课程设计--悬浮式精馏塔工艺设计

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1、 第 1 页 科学技术学院学院 2009 级酒精蒸馏塔策划书 二一一年十二月二一一年十二月 第 2 页 目录目录 一、设计条件 二、板式精馏塔的工艺计算 三、塔板和塔主体工艺尺寸设计 四、塔板的流体力学计算 五、精馏塔附属设备 六、设计结果汇总 七、参考资料 第 3 页 一、一、设计条件设计条件 设计题目：悬浮式精馏塔工艺设计 设计参数 1、进料液：C2H5OH-H2O 进料质量分数：F=0.55 2、馏出液质量分数：D=0.92 3、残液质量分数：W=0.00011 4、冷却水： 进口温度：25 度；出口温度：75 度。 5、蒸汽流速：u=1m/s 年产量：4 万吨 年工作日：350 天 计

2、设方案 1、操作压力 由于乙醇水体系对温度的依赖性不强，常温下为液态，为降低 塔的费用，操作压力选为常压。 塔顶压：1.0132510 2 塔底压：1.0132510 2+N（265530） 2、进料状态 虽然进料的方式有许多， 但是饱和液体进料时进料温度不受季 节、温度变化和前段工序波动的影响，塔的操作比较容易控制； 此外，饱和液体进料时精馏段和提留段的塔径相同，无论是设计 计算还是实际加工制造这样的精馏塔都比较容易，为此，采用饱 第 4 页 和液体进料 3、加热方式 精馏塔的设计中多在塔底加一个再沸器以采用间接蒸汽加热 以保证塔内有足够的热量供应； 塔顶蒸汽和塔底残液都有余热可 以利用，其

3、中部分热量可以用作加热。 确定设计方案的原则: 总原则是在尽可能的条件下，采用科学技术的最新成就，使 生产达到技术上最先进， 经济上最合理的要求， 符合优质、 高产、 低耗能、安全的原则。 二、二、板式精馏塔板式精馏塔的工艺计算的工艺计算 回流比的确定： （一）绘制相平衡曲线。 （见附图 1） （二） 各种组成的确定： MA=46g/mol; MB=18g/mol; XF B F A F A F MM M 1 0.32 Xi-摩尔分数 XD= B D A D A D MM M 1 =0.82 i-质量分数 XW= B W A W A W MM M 1 =0.000043 M-摩尔质量 第 5

4、页 （三）温度的确定 由进料温度查表得：TF=81.9 塔顶温度的查表得：TD=78.3 TW=99.9 确定最小回流比：Rmin在附图 1 过（XD,XD）点相平衡曲线的 切线，得截距 B： B=XD/(Rmin+1)=0.344 Rmin=XD/B-1=1.384 R 1.2Rmin 1.5Rmin 2.0Rmin 2.5Rmin 1.66 2.07 2.768 3.46 1 min R RR 0.102 0.216 0.352 0.455 1 min N NN 0.5612 0.4298 0.338 0.271 N 21.23 18.39 14.11 12.69 以 R 为横坐标、 N

5、为纵坐标， 在图纸上根据图表所得的数据， 描点并连接成曲线，做出附图 2，如图，取曲线的斜线部分作为 R。R=（1.9,3.0）取 R=2.5 实际塔板数的确定： （一） 理论塔板数的确定 NT 首先根据基础数据求出单位时间内的产量 D 、=P 10 4 10 3/(n 24) =4761.9Kg/h （n=350） D 、-馏出液质量流量 Kg/h P-年生产质量流量 /万吨 第 6 页 塔顶馏出液的平均分子量 M L D-g/mol M L D=MAXD+MB(1-XD)=40.96g/mol 塔顶馏出液的摩尔流量： D=116.26Kg/h L=DR=290.65Kmol/h V=D(R

6、+1)=406.91Kmol/h 其中 V =V=V 0 FXF=DXD+WXW F=194.566Kmol/h L =W=L+F=485.216 Kmol/h D -馏出液的质量流量 Kg/h M L-馏出液的平均分子量 Kg/Kmol D-馏出液的摩尔流量 Kmol/h 精馏段操作线方程：yn+1=XnR/(R+1)+XD/(R+1)=0.714Xn +23.429 在附图 1 中过点（XD,XD）和点（0，23.429）连线做精馏段 操作线，再做 q 线与精馏线的交点，连接交点与（为提留段操作 线。 （二）实际塔板数 NP 确定全塔效率 ET 平均温度： tm=(td+tw)/2=(78.3+99.9)/2=89.1 在表中查的 XM =6.22 YM