乙醇水溶液连续筛板精馏塔设计.docVIP

成绩 化工原理课程设计说明书 设计名称： 乙醇水溶液连续筛板精馏塔设计一、化工原理课程设计任务书 3 二、概述 3 三、精馏塔的物料衡算与热量衡算 4 四、理论塔板数和灵敏板的确定 8 五、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 12 六、精馏塔的塔体工艺尺寸计算 12 七、塔板主要工艺尺寸的计算 16 八、筛板的流体力学验算 19 九、塔板负荷性能图 22 十、筛板塔设计计算结果 27 十一、参考文献 28 十二、设计总述 28 十三、设计参数 28 化工原理课程设计任务书 设计题目名称：乙醇—水溶液连续筛板精馏塔设计 设计条件： 处理量：8万吨/年； 料液组成（质量分数）：42%； 塔顶产品组成（质量分数）：95.0%； 塔顶易挥发组成回收率：99.5%； 年工作生产时间：330天； 全塔总效率：60%； 常压精馏，泡点进料，泡点回流。 设计内容工艺计算： 物料衡算； 热量衡算； 回流比的确定； 理论塔板数及灵敏板的确定。 塔板及其塔的主要尺寸的设计： 塔板间距的确定； 塔径的确定； 塔板的设计； 布置及其板上流流程的确定。 流体力学的计算及其有关水力性质的校核，作负荷性能图。 绘制工艺流程图和精馏塔的设备图。 设计成果 设计说明书一份。 设计图纸包括流程图，负荷性能图，塔盘布置图，塔工艺条件图。 二、概述 1. 精馏塔对塔设备的要求 精馏所进行的是气液两相之间的传质。而作为气液两相传质所用的塔设备，首先必须要能使气液两相得到充分的接触，以达到较高的传质效率。但是，工业生产对塔板的要求不只限于高效率，塔设备还应具备下列基本要求： 通过能力大，即气、液处理量大。 操作稳定，操作弹性大。 塔板压降低。 结构简单，成本低，制造和安装容易。 耐腐蚀、不易堵塞，方便操作、、； 塔顶产品组成（质量分数）：； 塔顶易挥发组成回收率：； 处理量：； 年工作生产时间：； 则： ⑵ 计算原料液及其塔顶产品的平均摩尔质量 又 根据回收率： 则有： 全塔物料衡算： 得出： 对轻组分（乙醇）作物料衡算得: 得出: （二）精馏塔的热量衡算 精馏段提馏段 1．蒸汽用量 (1)预热器热蒸汽的用量 取原料液进预热器的入口温度，出口温度为 在下，由液体的比热容数据表得， 即混合液体的平均比热容又 预热器热负荷 (2)再沸器加热蒸汽用量 查水的饱和蒸汽表，得时水的汽化热 查液体的汽化热共线图，得时乙醇的汽化热; 再沸器的热负荷为： 热量衡算得， 2．冷却水用量 操作回流比，产品产出速率 则出塔顶蒸汽流量 冷凝器冷却水用量 设冷凝水入口温度，出口温度 在下，查水的物理性质得 在塔顶温度下，查得水的汽化热为乙醇的汽化热为。则的乙醇的汽化热为 冷凝器的热负荷为： 热量衡算得， (2)冷却器冷却水用量 已知冷却水入口温度，设出口温度；已知产品进冷却器的温度，设产品出口温度为。在乙醇水溶液被冷却的平均温度时，查得 即混合液体的平均比热容在冷却水的平均温度时，查得 冷却器的热负荷 四、理论塔板数和灵敏板确定 （一）回流比的确定 在相平衡曲线上，过点（0.881,0.881）作相平衡曲线的切线，得到在y轴上的截距为0.256，即，又， （二）理论塔板数的确定 （1）计算精馏段、提馏段操作线方程 精馏段操作线方程： 提馏段操作线方程： 又，则 ， 所以，提馏段操作线方程： （2）图解法求理论塔板层数 根据（图一）所示，可得： 进料板位置NF为自塔顶数起第18块 总理论塔板数NT为22块 又因全塔总效率：60%； 则，精馏段实际塔板数 块 提馏段实际塔板数 块 （图一） （3）逐板法计算理论塔板数 由Excel计算得精馏塔各板液相气相摩尔分数，见下表。 各板液相气相摩尔分数 y x N 　ET=60% 0.8810 0.7669 1 精馏段N=6 0.7888 0.6241 2 　理论板数N=6 0.6735 0.4783 3 　实际板数N=10 0.5557 0.3573 4 　 0.4580 0.2730 5 　 0.3899 0.2212 6 　 0.3481 0.1918 7 进料板 0.3018 0.1611 8 提馏段 0.2534 0.1311 9 　理论板数N=15 0.2060 0.1034 10 　实际板数N=25 0.1623 0.0793 11 　则总理论板数 0.1243 0.0593 12 　N=22 0.0928 0.0435 13 　则总实际板数 0.0678 0.0313 14 　N=37 0.0485 0.0222