乙醇-水精馏塔工艺设计与原l料液预热器选型设计.doc

本科毕业论文（设计） 题 目：专 业： 化学工程与工艺 年 级： 20 级 姓 名： 指导教师： 职 称： 答辩日期： 二〇年月日 4 摘要 5 1 设计方案的确定及流程说明 6 2 精馏塔的物料衡算 7 2.1原料液及塔顶和塔底的摩尔分率 7 2.2原料液及塔顶和塔底产品的平均摩尔质量 7 3 塔板数的确定 7 3.1理论板层数的求取 7 3.1.1相对挥发度的求取 7 3.1.2求最小回流比及操作回流比 9 3.2实际板层数的求取 11 3.2.1液相的平均粘度 11 3.2.2 精馏段和提馏段的相对挥发度 12 3.2.3 全塔效率ET 和实际塔板数 12 4 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 12 4.1操作压力的计算 12 4.2 操作温度计算 12 4.3平均摩尔质量计算 13 4.3.1塔顶平均摩尔质量计算 13 4.3.2 进料板平均摩尔质量计算 13 4.3.3 精馏段平均摩尔质量 13 4.4平均密度计算 13 4.4.1气相平均密度计算 13 4.4.2液相平均密度计算 13 4.5液体平均表面张力的计算 14 4.5.1塔顶液相平均表面张力的计算 14 4.5.2 进料板液相平均表面张力为 14 4.5.3 精馏段液相平均表面张力 14 4.6液体平均粘度 14 5 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 14 5.1塔径的计算 14 5.2 精馏塔有效高度的计算 16 5.3 溢流装置计算 16 5.4 降液管底隙高度 18 5.5 塔板布置 18 5.5.1 塔板的分块 18 5.5.2 筛孔计算及排列 18 5.6塔板的流体力学验算塔板压降 19 5.6.1干板阻力计算 19 5.7 液面落差 20 5.8 漏液 21 5.9 液泛 21 6 塔板负荷性能图 22 6.1漏液线 22 6.2 液沫夹带线 22 6.3 液相负荷下限线 23 6.4 液相负荷上限线 23 7 辅助设备的计算及选型 25 7.1 原料贮罐 25 7.2 产品贮罐 25 7.3管径的设计 26 7.3.1 塔顶蒸气出口管的直径dV 26 7.3.2 回流管的直径dR 26 7.3.4 进料管的直径dF 26 8 原料预热器选型及计算 27 8.1 试算并初选换热器规格 27 8.1.1确定流体通入空间 27 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 27 8.2 计算热负荷Q 28 8.3 计算两流体的平均温度差，并确定壳程数 29 8.4 初步选择换热器规格 29 8.5核算总传热系数 29 8.5.1计算管程对流传热系数 29 8.5.2 计算壳程对流传热系数 30 8.5.3确定污垢热阻 31 8.5.4 计算总传热系数 31 8.6 计算压强降 31 8.6.1 计算管程压强降 31 8.6.2 计算壳程压强降 32 8.7换热器主要结构尺寸 33 8.7.1 管子的规格和排列方法 33 8.7.2 管程和壳程数的确定 33 8.7.3 外壳直径的确定 33 8.7.4 折流板形式的确定 34 8.7.5 主要附件的尺寸设计 34 9 筛板塔设计计算结果 36 9.1 筛板塔的主要结果汇总 36 9.2 换热器工艺设计计算结果汇总表 37 附表 主要符号说明 38 参考文献 39 致 谢 40 前言 化工生产中所处理的原料中间产品几乎都是由若干组分组成的混合物，其中大部分是均相混合物。生产中为满足需求将混合物分离成较纯的物质。互溶液体混合物的分离有多种方法，精馏是其中最常用的一种，在化工、炼油、石油化工等行业中得到广泛应用，它利用混合液中各组分的挥发性不同来实现分离目的的。在操作中，将混合液体部分汽化，沸点低，挥发性能好的组分（轻组分）较沸点高，难挥发组分（重组分）更易汽化进入气相，结果使液相中难挥发组分的含量提高，再将汽化的部分蒸汽部分冷凝，即使得到轻组分含量高于原混合液的产品，从而得到了分离。该过程同时也是传质传热的过程。 在本设计中我们采用的是筛板塔，其最大的优点是结构简单造价低。合理的设计和适当的操作筛板塔能满足要求的操作弹性，而且效率高采用筛板塔可解决堵塞问题适当控制漏液。筛板塔是最早应用于工业生产的设备之一，五十年代之后通过大量的工业实践逐步改进了设计方法和结构，近年来与浮阀塔一起成为化工生中主要的传质设备为减少对传质的不利影响可将塔板的液体进入区制成突起的斜台状这样可以降低进口处的速度使塔板上气流分布均匀。筛板塔多用不