1、 1 化工原理课程设计化工原理课程设计 分离乙醇-水混合物精馏塔设计 学 院： 化学工程学院 专 业： 环境工程 学 号： 姓 名： 指导教师： 时 间： 2012 年 6 月 13 日星期三 2 化工原理课程设计任务书化工原理课程设计任务书 一一、设计题目：设计题目：分离乙醇-水混合物精馏塔设计 二、原始数据二、原始数据： a） 原料液组成：乙醇 20 % 产品中： 乙醇 含量 94% 残液中 4% b） 生产能力：6 万吨/年 c）操作条件 进料状态：自定 操作压力：自定 加热蒸汽压力：自定 冷却水温度：自定 三、三、设计设计说明书说明书内容内容： a）概述 b）流程的确定与说明 c）塔板
2、数的计算（板式塔） ； 或填料层高度计算（填料塔） d) 塔径的计算 e）1）塔板结构计算； a 塔板结构尺寸的确定； b 塔板的流体力学验算；c 塔板的负荷性能图。 2）填料塔流体力学计算； a 压力降； b 喷淋密度计算 f）其它 （1） 热量衡算冷却水与加热蒸汽消耗量的计算 （2） 冷凝器与再沸器传热面的计算与选型（板式塔） （3） 除沫器设计 g）料液泵的选型 h）计算结果一览表 3 第第一一章章 课程设计报告内容课程设计报告内容 一、一、精馏流程的确定精馏流程的确定 乙醇、水混合料液经原料预热器加热至泡点后，送入精馏塔。塔顶上升蒸汽采用全凝器 冷凝后，一部分作为回流，其余为塔顶产品经
3、冷却器冷却后送至贮槽。塔釜采用间接蒸 汽向沸热器供热，塔底产品经冷却后送入贮槽。 二、二、塔的物料衡算塔的物料衡算 (一) 料液及塔顶、塔底产品含乙醇摩尔分数 20 / 46 0.0892 20 / 4680 / 18 F x 86.0 18/646/94 46/94 D x 4 / 46 0.016 4 / 4696 / 18 W x (二) 平均摩尔质量 0.089246(10.0892)18/20.498/ F Mkgkmolkgkmol 0.8646(10.86)18/42.08/ D Mkgkmolkgkmol 0.01646(10.016)18/18.448/ W Mkgkmolk
4、gkmol (三) 物料衡算 总物料衡算 FWD 易挥发组分物料衡算 FxWxDx FwD 600001000 /198.04/ 42.0830024 D m Dkm olhkm olh MT 联立以上三式得 2283.41/Fkm olh 2283.41/Wkm olh 三三、塔板数的确定塔板数的确定 (一) 理论塔板数 T N的求取 根据乙醇、水的气液平衡数据作 y-x 图 4 乙醇水气液平衡数据 液相中乙醇的摩尔 分数 气相中乙醇的摩尔 分数 液相中乙醇的摩尔分 数 气相中乙醇的摩尔 分数 0.0 0.0 0.25 0.551 0.01 0.11 0.30 0.575 0.02 0.17
5、5 0.4 0.614 0.04 0.273 0.5 0.657 0.06 0.34 0.6 0.698 0.08 0.392 0.7 0.755 0.1 0.43 0.8 0.82 0.14 0.482 0.894 0.894 0.18 0.513 0.95 0.942 0.2 0.525 1.0 1.0 乙醇水图解法求理论塔板数 2. 乙醇水体系的平衡曲线有下凹部分，求最小回流比自 a（ ,DD xx）作平衡线的切线 5 并延长与 y 轴相交，截距 m in 0.2956 1 D x R min 1.91R 取操作回流比 min 221.913.82RR 故精馏段操作线方程 11 R x
6、R R y D 即0.79250.1784yx 3.作图法求理论塔板数 T N得 18 T N（不包括再沸器） 。第 16 层为加料板。 ( (四四) ) 物性参数物性参数和实际塔板数的计算和实际塔板数的计算 4 4.1.1 温度温度 常压下乙醇水气液平衡组成与温度的关系 温度 T 液相中乙醇的摩尔分率% 气相中乙醇的摩尔分率% 100 0.00 0.00 95.5 0.0190 0.1700 89.0 0.0721 0.3891 86.7 0.0966 0.4375 85.3 0.1238 0.4704 84.1 0.1661 0.5089 82.7 0.2337 0.5445 82.3 0.2608 0.5580 8
