化工原理课程设计之塔设计.docVIP

化工原理课程设计 说明书 设计题目：乙醇-水溶液连续精馏塔设计 设计者：班级 化工-10-3班 姓名 刘松 日期 2013.6.14 设计指导人：签名 设计答辩成绩： 答辩委员会：签名 日期 中国矿业大学（北京） 化学与环境工程学院 乙醇-水溶液连续精馏塔设计任务书 一、设计名称 乙醇-水溶液连续精馏塔设计 二、设计条件 处理量：15000 t/a料液组成（质量分数）： 40% 塔顶产品组成（质量分数）：93.5% 塔顶易挥发组分回收率： 99% 每年实际生产时间：7200 h 三、设计任务 完成精馏塔的工艺设计，有关附属设备（如再沸器、冷凝冷却器或者泵）进行简单计算并选型（不必校核），绘制精馏塔系统工艺流程图和精馏塔装配图（CAD一张），编写设计说明书。 四、设计成绩评分体系 成绩分为五档：优秀、良好、中等、及格、不及格 评定方法 ：答辩30% 图纸30% 说明书30% 平时10% 五、设计说明书内容 1 目录 2 概述（设计方案的确定和流程说明、精馏基本原理等） 塔的物料恒算、塔板数的确定、塔的工艺条件及有关物性数据的计算； 塔和塔板的主要工艺尺寸的设计： 塔体工艺尺寸的计算； 塔板主要工艺尺寸的计算； 塔板的流体力学验算； 塔板负荷性能图。 设计结果概要或设计一览表 辅助设备的选型——对预热器进行选型 参考文献 对本设计的评述或有关问题的分析讨论。 目录 乙醇-水溶液连续精馏塔设计任务书 2 一、设计名称 2 二、设计条件 2 三、设计任务 2 四、设计成绩评分体系 2 第一章 设计方案及工艺流程简介 4 1.1 设计方案的确定 4 1.2 工艺流程简介 5 第二章 板式塔的工艺设计 6 2.1设计基础数据 6 2.2 精馏塔物料衡算 8 2.2.1 设计条件 8 2.2.2 原料液及塔顶产品的摩尔分数 8 2.2.3 回流比 8 2.2.4 全塔物料衡算 9 2.2.5 温度、气相组成和相对挥发度 10 2.3 塔板数的确定 11 2.3.1 理论塔板数的求取 11 2.3.2 全塔效率ET的确定 12 2.3.3 实际塔板数的确定 14 2.4 板式塔工艺条件及有关物性数据的计算 15 2.4.1 操作压力的计算 15 2.4.2 平均摩尔质量计算 15 2.4.3 平均密度计算 16 2.4.4 液体平均表面张力计算 17 2.5 精馏塔塔体工艺尺寸计算 18 2.5.1 塔径 18 2.5.2 塔体有效高度计算 20 2.6 塔板主要工艺尺寸的计算 20 2.6.1 溢流装置计算 20 2.6.2 塔板布置 22 2.7 塔板流体力学验算 24 2.7.1 塔板压降 24 2.7.2 液面落差 24 2.7.3 雾沫夹带 25 2.7.4 液泛 25 2.8 塔板附和性能图 26 2.8.1 雾沫夹带线 26 2.8.2 液泛线 26 2.8.3 液相负荷上限线 27 2.8.4 漏液线 27 2.8.5 液相负荷下限线 27 2.9 浮阀塔工艺设计结果 28 第三章 附属设备及主要附件的选型计算 29 3.1 冷凝器 29 3.2 预热器 30 3.3 接管的计算与选择 31 3.3.1 塔顶出料管 31 3.3.2 回流管 31 3.3.3 原料液进料管 32 3.3.4 塔釜出料管 32 3.3.5 塔底直接蒸汽进料管 32 3.4 塔釜、塔顶和人孔 33 3.5 其他零部件 33 参考文献 33 附表一 33 附表二 33 第一章 设计方案及工艺流程简介 混合物的分离是化工生产中的重要过程。混合物可分为均相物系和非均相物系。非均相物系的分离主要依靠质点运动与流体流动的原理来实现。而化工过程中常遇到的是均相物系，如气体混合物和乙醇水溶液等。 均相物系的分离条件是必须形成一个两相物系，然后依据体系中不同组分间某种物系的差异，使其中某个组分或某些组分从一相向另一相的转移，以达到分离的目的。这种将物质在相间的转移过程称为传质分离过程，如蒸馏、吸收等。 蒸馏是通过加热形成气液两相体系，利用体系中的个组分挥发度不同的特性达到分离的目的，即将均相物系加热使其部分汽化部分冷凝，从而使沸点低的易挥发组分（挥发度小）从液相中汽化出来，如此反复，将蒸汽全部冷凝就可得到易挥发组成高于原料的产品而使均相物系分离出来。 1.1 设计方案的确定 本次设计任务为分离乙醇—水溶液均相物系。对于二元混合物的分离，为了得到稳定产品及自动控制，采用浮阀塔板的精馏塔连续精馏的稳态操作。由于乙醇和水常压下的沸点分别为78℃和100℃左右，故精馏时在常压下操作。 设计中采取泡点进料，不