乙醇和水精馏(板式塔)课程设计

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1、 1 第 1 章 二元连续板式精馏塔的工艺计算 1.1 设计方案 此次设计任务为分离乙醇-水混合物，采用连续精馏流程。设计中采用泡点进料 （q=1） ，将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。塔顶上升蒸气采用整体式 冷凝器， 冷凝液在泡点下一部分回流至塔内， 其余部分经产品冷凝器冷却后送至储罐。 该二元物系属教易分离的物系，最小回流比较小相对较小，最后确定的最小回流比为 1.8。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。 1.2 选塔依据 筛板塔又叫筛孔塔， 筛板上开有许多均匀的小孔， 这些小孔常采用正三角形排列， 操作时，气体经筛孔分散成小股气流，鼓泡通过液层，气液间密切接触而进行

2、传热和 传质。在正常操作条件下，通过筛孔上升的气流，可以阻止液体经筛孔向下泄漏。 筛板塔是现今应用最广泛的一种塔型，设计比较成熟，操作较为精确。 其具体优点有： 结构简单、金属耗量少、造价低廉。 气体压降小、板上液面落差也较小。 塔板效率较高。 其缺点是：筛孔易堵塞，不宜处理易结焦，粘度大的物料。 1.3 物料衡算与操作线方程 图 1-3-1 简易流程图 2 1.3.1 间接蒸汽加热方式下的物料守恒 总物料衡算： F=D+W (1-1) 易挥发组分的物料衡算： FxF=DxD+Wxw (1-2) 其中： （均为摩尔分率） 进料原料液组成：%25.24 18 55.0 46 45.0 46 45

3、.0 F x 塔顶轻组分组成：%82.79 18 09.0 46 96.0 46 96.0 D x 塔底重组份组成：%1962.0 18 995.0 46 005.0 46 005.0 w x 塔顶流出液流速： hkmol hkmol /55.137 7982.024330/kg46 kg104 /4.0D 7 年万吨 将上式代入（2-1）,（2-2）联立求解得： 塔底残液流量：hkmol/377.77W 进料流量 ：hkmol/455.32F 1.3.2 最小回流比的确定 首先根据53 页附录 3“乙醇-水物系气液平衡关系模型”查得 相关数据： a.当进料%25.24 F x大于 20%，选

4、取xF015.0957.0。 则相对挥发度为：89.310 F F 3 b.当塔底组成%1962.0 W x大于 0，选取xF027.0105.1。 则相对挥发度为：59.1210 F W c.当塔顶组成%82.79 D x大于 70%，选取xF0062.0553.0。 则相对挥发度为：14.110 F D 综上取平均相对挥发度为：82.3 3 DWFm 1.3.3 min N的计算 依下式计算：1 log ) 1 )( 1 (log min m W W D D x x x x N 式中： min N-全回流时的最小理论踏板，块； m -全塔平均相对挥发度，无因次；变化不大时可取塔顶，塔底 和进料的几何平均值，即：82.3 3 DWFm 代入相关数据得： 1 2.83lo