化工原理毕业设计--乙醇—水筛板精馏塔工艺设计

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1、 前言前言 精馏是分离液体混合物最常用的一种操作， 在化工、 炼油的工业中广泛应用。 塔设备是化工、石油化工、生物化工、制药等生产过程中广泛采用的气液传质设 备，主要用于蒸馏和吸收传质单元操作过程。 根据塔内气液接触构件的结构形式， 可分为板式塔和填料塔。 传统的设计中， 蒸馏过程多选用板式塔，而吸收过程多选用填料塔。近年来，随着塔设备设计水 平的提高及新型塔构件的出现，这种传统已逐渐打破。 对于一个具体的分离过程，设计中选用何种塔型，应根据生产能力、分离效 率、塔压降、操作弹性、结构制造及造价等要求，并结合维修等因素综合考虑。 生产能力而言，单位塔截面积上，填料塔的生产能力一般均高于板式塔；

2、对于分 离效率，一般情况下，填料塔具有较高的分离效率，在减压、常压和低压（压力 小于 0.3MPa）操作下，填料塔的分离效率明显优于板式塔，在高压操作下，板 式塔的分离效率略优于填料塔；压力将方面，通常填料塔的压降高于板式塔的五 倍左右；操作弹性方面，一般来说，填料塔可根据实际情况需要确定操作弹性， 而板式塔一般操作弹性较小；对于结构、制造机造价方面，一般来说，填料塔的 结构较板式塔的简单，故制造、维修也较为方便，但填料塔的造价通常高于板式 塔。 由以上综合考虑，本设计采用板式塔作为水和乙醇的精馏塔。板式塔内设置 一定数量的塔板，气体以鼓泡或喷射形式穿过板上的液层，进行传质与传热。在 正常操作

3、下，气相为分散相，气相组成呈阶梯变化，属逐级接触逆流操作过程。 目录目录 第 1 章 设计任务书 5 1.1、任务. 5 1.1.1、设计题目 5 1.1.2、设计条件 5 1.1.3、设计任务 5 第 2 章 设计方案确定及工艺流程说明 6 2.1、操作条件的确定. 6 2.1.1、操作压力的选择 6 2.1.2、进料状态的选择 6 2.1.3、加热方式的选择 6 2.1.4、热能利用 7 2.1.5、回流比的选择 7 2.2、确定设计方案的原则. 7 2.3、工艺流程的说明. 8 第 3 章 筛板式精馏塔的工艺设计 8 3.1、精馏塔的工艺计算. 8 3.1.1、乙醇和水的汽液平衡组成 8

4、 3.1.2、物料衡算与操作线方程 11 3.2、精馏段物料衡算. 15 3.2.1、物料衡算 15 3.2.2、气液负荷的计算 17 3.3、塔和塔板主要工艺尺寸计算. 17 3.3.1、塔板横截面的布置计算 17 3.3.2、筛板能校塔流体力学校核 20 3.4、塔板负荷性能图. 22 3.4.1 、过量液沫夹带线 23 2.4.2、溢流液泛线 23 2.4.3、液相上限线 24 2.4.4、漏液线（气相负荷下限线） 24 2.4.5、液相下限线 25 2.4.6 、操作线 25 3.5、提馏段物性衡算. 26 3.5.1、物料衡算 26 2.5.2、气液负荷的计算 28 3.6 、塔和塔

5、板主要工艺尺寸计算. 29 3.6.1 、塔板横截面的布置计算 29 3.6.2 、筛板能校塔流体力学校核 31 3.7 、塔板负荷性能图. 34 3.7.1 、过量液沫夹带线 34 3.7.2、溢流液泛线 35 3.7.3、液相上限线 35 3.7.4、漏液线（气相负荷下限线） 36 3.7.5、液相下限线 36 3.7.6、 操作线 37 3.8、塔高的确定及塔的其它工艺条件. 37 3.8.1、塔高的设计计算 38 第 4 张 精馏塔的附属设备及选型 39 4.1、辅助设备的选型. 39 4.1.1、 直接蒸汽加热 39 4.1.2、冷凝器 40 4.1.3、馏出液冷却器 41 4.1.

6、4、釜液冷却器 42 4.2、塔的主要接管尺寸的选取. 43 4.2.1、塔顶蒸气管路 43 4.2.2、塔顶冷凝水管路 43 4.2.3、塔顶液相回流管路 44 4.2.4、加料管路 44 4.2.5、塔釜残液流出管 45 4.2.6、冷却水出口管路 45 4.2.7、塔顶馏出液管路 46 4.3、输送泵的选取. 47 4.3.1、釜液泵的选型 47 4.3.2、 馏出液冷却水泵的选型 48 第 5 章 设计结果概要及汇总表 48 5.1 全塔工艺设计结果总汇 48 5.2、符号一览表. 52 参考文献 54 第第 1 章章 设计任务书设计任务书 1.1、任务、任务 1.1.1、设计题目、设计题目 乙醇水筛板精馏塔工艺设计 1.1.2、设计条件、设计条件 常压操作，P1 atm（绝压） 。 料液初温 2025C 0 原料来至上游的粗馏塔，为 9596的饱和蒸气。因沿 程热损失，进精馏塔时原料液温度降为 90。 塔顶产品为浓度 95%（质量分率）的药用乙醇，产量为 3000 吨/年。 塔釜排出的残液中要求乙醇的浓度不大于 1(质量分率)。 塔釜采用饱和水蒸气加热（加热