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分离分析课程设计 《乙醇-水分离过程筛板式精馏塔的设计》 院 系： 专业班级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 日 期： 设计要求 设计任务 生产能力：塔顶浓度为乙醇92.41%（质量分率），产量为60t/天；年产量为1.8×104t/年。 生产要求：塔底馏出液中含乙醇不得高于0.03%（质量分率），原料来自粗馏塔，为95℃～96℃饱和蒸汽，由于沿途热损失，进精馏塔时，原料温度约为91℃。 设备型式：筛板式精馏塔 操作条件 塔顶压力：101.325kpa（表压） 进料状态：泡点液体进料 回流比：R=（1.1—2.0）Rmin 塔底加热蒸汽压力：108.325kPa（表压） 单板压降：≤0.7kPa 每年实际生产时间：7200h（按300天计算，每天24小时连续运行） 设计内容 精馏塔的物料衡算； 塔板数的确定； 精馏塔的工艺条件及有关物料数据的计算； 精馏塔的塔体工艺尺寸计算； 塔板主要工艺尺寸的计算； 塔板的流体力学检算； 塔板负荷性能图； 对设计过程的评述和讨论。 目录 一、概述 1 1. 本设计定位 2 二、工艺流程草图及选塔依据 2 1. 工艺流程草图 2 2. 选塔依据 3 三、精馏塔设计计算 3 1. 精馏塔的工艺计算 3 1.1 物料衡算 3 1.2 塔板数的确定 4 2. 精馏塔有关物料数据的计算 6 2.1 操作压强 P 的计算 6 2.2 平均摩尔质量计算 6 2.3 平均密度计算 7 2.4 液体表面张力的计算 8 3. 塔和塔板的主要工艺尺寸计算 9 3.1 塔径D 9 3.2 液流形式、降液管及溢流装置等尺寸的确定 11 3.3 塔板布置 11 3.4 筛孔数n与开孔率φ 12 3.5 塔有效高度Z 13 3.6 塔高的计算 13 4. 塔板的流体力学验算 13 4.1 塔板压降 13 4.2 液沫夹带量ev的验算 15 4.3 漏液检算 15 4.4 液泛检算 16 5. 塔板负荷性能图 17 5.1 漏液线 17 5.2 液沫夹带线 17 5.3 液相负荷上限线 18 5.4 液相负荷下限线 18 5.5 液泛线 19 5.6 塔气液负荷性能图 19 四、精馏装置工艺流程图 21 五、设计参数汇总表 21 六、自我评价 22 七、主要符号说明 23 八、参考文献 25 一、概述 利用混合物中各组分挥发能力的差异，通过液相和气相的回流，使气、液两相逆向多级接触，在热能驱动和相平衡关系的约束下，使得易挥发组分（轻组分）不断从液相往气相中转移，而难挥发组分却由气相向液相中迁移，使混合物得到不断分离，称该过程为精馏。该过程中，传热、传质过程同时进行，属传质过程控制 原料从塔中部适当位置进塔，将塔分为两段，上段为精馏段，不含进料，下段含进料板为提馏段，冷凝器从塔顶提供液相回流，再沸器从塔底提供气相回流。气、液相回流是精馏重要特点。 在精馏段气相在上升的过程中，气相轻组分不断得到精制，在气相中不断地增浓，在塔顶获轻组分产品。 在提馏段，其液相在下降的过程中，其轻组分不断地提馏出来，使重组分在液相中不断地被浓缩，在塔底获得重组分的产品， 精馏过程与其他蒸馏过程最大的区别，是在塔两端同时提供纯度较高的液相和气相回流，为精馏过程提供了传质的必要条件。提供高纯度的回流，使在相同理论板的条件下，为精馏实现高纯度的分离时，始终能保证一定的传质推动力。所以，只要理论板足够多，回流足够大时，在塔顶可能得到高纯度的轻组分产品，而在塔底获得高纯度的重组分产品。 (CPI)中使用量最大、能耗最高、应用面极广的分离单元操作设备。从精馏设备的历史发展来看，精馏技术与石油、化学加工工业的发展是相辅相成、相互刺激、共同进步的发展关系。精馏技术的任何进步，都会极大刺激化学加工工业的技术发展，同样在石油、化学加工工业发展的每一个历史阶段都会对精馏设备技术提出更高要求。当前填料塔技术已经基本可以满足不远未来的需求，板式塔技术依然是未来发展的主流。现有新型板式塔技术的发展主要是传统简单技术的深化和传统简单技术的复杂化，前者可以很好地满足现有生产局面对塔内件的要求，而后者将发展成未来板式塔的主流。 国内外现有板式塔设备技术的发展一方面是在传统简单机制技术基础上的深化和完善，并在当前工业应用中表现出优良的操作性能，获得了可以满足现有生产要求的操作效果；另一方面是对传统简单机制的复杂化，在开发思路或试验室研究中都表现出极