干层塔板或充填一定高度的填料。为实现精馏分离操作，除精馏塔外，还必须从塔底引入上升蒸汽流和从塔顶引入下降液。可知，单有精馏塔还不能完成精馏操作，还必须有塔底再沸器和塔顶冷凝器，有时还要配原料液预热器、回流液泵等附属设备，才能实现整个操作。 本次设计的筛板塔是化工生产中主要的气液传质设备。此设计针对二元物系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。本设计包括设计方案的选取，主要设备的工艺设计计算——物料衡算、热量衡算、工艺参数的选定、设备的结构设计和工艺尺寸的设计计算，辅助设备的选型，工艺流程图，主要设备的工艺条件图等内容。 通过对精馏塔的运算，调试出塔的工艺流程、生产操作条件及物性参数，以保证精馏过程的顺利进行并使效率尽可能的提高。 　　 一、工艺计算： 利用水一乙醇的平衡数据在坐标上作x~y图，（见附图）部分平衡数据见指导书。 （一）设计原始数据 原料液处理量：28000吨/年 原料液初温：20℃ 原料液含乙醇：45%（质量） 馏出液含乙醇：93%（质量） 乙醇回收率：99.9（质量） 由于在生产过程中，除去设备安装，设备检修等因素外，假定每年生产300天。 则每小时处理量： （二）物料衡算及最适回流比的选择 乙醇分子量为：46.068，水分子量为18.016 解方程得： =0在制成的平衡图上分别定出点xF、xW、xD各点，在全回流的情况下R→∞，操作线与对角线重合，此时有最小理论塔板数Nmin，过点（xD、xD）作平衡曲线的切线，其斜率为： Rmin=1.8387 (P33) 下面用逐板计算法，求出最小理论塔板数Nmin 在一定范围内，有符合 当x0.3时， 当x≥0.3时， x1=xW=0x2=0.0044076 α2=12.594 y2=0.05281 x3=0.05281 α3=9.1110 y3=0.33686 x4=0.33686 α4=2.8925 y4=0.59503 x5=0.59503 α5=1.5903 y