分离乙醇水精馏塔设计(含经典工艺流程图和塔设备图)必备.docxVIP

分离乙醇-水的精馏塔设计设计人员：所在班级： 化学工程与工艺 成绩：指导老师：日期：化工原理课程设计任务书设计题目：乙醇---水连续精馏塔的设计设计任务及操作条件进精馏塔的料液含乙醇35％（质量分数，下同），其余为水；产品的乙醇含量不得低于90％；塔顶易挥发组分回收率为99％；生产能力为50000吨/年90％的乙醇产品；每年按330天计，每天24小时连续运行。操作条件塔顶压强 4kPa （表压）进料热状态 自选回流比 自选 加热蒸汽压力 低压蒸汽（或自选）单板压降 kPa。设备形式：筛板塔或浮阀塔设计内容：设计说明书的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性数据的计算；精馏塔的塔体工艺尺寸计算；塔板主要工艺尺寸的计算；塔板的流体力学验算；塔板负荷性能图；精馏塔接管尺寸计算；对设计过程的评述和有关问题的讨论；设计图纸要求；绘制生产工艺流程图（A2 号图纸）；绘制精馏塔设计条件图 （A2 号图纸）；设计基础数据：常压下乙醇---水体系的t-x-y 数据；乙醇的密度、粘度、表面张力等物性参数。设计题目：乙醇---水连续精馏塔的设计设计任务及操作条件：进精馏塔的料液含乙醇35％（质量分数，下同），其余为水；产品的乙醇含量不得低于90％；塔顶易挥发组分回收率为99％，生产能力为50000吨/年90％的乙醇产品；每年按330天计，每天24小时连续运行。塔顶压强 4kPa （表压）进料热状态 自选回流比 自选 加热蒸汽压力 低压蒸汽（或自选）单板压降 ≤0.7kPa。设备形式：筛板塔设计内容：精馏塔的物料衡算：原料乙醇的组成xF＝＝0.1740原料乙醇组成 xD0.7788塔顶易挥发组分回收率90％平均摩尔质量 MF =由于生产能力50000吨／年，.则 qn，F所以，qn，D塔板数的确定：甲醇—水属非理想体系，但可采用逐板计算求理论板数,本设计中理论塔板数的计算采用图解法。由乙醇和水有关物性的数据，求的求得乙醇—水体系的相对挥发度α=5.1016，最小回流比的计算：采用泡点进料，所以q＝1，xF，由气液平衡方程y ， 所以yq，即，把xF=xq=??.????????作y轴平行线交操作线与f.如下图即 .求得yq=0.5130.所以，根据最小回流比计算公式Rmin即，Rmin=,根据回流比R是最小回流比的合适倍数，所以选择选择2倍。即R=2Rmin=0.879. 进料热状况选择为泡点进料，所以q=1精馏段，根基操作线方程：y= 所以，y=0.468 x+0.415 联立y=x 所以x=xD=0.7801 提馏段，y=联立y=x求得y=2.872x-0.078所以提馏段x=xw=0.04 根据xD，xw，及xq以及操作线方程，利用图解法在x-y坐标上做出平衡线与对角线并且画梯级作图如下：由图可知，精馏段塔板为10.提馏段为5.一个再沸器.所以提馏段为4个板.所需总塔板数为提馏段和精馏段之和，故，所需总塔板数为14.查手册得水和乙醇气液平衡数据，t数据利用表2中数据由拉格朗日插值可求得、、。进料口： , =79.26℃塔顶：，=78.05℃塔釜：，=97.63℃精馏段平均温度℃提馏段平均温度 ℃由塔顶和塔底平均温度得=℃查手册得，由内插法可得在87.84℃下，乙醇的粘度为，水的粘度为可以有下式求得平均粘度其中xi-进料中某组分的摩尔分数-该组分的粘度，按照塔的平均温度下的液体计则=0.4*0.3790+0.6*0.3245=0.3463mPaS带入回归方程E1=0.563-0.276lg2=0.594该算法为泡罩塔蒸馏塔总板效率，则筛板塔为E=1.1E1=0.653精馏段实际板层数 = 10/0.653=16提馏段实际板层数 =4/0.653=7进料板位置 总的塔板数 Nc=16+7=23精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算：乙醇气液平衡数据（101.3kPa）表1如下T/℃液相xa/%气相ya/%　T/℃液相xa/%气相ya/%　T/℃液相xa/%气相ya/%10000　88.36.938.1　82.42555.599.30.22.5　87.97.439.2　81.630.657.798.80.44.2　87.77.940.2　81.235.159.697.70.88.8　87.48.441.3　80.84061.496.71.212.8　878.942.1　80.445.463.495.81.616.3　86.79.442.9　8050.265.495218.7　86.49.943.8　79.85466.994.22.421.4　86.210.544.6　79.659.669.693.42.924　861145.4　79.364.171.99