化工原理课程设计毕业设计（论文）word格式.docVIP

概述 蒸馏是分离液体混合物的典型单元操作。它是通过加热造成气、液两相物系，利用物系中各组分挥发度的不同的特性以实现分离的目的。精馏是多级分离过程，即同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程。精馏可视为由多次蒸馏演变而来的。实现精馏操作的塔设备为精馏塔。精馏操作在石油化工、化工、轻工 中占有重要地位。为此，掌握气液平衡关系，熟悉各种塔的的操作特性，对选择、设计、分析分离过程中的各种参数非常重要。 对于二元混合物的分离，应采用常压下的连续精馏装置。本课程设计是设计乙醇-水混合液浮阀精馏塔。浮阀塔的综合性能最好，具有以下特点：生产能力大、操作弹性大、塔板效率高、气体压降及液面落差较小、塔的造价低。本次设计的浮阀塔是化工生产中主要的气液传质设备。此设计针对二元混合物系的精馏问题进行分析、选取、计算、核算、绘图等，是较完整的设计过程。 精馏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，主要设备装置图等内容。通过对精馏塔的运算，可以得出精馏塔的各种设计如塔的工艺流程、生产操作条件及物性参数是合理的，换热器和泵及各种接管尺寸是合理的，以保证精馏过程的顺利进行并使效率尽可能的提高。 关键词：精馏、乙醇-水、浮阀塔、传质分离 绪论 设计背景 乙醇的用途非常广泛，它是一种很好的溶剂，既能溶解许多无机物，又能溶解许多有机物。所以常用乙醇溶解植物色素或其中的药用成分。不同浓度的乙醇可以作为消毒剂。乙醇也可以作为酒精的饮料和汽车的燃料。 要想把低纯度的乙醇水溶液提纯到高浓度，要用连续精馏的方法，因为乙醇和水的挥发度相差不大。精馏可使混合液得到几乎完全的分离。实现精馏分离的必要条件是必须同时有塔底再沸器和塔顶冷凝器。有时还要配原料液预热器、回流液泵等辅助设备，才能实现整个操作。 1.2工业制法 1.2.1 发酵法 发酵法制乙醇是在酿酒的基础上发展起来的，在相当长的历史时期内，曾是生产乙醇的唯一工业方法。发酵法的原料可以是含淀粉的农产品，如谷类、薯类或野生植物果实等；也可用制糖厂的废糖蜜；或者用含纤维素的木屑、植物茎秆等。这些物质经一定的预处理后，经水解（用废蜜糖作原料部经这一步）、发酵，即可制得乙醇。 发酵液中的质量分数约为6%~10%，并含有其他一些有机杂质，经精馏可得95%的工业乙醇。 乙烯直接水化法，就是在加热、加压和有催化剂存在的条件下，是乙烯与水直接反应，生产乙醇： CH2═CH2 + H─OH→C2H5OH（该反应分两步进行，第一步是与醋酸汞等汞盐在水-四氢呋喃溶液中生成有机汞化合物，而后用硼氢化钠还原）此法中的原料—乙烯可大量取自石油裂解气，成本低，产量大，这样能节约大量粮食，因此发展很快。 原料液的平均摩尔质量： 同理可求得： 45℃下，原料液中 由此可查得原料液，塔顶和塔底混合物的沸点，以上计算结果见表1 表1 原料液、馏出液与釜残液的流量与温度 名称 原料液 馏出液 釜残液 35 95 0.5 (摩尔分数) 0.1740 0.8814 0.0002 摩尔质量 22.3 42.68 18.1 沸点温度/℃ 81.5 78.10 98.3 2.2 最小回流比和适宜回流比的选取 常压下乙醇-水气液平衡组成（摩尔）与温度的关系图 表2 乙醇~水溶液体系的平衡数据 液相中乙醇的含量(摩尔分数) 汽相中乙醇的含量(摩尔分数) 液相中乙醇的含量(摩尔分数) 汽相中乙醇的含量(摩尔分数) 0.0 0.0 0.40 0.614 0.004 0.053 0.45 0.635 0.01 0.11 0.50 0.657 0.02 0.175 0.55 0.678 0.04 0.273 0.60 0.698 0.06 0.34 0.65 0.725 0.08 0.392 0.70 0.755 0.10 0.43 0.75 0.785 0.14 0.482 0.80 0.82 0.18 0.513 0.85 0.855 0.20 0.525 0.894 0.894 0.25 0.551 0.90 0.898 0.30 0.575 0.95 0.942 0.35 0.595 1.0 1.0 图示（1）常压下乙醇-水气液平衡组成（摩尔）与温度的关系图 由图可知操作线与平衡线相切得点（0,28.25）以及点（88.14,88.14）得操作线方程y=0.679x+28.25 得交点（7.21,33.15） = R=2.1 则确定合适的回流比 因为 所以取 2.3物料衡算 塔顶产品产量、釜残液量及加热蒸汽量的计算 以年工作日为300天，每天开车24小时计，进料量为： 由全塔的物料衡算方程可写出： (蒸