乙醇-水连续板式精馏塔课程设计

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1、 课程设计说明书 课程名称课程名称： 化工原理课程设计 题题 目：目： 乙醇-水分离过程板式连续精馏塔设计 学生姓名学生姓名： * 学号：学号： * 系系 别别： 环境与建筑工程系 专业班级专业班级： 指导老师指导老师： 20122012 年年 5 5 月月 目目 录录 1.设计方案确定 1 2 操作条件和基础数据 2 3 精馏塔的物料衡算 2 3.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 2 3.2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 2 3.3 料液及塔顶、塔底产品的摩尔流率 2 3.4 热量衡算 3 4 塔板数的确定 7 4.1 理论板层数 NT 的求取. 7 4.1.1 求最小回流比及操

2、作回流比 7 5 精馏塔的工艺条件及相关物性数据的计算： . 10 5.1 填料的选择 . 15 6 塔径设计计算 . 16 7 填料层高度的计算 18 8 附属设备及主要附件的选项计算 19 8.1 冷凝器. 19 8.2 加热器. 20 8.3 塔管径的计算及选择. 20 8.4 液体分布器. 21 8.5 填料及支撑板的选择. 23 8.6 塔釜设计. 23 8.7 塔的顶部空间高度 . 24 8.8 人孔的设计 . 24 8.9 裙座的设计 . 24 9 对设计过程的评述和有关问题的讨论 . 25 9.1 进料热状况的选取. 25 9.2 回流比的选取. 26 2 9.3 理论塔板数的

3、确定. 26 10 设计结果的自我总结与评价 . 26 参考文献 . 28 22 1 设计方案确定 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 上升蒸气采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部 分经产品冷却器冷却后送至储罐。该物系属易分离物系，回流比较大， 故操作回流比取最小回流比的 1.1 倍。 塔釜采用直接蒸汽加热， 塔底产品 经冷却后送至储罐。 规整填料塔与筛板塔相比，有以下优点 1) 不存在塔板上清液层及筛孔的阻力 有相应筛板塔阻力的 1/51/6 2) 3) 强。 负荷调节范围可以在 30%110%70%100% 4) 5)0.07MPa 因而使空气压缩

4、能耗减少 6.5%左右 6) 10%15% 2 2 操作条件和基础数据 进料中乙醇含量（质量分数） wf=0.35； 产品中乙醇含量（质量分数） wd=0.9； 塔釜中乙醇含量（质量分数） ww0.005； 生产能力 D =48000 吨/年； 塔顶操作压力 101.3kPa (表压)操作； 进料热状况 泡点进料； 根据上述工艺条件作出筛板塔的设计计算如下。 3 精馏塔的物料衡算 3.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 乙醇的摩尔质量 k m o lkgM A /07.46 水的摩尔质量 k m o lkgM B /02.18 xF= 0.35/46.07 0.35/46.07+0.65/1

5、8.02 =0.174 xD= 0.9/46.07 0.9/46.07+0.1/18.02 =0.779 xW= 0.05/46.07 0.05/46.07+0.95/18.02 =1.693 10 -3 3.2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 MF=0.174 46.07+（1-0.174） 18.02=22.9007 MD=0.779 46.07+（1-0.779） 18.02=39.871 MW=0.001963 46.07+（1-0.001963） 1802=18.075 3.3 料液及塔顶、塔底产品的摩尔流率 依给定条件：一年以 300 天、一天以 24 小时计，有 W=480

6、00t/年 =6666.67kg/h 全塔物料衡算 F=D+W 0.35F=0.90D+0.005 F=10848.4kg/h F=10848/22.9007=473.739 3 3.4 热量衡算 a加热介质和冷却剂的选择 (a)加热介质的选择。常用的加热介质有饱和水蒸气和烟道气，饱和 水蒸气是一种应用最广的加热剂。由于饱和水蒸气冷凝时的传热膜系数 很高，可以通过改变蒸汽的压力准确的控制加热温度。燃料燃烧所排放 的烟道气温度可达到 1001000，适用于高温加热。缺点是烟道气比热 容及传热膜系数很低，加热温度控制困难。本设计选用 300kPa 的饱和水 蒸气作加热器介质，水蒸气易获得、清洁、不易腐蚀加热管，不但成本 会相应降低。塔结构