酒精生产过程中精馏塔的设计
一．设计题目、任务和条件
(一) 设计题目
酒精生产过程中精馏塔的设计
（二）设计任务
1.简述酒精精馏过程的生产方法及特点，
2.论述精馏总体结构(塔型、主要结构)的选择和材料选择；
3.精馏过程的计算
（1）精馏过程的物料衡算
（2）精馏过程的热量衡算
（3）理论塔板层数的确定
（4）最小回流比及操作回流比的确定
（5）塔高的计算
（6）塔径塔板设计
（7）进出管径的计算
（8）浮阀数目及排列
（9）流体力学验算
（10）设计图要求
●1、用594×841图纸绘制装置图一张：一主视图，一俯视图，一剖面图，
两个局部放大图。设备技术要求、主要参数、接管表、部件明细表、标题栏。
●2、用420×594图纸绘制设备流程图一张；
3、用坐标纸绘制乙醇—水溶液的y-x图一张，并用图解法求理论塔板数
（三）设计条件
1、生产能力：40 t/d二级酒精
2、原料：乙醇含量29.8%（wt）的粗馏冷凝液，以乙醇——水二元系为主；
3、采取直接蒸汽加热：
4、采取泡点进料：q=1
5、馏出液中乙醇含量>95％(V)，并符合二级酒精标准：
6、釜残液中乙醇含量不大于0．2％(W)
7、四级酒精(含乙醇为95％(V)其它无要求)的产出率为二级酒精的2％；
8、塔顶温度78℃，塔底温度100-104℃；
9、塔板效率0.3-0.4或更低；
10、精馏段塔板数计算值～22层，工厂32层，
提馏段塔板数计算值～10层，工厂16层；
11、二级酒精从塔第三、四、五层提取；
12、二、四级酒精的冷却温度为25℃，冷却水温度：进口20℃，出口35-40℃
13、回流比大致范围3.5-4.5（通过最少回流比计算）
14、其他参数(除给出外)可自选
15. 单板压降不大于0.7KPa
二．酒精生产的基本情况
（一）工业酒精生产方法简介
工业上生产酒精主要有两种方法：合成法和发酵法
工业上用的最广的是发酵法：
●微生物细胞在无氧条件下，进行无氧呼吸，将吸收的营养物质通过细胞内酶的
作用，进行一系列的生物化学反应，把复杂的有机物分解为比较简单的生化中间产物，同时放出一定能量的过程－－发酵
●简单地说，就是在无氧条件下，微生物将复杂的有机物转变为简单的产物的过
程，就叫做发酵
●其工艺流程如下：
原料、淀粉（红薯干或玉米）
↓
中碎
↓
细碎
↓
润湿调浆←加热
↓
蒸煮、加压到4atm
↓
蒸汽直接加热到糊精
↓
糖化酶→糖化成葡萄糖、水、渣
↓
发酵生产酒精
酵母→其中乙醇7%～8%，最大处10%
其他有机物有杂醇、醛、酸等
渣主要是酒糟、水等
↓
直接蒸汽→粗馏→酒糟、水
↓
冷凝
↓
直接蒸汽→精馏→二级酒精、四级酒精、杂醇、油水
设备流程图
（二）酒精精馏的生产方法及特点
1. 生产过程的特点概述：
（1）以乙醇——水二元物系为主，在蒸馏釜残液中的主要成分加水，在低
浓度下轻组分的相对挥发度较大，则可用直接蒸汽加热，因而可以利用压强
较低的加热蒸汽以节省操作费用，并省掉直接加热设备。
（2）该设计主要是设计酒精生产的最后一个环节——精馏。其过程如下所
述；
气相进塔的两塔流程
液相进塔的两塔流程
回流装置
（三）计算过程
1. 精馏流程和塔型的选择
乙醇和水混合料经预热器加热至泡点后，送至精馏塔，塔顶采用全凝器冷凝后，一部分作回流，其余为塔顶产品经冷却后送贮槽，塔釜采用直接蒸汽供热，塔底产品经冷却后送至贮槽，流程图如下图：
根据生产任务，若按每天开动设备24小时计算，产品流量为1.67t/h ，由于产品粘度较小，流量较大，为减少造价，降低生产过程中压降和塔板液面落差的影响，提高生产效率，选用浮阀塔。
塔设备的高度与直径之比，因情况不同，差别很大，塔外壳用钢板焊制，也可用铸铁铸造，每层塔板为一节，并用法兰连接。
塔体材料和踏板材料均选用Ti Ni Cr 918,因这种不锈钢具有高的强度极限，较低的屈服极限，极好的塑性和韧性，他的焊接性能和冷弯成形等工艺性也很好，是目前制造容器、塔的最广泛的一类不锈钢，又因为这种钢在乙醇介质中有很好的耐腐蚀性，所以选用Ti Ni Cr 918。
2，塔的物料衡算：
2.1原料液及塔顶,塔底产品含乙醇(易挥发组分)摩尔分率 乙醇的摩尔质量 M A =46 ㎏/kmol 水的摩尔质量M B =18 ㎏/kmol X F =
18
/2.7046/8.2946
/8.29 =0.142
X D =18/1000546/7909546
/79095?+??=0.855
X W =
18
/8.9946/2.046
/2.0+=0.000784
其中
X F —原料液的摩尔分率 X D —塔顶产品的摩尔分率 X W —底产品的摩尔分率
酒精浓度的换算如表2所示
2.2原料及塔顶塔底摩尔质量
M F = 0.142 ?46+(1-0.142) ?18=21.976 kg/kmol
M D =0.855 ?46+(1-0.855) ?18=41.94 kg/kmol
M W =0.00078 ?46+(1-0.0078) ?18=18.022 kg/kmol
其中:M F —原料液的平均摩尔质量,kg/kmol
M D —塔顶产品的平均摩尔质量,kg/kmol M W —塔顶产品的平均摩尔质量,kg/kmol 2.3物料衡算
总物料衡算 F+V 0=W+D 易挥发组分FXf=DXd+WXw
已知 D=40000/(41.94 ?24)=39.74Kmol/h 直接蒸汽加热V=V 0=L+D=(R+1)*D
由后面所作乙醇-水溶液的y x 图知回流比R=3.8684 ∴V=V 0=(3.8684+1)×89.41=158.36kmol/h
联立解得F=239.05kmol/h W=199.02kmol/h 其中
F — 原料液流量, kmol/h
D —塔顶产品(馏山液)流量,kmol/h W —塔底产品(釜底液)浪量,kmol/h V 0— 直接加热蒸汽摩尔质量,kmol/h
V — 精馏段中上升蒸汽摩尔质量,kmol/h 2.4热量衡算
查得质量分率29.8%的乙醇的泡点为84.7℃
且84.7℃时ρ水= 968.745kg/m 3 ρ乙醇=732.65 kg/m 3
x F =29.8% x W =0.2% 已知:x D =93.5%
采用过热蒸汽加热,可取加热蒸汽温度t=130℃,查得水蒸汽的焓I V = 93.5%(W)的酒精的沸液焓I LD =244.54Kj/h 29.8%(W)酒精的沸液焓I F =404.98 Kj/h 93.5%(W)酒精的沸液焓I VD =1208.67 Kj/h 0.2%(W)酒精的沸液焓I W =419.8 Kj/h 2.4.1全塔的热量衡算:
根据热量守衡,有P W V L V F Q W Q V Q Q V Q FQ ++=++00
左边=478.10*537.86*21.976+2708.9*435.28*18.02184+244.92*317.29*4194
=3.02*7
10 Kj/h
右边=1204.475*435.28*41.94+447.79*398.04*18.02184+ P Q 求得P Q =4.96*6
10 Kj/h
R 由后面作图可求得. 2.4.2冷凝器的热量衡算
根据公式QC=(R+1)D(I VD -I LD ),其中R=3.8684,将数据代入得: Q C =21.75*6
10 Kj/h.
其中:Q C 损失的热量,kJ/h 2.4.3再沸器的热量衡算
由于本设计未采用再背时器,故不做热量衡算 2.4.4预热哭喊 的的热量衡算
对预热器有:FI0+QP=FIP 故QP=F(IF-I0) 则P Q =3.50*610 Kj/h 其是:QP 预热器的热负荷, CP 原料液平均比热容 原料液的温度 冷却水进口温度
3.塔板数的确定
3.1理论塔板数NT 的求取
乙醇水属理想物系,可采用图解法求理论塔板数 3.1.1
乙醇-水物系的y-x 图
根据常压下乙醇-水物系的气液平衡数据,作出y-x 图,见A1坐标纸上的乙醇水溶液的y-x 图
3.1.2求最水回流比Rmin 以及操作回比
在乙醇水溶液的y-x 图上利用M.T 图解法可得 Yq=0.385 Xq=Xf=0.142 故最水回流比为 Rmin=1.99342 Q 线性方程
因为泡点进料,故q=1,XF=Xq 取操作回流比为
R=R2Rmin=2*1.93=3.8684 (在3.4 -3.5之间,符合要求) 3.1.3精馏段操作线方程 Y=8684.31855
.08486
.318684
.31
1
+++=++
+R X X R R
D
Y=1756.07945.0+=X y
由图可得理论板层数NT=21层,其中,精馏段为16层,提馏段4层,第17层为进料板. 其中:Yq,Xq-q 线与平衡线的交点坐标可以由图读出 Rmin-最小回流比,无因次 R-回流比,无因次
3.2全塔效率的求取,由式样ET=0.17-0.616lg m u
已知:tD=78℃ tB=100-104℃(取tB=102℃),则塔的平均温度为 tm=90℃
已知90℃下,乙醇和水的粘度分别为: μ乙醇=0.4mPaS μ水=0.3165mPaS 该温度下的进料液相平均粘度为:
Μm=0.142μ乙醇+(1-0.142) μ水=0.142*0.4+0.858*0.3165=0.3284 mPaS 全塔效率:ET=0.4679=46.79% 其中:ET 全塔效率,无因次 tD-塔顶温度, tB 塔底温度, μ乙醇的粘度,
μm 原料液的平均粘度 3.3实际塔板数N
精馏段精N =16/0.4679=34.2 取35层
提镏段提N = 5/0.4679=10.7 取11层
进料板取层取36层
4.塔的工艺条件及有关物性数据的计算 4.1操作压强Pm
因为采用常压精馏,故塔顶压强为PD=101.3KPa,取每层塔板的压降为 △P=0.7 KPa 则进料板压强PF=101.3+35*0.7=125.8 KPa
精馏段平均操作压强Pm=（101.3+125.8）/2=113.55 KPa 4.2操作温度tm 塔顶温度tm= 78℃
查得质量分数为29.8%的乙醇的泡点,既tF=84.7℃ 精馏段的平均温度为精m t =（78+84.7）/2=81.35℃ 4.3平均摩尔质量Mm
塔顶平均摩尔质量计算:XD=y1=0.855
由平衡曲线得X1=0.85
m V D M =41.94Kg/Kmol m L D M =41.8 Kg/Kmol
进料板平均摩尔质量计算:XF= 0.088 yF=0.408
m V F M =29.424 Kg/Kmol m L F M =20.464 Kg/Kmol
则精馏段的平均分子量为:
精m V M =35.682 Kg/Kmol 精m L M =31.132 Kg/Kmol
其中:
m V D M 塔顶气相平均摩尔质量, m L D M 塔底淮相平均摩尔质量 m V F M 进料板处气相平均摩尔质量 m L F M 进料处液相平均摩尔质量, 精m V M 气相平均摩尔质量,
精m L M 液相平均摩尔质量,
4.4平均密度
4.4.1液相平均密度 依右式LB B LA A a a ρρρ//1
m +=（a 为质量分数）
对<<化工课程式设计>>所给数据进行插什求得:tD=78℃时
LA ρ=737.2Kg/3m LB ρ=973 Kg/3m
塔顶液相的质量分率:
A a =0.935
LmD ρ=749.52 Kg/3m
进料板液相的质量分率: 由F t =84.7℃查得
LA ρ=729.76Kg/3m LB ρ=967.9 Kg/3m
A a =0.2682
得: LmD ρ=890.01 Kg/3
m
故精馏段平均液相密度Lm ρ=819.765 Kg/3
m 4.4.2汽相平均密度
i i i m x σρ∑==1
m ρ=（14.82+2.62）/2=8.72mN/m
4.5液体平均表面张力 液相平均表面张力的计算:
i i Lm u x u lg lg ∑=
查得:tD=78℃时
乙醇u =0.47mPaS 水u =0.36642mPaS
所以液体平均粘度依下式计算,得 LDm u =0.497 mPaS 而当tF=84.7℃,查得：
乙醇u =0.43mPaS 水u =0.3377mPaS
所以则进料板液相平均粘度的计算
LFm u =0.342 mPaS
精馏段液相平均粘度为
Lm u =（0.497+0.342）/2=0.4195 mPaS
其中: LDm u 塔顶液相平均粘度
LFm u 进料板液相平均粘度
4.6精馏塔气液负荷计算
V=(R+1)×D=(3.8486+1)×39.74=158.368kmol/h
s vm 213.5836.494=
36003600 1.412
vm VM V ρ?=
?精精=2.2673
/m s
L=R*D=3.84861×39.74=153.73kmol/h
3600Lm s Vm LM L ρ=
精精
=0.0016217 kmol/h
h 3600s L L ==5.838 kmol/h
5，塔和塔顶工艺尺寸计算 （1）塔径D
参考《化工原理课程设计》表4-1“板间距与塔径关系”表，初选板间距T H =0.40m,取板上液层高度l h =0.06m,故
T H -l h =0.40-0.06=0.34m
(
)()
01724.0412
.1765
.819267.20016217
.02
1
2
1
==?
?? ????? ?
?V L s s V L ρρ
查图4-5，Smith 关联图得20C =0.066，校正C ，则：
(
)
056.020
72
.8066.0202
.02
.020==?
?
? ??==ρC C
s
m C
u V V
l 348.1412.1412.1765.819056.0max =-=-=ρρρ
取安全系数为0.70，则：
s
m u u MAX 09436.0348.1*70.070.0===
m u
V D s
7494.19436
.0*14.3267
.2*44===
π
按标准塔，圆整后D=1.8m
塔截面：5.24
2==
D A T π
空塔气速：s
m A V V T
s
907.05
.2267
.2===
（2）溢流装置
采用单溢流，弓形降液管，凹形受液盘及平行溢流堰，不设进口堰，各项计算如下： 1， 溢流堰长w l
取溢流堰长m D l w 188.18.1*66.066.0=== 2.出口堰高w h
W L h h h w 0-=
由
66.08
.1188
.1==D
l w
m L L w
h
50.1666.0838
.55
.25
.2==
查图4-9，液流收缩系数计算图得E=1.07
则：()
m
h m l L E h w w h W 0513.0008783.006.0008783.0188.1838.507.1*100084.2100084.232
32
0=-===??? ??=
3.降液管的宽带wd 与降液管的面积f A 由
66.0=D
l w
，查图4-11，弓形降液管的宽度与面积图可知，124.0=D
W d
0722.0=T
f
A A ，故
m D w d 2232.08.1*124.0*0124.0===
22734.14
0605.3*14.3*722.04/*0722.0m D A f ===π
计算液体在降液管停留时间以及检验降液管面积，即
/f T s A H L τ==1.734*0.4/0.0016217=427.70s(>5S 符合要求)
4.降液管管底底隙高度h o
取液体通过降隙管底隙的流速
0'u 为0.08m/s ，则
0018959.008.0*188.1*9/0016217.09/h 00===u l L w s
m h h w 006.004940.00018959.00513.00>=-=-
(3)塔板布置
（1）取边缘区宽度W C =0.07m 安定区宽度W S =0.1m
(2)计算开孔面积()
???
?????+-=-180sin 21222a r x r x r x A π
其中m W W D x d s 375.0)1.0225.0(2/4.1)(2/=+-=+-=
m W D r c 63.007.02.142/=-=-=
故：a A =0.8652
m
(4)开孔数n 与开孔率f
取筛孔的孔径d 0为5mm,三角形排列，一般碳钢的板厚d 为3mm ，
取t/d 0=3.55，故孔中心距t=30d =15mm 塔板的孔筛数n ，即：
3
2
115810=()t n A a ?=1.155*0.856/2
0.015=4396 塔板上开孔区的开孔率?，即10.0)/0.97(d 2
0==t φ
气孔通过筛孔的气速为s m A V s /06.19/u 00==
（5）塔有效高度Z
精馏段：Z 精=（ 35 -1）*0.4=13.6m 提馏段：Z 提=(11-1)*0.4=4.0m Z= Z 精 + Z 提=13.6+4.0m=17.6m 其中： X, 开孔区宽度的1/2，m
R, 鼓泡区的半径,m σ, 筛板厚度, mm
0d ,筛孔直径,mm
t, 筛孔的中心距,mm n,筛孔数目,个
?开孔率，无因次
0u 气体通过筛孔的速度，
6、筛板的流体力学验算 6.1塔板压降
气体通过筛板的压降
p
P ?：
g
h P L p p ρ=?
液柱高度hp ：
hp=h C +h L +hσ
h C ------与气体通过筛板的干板压降相当的液柱高度，m 液柱 h L ------与气体通过板上液层的压降相当的液柱高度，m 液柱 hσ------与克服表面张力的压降相当的液柱高度，m 液柱 6.1.1 与干板压降相当的液柱高度h C
液柱故得，查干筛孔的流量系数图由m C
u h C d L
v o
o c o 044.0)6.83438
.1()772.067.17(051.0051.0772.0,67.13/5/22
0==???
? ?????
? ??====ρρδ 6.1.2 与气体穿过板上液层压降相当的液柱高度h L
对于筛板塔
)(1oW w L h h h h +==ββ
液柱
，则的关联图得与由充气系数m h h m s kg u F s
m A A V u L l v a f T s a 0348.006.058.058.0F )/(62.135.1395.1/395.10633.01304.1489
.1002/12/10=?===?====-=-=ββερ 6.1.3 与克服液体表面张力压降相当的液柱高度hσ
)
(7.043.6818.986.8230844.00844.00478.00348.00056.00056.0005.08.986.8231011.56443
0设计允许值单板压降：
的液柱高度由此气体通过每层塔板液柱
KPa Pa g h P m h h h h h m gd h L p p l c p p L <=??==?=++=++==????==-ρρσσσ 其中： C 0——流量系数，无因次 β——充气系数，无因次
ua ——通过有效传质区的气速，m/s F 0——筛孔气相动能因子，kg 1/2/(s ﹒m 1/2) g ——重力加速度，m/s 2
△P ——气体通过每层塔板的压降，Pa
6.2 液面落差
当液体横向流过塔板时，为克服板上所谓摩擦阻力和板上构件的局部阻力，需要一定的液位差。筛板上由于没有突起的气液接触构件，故液面落差较下。在正常的液体流量范围内，对于mm D 1600≤的筛板，液面落差可以忽略不计。对于筛板塔，液面落差很小，且本设计中的塔径和液流量均不大，故可忽略液面落差的影响。
6.3 液沫夹带量e V
为保证塔板效率的基本稳定，通常将液沫夹带量限制在一定的范围内，设计中规定液沫夹带量e v <0.1kg 液体/kg 气体
在允许的范围内。
沫夹带量故在本设计负荷下，液气体液气液v v L f f T a L
V e kg kg e h h h H u e /kg 1.0/kg 0238.015.040.038.11012.58107.515
.0)0483.00117.0(5.25.2107.52
.33
62
.36<=??? ??-??==+?==???
? ??-?=
---σ
6.4 漏夜
当气体通过筛板的流速较小，气体的动能不足以阻止一人体向下流动时，便会发生露液现象。根据经验当露液量小于塔内液体量的10％时对塔板效率影响不大。故露液量等于塔内流量的10％时的气速称为露液点气速，它是塔板操作气速的下限，漏液点气速m i n ,o u ：
s
m h h C u v
L L o o /46.738.1/6.834)0056.006.013.00056.0(772.04.4/)13.00056.0(4.4min ,=?-?+?=-+=ρρσ 设计孔速u o =17.67m/s>7.46m/s 筛板的稳定系数5.134.246
.767
.17K min
,0>==
=
o u u 故本设计中无明显的漏液。
6.5 液泛
为使液体能由上层塔板稳定的流入下层塔板，降液管内须维持一定的液层高度Hd ，降液管内液层的高度用克服相邻两层塔板间的压降、板上清液阻力和液体流过降液管的阻力，因此可以用下式计算
H d :
H d =hp+h L +h d
H d ---降液管中清液层高度，m 液柱； h d ---与液体流过降液管的压降相当的 液柱高度，m 液柱。
板上不设置进口堰：
液柱m u h d 00153.0)1.0(153.0)(153.022'
0===
液柱m H d 144.000153.006.00824.0=++=
因为Hd≤φ(H T +h w )
乙醇-水物系属于一般物系5.0=?
m m h w 146.02241.0)0483.040.0(5.0H T >=+=+）（?；
故本设计中不会发生液泛现象
其中： H d ——降液管内清液层高度，m
h d ——与液体流过降液管的压降相当的液柱高度，m φ——安全系数，无因次
根据以上塔板的各项流体力学验算，可认为精馏段塔径及各工艺尺寸是合适的。
7.塔板负荷性能图
7.1 漏液线（气相负荷下限线）
)
/)13.00056.0(4.4100084.20min ,3
2min ,min v L L o o w
h
ow o
s o ow w L h h A C u l L E h A V u h h h ρρσ-+=???
?
??=
=+=，
以上各式化简可得：
3
2min ,74.668818.32854.0s
s L V += 此即气相负荷下限关系式，在操作范围内任取几个Ls 值，依上式计算相应的Vs 值，列于表10-1中，依表中数据作气相负荷下限线：
7.2液沫夹带线
雾沫夹带极限值e v =0.1kg 液/kg 气为限，求Vs —Ls 关系图如下：
2.36
)(
107.5f
T a
L
v h H u e -?=
-σ由
s s f T a V V A A Vs
u 937.0)
0633.01304.1(=-=-=
3
223076.21208.0))3600(1084.20483.0(5.2)(5.2s
f w s ow w f L h l L E h h h +=?+=+=-
32
076.22792.0s f T L h H -=-
1.0076.2279
2.0937.01012.58107.5323
6
=???
?
?
?
?
-??=
--S S v L V e 3
/231.1960.2S
S L V -=
在操作范围内，任取几个Ls 值，上式算出相应Vs 值，列于表10-2中
依表中数据，在Vs —Ls 图中作出雾沫夹带线。
7.3 液相负荷下限线
对于平直堰，取堰上液层高度h o w =0.006m 作为液相负荷下限标准，
取E≈1.0，则
s
m L L l L E h s s w
s ow /10614.0)
2
.13600(100084.2006.0006.0)3600(100084.233min ,3
2min ,3
2min ,-?====
得
依此值在V s -L s 图上液相负荷下限线。
7.4 液相负荷上限线
以θ=4s 作为液体在降液管中停留时间的下限,可以得到：
s m A H L f
T s /00633.04
0633
.04.03max ,=?=
=
θ
7.5 液泛线
)
(h h h Hd )(11d L P ow w L c P w T d h h h h h h h h h H H +==++=++=+=ββφσ
令
()()d C w w T h h h h h H ++++=--+011ββ??σ得
()()
0196.086.82335
.1772.08336.01008.051.051.02200=???=???? ??=L v C A a ρρ
()()48.00483.0158.05.04.05.01=?--+?=+--=T W H h b ?β?
()()
34.5480232.072.0153
.0153.02
20=?==
h l c w ()312
.172.03600)158.0(00284.0360011084.23
/23
/23=?
?
?
??+?=?
??
? ??+?=-w l E d β23
/225.2797694.6655.7s
s s L L V --=
在操作范围内取若干个Ls 值，依上式计算Vs 值，列于表10-3
依表中数据作出液泛。
表10-3 Ls —Vs 关系
7.6 操作线及其操作弹性
应用MATLAB编程语言结合上述计算数据作得负荷性能图如下：
上图即为所设计的浮阀塔的负荷性能图，五条线包围区域为精馏段塔板操作区，通过原点O的斜线为汽液比一定的操作线。P为操作点，OP 为操作线，OP与雾沫夹带线的交点为相应气相负荷为Vs,max, OP线与漏液线的交点为相应气相负荷为V s,min。
由塔板负荷性能图可以看出：
（1）设计任务规定的汽液负荷下的操作点P，处在适宜操作区内。
（2）塔板的气相负荷上限由雾沫夹带控制，操作下限由漏液控制。
丙酮水连续精馏塔设计说明书吴熠
课程设计报告书丙酮水连续精馏浮阀塔的设计学院化学与化工学院 专业化学工程与工艺 学生姓名吴熠 学生学号 指导教师江燕斌 课程编号 课程学分 起始日期
目录 \ "" \ \ \
第部分设计任务书 设计题目：丙酮水连续精馏浮阀塔的设计 设计条件 在常压操作的连续精馏浮阀塔内分离丙酮水混合物。生产能力和产品的质量要求如下： 任务要求(工艺参数)： .塔顶产品(丙酮)：, (质量分率) .塔顶丙酮回收率：η=0.99(质量分率) .原料中丙酮含量：质量分率(*) .原料处理量：根据、、返算进料、、、 .精馏方式：直接蒸汽加热 操作条件： ①常压精馏 ②进料热状态q=1 ③回流比R=3R min ④加热蒸汽直接加热蒸汽的绝对压强 冷却水进口温度℃、出口温度℃，热损失以计 ⑤单板压降≯ 设计任务 .确定双组份系统精馏过程的流程，辅助设备，测量仪表等，并绘出工艺流程示意图，表明所需的设备、管线及有关观测或控制所必需的仪表和装置。 .计算冷凝器和再沸器热负荷。塔的工艺设计：热量和物料衡算，确定操作回流比，选定板型，确定塔径，塔板数、塔高及进料位置 .塔的结构设计：选择塔板的结构型式、确定塔的结构尺寸；进行塔板流体力学性能校核（包括塔板压降，液泛校核及雾沫夹带量校核等）。 .作出塔的负荷性能图，计算塔的操作弹性。 .塔的附属设备选型,计算全套装置所用的蒸汽量和冷却水用量，和塔顶冷凝器、塔底蒸馏釜的换热面积，原料预热器的换热面积与泵的选型，各接管尺寸的确定。
第部分设计方案及工艺流程图 设计方案 本设计任务为分离丙酮水二元混合物。对于该非理想二元混合物的分离，应使用连续精馏。含丙酮（质量分数）的原料由进料泵输送至高位槽。通过进料调节阀调节进料流量，经与釜液进行热交换温度升至泡点后进入精馏塔进料板。塔顶上升蒸汽使用冷凝器，冷凝液在泡点一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却后送至储罐。该物系属于易分离物系（标况下，丙酮的沸点°），塔釜为直接蒸汽加热，釜液出料后与进料换热，充分利用余热。 工艺流程图
醋酸工艺流程
醋酸工艺流程 文件排版存档编号：[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208]
1．1 公司生产工艺、装置、储存设施等基本情况： 醋酸工艺流程图及简述： 醋酸生产流程简述： 酒精氧化：95%原料酒精和本车间回收的76%酒精在配料槽内混合配比成84±%稀酒精，配料酒精经蒸发锅加热送入氧化炉，在555±5℃高温和电解银催化剂作用下反应生成乙醛气体，反应混合气体经冷凝后进入吸收塔，被一次水吸收后得到8-10%左右的稀乙醛。 乙醛精制与酒精回收：稀乙醛经泵加压进入乙醛精馏塔精馏，控制塔顶温度在45±2℃，压力，塔顶采出得纯乙醛。塔釜温度控制在121±3℃，物料自行压入酒精回收塔精馏，塔顶温度控制在90±5℃塔顶采出约76%酒精供酒精氧化工序配料使用，塔釜温度控制在110±3℃范围内，废水经塔釜排出。 乙醛氧化：乙醛经计量泵加压后进入氧化塔，与来自空压的压缩空气在温度50~80℃、压力~和一定量醋酸锰催化作用条件下反应生成粗醋酸。粗醋酸由氧化
塔上部出料口排至粗醋酸贮槽，未反应的乙醛由塔顶经冷凝器冷凝分离后，液体回流至氧化塔塔底，尾气经进入鼓泡吸收器进一步吸收后排入大气。 醋酸精制：粗醋酸经高沸锅蒸发将重组份醋酸锰分离，高沸蒸发锅温度控制在120±2℃，高沸锅底部醋酸锰排入乙醛氧化工序的锰循环槽循环使用。顶部轻组份进入浓缩精馏塔，塔釜温度控制在123±3℃，塔釜醋酸连续定量的排入成品蒸发锅，在120±2℃条件下蒸馏冷凝后得醋酸进入成品计量槽，经分析合格后放入成品大罐。塔顶温度控制在100±2℃，塔顶采出的稀酸进入计量槽，经计量后放入稀酸大罐。
精馏塔提馏段的温度控制系统
南华大学 过程控制仪表课程设计 设计题目精馏塔提馏段的温度控制系统学生XXX 专业班级自动化X X X 学号XXXXXXXXXX 指导老师XXX 2012年6月25日
目录 1.系统简介与设计目的 (2) 2.控制系统工艺流程及控制要求 (3) 3．设计方案及仪表选型 (4) 3.1控制方案的确定 (4) 3.2控制系统图、方框图 (5) 4.各个环节仪表的选型，仪表的工作原理以及性能指标 (7) 4.1检测元件 (7) 4.1.1铠装热电偶特点 (7) 4.1.2铠装热电偶主要技术参数 (7) 4.2变送器 (7) 4.2.1变送器主要技术指标 (7) 4.3调节器 (8) 4.4执行器 (8) 4.4.1电／气阀门定位器作用 (8) 5.绘制仪表盘电气接线图，端子接线图 (10)
6.仪表型号清单 (11) 7.设计总结 (12) 参考文献 (13) 1.系统简介与设计目的 精馏操作是炼油、化工生产过程中的一个十分重要的环节。精馏塔的控制直接影响到工厂的产品的质量、产量和能量的消耗，因此精馏塔的自动控制长期以 来一直受到人们的高度重视。精馏塔是一个多输入多输出的对象，它由很多级塔 板组成，在机理复杂，对控制要求又大多较高。这些都给自动控制带来一定的困难。同时各塔工艺结构特点有千差万别，这需要深入分析特性，结合具体塔的 特点，进行自动控制方案设计和研究。精馏塔的控制最终目标是，在保证产品质 量的前提下，使回收率最高，能耗最小，或使总收益最大。在这个情况为了更好 实现精馏的目标就有了提馏段温度控制系统的产生。
按提馏段指标的控制方案，当塔釜液为主要产品时，常常按提馏段指标控制。 如果是液相进料，也常采用这类方案。这是因为在液位相进料时，进料量的变化， 首先影响到塔底产品浓度，塔顶或精馏段塔板上的温度不能很好地反映浓度的变 化，所以采用提馏段控制温度比较及时。另外如果对釜底出料的成分要求高于塔 顶出料，塔顶或精馏段板上温度不能很好反映组分变化和实际操作回流比大于几 倍最小回流比时，可采用提馏段控制。提馏段温度是衡量质量指标的间接指标，而以改变再沸器加热量作为控手段的方案，就是提馏段温控。 精馏塔的控制目标是：在保证产品质量合格的前提下，使塔的回收率最高、能耗最低，即使总收益最大，成本最小。
精馏塔设计流程
在一常压操作的连续精馏塔内分离水—乙醇混合物。已知原料的处理量为2000吨、组成为36%（乙醇的质量分率，下同），要求塔顶馏出液的组成为82%，塔底釜液的组成为6%。 设计条件如下： 操作压力 5kPa(塔顶表压)； 进料热状况 自选 ； 回流比 自选； 单板压降 ≤； 根据上述工艺条件作出筛板塔的设计计算。 【设计计算】 （一）设计方案的确定 本设计任务为分离水—乙醇混合物。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。 设计中采用泡点进料，将原料液通过预料器加热至泡点后送入精馏塔内。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。该物系属易分离物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的倍。塔釜采用间接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。 （二）精馏塔的物料衡算 1. 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 乙醇的摩尔质量 A M =46.07kg/kmol 水的摩尔质量 B M =18.02kg/kmol F x =18.002 .1864.007.4636.007 .4636.0=+= D x =64.002.1818.007.4682.007 .4682.0=+= W x =024.002 .1894.007.4606.007 .4606.0=+= 2.原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 F M =×+×=23.07kg/kmol D M =×+×=35.97kg/kmol W M =×+×=18.69kg/kmol 3.物料衡算 以每年工作250天，每天工作12小时计算 原料处理量 F = 90.2812 25007.231000 2000=???kmol/h 总物料衡算 =W D + 水物料衡算 ×=+W
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)
设备选型-精馏塔设计说明书
第三章设备选型-精馏塔设计说明书3.1 概述 本章是对各种塔设备的设计说明与选型。 3.2设计依据 气液传质分离用的最多的为塔式设备。它分为板式塔和填料塔两大类。板式塔和填料塔均可用作蒸馏、吸收等气液传质过程，但两者各有优缺点，根据具体情况进行选择。设计所依据的规范如下： 《F1型浮阀》JBT1118 《钢制压力容器》GB 150-1998 《钢制塔式容器》JB4710-92 《碳素钢、低合金钢人孔与手孔类型与技术条件》HG21514-95 《钢制压力容器用封头标准》JB/T 4746-2002 《中国地震动参数区划图》GB 18306-2001 《建筑结构荷载规范》GB50009-2001 3.3 塔简述 3.3.1填料塔简述 (1)填料塔
填料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备，由外壳、填料、填料支承、液体分布器、中间支承和再分布器、气体和液体进出口接管等部件组成。 填料是填料塔的核心，它提供了塔内气液两相的接触面，填料与塔的结构决定了塔的性能。填料必须具备较大的比表面，有较高的空隙率、良好的润湿性、耐腐蚀、一定的机械强度、密度小、价格低廉等。常用的填料有拉西环、鲍尔环、弧鞍形和矩鞍形填料，20世纪80年代后开发的新型填料如QH—1型扁环填料、八四内弧环、刺猬形填料、金属板状填料、规整板波纹填料、格栅填料等，为先进的填料塔设计提供了基础。 填料塔适用于快速和瞬间反应的吸收过程，多用于气体的净化。该塔结构简单，易于用耐腐蚀材料制作，气液接触面积大，接触时间长，气量变化时塔的适应性强，塔阻力小，压力损失为300～700Pa，与板式塔相比处理风量小，空塔气速通常为0.5-1.2 m/s，气速过大会形成液泛，喷淋密度6-8 m3/(m2.h)以保证填料润湿，液气比控制在2-10L/m3。填料塔不宜处理含尘量较大的烟气，设计时应克服塔内气液分布不均的问题。 (2)规整填料 塔填料分为散装填料、规整填料(含格栅填料) 和散装填料规整排列3种，前2种填料应用广泛。 在规整填料中，单向斜波填料如JKB，SM，SP等国产波纹填料已达到国外MELLAPAK、FLEXIPAC等同类填料水平；双向斜波填料如ZUPAK、DAPAK 等填料与国外的RASCHIG SUPER-PAK、INTALOX STRUCTURED PACKING 同处国际先进水平；双向曲波填料如CHAOPAK等乃最新自主创新技术，与相应型号的单向斜波填料相比，在分离效率相同的情况下，通量可提高25％ -35％，比国外的单向曲波填料MELLAPAK PLUS通量至少提高5％。上述规整填料已成功应用于φ6400，φ8200，φ8400，φ8600，φ8800，φ10200mm等多座大塔中。 (3)板波纹填料 板波纹填料由开孔板组成，材料薄，空隙率大，加之排列规整，因而气体通过能力大，压降小。其比表面积大，能从选材上确保液体在板面上形成稳定薄液
精馏塔温度控制系统设计.doc
辽宁工业大学过程控制系统课程设计（论文）题目：精馏塔温度控制系统设计 院（系）：电气工程学院 专业班级：自动化093 学号： 090302074 学生姓名：杨昌宝 指导教师：（签字） 起止时间：
课程设计（论文）任务及评语 院（系）：电气工程学院教研室：自动化 注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算
摘要 随着石油化工的迅速发展，精馏操作的应用越来越广，分流物料的组分越来越多，分离的产品纯度越来越高。采用提馏段温度作为间接质量指标，它能够较直接地反映提馏段产品的情况。将提馏段温度恒定后，就能较好地确保塔底产品的质量达到规定值。所以，在以塔底采出为主要产品、对塔釜成分要求比对馏出液高时，常采用提馏段温度控制方案。由于精馏塔操作受物料平衡和能量平衡的制约，鉴于单回路控制系统无法满足精馏塔这一复杂的、综合性的控制要求，设计了基于串级控制的精馏塔提馏段温度控制系统。 精馏塔的大多数前馈信号采用进料量。当进料量来自上一工序时，除了多塔组成的塔系中可采用均匀控制或串级均匀控制外，还有用于克服进料扰动影响的控制方法前馈—反馈控制。 前馈控制是一种预测控制，通过对系统当前工作状态的了解，预测出下一阶段系统的运行状况。如果与参考值有偏差，那么就提前给出控制信号，使干扰获得补偿，稳定输出，消除误差。前馈的缺点是在使用时需要对系统有精确的了解，只有了解了系统模型才能有针对性的给出预测补偿。但在实际工程中，并不是所有的干扰都是可测的，并不是所有的对象都是可得到精确模型的，而且大多数控制对象在运行的同时自身的结构也在发生变化。所以仅用前馈并不能达到良好的控制品质。这时就需要加入反馈，反馈的特点是根据偏差来决定控制输入，不管对象的模型如何，也不管外界的干扰如何，只要有偏差，就根据偏差进行纠正，可以有效的消除稳态误差。解决前馈不能控制的不可测干扰。 前馈反馈综合控制在结合二者的优点后，可以提高系统响应速度 关键词：提馏段温度前馈-反馈串级控制
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。
精馏塔设计
精馏塔设计 目录 § 1 设计任务书 (1) § 1.1 设计条件 (1) § 2 概述 (1) § 2.1 塔型选择 (1) § 2.2 精馏塔操作条件的选择 (3) § 2.3 再沸器选择 (4) § 2.4 工艺流程 (4) § 2.5 处理能力及产品质量 (4) § 3 工艺设计 (5) § 3.1 系统物料衡算热量衡算 (5) § 3.2 单元设备计算 (9) § 4 管路设计及泵的选择 (28) § 4.1 进料管线管径 (28) § 4.2 原料泵P－101的选择 (31) § 5 辅助设备的设计和选型 (32)
§ 5.1 贮罐………………………………………………………………………………… 32 § 5.2 换热设备…………………………………………………………………………… 34 § 6 控制方案…………………………………………………………………………………… 34 附录1~………………………………………………………………………………………… 35 参考文献………………………………………………………………………………………… 37 后 记 (38) §1 设计任务书 §1.1 设计条件 工艺条件：饱和液体进料，进料量丙烯含量x f =65%（摩尔百分数） 塔顶丙烯含量D x =98%，釜液丙烯含量w x ≤2%，总板效率为0.6。 操作条件：建议塔顶压力1.62MPa （表压） 安装地点：大连 §2 概述 蒸馏是分离液体混合物（含可液化的气体混合物）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的应用。其中，简单蒸馏与平衡蒸馏只能将混合物进行初步的分离。为了获得较高纯度的产品，应
精馏塔温度控制系统设计
精馏塔温度控制系统设计 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020
辽宁工业大学过程控制系统课程设计（论文）题目：精馏塔温度控制系统设计 院（系）：电气工程学院 专业班级：自动化093 学号： 0 学生姓名：杨昌宝 指导教师：（签字） 起止时间：
课程设计（论文）任务及评语 院（系）：电气工程学院教研室：自动化
注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算 摘要 随着石油化工的迅速发展，精馏操作的应用越来越广，分流物料的组分越来越多，分离的产品纯度越来越高。采用提馏段温度作为间接质量指标，它能够较直接地反映提馏段产品的情况。将提馏段温度恒定后，就能较好地确保塔底产品的质量达到规定值。所以，在以塔底采出为主要产品、对塔釜成分要求比对馏出液高时，常采用提馏段温度控制方案。由于精馏塔操作受物料平衡和能量平衡的制约，鉴于单回路控制系统无法满足精馏塔这一复杂的、综合性的控制要求，设计了基于串级控制的精馏塔提馏段温度控制系统。 精馏塔的大多数前馈信号采用进料量。当进料量来自上一工序时，除了多塔组成的塔系中可采用均匀控制或串级均匀控制外，还有用于克服进料扰动影响的控制方法前馈—反馈控制。 前馈控制是一种预测控制，通过对系统当前工作状态的了解，预测出下一阶段系统的运行状况。如果与参考值有偏差，那么就提前给出控制信号，使干扰获得补偿，稳定输出，消除误差。前馈的缺点是在使用时需要对系统有精确的了解，只有了解了系统模型才能有针对性的给出预测补偿。但在实际工程中，并不是所有的干扰都是可测的，并不是所有的对象都是可得到精确模型的，而
化工原理课程设计说明书-板式精馏塔设计
前言 化工生产中所处理的原料，中间产物，粗产品几乎都是由若干组分组成的混合物，而且其中大部分都是均相物质。生产中为了满足储存，运输，加工和使用的需求，时常需要将这些混合物分离为较纯净或几乎纯态的物质。 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。本次设计任务为设计一定处理量的分离四氯化碳和二硫化碳混合物精馏塔。 板式精馏塔也是很早出现的一种板式塔，20世纪50年代起对板式精馏塔进行了大量工业规模的研究，逐步掌握了筛板塔的性能，并形成了较完善的设计方法。与泡罩塔相比，板式精馏塔具有下列优点：生产能力（2 0%——40%）塔板效率（10%——50%）而且结构简单，塔盘造价减少40%左右，安装，维修都较容易。 化工原理课程设计是培养学生化工设计能力的重要教学环节，通过课程设计使我们初步掌握化工设计的基础知识、设计原则及方法；学会各种手册的使用方法及物理性质、化学性质的查找方法和技巧；掌握各种结果的校核，能画出工艺流程、塔板结构等图形。在设计过程中不仅要考虑理论上的可行性，还要考虑生产上的安全性、经济合理性。 在设计过程中应考虑到设计的业精馏塔具有较大的生产能力满足工艺要求，另外还要有一定的潜力。节省能源，综合利用余热。经济合理，冷却水进出口温度的高低，一方面影响到冷却水用量。另一方面影响到所需传热面积的大小。即对操作费用和设备费用均有影响，因此设计是否合理的利用热能R等直接关系到生产过程的经济问题。 本课程设计的主要内容是过程的物料衡算，工艺计算，结构设计和校核。 【精馏塔设计任务书】 一设计题目 精馏塔及其主要附属设备设计 二工艺条件
工业生产酒精工艺流程
木薯生产酒精工艺流程 1、原料除杂：对木薯进行初步除杂，除去泥块、石子、绳线等杂物及金属体。 2、原料粉碎：是为了减少蒸煮时间、便于机械化和连续化生产及提高淀粉出酒率等。木薯干的水分较低，淀粉含量高，容易破碎。采用一级粉碎，负压送料。 3、拌料预煮：拌料水用蒸馏室冷却余水，水温控制在70℃左右，温度过低，加热时震动大，对原料的均匀糊化不利，温度过高，料液粘稠。料水比控制在1：2.5～3。拌料完成后，加ɑ-淀粉酶（加入量为0.2L/T淀粉原料）液化15min，主要目的是降低预煮醪的粘度，对浓醪发酵有利。 4、蒸煮：液化完成后，迅速将醪液升温至92℃，蒸煮时间应在90min 以上。蒸煮醪要呈微黄色，不含颗粒，定时检测化验。 5、糖化：先准备好20倍糖化酶的稀释液，再将蒸煮液经由真空冷却器进入已彻底冷却并杀菌的糖化罐内，控制温度为58～60℃，同时按100u/g 原料流加糖化酶进行糖化，时间应保持30min。糖化指标为：总糖10-13；总还原糖5-6；糖化率45%；酸度4.3。 6、发酵：将糖化醪液冷却后泵入发酵罐内，同时加入10％酒母醪进行发酵，发酵温度30～34℃，发酵时间控制在50h左右。发酵成熟醪检测指标为：酸度≤6.2，残糖≤1%，残余还原糖≤0.3%，酒精份10～12%（v/v）。 7、蒸馏工序：发酵成熟醪液经预热器加热后，从粗馏塔顶部进入，粗馏塔塔底通入蒸汽，控制粗塔塔底温度为108℃-111℃，顶温为96～98℃，酒精糟液从粗馏塔底部排出进入污水处理场进行处理。酒精含量约50%的粗酒精蒸气从粗馏塔顶部进入精馏塔中部，精塔底温为108～109℃，中温为84～85℃，进行精馏，精塔底部废水排入污水处理场，然后再经水洗、脱醇等工序制成成品，成品酒精和杂醇油分别经冷却进入成品储罐。
甲醇精馏塔设计说明书
设计条件如下： 操作压力：105.325 Kpa（绝对压力） 进料热状况：泡点进料 回流比：自定 单板压降：≤0.7 Kpa 塔底加热蒸气压力：0.5M Kpa（表压） 全塔效率：E T=47% 建厂地址：武汉 [ 设计计算] （一）设计方案的确定 本设计任务为分离甲醇- 水混合物。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。设计中采用泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却后送至储罐。 该物系属易分离物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的2 倍。塔釜采用间接蒸气加热，塔底产品经冷却后送至储罐。 （二）精馏塔的物料衡算 1、原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 甲醇的摩尔质量：M A=32 Kg/Kmol 水的摩尔质量：M B=18 Kg/Kmol x F=32.4% x D=99.47% x W=0.28% 2、原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 M F= 32.4%*32+67.6%*18=22.54 Kg/Kmol M D= 99.47*32+0.53%*18=41.37 Kg/Kmol M W= 0.28%*32+99.72%*18=26.91 Kg/Kmol 3、物料衡算 3 原料处理量：F=（3.61*10 3）/22.54=160.21 Kmol/h 总物料衡算：160.21=D+W 甲醇物料衡算：160.21*32.4%=D*99.47%+W*0.28% 得D=51.88 Kmol/h W=108.33 Kmol/h （三）塔板数的确定 1、理论板层数M T 的求取 甲醇-水属理想物系，可采用图解法求理论板层数 ①由手册查得甲醇-水物搦的气液平衡数据，绘出x-y 图（附表） ②求最小回流比及操作回流比 采用作图法求最小回流比，在图中对角线上，自点e（0.324 ，0.324）作垂线ef 即为进料线（q 线），该线与平衡线的交战坐标为（x q=0.324,y q=0.675） 故最小回流比为R min= （x D- y q）/（ y q - x q）=0.91 取最小回流比为：R=2R min=2*0.91=1.82 ③求精馏塔的气、液相负荷 L=RD=1.82*51.88=94.42 Kmol/h V=（R+1）D=2.82*51.88=146.30 Kmol/h
精馏塔控制系统设计
Hefei University 《化工仪表及自动化》过程考核之三——设计 题目：精馏塔控制系统设计， 系别： 班级： 姓名： 学号： 教师： 日期：
目录 Hef e i Un iv ers ity (1) 化工班：《化工仪表及自动化》 (1) 过程考核之三——设计 (1) 一、概述 (3) 二、内容 (3) 三、说明 (3) 1、工作要求 (3) 2、物料 (3) 3、精馏过程的控制方案设计 (4) 四、设备选型 (5) 1、测控仪表选型 (5) 2、执行机构选型 (5) 五、总结 (5) 六、参考文献 (5)
精馏塔控制系统设计 一、概述 精馏塔是化工生产中分离互溶液体混合物的典型分离设备。它是依据精馏原理对液体进行分离，即在一定压力下，利用互溶液体混合物各组分的沸点或饱和蒸汽压不同，使轻组份（即沸点较低或饱和蒸汽压较高的组分）汽化。经多次部分液相汽化和部分气相冷凝，使气相中的轻组分和液相中的重组分浓度逐渐升高，从而实现分离的目的，满足化工连续化生产的需要。精馏塔塔釜温度控制的稳定与否直接决定了精馏塔的分离质量和分离效果，控制精馏塔的塔釜温度是保证产品高效分离，进一步得到高纯度产品的重要手段。维持正常的塔釜温度，可以避免轻组分流失，提高物料的回收率，也可减少残余物料的污染作用。影响精馏塔温度不稳定的因素主要是来自外界来的干扰。 二、内容 蒸馏的基本原理是将液体混合物部分气化,利用其中各组份挥发度不同（相对挥发度）的特性，实现分离目的的单元操作。蒸馏按照其操作方法可分为：简单蒸馏、闪蒸、精馏和特殊精馏等。 本文主要内容是结合课本所学仪表自动化知识，掌握测控仪表，了解二元精馏系统流程仪表的位号和特点，仔细研究二元精馏的工艺流程图，熟悉工艺流程依次设计一套完整的控制方案，使系统能对二元精馏的工艺过程进行有效地控制。 三、说明 1、工作要求 精馏塔控制系统主要分为三部分控制：塔釜温度控制精馏塔塔釜温度是产品成分的间接质量指标,要求温度检测点在系统受到干扰时温度变化灵敏,因此塔内测温点设置在灵敏板上,通过控制再沸器蒸汽流量来实现温度的稳定。 2、物料
过程控制课程设计-精馏塔的均匀控制系统设计
目录 1 精馏塔控制系统介绍 (1) 1.1精馏塔原理 (1) 1.2控制要求及干扰因素 (1) 2 设计任务及要求 (2) 3 均匀控制系统 (2) 3.1均匀控制概念 (2) 3.2均匀控制系统特点 (4) 4设计方案选择 (5) 4.1方案一简单均匀控制 (5) 4.2方案二串级均匀控制 (5) 5 系统各器件选型 (7) 5.1检测转换元件的选择、性能参数 (7) 5.2调节阀气开气关式选择 (9) 6.系统仿真与分析 (11) 7.小结与体会 (12) 参考文献 (13)
精馏塔的均匀控制系统设计 1 精馏塔控制系统介绍 1.1 精馏塔原理 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。 蒸汽由塔底进入，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)组分不断地向蒸汽中转移，蒸汽中的难挥发(高沸点)组分不断地向下降液中转移，蒸汽愈接近塔顶，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。由塔顶上升的蒸汽进入冷凝器，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，蒸汽返回塔中，另一部分液体则作为釜残液取出。 蒸馏的基本原理是将液体混合物部分气化,利用其中各组份挥发度不同（相对挥发度）的特性，实现分离目的的单元操作。蒸馏按照其操作方法可分为：简单蒸馏、闪蒸、精馏和特殊精馏等。 1.2 控制要求及干扰因素 为了保证精馏生产工序安全、高效持续进行,改造生产工艺提出如下控制要求: (1) 保证产品质量。以塔顶产品的纯度作为质量参数进行控制,构建质量控制系统。 (2) 保证平稳生产。首先要使精馏塔的进料参数保持稳定;其次为了维持塔的物料平衡,要控制塔顶和塔底产品采出量,使其和等于进料量;再次塔内的储液量
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
酒精生产过程中蒸煮流程
目录 第1章酒精生产过程中蒸煮流程简介 (2) 1.1 酒精生产及蒸煮工艺 (2) 1.2 CAD流程图 (4) 第2章标准节流装置设计及计算程序设计 (5) 2.1 标准节流装置设计概述 (5) 2.2 原始数据 (5) 2.3 标准节流装置计算 (6) 第3章调节阀选型及计算 (10) 3.1 调节阀选型 (10) 3.2 调节阀口径计算 (10) 第4章课程设计心得 (13) 参考文献 (14)
第1章酒精生产过程中蒸煮流程简介 1.1 酒精生产及蒸煮工艺 用淀粉质原料生产酒精的工厂，多数采用连续蒸煮工艺，只有少部分小型酒精厂和白酒厂，还采用间歇蒸煮工艺，下面分别加以介绍。 （一）间歇蒸煮法 间歇蒸煮法常用的蒸煮设备是立式锥形蒸煮锅，其外形和结构简单。 1.间歇蒸煮工艺流程 目前我国酒精厂间歇蒸煮的方法基本上有两种，一种是加压间歇蒸煮，一种是添加细菌淀粉酶液化后低压或常压间歇蒸煮、 加压间歇蒸煮是原料经人工或运输机械送到蒸煮车间，经除杂后进入拌料罐，加温水拌料，并维持一定时间，然后送入蒸煮锅中，通入直接蒸汽将醪液加热到预定蒸煮压力，维持一定的蒸煮时间，蒸煮时间结束后，进行吹醪。操作工艺流程如下： 温水蒸汽 ↓↓ 原料→除杂→粉碎→拌料→泵→蒸煮→成熟蒸煮醪送入糖化锅 （1）加水蒸煮整粒原粒时，水温要求在80~90℃，尤其是蒸煮含有淀粉酶的甘薯干，更不能用低温水。蒸煮粉状原料时，水温不宜过高，一般要求在50~55℃。原料加水比因原料不同和粉碎度不同而不同，一般为：粉状原料为1:3.4至1:4.0；薯干为1：3.0 至1:4.0；谷物原料为1:2.8至1：3.0 （2）投料。蒸煮整粒原料时，投完粒即加盖进汽，或者在投料过程中同时通入少量蒸汽，起搅拌作用。蒸煮粉状原料时，可先在拌料桶内将粉料加水调成粉浆后在送入蒸煮罐；或向罐内直接投料，边投料，边通入压缩空气搅拌，以防结块，影响蒸煮质量。投料时间因罐的容量大小和投料方法不同而有差异，通常在15~20min。 （3）升温（生压)。投料毕，即关闭加料盖，通入蒸汽，同时打开排气阀，驱除罐内冷空气，以防罐内冷空气存在而产生“冷压”，影响压力表所指示的数值，不能反反映罐内的真实温度，造成原料蒸煮不透。正确排出“冷压”的方法是：通入蒸汽加热时，打开排气阀，直到排出的气体发白（水蒸气），并保持2~3min，而后再关闭排气阀，升温时间一般40~50min。 （4）蒸煮（定压）。料液升到规定压力后，保持此压力维持一定的时间。使原料达到彻底糊化的操作，工厂常称之为定压。 定压后，通入锅内的蒸汽已经很少，锅内热力分布不均匀，易造成下部原料局部受热而焦化，上部原料受热不足而蒸煮不透。另外，料液翻动不好，原料与罐壁及其相互之间撞击摩擦轻缓，则导致原料的植物组织和淀粉粒不易破裂。为了使原料受热均匀和彻底糊化，采用循环汽的办法来搅拌罐内的料液。一般每隔10~15min循环换汽一次，每次维持3~5min，直至蒸煮完毕为止。循环换气后使罐内达到原规定压力。循环换汽和稳压操作，是保证蒸煮醪液质量的两个重要条件。 （5）吹醪。蒸煮完毕的醪液，利用蒸煮罐内的压力从蒸煮锅排出，并送入糖化锅内。吹醪时间视蒸煮罐容量的大小而定，不得少于10~15min。
精馏塔控制系统
第6章精馏塔控制系统 6.1 概述 精馏是化工、石油化工、炼油生产过程中应用极为广泛的传质传热过程。精馏的目的是利用混合液中各组分具有不同挥发度，将各组分分离并达到规定的纯度要求。精馏过程的实质是利用混合物中各组分具有不同的挥发度，即同一温度下各组分的蒸汽分压不同，使液相中轻组分转移到气相，气相中的重组分转移到液相，实现组分的分离。 轻组分的转移提供能量；冷凝器将塔顶来的上升蒸汽冷凝为液相，并提供精馏所需的回流。 精馏过程是一个复杂的传质传热过程。表现为：过程变量多，被控变量多，可操纵的变量也多；过程动态和机理复杂。因此，熟悉工艺过程和内在特性，对控制系统的设计十分重要。 6.1.1 精馏塔的控制要求 精馏塔的控制目标是：在保证产品质量合格的前提下，使塔的回收率最高、能耗最低，即使总收益最大，成本最小。 精馏过程是在一定约束条件下进行的。因此，精馏塔的控 制要求可从质量指标、产品产量、能量消耗和约束条件四方面 考虑。 1．质量指标 精馏塔的质量指标是指塔顶或塔底产品的纯度。通常，满 足一端的产品质量，即塔顶或塔底产品之一达到规定纯度，而 另一端产品的纯度维持在规定范围内。所谓产品的纯度，就二 元精馏来说，其质量指标是指塔顶产品中轻组分含量和塔底产 品中重组分含量。对于多元精馏而言，则以关键组分的含量来 表示。关键组分是指对产品质量影响较大的组分，塔顶产品的 关键组分是易挥发的，称为轻关键组分；塔底产品的关键组分 是不易挥发的，称为重关键组分。产品组分含量并非越纯越好， 原因是，纯度越高，对控制系统的偏离度要求就越高，操作成 本的提高和产品的价格并不成比例增加，因此纯度要求应与使图6.1-1 精馏塔示意图 用要求适应。 2．物料平衡控制 进出物料平衡，即塔顶、塔底采出量应和进料量相平衡，维持塔的正常平稳操作，以及上下工序的协调工作。物料平衡的控制是以冷凝罐（回流罐）与塔釜液位一定（介于规定的上、下限之间）为目标的。 3．能量平衡和经济平衡性指标 要保证精馏塔产品质量、产品产量的同时，考虑降低能量的消耗，使能量平衡，实现较好的经济性。 4．约束条件 精馏过程是复杂传质传热过程。为了满足稳定和安全操作的要求，对精馏塔操作参数有一定的约束条件。 气相速度限：精馏塔上升蒸汽速度的最大限。当上升速度过高时，造成雾沫带，塔板上的液体不能向下流，下层塔板的气相组分倒流到上层塔板，出现液泛现象。 最小气相速度限：指精馏塔上升蒸汽速度的最小限值。当上升蒸汽速度过低时，上升蒸汽不能托起上层的液相，造成漏夜，使板效率下降，精馏操作不能正常进行。
食用酒精工艺流程图
吉林工商学院 毕业论文 题目名称：年产10万吨食用酒精工厂设计院系：生物工程分院 专业：生物工程 学生：红 学号：26号 指导教师：颖 2012 年5 月26日
毕业论文原创性声明 本人重声明：所呈交毕业论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的容外，本论文不包含任何其他人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 论文作者签名：年月日
目录 1绪论 0 1.1 产品介绍 0 1.2 设计意义 0 1.3 设计原则 (1) 2 设计概论 (2) 2.1 生产方案的确定和产品方案 (2) 2.2 厂址选择 (2) 2.3 原料来源、规格及标准 (3) 2.4 主要辅料的质量标准 (3) 2.5 水的质量标准 (4) 2.6 主要工艺技术参数 (5) 3 淀粉质原料酒精生产工艺......................................... 错误!未定义书签。 3.1 淀粉质原料酒精生产的流程 (5) 3.2 原料的水-热处理 (6) 3.3 糖化工艺 (6) 3.3.1 糖化的目的 (6) 3.3.2糖化过程中物质的变化 (6) 3.3.3 糖化方法 (7) 3.4酒精生产对酵母的要求 (7) 4 酒精生产过程中的物料和热量衡算 (7) 4.1酒精生产工艺技术指标 (7) 4.2 工艺流程图见具体图纸 (8)
4.3.1 原料计算 (8) 4.3.2 辅料计算 (9) 4.3.3 糖化醪与发酵醪量计算 (11) 4.4 根据要际原料耗算一览表 (11) 4.5 生产设备相关计算 (11) 4.5.1 粉浆罐 (12) 4.5.2 酒母罐 (13) 4.5.3 糖化罐 (13) 4.5.4 发酵罐 (13) 4.5.5 搅拌器 (14) 4.5.6 其他设备 (14) 4.6 动力设施的计算 (15) 4.6.1 耗水量的计算 (15) 4.6.2 蒸汽消耗量的计算 (15) 4.6.3 供电设施估算 (15) 5 重点设备——粗馏塔 (16) 5.1 粗馏塔概况 (16) 5.2 粗馏塔的计算 (16) 6 环境保护和安全生产 (21) 6.1 CO2回收利用 (21) 6.2 液体、固体CO2 (干冰) 的制备和贮运 (21)
过程控制课程设计
… 辽宁工业大学 过程控制系统课程设计（论文） ￥ 题目：精馏塔塔内压力控制系统设计 、 院（系）： 》 专业班级： 学号： 学生姓名： 指导教师：
起止时间：
课程设计（论文）任务及评语 院（系）：电气工程学院 教研室：测控技术与仪器 注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算 学 号 学生姓名 专业班级 设计题目 精馏塔塔内压力控制系统设计 课 程 设 计 （ 论 文 ） 任 务 设计任务 设计精馏塔塔内压力控制系统设计，精馏塔塔内压力的单位阶跃响应曲线实验数据如下： 设计要求 1、根据实验数据辨识对象的数学模型，设计一个无差控制系统，确定控制方案并绘制原理结构图、方框图； 2、 选择传感器、变送器、控制器、执行器，给出具体型号和参数； 3、确定控制器的控制规律以及控制器正反作用方式；对设计的控制系统进行仿真，整定运行参数。 4、若设计由数字控制系统实现应给出系统硬件电气连接图及程序流程图； 5、按规定的书写格式，撰写、打印设计说明书一份；设计说明书应在4000 字以上。 技术参数 测量范围：0-5大气压，控制压力：1±大气压 ，超调量小于等于25%； 工作计划 1、布置任务，查阅资料，理解掌握系统的控制要求。（2天 ） 2、确定系统的控制方案，绘制原理结构图、方框图。（1天 ） 3、选择传感器、变送器、控制器、执行器，给出具体型号和参数。（2天 ） 4、确定控制器的控制规律以及控制器正反作用方式（ 1天），调节阀的气开 气关形式以及流量特性选择。（ 1天） 5、上机实现系统的模拟运行或仿真、答辩。（2天 ） 6、撰写、打印设计说明书（1天 ） 指导教师评语及成绩 平时： 论文质量： 答辩： 指导教师签字： 总成绩： 年 月 日