乙醇精馏塔
摘要：乙醇-水是工业上最常见的溶剂，也是非常重要的化工原料之一，是无色、无毒、无致癌性、污染性和腐蚀性小的液体混合物。因其良好的理化性能，广泛地应用于国民经济的许多部门,近些年来，由于燃料价格的上涨，乙醇燃料越来越有取代传统燃料的趋势。但是由于乙醇-水体系有共沸现象，普通的精馏对于得到高纯度的乙醇。因此，研究和改进乙醇-水体系的精馏设备是非常必要的。本设计基于精馏的原理，查阅乙醇-水体系的相关物性参数，对精馏装置进行设计.而这一设计过程中的主要内容有:物料衡算，热量衡算，塔体工艺设计，塔板工艺设计，塔附属设备设计以及部分机械设计。
关键词：乙醇-水；精馏塔设计；附属设备设计；机械设计
Abstract: Ethanol-water is one of the most common industrial solvents and important chemical raw materials,which is colorless,non-toxic, non-pollution,non-carcinogenic,and little corrosive. Due to its good physical and chemical properties ,Ethanol-water is widely used in many national economic sectors. In recent years, because of the rising prices of fuels, ethanol fuel is said to replace traditional fuels in future. but due to the ethanol - water system azeotropic phenomenon, it is difficult to produce high purity ethanol through common distillation .Therefore, It is essential to research and improve the distillation equipment of ethanol- water system.This article is based on the principle of Distillation, Access to some related physical parameters of ethanol - water system, This process of designing the main content Material balance, energy balance, the tower of design, ancillary equipment design as well as some mechanical design,
Key words: ethanol-water ；distillation tower design; Ancillary equipment design；
mechanical design
前言
乙醇(ethanolthyl或alcohol)俗称酒精,系醇类代表,是一种无色透明易挥
发和易燃的液体。其分子式C
2H
6
O,结构式CH
3
-CH
2
-OH,分子量46.07。
随着能源短缺情况的日益严重，代用燃料得到广泛重视，乙醇作为一种可能的潜在能源而身价百倍。在汽油中添加5%～20%无水乙醇而成的汽油醇应运而生。另外，乙醇还可以作为抗爆剂添加到汽油中代替四乙基铅。
长期以来，乙醇多以蒸馏法生产，但是由于乙醇-水体系有共沸现象，普通的精馏对于得到高纯度的乙醇来说产量不好。但是由于常用的多为其水溶液，因此，研究和改进乙醇-水体系的精馏设备是非常必要的。
精馏是分离液体混合物最常用的一种单元操作，在化工，炼油，石油化工等工业得到广泛应用。精馏过程在能量计的驱动下，使气，液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物中各相分挥发度的不同，使挥发组分由液相向气相转移，难挥发组分由气相向液相转移。实现原料混合物中各组成分离该过程是同时进行传质传热的过程。蒸馏操作在化工、石油化工、轻工等工业生产中中占有重要的地位。而这一过程是借助板式塔设备实现的。
目前，我国常用的板式塔型仍为泡罩塔、浮阀塔、筛板塔和舌形塔等，加强了对筛板塔的科研工作，提出了斜孔塔和浮动喷射塔等新塔型。对多降液管塔盘、导向筛板、网孔塔盘等也都做了较多的研究，并推广应用于生产。其他如大孔径筛板、双孔径筛板、穿流式可调开孔率筛板、浮阀-筛板复合塔盘等多种塔型的试验工作也在进行，有些以取得了一定的成果或用于生产。
乙醇-水是工业上最常见的溶剂，也是非常重要的化工原料之一，是无色、
无毒、无致癌性、污染性和腐蚀性小的液体混合物。因其良好的理化性能，而被广泛地应用于化工、日化、医药等行业。近些年来，由于燃料价格的上涨，乙醇燃料越来越有取代传统燃料的趋势，且已在郑州、济南等地的公交、出租车行业内被采用。山东业已推出了推广燃料乙醇的法规。多年来，蒸馏工艺被认为是最经济的工业化回收乙醇的方法。但是随着能源短缺情况日益严重，研究节能型蒸馏工艺和非蒸馏回收乙醇工艺已成为乙醇工业研究的重要课题。
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。这一改进使浮阀塔在操作弹性、塔板效率、压降、生产能力以及设备造价等方面比泡罩塔优越。但在处理粘稠度大的物料方面，又不及泡罩塔可靠。浮阀塔广泛用于精馏、吸收以及脱吸等传质过程中。塔径从200mm到6400mm，使用效果均较好。国外浮阀塔径，大者可达10m，塔高可达80m，板数有的多达数百块。
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) 处理能力大，比同塔径的泡罩塔可增加20～40％，而接近于筛板塔。
(２) 操作弹性大，一般约为5～9，比筛板、泡罩、舌形塔板的操作弹性要大得多。
(３) 塔板效率高，比泡罩塔高15％左右。
(４) 压强小，在常压塔中每块板的压强降一般为400～660N/m2。
(５) 液面梯度小。
(６) 使用周期长。粘度稍大以及有一般聚合现象的系统也能正常操作。
(７) 结构简单，安装容易，制造费为泡罩塔板的60～80％。
目录
摘要 (1)
一、绪论 (7)
1.1课程设计的目的 (7)
1.2设计依据 (7)
1.3设计内容及任务 (8)
1.3.1设计题目:乙醇精馏塔 (8)
1.3.2设计任务及条件： (8)
1.4设计内容： (8)
1.5设计上交文件 (8)
二、塔的工艺计算 (9)
2.1工艺过程 (9)
2.1.1物料衡算 (9)
2.1.2理论及实际塔板数的确定 (10)
2.1.3 塔的结构的设计 (12)
2.1.4 精馏塔塔径的计算 (12)
常压下乙醇-水气液平衡组成与温度关系 (12)
2.2塔板主要工艺尺寸的计算 (20)
2.2.1溢流装置计算 (20)
2.2.2降液管 (21)
2.2.3 塔板布置 (21)
三、流体力学验算 (23)
3.1 气体通过浮阀塔板的压力降（单板压降） (23)
3.2液泛验算 (24)
3.3. 雾沫夹带验算 (24)
3.4 液体在降液管中的停留时间 (25)
3.5 操作性能负荷图 (25)
3.5.1 气相负荷下限图（漏液线） (25)
3.5.2 过量液沫夹带线 (25)
3.5.3 液相负荷下限线 (26)
3.5.4 液相负荷上限线 (26)
3.5.5 液泛线 (26)
四、设备的计算及选型 (28)
4.1冷凝器负荷 (28)
4.2 再沸器热负荷 (29)
五、浮阀塔工艺设计结果 (30)
六、精馏塔设备设计 (31)
6.1精馏塔塔体材料、内径、壁厚和强度校核 (31)
6.1.1精馏塔塔体材料的选择 (31)
6.1.2精馏塔的内径 (32)
6.1.3壁厚的计算 (32)
6.1.4强度校核 (32)
6.2封头的选型依据，材料及尺寸规格 (33)
6.2.1封头的选型依据 (33)
6.2.2封头材料的选择 (33)
6.2.3 尺寸规格 (33)
6.2.4封头的高 (33)
6.2.5封头的壁厚 (33)
6.3精馏塔的塔板类型选择 (34)
6.4塔板结构及与塔体的连接形式 (34)
6.5降液管的形式 (34)
6.6受液盘的设计 (35)
6.7塔节的设计 (35)
6.8塔体各部分高度设计 (35)
6.9塔体各开孔补强设计 (36)
6.9.1 开孔补强设计方法 (36)
6.9.2开孔补强结构设计 (36)
6.10塔体各接管设计（选型、尺寸、连接形式、是否补强）与法兰 (37)
6.10.1各接管尺寸的确定 (37)
6.10.2法兰 (38)
6.11塔体手孔及人孔的设计 (39)
6.12.除沫器的设计 (39)
6.13.支座设计 (39)
6.13.1 精馏塔塔体质量： (40)
6.13.2封头质量： (40)
13.3 塔内物料质量估算 (40)
13.4 附件质量 (40)
13.5设备总质量 (40)
6.14.离心泵的选择 (41)
6.14.1离心泵的选择 (41)
6.14.2泵的参数计算 (41)
7.1.1课程设计总结 (42)
一、绪论
1.1课程设计的目的
课程设计是“化工原理”课程的一个总结性教学环节，是培养学生综合运用本门课程及有关先修课程的基础知识去解决某以设计任务的一次训练，在整个教学计划中起着培养学生独立工作能力的重要作用，通过课程设计就以下几方面要求学生加强训练。
（1）查阅资料选用公式和收集数据的能力。
（2）树立既考虑技术上的先进性与可行性，又考虑经济上的合理性，并注意到操作上的劳动条件和环境保护的正确设计思路，在这种设计思路的指导下去分析和解决实际问题的能力。
（3）迅速准确的进行工程计算和计算机绘图的能力。
1.2设计依据
课程设计方案选定所涉及的主要内容有：操作压力、进料状况、加热方式及其热能的利用。
（1）操作压力
精馏常在常压，加压或减压下进行，确定操作压力主要是根据处理物料的性质，技术上的可行性和经济上的合理性来考虑的。一般来说，常压精馏最为简单经济，若无聊无特殊要求，应尽量在常压下操作。加压操作可提高平衡温度，有利于塔顶蒸汽冷凝热的利用，或可以使用较便宜的冷却剂，减少冷凝，冷却费用。在相同的塔径下，适当提操作压力还可以提高塔德处理能力。所以我们采用塔顶压力为1.03atm进行操作。
（2）进料状况
进料状态有多种，但一般都是将料液预热到泡点或接近泡点才送入塔中，这样，进料温度不受季节，气温变化和前道工序波动的影响，塔的操作也比较好控制。此外，泡点进料时，精馏段和提馏的塔径相同，设计制造比较方便。（3）加热方式
精馏塔通常设置再沸器，采用间接蒸汽加热，以提供足够的能量，若待分离的物系为某种轻组分和水的混合物，往往可采用直接蒸汽加热方式，但在塔顶轻组分回收率一定时，由于蒸汽冷凝水的稀释作用，使残液轻组分浓度降低，所需塔板数略有增加。
（4）热能的利用
精馏过程的原理是多次进行部分汽化和冷凝，因此热效率很低，通常进入再沸器的能量仅有5%左右被利用。塔顶蒸汽冷凝放出的热量是大量的。但其位能较低，不可能直接用来做塔釜的热源，但可用作低温热源，供别处使用。或可
采用热泵技术，提高温度后在用于加热釜液。
1.3设计内容及任务
1.3.1设计题目:乙醇精馏塔
1.3.2设计任务及条件：
生产能力（塔顶产品） 3300 kg/h
操作周期300 天／年
进料组成42% （质量分数，下同）
塔顶馏出液组成≥90%
塔底馏出液组成≤0.5%
操作压力4kPa（塔顶表压）
进料热状况泡点
乙醇相对分子质量：46.07；水相对分子质量：18.02
年开工7200小时
（5）、操作条件：
a、间接蒸汽加热；
b、塔顶压力：1.03atm（绝对压强）
c、进料
热状态：泡点进料；d、回流比：R=3.174 e、单板压降:75mm液注
1.4设计内容：
（1）、流程的设计与说明；
（2）、塔板和塔径的计算；
（3）、塔盘结构的设计：
a、浮阀塔盘工艺尺寸及布置简图；
b、流体力学验算；
c、塔板负荷性能图。
（4）、其它：a、加热蒸汽消耗量；b、冷凝器的传热面积及冷却水的消耗量1.5设计上交文件
（1）、设计说明书一份
（2）、A4设计图纸包括：流程图、精馏塔工艺条件图。
二、塔的工艺计算
2.1工艺过程 2.1.1物料衡算
F W =42﹪ D W =90﹪ W W =0.5﹪ M 乙醇 =46.07g/mol M 水=18.02g/mol
F x =
0.42/46.07
0.42/46.070.58/18.02
=+0.2207
D x =0.9/46.07
0.9/46.070.1/18.02
=+0.7787
W x =0.0005/46.07
0.0005/46.070.995/18.02
=+0.0002
已知原料液处理量：F n q ,= 3
24000103002424.07
???=138.48/kmol h
总物料衡算 ,,,n F n D n W q q q =+ =138.48/kmol h
易挥发组分物料衡算 ,,138.480.22070.77870.0002n D n W q q ?=?+? 联立以上二式得：
D n q ,=39.22/kmol h W n q ,=99.26/kmol h 表1
F n q , F x D n q , 39.22kmol/h D x
0.7787 W n q ,
99.26 kmol/h
W x
0.0002
2.1.2理论及实际塔板数的确定
根据乙醇-水体系的相平衡数据可以查得：
1y =D x =0.7787 1x = 0.738 D α=1.2492 F y =0.3975 F x =0.2207 F α=2.3296
w y =0.0014 W x =0.0002 W α=7.0084
平均相对挥发度的求取： 2.7322α===
精馏段的平均相对挥发度的求取：1 1.7059F α===
泡点进料：min (1)1 1.589011D D F F x a x R a x x ??-=
-=??--??
操作回流比取最小回流比的2倍即min 2 3.178R R == 理论塔板数由绘图得（不加再沸器）：min 10N =（图附最后） 进料板位置为第六块
a) 根据乙醇-水体系的相平衡衡数据可以查得：
塔顶：0.7787D x = t D =77.95℃ 塔底：0.0002W x = =90.06w t ℃
塔顶和塔釜的算术平均温度：77.9590.06
84.00522
D W t t t ++=
==℃ 由《化学与化工数据手册》（化学化工出版社）书 中附表11.3.4与与《 化工工艺设计手册》（化学化工出版社 第三版）1-715页表21-6查得：
在84.005℃下，
0.495.0.365.a a mp s mp s
m m ==乙醇水
根据公式lg lg Lm i i x μμ=∑得
[
]
0.2207lg0.495(10.2207)lg0.365100.390.Lm a mp s m ?- ==
由奥康奈尔关联式：
0.2450.49()T L E αμ-=?得下式 0.2450.49(2.73220.390)0.4824T E -=?=
求的实际塔板数110
20.710.4824
T T N N E -=
== 取N=21
2.1.3 塔的结构的设计 2.1.4 精馏塔塔径的计算
（1） 查的有关乙醇与水的安托因方程：
乙醇:
1625.057.338270231.481652.46
lg(/)7.33827231.4810
S a t A B P kp A t C t p ?
?-??+??
=-=-
++=得： 水：1657.467.074060
227.030000
1657.46
lg(/)7.07406227.03
10
,s a t B
A B A A B B B p kp A t C t p p p x p x P
p ?
?-??+??
=-
=-++=+=得：将代入
进行试差，求的塔顶、进料板、及塔釜的压力和温度：
常压下乙醇-水气液平衡组成与温度关系
利用表中数据用插值法求得
t
F
：
37.2361.167
.821.84－－=84.122.0716.61
F t -- t F =82.97℃
t D ：72.7443.8941.7815.78－－=78.15
77.8789.41D t -- t D =77.95℃
t
W
：
90.105.95100－－=0
2.0100
－－t W t W =90.06℃
82.9777.9590.0683.6633F W D t t t t ++++=
==℃
1）塔顶： 1.03104.339D a P atm kP == 2）进料板位置：N F =6
精馏段实际板层数：60.482812.42713N ==≈精 取每层塔板压降：0.4a kP ?P =
进料板压力：104.339130.4109.539F a P kP =+?=
进料板：109.5390.220782.97F a A F F P kP x x t =====，试差得℃
3）提馏段实际板层数：3 6.21370.4828N ==≈提 塔釜压力：104.3390.421112.739W a P kP =+?=
塔釜：0.0002112.73990.06A W W a W x x P kP t ====，试差得℃ 求得精馏段和提馏段的平均压力和温度：
精馏段：t 1=2F D t t +=82.9777.952
＋=80.46℃
104.339109.539
106.9392
P k P a
+== 提馏段：t 2=2F w t t +=82.9790.06
2
+=86.52℃ 109.539112.739
111.13852
a P kP +=
=
（2）平均摩尔质量的计算：
塔顶：
0.778746.07(10.7787)18.0239.86/0.73846.07(10.738)18.0238.72/VDm LDm M kg kmol M kg kmol
=?+-?==?+-?=
进料板：
0.397546.07(10.3975)18.0229.17/0.220746.07(10.2207)18.0224.21/VFm LFm M kg kmol M kg kmol
=?+-?==?+-?=
塔釜：
0.001446.07(10.0014)18.0218.00/0.000246.07(10.0002)18.0218.02/VWm LWm M kg kmol M kg kmol
=?+-?==?+-?=
精馏段平均摩尔质量：
39.8629.17
34.515/2238.7224.2131.465/22
VDm VFm Vm LDm LFm Lm
M M M kg kmol
M M M kg kmol
++=
==++=== 提馏段的平均摩尔质量：
29.1718.00
23.585/2224.2118.0221.115/22
VFm VWm Vm LFm LWm Lm
M M M kg kmol
M M M kg kmol
++===++=== 表2 平均摩尔质量
1）气相平均密度的计算：Vm M RT r R = 精
馏
段
气
相
平均
密度计算：
3106.93934.515
1.26/8.314(273.1580.46)
m Vm Vm M kg m RT ρP ??=
==?+ 提馏段平均密度计算：3111.138523.585
0.877/8.314(273.1586.52)
Vm kg m ρ?=
=?+
2）液相平均密度计算：
1
i
L
i
w ρρ=∑
塔顶：3
LD 731.50/,973.02/0.73846.07
0.8781(1)0.73846.07(10.738)18.02
11
754.321/0.87810..1219
731.50973.02
A B A A A A A A B m A
B
A
B
kg kmol kg kmol
x M w x M x M kg m w w ρρρρρ==?=
==+-?+-?=
=
=+
+
得：
进料板：33
3
715.50/,970.528/0.220746.07
0.420.220746.07(10.2207)18.02
1
844.16/0.420.58
715.50970.528
A B A LFm kg m kg m w kg m ρρρ==?=
=?+-?==+
得：
塔釜：33
3
LW 710.50/,965.30/0.000246.07
0.000510.000246.07(10.000218.02
1
965.123/0.000510.99949
710.50965.30
A B A m kg m kg m w kg m ρρρ==?=
=?+-?==+
）得：
精馏段液相平均密度：3754.321844.16
799.24/2
Lm kg m ρ+=
=
提馏段液相平均密度：3844.16965.123
904.04/2
Lm kg m ρ+==
（4）液体平均表面张力的计算
液体平均表面张力按下式计算：Lm i i x σσ=∑
塔顶：177.95t =0C ,由《化工工艺手册》（化学工业出版）
17.3/,62.285/A B mN m mN m σσ==
11(1)0.73817.3(10.738)62.28529.08/LDm A B x x mN m σσσ=+-=?+-?= 进料板：082.97F t C = 16.8/,61.5/A B mN m mN m σσ==
(1)0.220716.8(10.2207)61.551.4/LFm F A F B x x mN m σσσ=+-=?+-?= 塔釜：90.06w t =℃,查附录：16.1/,60.1/A B mN m mN m σσ== 得：0.000216.1(10.0002)60.160.09/LWm mN m σ=?+-?= 精馏段液体表面平均张力：29.0851.4
40.0255/2
2
LDm LFm
Lm mN m σσσ++==
= 提馏段液体表面平均张力：51.460.0955.56/
LWm
LFm Lm
mN m σσσ++===
液体平均黏度的计算按下式计算：lg lg Lm i i x μμ=∑
塔顶：177.95t =℃,查由《化工工艺设计手册》（第四版，上册 化学工业出版社，）1092页
图21-55 1053页图21-6
塔底：0.43.A a mp s μ=，0.36.B a mp s μ= ①得：[
]
lg 0.738lg0.43(10.738)lg0.3610100.410.i i
x LDm a mp s μμ+-∑
===
进料板：82.97FM t =℃，查附录：0.42.A a mp s μ=，0.38.B a mp s μ= ②得：[
]
lg 0.22.7lg 0.42(10.2207)lg 0.3810100.388.i i
x LFm a mp s μμ+-∑
===
塔底：90.06t =℃ 0.35.A a mp s μ=0.31.B a mp s m = ③得：[
]
lg 0.0002lg0.35(10.0002)lg0.3110100.31.i i
x LWm a mp s μμ+-∑
===
精馏段液体平均黏度：0.410.388
0.399.2
Lm a mp s μ+== 提馏段液体平均黏度：
'0.310.3880.349.2
Lm
a mp s
μ+== 表5 液体平均黏度计算
精馏段
气相体积流率：(1) 4.17839.22163.86/V R D kmol h =+=?
3163.8623.585
0.8519/36003600 1.26
vm s vm VM V m s ρ?=
==?
液相体积流率：4
3.17839.2212
4.641/124.64121.115
9.151036003600799.24
Lm S Lm L RD kmol h
LM L ρ-==?=?=
==?? 提馏段
气相体积流率：
''''
'3
'
191.6199.2692.35
92.3523.5850.6898/360036000.877vm s
vm V L W V M V m s ρ=-=-=?===? 液相体积流率：'''
'33'
124.6411138.48263.121/263.12121.115 1.7110/36003600904.64Lm
s
Lm L L qF kmol h
LM L m s ρ-=+=+?=?===?? 表6
s V 0.85193/m s
's V 30.6898/m s S L
49.1510-′3/m s
's L
3
31.7110/m s -′
（7）塔径的计算 塔径的确定，需求max u =C 由下式计算：0.2120()20
C C σ
=,20C 由smith 图查取。
取板间距0.35T H m =，板上液层高度10.06h m =，则10.350.060.29T H h m -=-= 1) 精馏段塔径的确定：图的横坐标为
40.50.5
9.1510799.24()()0.02710.8519 1.26
S L s V L V ρρ-?=?= 查smith 图得：20C =0.060 C
=0.0689 max 1.545u ==，取
安全系数为0.85，则空塔气数为：0.85 1.545 1.313/u m s =?
，则精馏塔塔径
0.891D m =
== 2) 提馏段塔径的确定：
横的坐标为：0.5()0.0795S L s V L V ρρ=
= 查smith 图得：20C =0.062
'0.2
'max 55.560.062(
)0.076120
2.442/C u m s
=?===
取安全系数为0.85，则空塔气速为'0.85 2.442 2.075/u m s =?
则精馏塔塔径'
0.651D m ===
3) 按标准塔径圆整后， 1.0D m =
塔截面积：2
20.7854
T D A m p ==
精馏段实际空塔气速为：0.8519 1.085/0.785
s T V u m s A =
== 提馏段实际空塔气速为：''
0.6898
0.879/0.785
s T V u m s A ===
2.2塔板主要工艺尺寸的计算 2.2.1溢流装置计算
因塔径 1.0D m =，可选用单溢流弓形降液管 （1）堰长w l
单溢流：()0.6~0.8w l D =，取0.6 1.00.6w l m =?= (2)溢流堰高度w h
因为L w o w h h h =+，选用平直堰，堰上液层高度ow h 可用Francis 计算，即
2
3
2.841000h ow w L h E l ?? ?= ? ?
??
精馏段：4336009.15103600 3.294/h s L L m h -=?=??=，
2.5 2.5
3.29411.810.6h w L l ==，
乙醇水精馏塔设计
⑴综合运用“化工原理”和相关选修课程的知识，联系化工生产的实际完成单元操作的化工设计实践，初步掌握化工单元操作的基本程序和方法。 ⑵熟悉查阅资料和标准、正确选用公式，数据选用简洁，文字和工程语言正确表达设计思路和结果。 ⑶树立正确设计思想，培养工程、经济和环保意识，提高分析工程问题的能力。二、设计任务及操作条件在一常压操作的连续精馏塔分离乙醇－水混合物。 生产能力（塔顶产品）3000 kg/h 操作周期 300 天／年 进料组成 25% （质量分数，下同） 塔顶馏出液组成≥94% 塔底馏出液组成≤0.1% 操作压力 4kPa（塔顶表压） 进料热状况泡点 单板压降：≤0.7 kPa 设备型式筛板 三、设计容： (1) 精馏塔的物料衡算； (2) 塔板数的确定： (3) 精馏塔的工艺条件及有关物件数据的计算； (4) 精馏塔的塔体工艺尺寸计算； (5) 塔板主要工艺尺寸的计算； (6) 塔板的流体力学验算： (7) 塔板负荷性能图； (8) 精馏塔接管尺寸计算； (9) 绘制生产工艺流程图； (10) 绘制精馏塔设计条件图； (11) 对设计过程的评述和有关问题的讨论。 [ 设计计算 ] （一）设计方案选定 本设计任务为分离水－乙醇混合物。 原料液由泵从原料储罐中引出，在预热器中预热至84℃后送入连续板式精馏塔（筛板塔），塔顶上升蒸汽流采用强制循环式列管全凝器冷凝后一部分作为回流液，其余作为产品经冷却至25℃后送至产品槽；塔釜采用热虹吸立式再沸器提供气相流，塔釜残液送至废热锅炉。 1精馏方式：本设计采用连续精馏方式。原料液连续加入精馏塔中，并连续收集产物和排出残液。其优点是集成度高，可控性好，产品质量稳定。由于所涉浓度围乙醇和水的挥发度相差较大，因而无须采用特殊精馏。 2操作压力：本设计选择常压，常压操作对设备要求低，操作费用低，适用于乙醇和水这类非热敏沸点在常温（工业低温段）物系分离。 3塔板形式：根据生产要求，选择结构简单，易于加工，造价低廉的筛板塔，筛板塔处理能力大，塔板效率高，压降较低，在乙醇和水这种黏度不大的分离工艺中有很好表现。 4加料方式和加料热状态：加料方式选择加料泵打入。由于原料温度稳定，为减少操作成本采用30度原料冷液进料。
(完整版)年产45万吨乙醇精馏工段工艺设计毕业设计
年产45万吨乙醇精馏工段工艺设 计 The Process Design of Ethanol Refining Section of 450 kt/a
目录 摘要 ....................................................................................................................... Abstract ................................................................................................................引言 .......................................................................................................................第一章绪论....................................................................................................... 1.1 国内乙醇工业的发展现状 ....................................................................................... 1.2 精馏塔的相关概述 ................................................................................................... 1.2.1精馏原理及其在化工生产上的应用..................................................................... 1.2.2精馏塔对塔设备的要求......................................................................................... 1.2.3常用板式塔类型及本设计的选型......................................................................... 1.2.4本设计所选塔的特性.............................................................................................第二章工艺流程选择与原材料的计算............................................................. 2.1 乙醇精馏工艺流程的概述 ....................................................................................... 2.2 乙醇原料的计算 ..................................................................................................... 2.2.1理论玉米秸秆葡萄糖消耗量................................................................................. 2.2.2实际玉米秸秆耗量 .................................................................................................第三章精馏设备的设计内容............................................................................. 3.1 塔板的工艺设计 ....................................................................................................... 3.1.1精馏塔全塔物料衡算............................................................................................. 3.1.2理论塔板数的确定 ................................................................................................. 3.1.3精馏塔操作工艺条件及相关物性数据的计算..................................................... 3.1.4塔板主要工艺结构尺寸的计算.............................................................................
乙醇-正丙醇精馏塔设计说明书
化学与环境工程学院 《化工原理》课程设计 设计题目：年产量1.5万吨乙醇-正丙醇精馏塔设计 专业班级： 指导教师： 学生姓名： 学号： 起止日期 2011.06.13-2011.06.24 目录 1．设计任务 (2) 2．设计方案 (3) 3.1 物料衡算 (6) 3.2 摩尔衡算 (7) 4．塔体主要工艺尺寸 (7) 4.1 塔板数的确定 (7) 4.1.1 塔板压力设计 (7) 4.1.2 塔板温度计算 (8) 4.1.3 物料相对挥发度计算 (9) 4.1.4 回流比计算 (9) 4.1.5 塔板物料衡算 (10) 4.1.6 实际塔板数的计算 (11) 4.1.7 实际塔板数计算 (12) 4.2 塔径计算 (12) 4.2.1 平均摩尔质量计算 (12) 4.2.2 平均密度计算 (13)
4.2.3 液相表面张力计算 (14) 4.2.4 塔径计算 (14) 4.3 塔截面积 (15) 4.4 精馏塔有效高度计算 (15) 4.5 精馏塔热量衡算 (16) 4.5.1 塔顶冷凝器的热量衡算 (16) 4.5.2 全塔的热量衡算 (18) 5．板主要工艺尺寸计算 (21) 5.1 溢流装置计算 (21) 5.1.1 堰长 l (21) w 5.1.2 溢流堰高度 h (21) W 5.1.3 弓形降液管宽度W d和截面积A f (22) 5.1.4 降液管底隙高度h0 (22) 5.2 塔板布置 (22) 5.2.1 塔板的选用 (22) 5.2.2 边缘宽度和破沫区宽度的确定 (23) 5.2.3 鼓泡区面积的计算 (23) 5.2.4 浮阀的数目与排列 (23) 5.3 阀孔的流体力学验算 (25) 5.3.1 塔板压降 (25) 5.3.2 液泛 (26) 5.3.3 液沫夹带 (27) 5.3.4 漏液 (29) 6．设计筛板的主要结果汇总表 (30)
乙醇-水连续浮阀式精馏塔的设计方案
乙醇－水连续浮阀式精馏塔的设计方案 第1章前言 1.1精馏原理及其在化工生产上的应用 实际生产中，在精馏柱及精馏塔中精馏时，上述部分气化和部分冷凝是同时进行的。 对理想液态混合物精馏时，最后得到的馏液(气相冷却而成)是沸点低的B物质，而残液是沸点高的A物质，精馏是多次简单蒸馏的组合。精馏塔底部是加热区，温度最高；塔顶温度最低。精馏结果，塔顶冷凝收集的是纯低沸点组分，纯高沸点组分则留在塔底。 1.2精馏塔对塔设备的要求 精馏设备所用的设备及其相互联系，总称为精馏装置，其核心为精馏塔。常用的精馏塔有板式塔和填料塔两类，通称塔设备，和其他传质过程一样，精馏塔对塔设备的要求大致如下： 一：生产能力大：即单位塔截面大的气液相流率，不会产生液泛等不正常流 动。 二：效率高：气液两相在塔保持充分的密切接触，具有较高的塔板效率或传质效率。 三：流体阻力小：流体通过塔设备时阻力降小，可以节省动力费用，在减压操作是时，易于达到所要求的真空度。 四：有一定的操作弹性：当气液相流率有一定波动时，两相均能维持正常的流动，而且不会使效率发生较大的变化。 五：结构简单，造价低，安装检修方便。
六：能满足某些工艺的特性：腐蚀性，热敏性，起泡性等。 1.4常用板式塔类型及本设计的选型 常用板式塔类型有很多，如：筛板塔、泡罩塔、舌型塔、浮阀塔等。而浮阀塔具有很多优点，且加工方便，故有关浮阀塔板的研究开发远较其他形式的塔板广泛，是目前新型塔板研开发的主要方向。近年来与浮阀塔一直成为化工生中主要的传质设备，浮阀塔多用不锈钢板或合金。实际操作表明，浮阀在一定程度的漏夜状态下，使其操作板效率明显下降，其操作的负荷围较泡罩塔窄，但设计良好的塔其操作弹性仍可达到满意的程度。 浮阀塔塔板是在泡罩塔板和筛孔塔板的基础上发展起来的，它吸收了两者的优点。所以在此我们使用浮阀塔，浮阀塔的突出优点是结构简单，造价低，制造方便；塔板开孔率大，生产能力大等。 乙醇与水的分离是正常物系的分离，精馏的意义重大，在化工生产中应用非常广泛，对于提纯物质有非常重要的意义。所以有必要做好本次设计 1.4．本设计所选塔的特性 浮阀塔的优点是： 1．生产能力大，由于塔板上浮阀安排比较紧凑，其开孔面积大于泡罩塔板，生产能力 比泡罩塔板大 20%～40%，与筛板塔接近。 2．操作弹性大，由于阀片可以自由升降以适应气量的变化，因此维持正常操作而允许 的负荷波动围比筛板塔，泡罩塔都大。 3．塔板效率高，由于上升气体从水平方向吹入液层，故气液接触时间较长，而雾沫夹 带量小，塔板效率高。 4．气体压降及液面落差小，因气液流过浮阀塔板时阻力较小，使气体压降及液面落差
乙醇—水溶液精馏塔设计[精选.]
第一章绪论 (2) 一、目的： (2) 二、已知参数： (2) 三、设计内容： (2) 第二章课程设计报告内容 (3) 一、精馏流程的确定 (3) 二、塔的物料衡算 (3) 三、塔板数的确定 (4) 四、塔的工艺条件及物性数据计算 (6) 五、精馏段气液负荷计算 (10) 六、塔和塔板主要工艺尺寸计算 (10) 七、筛板的流体力学验算 (15) 八、塔板负荷性能图 (18) 九、筛板塔的工艺设计计算结果总表 (22) 十、精馏塔的附属设备及接管尺寸 (22) 第三章总结 (23) .
乙醇——水连续精馏塔的设计 第一章绪论 一、目的： 通过课程设计进一步巩固课本所学的内容，培养学生运用所学理论知识进行化工单元过程设计的初步能力，使所学的知识系统化，通过本次设计，应了解设计的内容，方法及步骤，使学生具有调节技术资料，自行确定设计方案，进行设计计算，并绘制设备条件图、编写设计说明书。 在常压连续精馏塔中精馏分离含乙醇25%的乙醇—水混合液，分离后塔顶馏出液中含乙醇量不小于94%，塔底釜液中含乙醇不高于0.1%（均为质量分数）。 二、已知参数： （1）设计任务 ●进料乙醇 X = 25 %（质量分数，下同） ●生产能力 Q = 80t/d ●塔顶产品组成 > 94 % ●塔底产品组成 < 0.1 % （2）操作条件 ●操作压强：常压 ●精馏塔塔顶压强：Z = 4 KPa ●进料热状态：泡点进料 ●回流比：自定待测 ●冷却水： 20 ℃ ●加热蒸汽：低压蒸汽，0.2 MPa ●单板压强：≤ 0.7 ●全塔效率：E T = 52 % ●建厂地址：南京地区 ●塔顶为全凝器，中间泡点进料，筛板式连续精馏 三、设计内容： （1）设计方案的确定及流程说明 （2）塔的工艺计算
乙醇水精馏塔设计化工原理课程设计
题目：乙醇水精馏筛板塔设计 设计时间： 化工原理课程设计任务书（化工1） 一、设计题目板式精馏塔的设计 二、设计任务：乙醇-水二元混合液连续操作常压筛板精馏塔的设计 三、工艺条件 生产负荷（按每年7200小时计算）：6、7、8、9、10、11、12万吨/年 进料热状况：自选 回流比：自选 加热蒸汽：低压蒸汽 单板压降：≤0.7Kpa 工艺参数 组成浓度（乙醇mol%） 塔顶78 加料板28 塔底0.04 四、设计内容 1.确定精馏装置流程，绘出流程示意图。 2.工艺参数的确定 基础数据的查取及估算，工艺过程的物料衡算及热量衡算，理论塔板数，塔板效率，实际塔板数等。
3.主要设备的工艺尺寸计算 板间距，塔径，塔高，溢流装置，塔盘布置等。 4.流体力学计算 流体力学验算，操作负荷性能图及操作弹性。 5.主要附属设备设计计算及选型 塔顶全凝器设计计算：热负荷，载热体用量，选型及流体力学计算。 料液泵设计计算：流程计算及选型。 管径计算。 五、设计结果总汇 六、主要符号说明 七、参考文献 八、图纸要求 1、工艺流程图一张(A2图纸) 2、主要设备工艺条件图（A2图纸） 目录 前言 (4) 1概述 (5) 1.1设计目的 (5) 1.2塔设备简介 (6) 2设计说明书 (7) 2.1流程简介 (7) 2.2工艺参数选择 (8) 3工艺计算 (8) 3.1物料衡算 (8) 3.2理论塔板数的计算 (8) 3.2.1查找各体系的汽液相平衡数据 (8) 如表3-1 (8) 3.2.2q线方程 (9) 3.2.3平衡线 (9) 3.2.4回流比 (10) 3.2.5操作线方程 (11) 3.2.6理论板数的计算 (11) 3.3实际塔板数的计算 (11) 3.3.1全塔效率ET (11) 3.3.2实际板数NE (12) 4塔的结构计算 (13)
乙醇精馏塔设计(1)资料
化工原理课程设计 设计题目：乙醇精馏塔 前言 精馏塔是进行精馏的一种塔式汽液接触装置，又称为蒸馏塔。有板式塔与填料塔两种主要类型。根据操作方式又可分为连续精馏塔与间歇精馏塔。 蒸气由塔底进入，与下降液进行逆流接触，两相接触中，下降液中的易挥发(低沸点)组分不断地向蒸气中转移，蒸气中的难挥发(高沸点)组分不断地向下降液中转移，蒸气愈接近塔顶，其易挥发组分浓度愈高，而下降液愈接近塔底，其难挥发组分则愈富集，达到组分分离的目的。由塔顶上升的蒸气进入冷凝器，冷凝的液体的一部分作为回流液返回塔顶进入精馏塔中，其余的部分则作为馏出液取出。塔底流出的液体，其中的一部分送入再沸器，热蒸发后，蒸气返回塔中，另一部分液体作为釜残液取出。 精馏塔的工作原理是根据各混合气体的汽化点（或沸点）的不同，控制塔各节的不同温度，达到分离提纯的目的。 化工生产常需进行液体混合物的分离以达到提纯或回收有用组分的目的，精馏操作在化工、石油化工、轻工等工业生产中中占有重要的地位。为此，掌握气液相平衡关系，熟悉各种塔型的操作特性，对选择、设计和分析分离过程中的各种参数是非常重要的。 要想把低纯度的乙醇水溶液提升到高纯度，要用连续精馏的方法，因为乙醇和水的挥发度相差不大。精馏是多数分离过程，即同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程，因此可使混合液得到几乎完全的分离。化工厂中精馏操作是在直立圆形的精馏塔内进行的，塔内装有若干层塔板或充填一定高度的填料。为实现精馏分离操作，除精馏塔外，还必须从塔底引入上升蒸汽流和从塔顶引入下降液。可知，单有精馏塔还不能完成精馏操作，还必须有塔底再沸器和塔顶冷凝器，有时还要配原料液预热器、回流液泵等附属设备，才能实现整个操作。 本次设计的筛板塔是化工生产中主要的气液传质设备。此设计针对二元物系的精馏问题进行分析、选取、计算、核算、绘图等，是较完整的精馏设计过程。 本设计包括设计方案的选取，主要设备的工艺设计计算——物料衡算、热量衡算、工艺参数的选定、设备的结构设计和工艺尺寸的设计计算，辅助设备的选型，工艺流程图，主要设备的工艺条件图等内容。通过对精馏塔的运算，调试出塔的工艺流程、生产操作条件及物性参数，以保证精馏过程的顺利进行并使效率尽可能的提高。
乙醇—水溶液精馏塔设计
乙醇-水溶液连续精馏塔设计 目录 1.设计任务书 (3) 2.英文摘要前言 (4) 3.前言 (4) 4.精馏塔优化设计 (5) 5.精馏塔优化设计计算 (5) 6.设计计算结果总表 (22) 7.参考文献 (23) 8.课程设计心得 (23) 精馏塔设计任务书 一、设计题目 乙醇—水溶液连续精馏塔设计 二、设计条件 1．处理量： 15000 （吨/年） 2．料液浓度： 35 （wt%） 3．产品浓度： 93 （wt%） 4．易挥发组分回收率： 99% 5．每年实际生产时间：7200小时/年 6. 操作条件： ①间接蒸汽加热； ②塔顶压强：1.03 atm（绝对压强） ③进料热状况：泡点进料； 三、设计任务 a) 流程的确定与说明； b) 塔板和塔径计算；
c) 塔盘结构设计 i. 浮阀塔盘工艺尺寸及布置简图； ii. 流体力学验算； iii. 塔板负荷性能图。 d) 其它 i. 加热蒸汽消耗量； ii. 冷凝器的传热面积及冷却水的消耗量 e) 有关附属设备的设计和选型，绘制精馏塔系统工艺流程图和精馏塔装配 图，编写设计说明书。 乙醇——水溶液连续精馏塔优化设计 前言 乙醇在工业、医药、民用等方面，都有很广泛的应用，是很重要的一种原料。在很多方面，要求乙醇有不同的纯度，有时要求纯度很高，甚至是无水乙醇，这是很有困难的，因为乙醇极具挥发性，也极具溶解性，所以，想要得到高纯度的乙醇很困难。 要想把低纯度的乙醇水溶液提升到高纯度，要用连续精馏的方法，因为乙醇和水的挥发度相差不大。精馏是多数分离过程，即同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程，因此可使混合液得到几乎完全的分离。化工厂中精馏操作是在直立圆形的精馏塔内进行的，塔内装有若干层塔板或充填一定高度的填料。为实现精馏分离操作，除精馏塔外，还必须从塔底引入上升蒸汽流和从塔顶引入下降液。可知，单有精馏塔还不能完成精馏操作，还必须有塔底再沸器和塔顶冷凝器，有时还要配原料液预热器、回流液泵等附属设备，才能实现整个操作。 浮阀塔与20世纪50年代初期在工业上开始推广使用，由于它兼有泡罩塔和筛板塔的优点，已成为国内应用最广泛的塔型，特别是在石油、化学工业中使用最普遍。浮阀有很多种形式，但最常用的形式是F1型和V-4型。F1型浮阀的结果简单、制造方便、节省材料、性能良好，广泛应用在化工及炼油生产中，现已列入部颁标准（JB168-68）内，F1型浮阀又分轻阀和重阀两
乙醇_水精馏塔设计说明
符号说明：英文字母 Aa---- 塔板的开孔区面积，m2 A f---- 降液管的截面积, m2 A T----塔的截面积 m C----负荷因子无因次 C20----表面力为20mN/m的负荷因子 d o----阀孔直径 D----塔径 e v----液沫夹带量 kg液/kg气 E T----总板效率 R----回流比 R min----最小回流比 M----平均摩尔质量 kg/kmol t m----平均温度℃ g----重力加速度 9.81m/s2 F----阀孔气相动能因子 kg1/2/(s.m1/2) h l----进口堰与降液管间的水平距离 m h c----与干板压降相当的液柱高度 m h f----塔板上鼓层高度 m h L----板上清液层高度 m h1----与板上液层阻力相当的液注高度 m ho----降液管底隙高度 m h ow----堰上液层高度 m h W----溢流堰高度 m h P----与克服表面力的压降相当的液注高度m H-----浮阀塔高度 m H B----塔底空间高度 m H d----降液管清液层高度 m H D----塔顶空间高度 m H F----进料板处塔板间距 m H T·----人孔处塔板间距 m H T----塔板间距 m l W----堰长 m Ls----液体体积流量 m3/s N----阀孔数目 P----操作压力 KPa △P---压力降 KPa △Pp---气体通过每层筛的压降 KPa N T----理论板层数 u----空塔气速 m/s V s----气体体积流量 m3/s W c----边缘无效区宽度 m W d----弓形降液管宽度 m W s ----破沫区宽度 m 希腊字母 θ----液体在降液管停留的时间 s υ----粘度 mPa.s ρ----密度 kg/m3 σ----表面力N/m φ----开孔率无因次 X`----质量分率无因次 下标 Max---- 最大的 Min ---- 最小的 L---- 液相的 V---- 气相的 m----精馏段 n-----提馏段 D----塔顶 F-----进料板 W----塔釜
乙醇精馏塔设计毕业论文
乙醇精馏塔设计毕业论文 目录 摘要................................................................. I Abstract............................................................. II 第一章绪论 (1) 1.1 设计的目的和意义 (1) 1.2 产品的性质及用途 (1) 1.2.1 物理性质 (1) 1.2.2 化学性质 (2) 1.2.3 乙醇的用途 (2) 第二章工艺流程的选择和确定 (3) 2.1 粗乙醇的精馏 (3) 2.1.1 精馏原理 (3) 2.1.2 精馏工艺和精馏塔的选择 (3) 2.2 乙醇精馏流程 (5) 第三章物料和能量衡算 (7) 3.1 物料衡算 (7) 3.1.1 粗乙醇精馏的物料平衡计算 (7) 3.1.2 主塔的物料平衡计算 (8) 3.2 主精馏塔能量衡算 (9) 3.2.1 带入热量计算 (9) 3.2.2 带出热量计算 (10) 3.2.3 冷却水用量计算 (10) 第四章精馏塔的设计 (11) 4.1 主精馏塔的设计 (11) 4.1.1 精馏塔全塔物料衡算及塔板数的确定 (11) 4.1.2 求最小回流比及操作回流比 (12) 4.1.3 气液相负荷 (12) 4.2 求操作线方程 (12) 4.3 图解法求理论板 (13) 4.3.1 塔板、气液平衡相图 (13) 4.3.2 板效率及实际塔板数 (14) 4.4 操作条件 (14) 4.4.1 操作压力 (14) 4.4.2 混合液气相密度 (15) 4.4.3 混合液液相密度 (16) 4.4.4 表面力 (16)
化工原理课程设计乙醇水精馏塔设计
化工原理课程设计 题目：乙醇水精馏筛板塔设计 设计时间：2010、12、20-2011、1、6
化工原理课程设计任务书（化工1） 一、设计题目板式精馏塔的设计 二、设计任务：乙醇-水二元混合液连续操作常压筛板精馏塔的设计 三、工艺条件 生产负荷（按每年7200小时计算）：6、7、8、9、10、11、12万吨/年 进料热状况：自选 回流比：自选 加热蒸汽：低压蒸汽 单板压降：≤0.7Kpa 工艺参数 组成浓度（乙醇mol%） 塔顶78 加料板28 塔底0.04 四、设计内容 1.确定精馏装置流程，绘出流程示意图。 2.工艺参数的确定 基础数据的查取及估算，工艺过程的物料衡算及热量衡算，理论塔板数，塔板效率，实际塔板数等。 3.主要设备的工艺尺寸计算 板间距，塔径，塔高，溢流装置，塔盘布置等。 4.流体力学计算 流体力学验算，操作负荷性能图及操作弹性。 5.主要附属设备设计计算及选型 塔顶全凝器设计计算：热负荷，载热体用量，选型及流体力学计算。 料液泵设计计算：流程计算及选型。 管径计算。 五、设计结果总汇 六、主要符号说明 七、参考文献 八、图纸要求 1、工艺流程图一张(A2 图纸) 2、主要设备工艺条件图（A2图纸） 目录 前言 (4)
1概述 (5) 1.1 设计目的 (5) 1.2 塔设备简介 (6) 2设计说明书 (7) 2.1 流程简介 (7) 2.2 工艺参数选择 (8) 3 工艺计算 (9) 3.1物料衡算 (9) 3.2理论塔板数的计算 (10) 3.2.1 查找各体系的汽液相平衡数据 (10) 如表3-1 (10) 3.2.2 q线方程 (9) 3.2.3 平衡线 (11) 3.2.4 回流比 (12) 3.2.5 操作线方程 (12) 3.2.6 理论板数的计算 (12) 3.3 实际塔板数的计算 (13) 3.3.1全塔效率ET (13) 3.3.2 实际板数NE (14) 4塔的结构计算 (15) 4.1混合组分的平均物性参数的计算 (15) 4.1.1平均分子量的计算 (15) 4.1.2 平均密度的计算 (16) 4.2塔高的计算 (17) 4.3塔径的计算 (17) 4.3.1 初步计算塔径 (17) 4.3.2 塔径的圆整 (18) 4.4塔板结构参数的确定 (19) 4.4.1溢流装置的设计 (19) 4.4.2塔盘布置（如图4-4） (20) 4.4.3 筛孔数及排列并计算开孔率 (21) 4.4.4 筛口气速和筛孔数的计算 (21) 5 精馏塔的流体力学性能验算 (22) 5.1 分别核算精馏段、提留段是否能通过流体力学验算 (22) 5.1.1液沫夹带校核 (22) 5.2.2塔板阻力校核 (23) 5.2.3溢流液泛条件的校核 (25) 5.2.4 液体在降液管内停留时间的校核 (26) 5.2.5 漏液限校核 (26) 5.2 分别作精馏段、提留段负荷性能图 (26) 5.3 塔结构数据汇总 (29) 6 塔的总体结构 (30) 7 辅助设备的选择 (31) 7.1塔顶冷凝器的选择 (31) 7.2塔底再沸器的选择 (32) 7.3管道设计与选择 (33)
乙醇精馏塔-毕业设计
摘要 乙醇是一种极重要的有机化工原料，也是一种燃料，在国民经济中占有十分重要的地位。随着乙醇工业的迅速成熟，各种制乙醇的方法相继产生。由于乙醇与水混合物的特殊性，即相对挥发度的不同且在一定浓度时生成共沸物，精馏操作一直是乙醇生产不可缺少的工序。 本设计的主要内容是根据20万吨乙醇生产工艺的需求，通过物料衡算和热量衡算以及板式浮阀塔设计的理论知识来设计浮阀塔，并由负荷性能图来进行校验。此外，本设计遵循经济、资源综合利用、环保的原则，严格控制工业三废的排放，充分利用废热，降低能耗，提高工艺的可行性。 关键词：乙醇精馏；浮阀塔；塔附件设计
Abstract Ethanol is a very important organic chemical raw material, but also a fuel, in the national economy occupied a very important position. With the rapid ethanol industry matures, various methods have been found. As a characteristic of a mixture of ethanol and water, the difference of the relative volatility and is generated in a certain concentration azeotrope, distillation operation has been indispensable step of ethanol production. The design of the main content is based on 200,000 tons of ethanol production technology，which needs through material balance and energy balance and the plate valve column design theory to design the float valve column by load performance diagrams for verification. In addition, the design follows the economy, resource utilization, environmental protection principles, strictly control industrial waste emissions, the full use of waste heat, reduce energy consumption and improve the feasibility of the process. Keywords: Ethanol distillation，Valve column，Design
乙醇水溶液提纯精馏塔设计毕业设计
乙醇水溶液提纯精馏塔设计毕业设计 目录 1.绪论 (1) 1.1.设计背景 (1) 1.2.设计意义 (1) 1.3.设计步骤 (1) 2.精馏塔设计计算 (2) 2.1.精馏流程的确定 (2) 2.2.塔的物料衡算 (2) 2.2.1.查阅文献，整理有关物性数据 (2) 2.2.2.料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数 (3) 2.2.3. 平均摩尔质量 (3) 2.2.4. 物料衡算 (3) 2.3. 塔板数的确定 (3) 2.3.1. 乙醇—水物系的气液平衡数据 (4) 2.3.2. 求最小回流比及操作回流比 (4) 2.3.3. 求精馏塔的气液相负荷 (4) 2.3.4. 求操作线方程 (4) 2.3.5. 图解法求理论塔板层数 (4) 2.3.6. 求实际塔板数 (5) 2.4 塔的工艺条件及物性数据计算 (6) 2.4.1. 操作压力 (6) 2.4.2. 平均摩尔质量 (7) 2.4.3. 平均密度 (7) 2.4. 3.1 .....................................................气相密度7 2.4. 3.2 ................................................. 液相平均密度7 2.4.4. 液体表面力 (8) 2.5 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (9) 2.5.1. 塔径的计算 (9) 2.5.2. 精馏塔有效高度的计算 (9) 2.6 塔板主要工艺尺寸的计算 (9) 2.6.1. 堰长 (9) 2.6.2. 溢流堰高度 (10) 2.6.3. 弓形降液管宽度和截面积 (10) 2.6.4. 降液管底隙高度 (11) 2.7 塔板布置 (11) 2.7.1. 塔板的分块 (12) 2.7.2. 边缘区宽度确定 (12)
乙醇-水精馏塔设计报告
（封面） XXXXXXX学院 乙醇-水精馏塔设计报告 题目： 院（系）： 专业班级： 学生姓名： 指导老师： 时间：年月日
目录 第一章设计任务书 (1) 第二章设计方案的确定及流程说明 (2) 2.1 塔类型的选择 (2) 2.2 塔板形式的选择 (3) 2.3 设计方案的确定 (4) 第三章塔的工艺计算 (6) 3.1物料衡算 (6) 3.2理论板数，板效率及实际板数的计算 (10) 3.3平均参数、塔径、塔高的计算 (14) 第四章塔板结构设计 (21) 4.1塔板结构尺寸的确定 (21) 4.2塔板流体力学计算 (23) 第五章塔板负荷性能图 (28) 5.1 精馏段 (28) 5.2提馏段 (30) 第六章附属设备设计 (33) 6.1产品冷却器 (33) 6.2接管 (34) 6.3其他 (35) 第七章设计方案的比较与讨论 (36)
第一章设计任务书 一、设计题目：乙醇—水精馏塔 本设计是根据生产实际情况并加以一定程度的简化而提出的。 二、设计任务及条件 1.进精馏塔料液含乙醇25%（质量），其余为水。 2.产品乙醇含量不得低于94%（质量）。 3.残液中乙醇含量不得高于0.1%（质量）。 4.生产能力为日产（24小时）50吨94%的乙醇产品 5.操作条件： 精馏塔顶压力：4KPa（表压） 进料状况：泡点进料 回流比：R/R min=1.6 单板压降：不大于667 Pa 加热蒸汽压力：101.3kPa（表压） 6.设备形式：浮阀塔 7.厂址：天津地区
第二章设计方案的确定及流程说明 2.1 塔类型的选择 塔设备的种类很多，按操作压力可分为常压塔、加压塔和减压塔；按塔内气液相接触构件的结构形式又可分为板式塔和填料塔两大类。 板式塔和填料塔各有适用的环境，具体板式塔和填料塔性能的比较可见下表1： 表1 板式塔和精馏塔的比较 类型板式塔填料塔 结构特点每层板上装配有不同型式的气 液接触元件或特殊结构，如筛 板、泡罩、浮阀等；塔内设置 有多层塔板，进行气液接触 塔内设置有多层整砌或乱堆的填料， 如拉西环、鲍尔环、鞍型填料等散装 填料，格栅、波纹板、脉冲等规整填 料；填料为气液接触的基本元件 操作特点气液逆流逐级接触微分式接触，可采用逆流操作，也可 采用并流操作 设备性能 空塔速度（亦即生产能力） 高，效率高且稳定；压降大， 液气比的适应范围大，持液量 大，操作弹性小 大尺寸空塔气速较大，小尺寸空塔气 速较小；低压时分离效率高，高压时 分离效率低，传统填料效率较低，新 型乱堆及规整填料效率较高； 大尺寸压力降小，小尺寸压力降大； 要求液相喷淋量较大，持液量小，操 作弹性大 制造与维修直径在600mm以下的塔安装困 难，安装程序较简单，检修清 理容易，金属材料耗量大 新型填料制备复杂，造价高，检修清 理困难，可采用非金属材料制造，但 安装过程较为困难 适用场合处理量大，操作弹性大，带有 污垢的物料 处理强腐蚀性，液气比大，真空操作 要求压力降小的物料 在本设计中，之所以选用板式塔，塔底为直接蒸汽加热，板式塔塔底无需再添加气体初始分布装置，且塔顶和进料口位置无需添加液体初始分布装置；另一方面，塔板所需费用要远低于规整填料，正式是因为板式塔的结构简单，造价较低两大优点，导致具有比较大的经济优势。
化工原理课程设计--- 乙醇——水筛板精馏塔工艺设计
化工原理课程设计任务书 专业：班级： 姓名： 学号： 设计时间： 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） 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95——96℃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=（1.1——2.0）R min 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：时间 1设计任务
1.1 任务 1.1.1 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 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95－96℃的饱和蒸气。 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=(1.1—2.0) R。 min 1.1.3 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。 1.2 设计方案论证及确定 1.2.1 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 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
乙醇水连续精馏塔的设计
乙醇—水连续精馏塔的设计 目的： 通过课程设计进一步巩固课本所学的容，培养学生运用所学理论知识进行化工单元过程设计的初步能力，使所学的知识系统化，通过本次设计，应了解设计的容，方法及步骤，使学生具有调节技术资料，自行确定设计方案，进行设计计算，并绘制设备条件图、编写设计说明书。 在常压连续精馏塔中精馏分离含乙醇20%的乙醇—水混合液，分离后塔顶馏出液中含乙醇量不小于94%，塔底釜液中含乙醇不高于4%（均为质量分数）。 已知参数： （1）设计任务 ●进料乙醇 X = 20 %（质量分数，下同） ●生产能力 Q = 80 t/d ●塔顶产品组成 > 94 % ●塔底产品组成 < 0.1 % （2）操作条件 ●操作压强：常压 ●精馏塔塔顶压强：Z = 4 KPa ●进料热状态：泡点进料 ●回流比：自定待测 ●冷却水： 20 ℃ ●加热蒸汽：低压蒸汽，0.2 MPa ●单板压强：≤ 0.7 ●全塔效率：E T = 52 % ●建厂地址：天津地区 ●塔顶为全凝器，中间泡点进料，筛板式连续精馏 设计容： （1）设计方案的确定及流程说明 （2）塔的工艺计算 （3）塔和塔板主要工艺尺寸的计算（a、塔高、塔径及塔板结构尺寸的确定； b、塔板的流体力学验算； c、塔板的负荷性能图） （4）设计结果概要或设计一览表 （5）精馏塔工艺条件图 （6）对本设计的评论或有关问题的分析讨论
目录 一、精馏流程的确定 (3) 二、课程设计报告容 (3) 1.塔的物料计算 (3) 1.1 料液及塔顶、塔底产品含乙醇摩尔分数 (3) 1.2 平均摩尔质量 (3) 1.3 物料衡算 (3) 2.塔板数的确定 (4) 2.1 理论塔板数的求取 (4) 2.2 全塔效率 (6) 2.3 实际塔板数 (6) 3.塔点工艺条件及物性数据计算 (6) 3.1 操作压强 (6) 3.2 温度 (6) 3.3 平均摩尔质量 (7) 3.4 平均密度 (7) 3.5 液体表面力 (9) 3.6 液体黏度 (9) 4.精馏段气液负荷计算 (10) 5.塔和塔板主要工艺尺寸计算 (11) 5.1 塔径 (11) 5.2 溢流装置 (12) 5.3 塔板布置 (15) 5.4 筛孔数与开孔率 (15) 5.5 塔的有效高度（精馏段） (16) 5.6 塔高计算 (16) 6.筛板的流体力学验算 (16) 6.1 气体通过筛板压强降相当的液柱高度 (16) 6.2 雾沫夹带量的验算 (18) 6.3 漏液的验算 (18) 6.4 液泛验算 (18) 7.塔板负荷性能图 (19) 7.1 雾沫夹带线（1） (19) 7.2 液泛线（2） (20) 7.3 液相负荷上限线（3） (21) 7.4 漏液线（气相负荷下限线）（4） (21) 7.5 液相负荷下限线（5） (22) 8.筛板塔的工艺设计计算结果总表 (23) 9.精馏塔的附属设备及接管尺寸 (24) 三、设计小结 (25) 四、主要参考文献 (25)
乙醇-水精馏塔设计
化工原理课程设计说明书 ( 设计题目：乙醇－水精馏塔设计 设计者： 专业：化学工程与工艺 学号： 指导老师： " 2006年6月19日
化工原理课程设计任务 设计题目：乙醇－水精馏塔设计 ) 设计条件 系统进料：25oC 处理量： 25，000吨/年 进料浓度：28%乙醇（质量） 处理要求：塔顶乙醇浓度≥ 94% （质量） 塔底乙醇浓度≤ %（质量）塔顶压强：4kPa(表压) 进料状态：泡点进料 … 回流比： 冷却水温： 28oC 加热蒸汽： MPa（表压） 设备形式：筛板塔 年工作时： 7200小时 年工作日： 300天（连续操作） 塔顶冷凝器采用全凝器 塔低再沸器为间接蒸汽加热 ;
目录 一、前言…………………………………………………………… 二、设计方案简介………………………………………………… 三、| 艺流程图及说四、工 明…………………………………………... 五、工艺计算及精馏塔设计 1、工艺条件…………………………………………………………….. 2、汽液平衡数据……………………………………………………….. 3、物料衡算………………………………………………………………. 4、实际塔板数确定……………………………………………………… 5、精馏塔内汽液负荷计算………………………………………………… 6、工艺条件及物性数据计算……………………………………………… 7、} 8、塔和塔板主要工艺尺寸计算………………………………………… 9、塔板负荷性能图………………………………………………………… 六、辅助设备设选型计算 七、课程设计的其它问题……………………………………….. 八、选用符号说明……………………………………………… 九、参考文献……………………………………………………. 十、结束语…………………………………………………………、