化工原理课程设计--乙醇——水筛板精馏塔工艺设计

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1、 化工原理课程设计任务书 设计时间： 2012 年 6 月 11 号2012 年 6 月 24 号 设计题目： 乙醇水筛板精馏塔工艺设计 （取至咸阳某厂药用酒精生产现场） 设计条件： 1. 常压操作，P=1 atm（绝压） 。 2. 原料来至上游的粗馏塔，为 9596的饱和蒸汽。因沿 程热损失，进精馏塔时原料液温度降为 90。 3. 塔顶产品为浓度 92.41%（质量分率）的药用乙醇，产量为 40 吨/日。 4塔釜排出的残液中要求乙醇的浓度不大于 0.03%（质量分 率） 。 5塔釜采用饱和水蒸汽加热（加热方式自选） ；塔顶采用全凝 器，泡点回流。 6操作回流比 R=（1.12.0）Rmin。

2、 设计任务： 1. 完成该精馏塔工艺设计，包括辅助设备及进出口接管的计 算和选型。 2画出带控制点的工艺流程图，t-x-y相平衡图，塔板负 荷性能图，筛孔布置图以及塔的工艺条件图。 3写出该精流塔的设计说明书，包括设计结果汇总和对自己 设计的评价。 指导教师：赵媛 时间 2012 年 6.112012 年 6.24 1 1 设计任务设计任务 1.1 1.1 任任 务务 1.1.1 1.1.1 设计题目设计题目 乙醇水筛板精馏塔工艺设计 （取至南京某厂药用酒 精生产现场） 1.1.2 1.1.2 设计条件设计条件 1.常压操作，P1 atm（绝压） 。 2 原料来至上游的粗馏塔， 为 9596的

3、饱和蒸气。 因沿程热损失，进精馏塔时原料液温度降为 90。 3塔顶产品为浓度 92.41%（质量分率）的药用乙醇， 产量为 40 吨/日。 4塔釜排出的残液中要求乙醇的浓度不大于 0.03 (质量分率)。 5塔釜采用饱和水蒸气加热（加热方式自选） ；塔顶 采用全凝器，泡点回流。 6操作回流比 R=(1.12.0) min R 。 1.1.3 设计任务设计任务 1.完成该精馏塔工艺设计，包括辅助设备及进出口接 管的计算和选型。 2画出带控制点的工艺流程示意图，t-x-y 相平衡 图，塔板负荷性能图，筛孔布置图以及塔的工艺条 件图。 3写出该精馏塔的设计说明书，包括设计结果汇总 和对自己设计的评价

4、。 1.2 1.2 设设计方案论证及确定计方案论证及确定 1.2.1 1.2.1 生产时日生产时日 设计要求塔日产 40 吨 92.41%乙醇，工厂实行三班制，每班工作 8 小时，每 天 24 小时连续正常工作。 1.2.2 1.2.2 选择塔型选择塔型 精馏塔属气液传质设备。气液传质设备主要分为板式塔和填料塔两大 类。该塔设计生产时日要求较大，由板式塔与填料塔比较 1知：板式塔直径放大 时，塔板效率较稳定,且持液量较大，液气比适应范围大，因此本次精馏塔设备 选择板式塔。筛板塔是降液管塔板中结构最简单的，它与泡罩塔相比较具有下列 优点：生产能力大 10-15%，板效率提高 15%左右，而压降可

5、降低 30%左右，另外 筛板塔结构简单，消耗金属少，塔板的造价可减少 40%左右，安装容易，也便于 清洗检修 2。因此，本设计采用筛板塔比较合适。 1.2.31.2.3 精馏方式精馏方式 由设计要求知，本精馏塔为连续精馏方式。 1.2.1.2.4 4 操作压力操作压力 常压操作可减少因加压或减压操作所增加的增、减压设备费用和操作费用， 提高经济效益, 在条件允许下常采用常压操作， 因此本精馏设计选择在常压下操 作。 1.2.51.2.5加热方式加热方式 在本物系中，水为难挥发液体，选用直接蒸汽加热，可节省再沸器。 1.2.1.2.6 6 工艺流程工艺流程 原料槽中的原料液先由离心泵送到预热器预

6、热，再进精馏塔，精馏塔塔顶蒸 汽经全凝器冷凝， 泡点回流， 塔顶产品输送进乙醇贮存罐， 而再沸器则加热釜液， 塔釜产品流入釜液贮存罐。 2 2 筛板式精馏塔的工艺设计筛板式精馏塔的工艺设计 2.1 2.1 精馏塔的工艺计算精馏塔的工艺计算 2.1.12.1.1 乙醇和水的汽液平衡组成乙醇和水的汽液平衡组成 相对挥发度的计算： 塔顶产品浓度为 92.4%，因此，可近似看成纯乙醇溶液；同理，塔底浓度为 0.02%可近似看成纯水溶液。所以，塔顶温度为乙醇沸点为 78.3oC，塔底温度为水 的沸点 96.0oC 表表 2 2- -1 1 查 2 书 得：不同温度下乙醇和水的汽液平衡组成如下表所示： 液相摩尔 分数 x 气 相 摩尔 分 数 y 温度/ 液相摩尔 分数 x 气 相 摩尔 分 数 y 温度/ 0.00 0.00 100 0.3273 0.5826 81.5 0.0190 0.1700 95.5 0.3965 0.6122 80