[工学]乙醇——水溶液连续筛板精馏塔设计.doc

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 年级专业： 姓 名：_______________________ ___ 指导老师： 2012 年 1 月 10 日 目录 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、调节和检修。 ⑹ 塔内的滞留量要小。 实际上，任何塔设备都难以满足上述所有要求，且上述要求中有些也是互相矛盾的。不同的塔型各有独特的优点，设计时应根据物系性质和具体要求，抓住主要矛盾，进行选型。 2.　板式塔类型 气－液传质设备主要分为板式塔和填料塔两大类。精馏操作既可采用板式塔，也可采用填料塔。板式塔为逐级接触型气－液传质设备，其种类繁多，根据塔板上气－液接触元件的不同，可分为泡罩塔、浮阀塔、筛板塔、穿流多孔板塔、舌形塔、浮动舌形塔和浮动喷射塔等多种。目前从国内外实际使用情况看，主要的塔板类型为浮阀塔、筛板塔及泡罩塔，而前两者使用尤为广泛。 筛板塔作为传质过程常用的塔设备，其主要优点有： ⑴ 结构比浮阀塔更简单，易于加工，造价约为泡罩塔的60％，为浮阀塔的80％左右。 ⑵ 处理能力大，比同塔径的泡罩塔可增加10～15％。 ⑶ 塔板效率高，比泡罩塔高15％左右。 ⑷ 压降较低，每板压力比泡罩塔约低30％左右。 缺点是： ⑴ 塔板安装的水平度要求较高，否则气液接触不匀。 ⑵ 操作弹性较小(约2～3)。 ⑶ 小孔筛板容易堵塞。 3.　精馏塔的设计步骤 本设计按以下几个阶段进行： 设计方案确定和说明。根据给定任务，对精馏装置的流程、操作条件、主要设备型式及其材质的选取等进行论述。 精馏塔的工艺计算，确定塔高和塔径。 塔板设计：计算塔板各主要工艺尺寸，进行流体力学校核计算。并画出塔的操作性能图。 写说明书。 绘制精馏装置工艺流程图和精馏塔的设备图。 本设计任务为分离乙醇和水的混合物。采用连续常压精馏流程，设计中采用泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷凝器冷却后送至贮罐。该物系属于易分离物系，最小回流比比较小，故操作回流比取最小回流比的1.8倍。塔底采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至贮罐。 三、精馏塔的物料衡算和热量衡算 （一）精馏塔的物料衡算 ⑴ 计算原料液及其塔顶产品的摩尔分数 乙醇的摩尔质量为： 水的摩尔质量为： 料液组成（质量分数）：； 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