有机原料课程设计--年产5万吨乙醇精馏塔的设计

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1、 课程设计说明书课程设计说明书 课程名称： 基本有机原料生产工艺学 设计题目 年产 5 万吨乙醇精馏塔的设计 学生姓名 指导老师 专业班级 2012 级应用化工技术 完成时间 2013 年 12 月 20 日 目 录 第一节 概 述 2 1.1 精馏操作对塔设备的要求 . 2 1.2 板式塔类型 . 2 1.2.1 筛板塔 . 2 1.2.2 浮阀塔 . 3 1.3 精馏塔的设计步骤 . 3 第二节 设计方案的确定 5 2.1 操作条件的确定 . 5 2.1.1 操作压力 . 5 2.1.2 进料状态 6 2.1.3 加热方式 . 6 2.1.4 冷却剂与出口温度 . 6 2.1.5 热能的利

2、用 . 7 2.2 确定设计方案的原则 . 7 2.2.1 满足工艺和操作的要求 . 7 2.2.2 满足经济上的要求 7 2.2.3 保证安全生产 7 第三节 板式精馏塔的工艺计算 . 8 3.1 物料衡算与操作线方程 . 9 3.1.1 常规塔 9 3.1.2 直接蒸汽加热 9 第四节 板式塔主要尺寸的设计计算 . 11 4.1 塔的有效高度和板间距的初选 11 4.1.1 塔的有效高度 . 11 4.1.2 板间距的初选 . 11 4.2 塔径 11 4.2.1 初步计算塔径 . 11 第五节 板式塔的结构 . 13 5.1 塔的总体结构 13 5.2 塔体总高度 13 第六节 精馏装置

3、的附属设备 14 6.1 回流冷凝器 14 6.2 管壳式换热器的设计与选型 14 6.3 再沸器 14 精馏塔设计结果一览表 15 参考文献 16 附件 1：酒精精馏工艺流程图 18 附件 2：主体设备条件图 19 第一节 概 述 1.1 精馏操作对塔设备的要求 精馏所进行的是气(汽)、液两相之间的传质，而作为气(汽)、液 两相传质所用的塔设备，首先必须要能使气(汽)、液两相得到充分的 接触，以达到较高的传质效率。但是，为了满足工业生产和需要，塔 设备还得具备下列各种基本要求： （1）气(汽)、液处理量大，即生产能力大时，仍不致发生大量 的雾沫夹带、拦液或液泛等破坏操作的现象。 1.2 板式

4、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。 1.2.1 筛板塔 筛板塔也是传质过程常用的塔设备，它的主要优点有： （1）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。 （2） 处理能力大，比同塔径的泡罩塔可增加 1015。 （3）塔板效率高，比泡罩塔高 15左右。 （4）压降较低，每板压力比泡罩塔约低 30左右。 筛板塔的缺点是： （1）塔板安装的水平度

5、要求较高，否则气液接触不匀。 （2）操作弹性较小(约 23)。 （3）小孔筛板容易堵塞。 1.2.2 浮阀塔 浮阀塔是在泡罩塔的基础上发展起来的，它主要的改进是取消了 升气管和泡罩，在塔板开孔上设有浮动的浮阀，浮阀可根据气体流量 上下浮动，自行调节，使气缝速度稳定在某一数值。 浮阀塔之所以这样广泛地被采用，是因为它具有下列特点： 1.3 精馏塔的设计步骤 本设计按以下几个阶段进行： （1）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。 （2）蒸馏塔的工艺计算，确定塔高和塔径。 （3）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

6、。接管尺寸、泵等，并画出塔的操作性能图。 （4）管路及附属设备的计算与选型，如再沸器、冷凝器。 （5）抄写说明书。 （6）绘制精馏装置工艺流程图和精馏塔的设备图。 2.1 操作条件的确定 确定设计方案是指确定整个精馏装置的流程、各种设备的结构型 式和某些操作指标。 例如组分的分离顺序、 塔设备的型式、 操作压力、 进料热状态、塔顶蒸汽的冷凝方式、余热利用方案以及安全、调节机 构和测量控制仪表的设置等。下面结合课程设计的需要，对某些问题 作些阐述。 2.1.1 操作压力 蒸馏操作通常可在常压、加压和减压下进行。确定操作压力时， 必须根据所处理物料的性质，兼顾技术上的可行性和经济上的合理性 进行考虑。 2.1.2 进料状态 进料状态与塔板数、 塔径、 回流量及塔的热负荷都有密切的联系。 在实际的生产中进料状态有多种，但一般都将料液预热到泡点或接近 泡点才送入塔中，这主要是由于此时塔的操作比较容易控制，不致受 季节气温的影响。 此外， 在泡点进料时， 精馏段与提馏段的塔径相同， 为设计和