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乙醇及水的精馏塔设计

题目：乙醇-水精馏塔工艺设计与塔顶冷凝器选型设计专业：煤炭深加工与利用

学生姓名：武婷

学号: 090010

小组成员:郭泽红

指导教师:

完成日期:

新疆工业高等专科学校教务处印制

（乌鲁木齐市830091）

化工原理

课程设计任务书设计题目：乙醇——水连续精馏塔的设计

设计人员

所在班级成绩

指导教师日期

一、设计题目：乙醇－水连续精馏塔的设计

二、设计任务及操作条件

（1）进精馏塔的料液含乙醇35%（质量分数，下同），其余为水；

（2）产品的乙醇含量不得低于94；

（3）塔顶易挥发组分回收率为99.5%；

（4）生产能力为25000吨/年94%的乙醇产品；

（5）每年按330天计，每天24h连续运行。

（6）操作条件

a) 塔顶压强 4kPa(表压)

b) 进料热状态自选

c) 回流比自选

d）加热蒸汽压力低压蒸汽（或自选）

e) 单板压降小于等于0.7kPa

三、设备形式：筛板塔或浮阀塔

四、设计内容：

1、设计说明书的内容

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性数据的计算；

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）对设计过程的评述和有关问题的讨论。

2、设计图纸要求：

1) 绘制生产工艺流程图（A2号图纸）；

2) 绘制精馏塔设计条件图（A2号图纸）。

五、设计基础数据：

1. 常压下乙醇——水体系的t-x-y数据；

2. 乙醇的密度、粘度、表面张力等物性参数。

。

第一章前言

化工生产中所处理的原料中间产品几乎都是由若干组分组成的混合物。其中大部分是均相混合物。生产中为满足要求需将混合物分离成较纯的物质。精馏是分离液体混合物（含可液化的气体混合物）最常用的一种单元操作。在化工、炼油、石油化工等工业中得到广泛应用。精馏过程在能量剂的驱动下（有时加质量剂）。使气、液两相多次直接接触和分离。利用液相混合物中各组分挥发度的不同。使易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。实现原料混合液中各组分的分离。该过程是同时进行传质、传热的过程。

在本设计中我们使用筛板塔。筛板塔的突出优点是结构简单造价低。合理的设计和适当的操作筛板塔能满足要求的操作弹性。而且效率高采用筛板可解决堵塞问题适当控制漏液。

筛板塔是最早应用于工业生产的设备之一。五十年代之后通过大量的工业实践逐步改进了设计方法和结构。近年来与浮阀塔一起成为化工生中主要的传质设备。为减少对传质的不利影响。可将塔板的液体进入区制成突起的斜台状这样可以降低进口处的速度使塔板上气流分布均匀。筛板塔多用不锈钢板或合金制成。使用碳钢的比率较少。

它的主要优点是：结构简单。易于加工。造价为泡罩塔的60左右。为浮阀塔的80%左右；在相同条件下。生产能力比泡罩塔大20%～40%；塔板效率较高。比泡罩塔高15%左右。但稍低于浮阀塔；气体压力降较小。每板降比泡罩塔约低30%左右。缺点是：小孔筛板易堵塞。不适宜处理脏的、粘性大的和带固体粒子的料液；操作弹性较小（约2～3）。

蒸馏是分离均相混合物的单元操作。精馏是最常用的蒸馏方式。是组成化工生产过程的主要单元操作。精馏是典型的化工操作设备之一。进行此次课程设计的目的是为了培养综合运用所学知识,来解决实际化工问题的能力,做到能独立进行化工设计初步训练。为以后从事设计工作打下坚实的基础。

第二章流程的确定和说明

2.1设计思路

首先，乙醇和水的原料混合物进入原料罐，在里面停留一定的时间之后，通过泵进入原料预

热器，在原料预热器中加热到泡点温度，然后，原料从进料口进入到精馏塔中。因为被加热到泡点，混合物中既有气相混合物，又有液相混合物，这时候原料混合物就分开了，气相混合物在精馏塔中上升，而液相混合物在精馏塔中下降。气相混合物上升到塔顶上方的冷凝器中，这些气相混合物被降温到泡点，其中的液态部分进入到塔顶产品冷却器中，停留一定的时间然后进入乙醇的储罐，而其中的气态部分重新回到精馏塔中，这个过程就叫做回流。液相混合物就从塔底一部分进入到塔底产品冷却器中，一部分进入再沸器，在再沸器中被加热到泡点温度重新回到精馏塔。塔里的混合物不断重复前面所说的过程，而进料口不断有新鲜原料的加入。最终，完成乙醇和水的分离。

2.1设计流程

乙醇—水混合液经原料预热器加热，进料状况为汽液混合物q=1 送入精馏塔，塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝，一部分入塔回流，其余经塔顶产品冷却器冷却后，送至储罐,塔釜采用直

接蒸汽加热,塔底产品冷却后,送入贮罐(附流程图)。

摘要

本设计是以乙醇――水物系为设计物系，以筛板塔为精馏设备分离乙醇和水。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乙醇－－水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。

通过计算得出xF=0.174 , xD=0.86 , xW=0.002 ,F=137.98kmol/h,实际板数为37块，工艺参数的选定泡点进料、泡点回流。回流比为2.78,进料位置为第11块，在板式塔主要工艺尺寸的设计计算中得出塔径

为1米，有效塔高19.7米，。通过筛板塔的流体力学验算，证明各指标数据均符合标准。本次设计过程正常，操作合适。

关键词：乙醇，水，二元精馏，筛板连续精馏精馏塔，提馏段

1塔的工艺计算

查阅文献，整理有关物性数据表1-1

1.1 进料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数

F ：进料量（kmol/s ） F x ：原料组成（摩尔分数。下同） D ：塔顶产品流量（kmol/s ） D x ：塔顶组成 W ：塔底残液流量（kmol/s ） W x ：塔底组成

根据公式： B

A A A A A M w

M w M w n +=

（1-1）

原料液乙醇的摩尔组成 F x =

18/6546/3546

/35+=17.40%

塔顶产品乙醇的摩尔组成 D x =18

/646/9446

/94+ =86%

塔底残夜乙醇的摩尔组成 W x =18

/5.9946/5.046

/5.0+=0.20%

1.2 平均摩尔质量

根据公式可得： b a a a M x M x M )1(_

-+= （1-2）

原料液的平均摩尔质量： kmol kg M F /90.2301.18)174.01(07.46174.0=?-+?= 馏出液的平均摩尔质量： kmol kg M D /14.4201.18)86.01(07.4686.0=?-+?= 塔釜残液的平均摩尔量： kmol kg M W /07.1801.18)002.01(07.46002.0=?-+?= 1.3全塔物料衡算：

进料量：

F=25000吨/年=137.98kkmol/h

全塔物料衡算式：F=D+W, F*F x =D*D x +W*W x

解之得：D=27.68kmol/h ，W=110.30kmol/s

1．4回流比的确定

1.4.1平均相对挥发度的计算

由相平衡方程 x

y )1(12-+=

α （1-3）

得： )

1()

1(--=

y x x y α （1-4）表1-2由常压下乙醇-水的平衡数据

由道尔顿分压定律 y i P P = B B A

A B A i x P x P V V =

=α （1-5）得 )

1()

1(A A A A B A B A i x x y y x x y y --==

α （1-6）将上表数据代入得：

则 04.3...1010321==ααααα 则平衡线方程 x

x x x x y 04.2104.3)104.3(104.3)1(12+=-+=--=

1.4.2最小回流比的计算和适宜回流比的确定

174.0=F x 86.0=D x 002.0=W x

因为 1=q 所以 174.0==F q x x 相平衡方程： 447.0)1(1=-+=

y αα

泡点进料： q y y =

最小回流比： 74.1174

.0447.0447

.086.0min =--=

--=

q q D x y y x R

任务要求操作回流比是最小回流比的1.6倍 78.274.16.16.1min =?==R R 1.4.3精馏段和提馏段操作线方程的确定

精馏段： h kmol RD L /01.777.2778.2=?==

h kmol D R V /71.1047.27)178.2()1(=?+=+=

11+++=

+R x x R R

y x n n （1-7）精馏段操作线方程： 228.1735.01+=+n n x y 提馏段： h kmol q l L /01.2170.140101.77D =?+=+= h kmol F F q V V /71.104)11(71.104)1(=-+=-+= w m m x V

x V L y -+1

（1-7）提馏段操作线方程：0017.0072.21-=+m m x y

通过精馏段操作线方程和提馏段操作线方程用图解法所得

理论塔板数为16块，其中第12块为进料板，精馏段的理论塔板数为12块。提馏段的理论塔板数为4块。得图如下：

图1-1 理论塔板数图解

1.5 精馏塔的塔顶、进料板、塔釜温度、全塔效率的确定

1.5.1全塔的相对平均挥发度的计算

常压下乙醇和水的气液平衡数据

表1—3 乙醇—水系统t—x—y数据

沸点t/℃乙醇摩尔数/%沸点t/℃乙醇摩尔数/%

气相液相气相液相

99.90.0040.0538227.356.44

99.80.040.5181.333.2458.78

99.70.050.7780.642.0962.22

99.50.12 1.5780.148.9264.70

99.20.23 2.9079.8552.6866.28

99.00.31 3.72579.561.0270.29

98.750.39 4.5179.265.6472.71

97.650.798.7678.9568.9274.69

95.8 1.6116.3478.7572.3676.93

91.3 4.1629.9278.675.9979.26

87.97.4139.1678.479.8281.83

85.212.6447.4978.2783.8784.91

83.7517.4151.6778.285.9786.40

82.325.7555.7478.1589.4189.41根据乙醇-水体系的相平衡数据可得：

乙醇相对分子质量：46；水相对分子质量：18

86.01==D x y 67.01=x C t d ?=16.78 (塔顶第一块板)

495.013=y 140.013=x C t f ?=61.83 (加料版) 103.016=y 01.016=x C t W ?=3.99 (塔底) 由相平衡方程式（1-3）和（1-4）得

由此式可求得 02.31=α 02.613=α 37.1116=α 精馏段的相对平均挥发度： 26.4131==ααα 提馏段的相对平均挥发度： 27.81613==ααα 精馏段的平均温度： C t t t f

d m ?=+=

9.802

提馏段的平均温度： C t t t f

w m ?=+=

5.912

表1-4 乙醇和水的粘度

在C ?90.80时，根据上图可知对应的375.0=x ，由《（液体粘度共线图）》查得

s p u a .m 42.0=乙醇()8.13,5.10==y x

在C ?5.91时，根据上图可知对应的041.0,=x ，由《（液体粘度共线图）》查得

s u .mp 365.0a =乙醇(8.13,5.10==y x ) 因为：粘度li i L u x ∑=?

所以：精馏段的平均粘度：.s 363.0329.0)375.01(42.0375.0a L mp u =?-+?= 提馏段的平均粘度：s .311.0308.0)041.01(365.0041.0,

a L mp u =?-+?=

用奥康奈尔法计算全塔效率 1.1)(49.0245.0??=-L T u E α

得：精馏段的全塔效率：%4.481.1)363.026.4(49.0245.0=???=-T E 提馏段的全塔效率：%8.421.1)311.027.8(49.0245.0=???=-T E

3实际塔板数的计算

根据公式： T

P E N N = （1-8）得：

精馏段的塔板数: 79.24%

4.4812

==P N 取整25块，考虑安全系数加一块为26块

提馏段的塔板数： 35.9%

8.424

==P N 取十块，考虑安全系数加一块为11块。

故进料板为27块，实际塔板数37块。

1.6精馏塔主体尺寸的确定

1.6.1精馏段的气液体积流量精馏段的已知数据

液相平均摩尔质量：kmol kg M M M D F /02.332/)14.4290.23(2/)(=+=+=

液相平均温度：C t t t D F m ?=+=+=89.802/)16.7861.83(2/)(

在平均温度为C ?89.80时

表1-5 乙醇和水的密度

用内插法求得：

3/179.971m kg =水ρ 3/110.735m kg =乙醇ρ

液相平均密度为：

水

乙醇

ρρρlm

x lm

,,-11

（1-9）

其中，平均质量分数67.02/)94.04.0(,=+=lm x 则：

00125.0179

.97167

.01110.73567.01=-+=

所以 3/800m kg lm =ρ

精馏段的液相负荷 h kmol RD L /01.777.2778.2=?== h m LM

L lm

n /18.3800

.3301.773=?=

=ρ

由 RT M m nRT PV == PRT RT V

PM == 所以： RT

ρ （1-10）精馏段塔顶压强 a D KP P 3.1053.1014=+= 若取单板压降为a KP 7.0，则：

进料板压强： a D F KP P P 5.123267.0=?+= 气相平均压强： a F D m KP P P P 4.1142

.1233.1052=+=+=

气相平均摩尔质量：kmol kg M Vm /94.372

.4492.30=+=

气相平均密度： 3/593.1)

27389.80(314.894

.375.123m kg RT M P Vm F Vm +??==

气相负荷： h kmol D R V /71.1047.27)178.2()1(=?+=+= s m VM V vm

n /6.2487597

.194

.3771.1043=?=

精馏段的负荷列于下表：

1.6.2提馏段的气液体积流量整理提馏段的已知数据列于下表:

采用与精馏段相同的计算方法可以得到提馏段的气液相负荷，列于下表：

1.7塔径的计算

由于精馏段和提馏段的上升蒸汽量相差不大，为便于制造，我们取两段的塔径相等。由以上的计算结果可以得到：

塔的平均蒸汽流量：s m V V V sT

sj S /759.02

691

.0827.02

3=+=

塔的平均液相流量：

s m L L L ST

Sj S /00108.02

000883

.0001275.02

3=+=

塔的气相平均密度: 3/25.8622

.9248002

m kg Vi

Vj V =+=

ρρρ 由塔径公式 u

V D s

π4=

（1-11）可知：由于示意的空塔气速ax um u )8.06.0(-=，因此，需先计算出最大允许气速ax um 。

即 v

um v

L ax ρρρ-= （1-12）取塔板间距m H T 4.0=，板上液高度m mm H L 06.060== 那么分离空间高度：m H H L T 34.006.04.0=-=- 气液动能参数：

0196.056

.425

.862759.000106.0=?=V L S S V L ρρ 从《化工原理》133P 的史密斯关联图查得：

图1-2 史密斯关联图

表面张力：069.020=C ,因为2

.020)20

C C =,需先求平均表面张力表1-6 乙醇和水的表面张力

根据上图使用内插法得：

塔顶：m N /m 3.17=乙醇σ m N /m 99.62=水σ

塔顶平均表面张力：m mN m D /7.2399.62)86.01(3.1786.0=?-+?=σ 进料板 m /m 78.16N =乙醇σ m N /m 76.61=水σ

进料板的平均表面张力：m mN m F /93.5376.61)174.01(78.16174.0=?-+?=σ 塔底 m N /m 27.15=乙醇σ m /m 52.58N =水σ

塔底的平均表面张力： m /43.5852.58)002.01(27.15002.0m mN w =?-+?=σ

精馏段液体平均表面张力：m mN m /82.382

.537.231=+=

提馏段液体平均表面张力：m mN m /18.562

.5893.532=+=

σ 全塔液相平均表面张力：m mN m /35.453

.5893.537.23=++=

σ 0811.0)0448

.0020.0(069

.0)6020.0(2.02.020===

C C

s m C

u V V L /098.2286

.1286

.125.8620811.0max =-?=-=ρρρ 取空塔速率为最大允许速率的0.7倍，则空塔速率为：s m u /469.1098.27.0=?= 则塔径为： m u

V D g

867.0469

.114.37025

.044=??=

根据标准塔径圆整为： mm m D 10001== 此时，精馏塔的上升蒸汽速度为：s m D V U sj j /754.11

14.3377

.1442

2=??=

π 提馏段的上升蒸汽速度为：s m D V U sT i /752.1114.3375

.1442

2=??==

π 安全系数：

793.0098

.2754

.1max

U U j 792.0098.2752.1max ==

U U T max U U T

和max

U U j 均在0.6-0.8之间，符合要求。 1.8塔高的计算

1.8.1 塔的高度可以由下式计算: W F T T P H H SH H S N H Z +++--+=)2(

一直实际塔板数N=37块，板间距m H T 4.0=，由于料液较轻的话，无需经常清洗，可取每隔8块

板设一个人孔，则人孔数目S 为：个463.318

≈=-=

S 取人孔两板之间的间距m H T 6.0=，则塔顶空间m H P 2.1=，塔底空间m H W 5.2=，进料板空间高度： m H F 8.0=，

那么全塔高度： m Z 7.195.28.06.044.0)4237(2.1==+?+?--+= 1.8.2塔板结构尺寸的确定

由于塔径大于800mm ，所以采用单溢流型分。

取无效边缘区宽度mm W C 40=,泡沫区宽度mm W S 70= 查得堰长： mm Lw 650= 弓形溢流管宽度: mm W D 120= 弓形降液管面积: 20534.0m A f = 降液管面积与塔截面积之比：

%8.6=T

f A A

堰长与塔径之比

650.01000

650

==D L W 降液管的体积与液相流量之比τ，即液体在降液管中停留时间一般应大于5S,液体在精馏段降液管内的停留时间：

S L A ST

H f T 502.29000736

.04

.00534.0>=?=

?τ符合要求

液体在提馏段降液管内的停留时间：

s L H A ST

T f 575.16001275

.04

.00534.0>=?=

?τ符合要求

1.8.3弓形降液管

采用平直堰，堰高O W L W h h h -=

L h —板上液层深度一般不宜超过60—70mm

OW h —堰上液流高度

堰上液流高度可根据如下公式计算：

)(00284.0W

L Ls

E h =

E —液体的收缩系数 S L —液相的体积流量 W L —堰长精馏段：E E h OW 0157.0)65

.018.3(00284.03

由

65.0=D L w 78.765

.018.3)(5.25.2==W S L L 查手册知76.0=E 则 m h O W 0119.076.00157.0=?= m L W 05881.00119.0065.0=-= 降液管底部离塔板距离O h ,考虑液封取O h 比W h 小mm 15 即 04381.0015.00581.0=-=O h 同理

提馏段: E E h ow 0412.0)65

.059.4(00248.03

由

65.0=D LW 78.1365.059

.4)(5

.25.2==w s L L 查手册 E=1.038

m h ow 043.0038.10412.0=?= m h w 017.0043.006.0=-=

m h o 002.0015.0017.0=-= 1.8.4开孔面积的计算

已知 m W d 12.0=

近取无效边缘区宽度m W c 04.0= 泡沫区宽度m W S 07.0= 阀孔总面积可由下式得：

?????

+-=?

)arcsin(1802222r x r x r x A a π （1-13） m W W D x d s 31.0)102.007.0(21

)(2=+-=+-=

46.004.05.02

=-=-=C W D

所以 2

222523.0)46.031.0arcsin(46.018014.331.046.031.02m A a =?????

???+-?=? （1）筛板的筛孔和开孔率

因乙醇-水组分无腐蚀性，可选用mm 3=δ的碳钢板，取筛孔直径mm d o 5= 筛孔按正三角排列：

图1-3 筛孔的排列方式

孔中心距mm d t o 15533=?== 筛孔数目：26927.2691152532

.011580001158000≈=?==

A n a 个

开孔率： %07.10)5

15(907

.0)(907.041222

===?=d

t t

d n o

π? (在5-15%范围内)

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。

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

分离乙醇水精馏塔设计(含经典实用工艺流程图和塔设备图).doc

分离乙醇-水的精馏塔设计设计人员：所在班级：化学工程与工艺成绩：指导老师：日期：

化工原理课程设计任务书一、设计题目：乙醇---水连续精馏塔的设计二、设计任务及操作条件（1）进精馏塔的料液含乙醇35％（质量分数，下同），其余为水；（2）产品的乙醇含量不得低于90％；（3）塔顶易挥发组分回收率为99％；（4）生产能力为50000吨/年90％的乙醇产品；（5）每年按330天计，每天24小时连续运行。（6）操作条件 a）塔顶压强 4kPa （表压） b）进料热状态自选 c）回流比自选 d）加热蒸汽压力低压蒸汽（或自选） e）单板压降 kPa。三、设备形式：筛板塔或浮阀塔四、设计内容： 1、设计说明书的内容 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性数据的计算； 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）对设计过程的评述和有关问题的讨论； 2、设计图纸要求； 1）绘制生产工艺流程图（A2 号图纸）； 2）绘制精馏塔设计条件图（A2 号图纸）；五、设计基础数据： 1.常压下乙醇---水体系的t-x-y 数据； 2.乙醇的密度、粘度、表面张力等物性参数。一、设计题目：乙醇---水连续精馏塔的设计二、设计任务及操作条件：进精馏塔的料液含乙醇35％（质量分数，下同），其余为水；产品的乙醇含量不得低于90％；塔顶易挥发组分回收率为99％，生产能力为50000吨/年90％的乙醇产品；每年按330天计，每天24小时连续运行。塔顶压强 4kPa （表压）进料热状态自选回流比自选加热蒸汽压力低压蒸汽（或自选）单板压降≤0.7kPa。三、设备形式：筛板塔四、设计内容： 1）精馏塔的物料衡算：原料乙醇的组成 xF＝＝0.1740

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

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)

乙醇及水的精馏塔设计

题目：乙醇-水精馏塔工艺设计与塔顶冷凝器选型设计专业：煤炭深加工与利用学生姓名：武婷学号: 090010 小组成员:郭泽红指导教师: 完成日期: 新疆工业高等专科学校教务处印制（乌鲁木齐市830091）

化工原理课程设计任务书设计题目：乙醇——水连续精馏塔的设计设计人员所在班级成绩指导教师日期

一、设计题目：乙醇－水连续精馏塔的设计二、设计任务及操作条件（1）进精馏塔的料液含乙醇35%（质量分数，下同），其余为水；（2）产品的乙醇含量不得低于94；（3）塔顶易挥发组分回收率为%；（4）生产能力为25000吨/年94%的乙醇产品；（5）每年按330天计，每天24h连续运行。（6）操作条件 a) 塔顶压强 4kPa(表压) b) 进料热状态自选 c) 回流比自选 d）加热蒸汽压力低压蒸汽（或自选） e) 单板压降小于等于三、设备形式：筛板塔或浮阀塔四、设计内容： 1、设计说明书的内容 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性数据的计算； 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）对设计过程的评述和有关问题的讨论。 2、设计图纸要求： 1) 绘制生产工艺流程图（A2号图纸）； 2) 绘制精馏塔设计条件图（A2号图纸）。五、设计基础数据： 1. 常压下乙醇——水体系的t-x-y数据； 2. 乙醇的密度、粘度、表面张力等物性参数。。

第一章前言化工生产中所处理的原料中间产品几乎都是由若干组分组成的混合物。其中大部分是均相混合物。生产中为满足要求需将混合物分离成较纯的物质。精馏是分离液体混合物（含可液化的气体混合物）最常用的一种单元操作。在化工、炼油、石油化工等工业中得到广泛应用。精馏过程在能量剂的驱动下（有时加质量剂）。使气、液两相多次直接接触和分离。利用液相混合物中各组分挥发度的不同。使易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。实现原料混合液中各组分的分离。该过程是同时进行传质、传热的过程。在本设计中我们使用筛板塔。筛板塔的突出优点是结构简单造价低。合理的设计和适当的操作筛板塔能满足要求的操作弹性。而且效率高采用筛板可解决堵塞问题适当控制漏液。筛板塔是最早应用于工业生产的设备之一。五十年代之后通过大量的工业实践逐步改进了设计方法和结构。近年来与浮阀塔一起成为化工生中主要的传质设备。为减少对传质的不利影响。可将塔板的液体进入区制成突起的斜台状这样可以降低进口处的速度使塔板上气流分布均匀。筛板塔多用不锈钢板或合金制成。使用碳钢的比率较少。它的主要优点是：结构简单。易于加工。造价为泡罩塔的60左右。为浮阀塔的80%左右；在相同条件下。生产能力比泡罩塔大20%～40%；塔板效率较高。比泡罩塔高15%左右。但稍低于浮阀塔；气体压力降较小。每板降比泡罩塔约低30%左右。缺点是：小孔筛板易堵塞。不适宜处理脏的、粘性大的和带固体粒子的料液；操作弹性较小（约2～3）。蒸馏是分离均相混合物的单元操作。精馏是最常用的蒸馏方式。是组成化工生产过程的主要单元操作。精馏是典型的化工操作设备之一。进行此次课程设计的目的是为了培养综合运用所学知识,来解决实际化工问题的能力,做到能独立进行化工设计初步训练。为以后从事设计工作打下坚实的基础。第二章流程的确定和说明设计思路首先，乙醇和水的原料混合物进入原料罐，在里面停留一定的时间之后，通过泵进入原料预

分离乙醇水精馏塔设计含经典工艺流程图和塔设备图

分离乙醇-水的精馏塔设计设计人员：所在班级：化学工程与工艺成绩：指导老师：日期：

1、设计说明书的内容 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性数据的计算； 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）对设计过程的评述和有关问题的讨论； 2、设计图纸要求； 1）绘制生产工艺流程图（A2 号图纸）； 2）绘制精馏塔设计条件图（A2 号图纸）；五、设计基础数据： 1.常压下乙醇---水体系的t-x-y 数据； 2.乙醇的密度、粘度、表面张力等物性参数。

一、设计题目：乙醇---水连续精馏塔的设计二、设计任务及操作条件：进精馏塔的料液含乙醇35％（质量分数，下同），其余为水；产品的乙醇含量不得低于90％；塔顶易挥发组分回收率为99％，生产能力为50000吨/年90％的乙醇产品；每年按330天计，每天24小时连续运行。塔顶压强 4kPa （表压）进料热状态自选回流比自选加热蒸汽压力低压蒸汽（或自选）单板压降≤0.7kPa。三、设备形式：筛板塔四、设计内容： 1）精馏塔的物料衡算：原料乙醇的组成 xF＝＝0.1740 原料乙醇组成 xD0.7788 塔顶易挥发组分回收率90％平均摩尔质量 MF = 由于生产能力50000吨／年，. 则 qn，F 所以，qn，D 2）塔板数的确定：

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…………………………………………………………、

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-水精馏塔课程设计浮阀塔

目录设计任务书 (4) 第一章前言 (5) 第二章精馏塔过程的确定 (6) 第三章精馏塔设计物料计算 (7) 3.1水和乙醇有关物性数据 (7) 3.2 塔的物料衡算 (8) 8 8 8 3.3塔板数的确定 (8) N T 8 N T 9 3.4塔的工艺条件及物性数据计算 (11) P m 12 t m 12 M精 12 ρ 13 M σm (13) μ 14 m L， 14 第四章精馏塔设计工艺计算 (15) 4.1塔径 (15) 4.2精馏塔的有效高度计算 (16) 4.3溢流装置 (16) l W 16 h W 16 W d A f 16 h o 17

4.4塔板布置及浮阀数目排列 (17) 4.5塔板流体力学校核 (18) 18 18 4.6雾沫夹带 (18) 4.7塔板负荷性能图 (19) 19 20 20 20 21 4.8塔板负荷性能图 (22) 设计计算结果总表 (23) 符号说明 (24) 关键词 (25) 参考文献 (25) 课程设计心得 (26) 附录 (27) 附录一、水在不同温度下的黏度 (27) 附录二、饱和水蒸气表 (27) 附录三、乙醇在不同温度下的密度 (27) 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：60000（吨/年）（2）料液浓度：30（wt%）（3）产品浓度：92.5（wt%）（4）易挥发组分：99.9% （5）每年实际生产时间：7200小时/年（6）操作条件：

精馏塔塔顶压力常压进料热状态自选回流比自选加热蒸汽压力低压蒸汽单板压降不大于0.7kPa 乙醇-水平衡数据自查（7）设备类型为浮阀塔三、设计任务 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（可以不画） 8、精馏塔接管尺寸计算 9、绘制工艺流程图 10、对设计过程的评述和有关问题的讨论乙醇——水溶液连续精馏塔优化设计第一章前言乙醇在工业、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、

乙醇-水精馏塔浮阀塔课程设计

化工原理课程设计乙醇——水混合液精馏塔设计刘入菡应用化学专业应化1104班学号110130106 指导教师顾明广摘要本设计为分离乙醇-水混合物，采用筛板式精馏塔。精馏塔是提供混合物气、液两相接触条件，实现传质过程的设备。它是利用混合物中各组分挥发能力的差异，通过液相和气相的回流，使混合物不断分离，以达到理想的分离效果。选择精馏方案时因组分的沸点都不高所以选择常压，进料为泡点进料，回流是泡点回流。塔顶冷凝方式是采用全凝器，塔釜的加热方式是使用再沸器。精馏过程的计算包括物料衡算，热量衡算,塔板数的确定等。然后对精馏塔进行设计包括：塔径、塔高、溢流装置。最后进行流体力学验算、绘制塔板负荷性能图。乙醇精馏是生产乙醇中极为关键的环节，是重要的化工单元。其工艺路线是否合理、技术装备性能之优劣、生产管理者及操作技术素质之高低，均影响乙醇生产的产量及品质。工业上用发酵法和乙烯水化法生产乙醇，单不管用何种方法生产乙醇，精馏都是其必不可少的单元操作。浮阀塔具有下列优点：1、生产能力大。2、操作弹性大。3、塔板效率高。4、气体压强降及液面落差较小。5、塔的造价低。浮阀塔不宜处理易结焦或黏度大的系统，但对于黏度稍大及有一般聚合现象的系统，浮阀塔也能正常操作。关键词：乙醇水精馏浮阀塔连续精馏塔板设计

目录前言 (1) 第一章设计任务书 (2) 1.1、设计条件 (2) 1.2、设计任务 (2) 1.3、设计内容 (3) 第二章设计方案确定及流程说明 (5) 第三章塔板的工艺设计 (7) 3.1、全塔物料衡算 (7) 3.2、塔内混合液物性计算 (8) 3.3、适宜回流比 (15) 3.4、溢流装置 (21) 3.5、塔板布置与浮阀数目及排列 (22) 3.6、塔板流体力学计算 (25) 3.7、塔板性能负荷图 (29) 3.8、塔高度确定 (33) 第四章附属设备设计 (35) 4.1、冷凝器的选择 (35) 4.2、再沸器的选择 (36) 第五章辅助设备的设计 (38) 5.1、辅助容器的设计 (38) 5.2、管道设计 (39)

乙醇-水板式精馏塔设计

目录设计任务书目录.................................................... 设计任务书............................. 1.概述 0 1.1塔板性质 0 1.2筛板塔的特点如下 0 1.3精馏的作用 0 1.4设计方案 (1) 1.5 设计思路 (1) 2 塔板的工艺设计 (1) 2.1精馏塔全塔物料衡算 (2) 2.1.1操作温度的计算 (2) 2.1.2平均摩尔质量的计算 (3) 2.1.3平均密度的计算 (4) 2.1.4平均表面张力的计算 (6) 2.1.5平均黏度的计算 (9) 2.1.6相对挥发度的计算 (10) 2.2理论塔的计算 (10) 2.3塔径的初步设计 (12) 2.3.1气、液相体积流量计算 (12) 2.3.2 空塔气速 (13) 2.3.3塔高的计算 (15) 2.4溢流装置 (15) l (15) 2.4.1堰长 W

2.4.2弓降液管的宽度和横截面积 (16) 2.4.3降液管底隙高度 (16) 2.5.2.筛孔数目及排列 (17) 3. 塔板的流体力学验算 (18) 3.1塔板压降 (18) h (18) 3.1.1 气体通过干板的阻力压降 C h (19) 3.1.2 气体通过板上液层的压降 1 h (19) 3.1.3 气体克服液体表面张力产生的压降 σ ? (20) 3.1.4 液体通过每层筛板的压降P 3.2液面落差 (20) 3.2.1雾沫夹带量v e的验算 (20) 3.2.2 漏液的验算 (21) 3.2.3液泛的验算 (21) 3.3塔板负荷性能图 (22) 3.3.1物沫夹带线 (22) 3.3.2液泛线 (23) 3.3.3液相负荷上限线 (24) 3.3.4漏液线（气相负荷下限线） (24) 3.3.5液相负荷下限线 (26) 4. 塔附件设计 (28) 4.1接管 (28) 4.1.1进料管 (28) 4.1.2 回流管 (28) 4.1.3塔底出料管 (28) 4.1.4塔顶蒸气出料管 (29) 4.1.5塔底进气管 (29)

分离乙醇水精馏塔设计含工艺流程图和塔设备图

分离乙醇水精馏塔设计含工艺流程图和塔设备图集团标准化工作小组 [Q8QX9QT-X8QQB8Q8-NQ8QJ8-M8QMN]

分离乙醇-水的精馏塔设计设计人员：所在班级：化学工程与工艺成绩：指导老师：日期：

二、设计任务及操作条件：进精馏塔的料液含乙醇35％（质量分数，下同），其余为水；产品的乙醇含量不得低于90％；塔顶易挥发组分回收率为99％，生产能力为50000吨/年 90％的乙醇产品；每年按330天计，每天24小时连续运行。塔顶压强 4kPa （表压）进料热状态自选回流比自选加热蒸汽压力低压蒸汽（或自选）单板压降≤。三、设备形式：筛板塔四、设计内容： 1）精馏塔的物料衡算：原料乙醇的组成 xF＝＝原料乙醇组成塔顶易挥发组分回收率90％平均摩尔质量 MF = 由于生产能力50000吨／年，. 则 qn，F 所以，qn，D 2）塔板数的确定：