年产1.5万吨乙醇——水精馏塔塔顶全凝器的工艺设计

年产1.5万吨乙醇--水精馏塔塔顶全凝器的工艺设计

目录

摘要 (2)

化工原理课程设计任务书 (3)

1. 确定设计方案 (6)

1.1 选择列管换热器的类型 (6)

1.2 选择冷却剂的类型和进出口温度 (6)

1.2.1冷却剂的类型 (6)

1.2.2进出口温度： (6)

1.3 查阅介质的物性数据 (7)

1.3.1 水的物性数据 (7)

1.3.2 乙醇的物性数据 (7)

1.4 选择冷热流体流动的空间及流速 (8)

1.4.1 冷热流体流动空间的选择： (8)

1.4.2冷热流体流动的流速： (9)

2. 估算换热器的传热面积S (10)

2.1 计算热负荷Q (10)

2.2 计算平均温度 (10)

2.3 估算换热面积 (11)

3. 初选换热器规格 (11)

4. 校核换热器的传热面积 (11)

4.1 换热器的实际换热面积 (11)

4.2 校核总传热系数 (12)

α (12)

4.2.1计算管程对流传热系数

i

α (12)

4.2.2计算壳程对流传热系数

4.2.3确定污垢热阻 (13)

4.2.4总传热系数K0 (13)

4.2.5核算壁温与冷凝器流型 (13)

5. 计算压降 (14)

5.1 计算管程压降 (14)

6. 管程和壳程的管口设计 (15)

6.1 冷流体进出口接管直径计算 (15)

6.2 热流体进出口管直径计算 (16)

6.2.1进口直径计算 (16)

6.2.2出口直径计算 (16)

7. 其他主要附件 (16)

7.1 折流挡板 (16)

7.2 拉杆、定距管 (17)

7.3 防冲挡板 (18)

7.4 换热管 (18)

7.5 法兰和管板 (19)

7.6 垫片 (19)

8. 换热器主要工艺结构尺寸和计算结果一览表 (19)

9. 结束语 (20)

符号说明 (21)

参考文献 (24)

摘要

全凝器是工业生产过程热量传递中应用较为广泛的一种换热器，在精馏塔塔顶的工艺设计中尤为常见。顾名思义，在全凝器内，发生伴有相变的热蒸汽冷凝，放出大量的潜热，但热流体温度不发生变化。正如该课程设计任务，年产1.5万吨乙醇——水精馏塔塔顶全凝器的工艺设计，就是要解决上述问题。参照化工原理中学到的关于两种流体换热的有关知识,确定介质物性数据，热负荷，流速等，从而选择最佳的标准系列换热器类型，并进行总传热系数，传热面积，管程和壳程的压降等的核算，使其满足工艺要求即可。

Abstract

Total condenser is the heat transfer in industrial processes,which is widely used as a heat exchanger,and it is particularly common in the distillation tower process design. As the name implies, in the whole condenser, the occurrence of the phase transition accompanied by steam condensation heat could emit large amounts of latent heat, but the thermal fluid temperature does not change.The curriculum design task, with an annual 15,000 tons of ethanol - water distillation tower condenser whole process design ,is to solve the above problems.Refer to Chemical Engineering knowledge learned about two kinds of heat transfer fluid,we can determine the dielectric properties of the data, the heat load, flow rate, etc., thus choose the best type of standard series of heat exchangers and for the overall heat transfer coefficient of heat transfer area, tube and shell side pressure drop of accounting,until it can meet the technical requirements.

关键词：全凝器乙醇—水相变标准设备

化工原理课程设计任务书

一、设计题目：年产1.5万吨乙醇--水精馏塔塔顶全凝器的工艺设计

二、设计条件

1.生产能力：（1、1.5、2、

2.5、3、

3.5、4、

4.

5.5、5.5）4

吨每年乙醇

10

2.设备型式：立式列管换热器

3.操作压力：常压

4.乙醇的冷凝温度为75℃，冷凝液与饱和温度下离开冷凝器。

5.换热器热损失为热流体热负荷的3.5%

6.每年按330天计，每天24小时连续生产

7.建厂地址：兰州地区

8.要求管程和壳程的阻力都不大于104Pa,

9.标准系列列管式换热器的选型

三、设计步骤及要求

1. 确定设计方案

（1）选择列管换热器的类型

（2）选择冷却剂的类型和进出口温度

（3）查阅介质的物性数据

（4）选择冷热流体流动的空间及流速

2. 初步估算换热器的传热面积S

3. 初选换热器的规格

4. 校核

（1）核算换热器的传热面积，要求设计裕度不小于10%,不大于20%.

（2）核算管程和壳程的流体阻力损失。

如果不符合上述要求重新进行以上计算.

5. 附属结构如封头、管箱、分程隔板、缓冲板、拉杆和定距管、人孔或手孔、法兰、

补强圈等的选型

7. 将计算结果列表（见下表）

四、设计成果

1. 设计说明书（A4纸）

（1）内容包括封面、任务书、目录、正文、参考文献、附录

（2）格式必须严格按照兰州交通大学毕业设计的格式打印。

2. 换热器工艺条件图（2号图纸）（手绘）

五、时间安排

（1）第十九周～第二十二周

（2）第二十二周的星期五（7月20日）下午两点本人亲自到指定地点交设计成果，最迟不得晚于星期五的十八点钟.

六、设计考核

（1）设计是否独立完成；

（2）设计说明书的编写是否规范

（3）工艺计算与图纸正确与否以及是否符合规范

（4）答辩

七、参考资料

1、《化工原理课程设计》贾绍义柴诚敬天津科学技术出版社

2、《换热器设计手册》化学工业出版社

3、化工原理夏清天津科学技术出版社

1. 确定设计方案

1.1 选择列管换热器的类型

在本次设计任务中,两流体温度变化情况为热流体为乙醇蒸汽，进口温度75℃，出口温度75℃，冷流体(井水)进口温度25℃，出口温度37℃。该换热器用水厂给水作为冷却介质，受环境影响，进口温度会降低，考虑到这一因素，估计该换热器的管壁温和壳体壁温之差不大（<50℃），因此初步确定选用固定管板式换热器。

1.2 选择冷却剂的类型和进出口温度

1.2.1冷却剂的类型

水（河水、井水、水厂给水)，使用温度范围：15～25℃，15～35℃

特点：来源广，价格便宜，冷却效果好，但水温受季节和气候影响大。

空气：<35℃

特点:缺水地区宜用，但对流传热系数小，温度受季节和气候影响大。

冷冻盐水：0～15

-℃

特点：用于低温冷却，成本高。

液氨：～33

-℃

特点：利用液态氨的挥发制冷。

从以上得出，兰州地区水资源较为丰富，且空气传热效果不好，受温度影响大，因此不选用空气，冷冻盐水温度不符合温度范围，并且成本高，液氨也不适用，因此选用井水。

1.2.2进出口温度：

表1 兰州地区气候数据

月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

根据表格得兰州地区 ：最高温度为8.39℃，所以冷却水进口温度设为25℃，出口温度设为30℃。

查得：兰州地区海拔高度为m 1517,兰州大气压为m 68.8水柱。 （水柱m pa atm 33.101013251==） 换算得pa p 8514033

.10101325

68.8=?=

1.3 查阅介质的物性数据 1.3.1 水的物性数据

12t t =25

37<2 所以用算术平均温度作为定性温度， 水的平均温度：312

37

25=+=

t ℃，查kpa 14.85，31℃下水的物性数据如下： 密度：=ρ995.3360/3m

kg

粘度：=μ0.7807s mpa ? 导热系数：=λ0.6171mK W

比热：=p c 4.1797K

kg kJ

?

1.3.2 乙醇的物性数据

校正公式：Y=5544332210X A X A X A X A X A A +++++

27574.30=A 09631.01=A 0001.02=A 00009.03=A

极端最高温度℃ 17.1

21.0

26.0 34.6 34.7 36.8 39.8 37.3 34.4 27.4 20.3

14.0

极端最低温度℃ -17.7 -17.6 -11.6 -5.7 -0.1 5.7 9.8 8.6 1.6 -7.1 -12.3 -19.7

64100308.1-?=A 9510663.1-?=A Y （a KP ） X(C )

经校正可知，符合兰州地区建厂规则，故乙醇蒸汽只发生75℃下的相变 乙醇的平均的温度： 752

75

75=+=T ℃，查kpa 14.85，75℃下乙醇的物性数据下：

密度：=ρ748.15003

m kg

粘度=μ0.5215s mpa ? 导热系数：=λ0.1652mK W

比热：=p c 2.9633K

kg kJ

?

乙醇蒸汽密度：3/3976.1m kg ='ρ

表2 乙醇和水的物性数据【1】

1.4 选择冷热流体流动的空间及流速

1.4.1 冷热流体流动空间的选择：

（1）不洁净和易结垢的流体宜走管程，以便于清洗管子；

（2）腐蚀性流体宜走管程，以免管束和壳体同时受腐蚀，而且管内也便于检修和清洗； （3）高压流体宜走管程，以免壳体受压，并且可节省壳体金属的消耗量；

（4）饱和蒸汽宜走壳程，以便于及时排出冷凝液，且蒸汽较洁净，不易污染壳程； （5）被冷却的流体宜走壳程，可利用壳体散热，增强冷却效果； （6）有毒流体宜走管程，以减少流体泄漏；

物性 流体 温度T (℃) 密度ρ kg/m 3

粘度μ MPa ·s

比热容C p kJ/(Kg ·℃) 热导系 数λ W/(m ·℃) 液化潜热

r /(kJ/kg

)

乙醇 75 748.1500 0.5215 2.9633 0.1652 849.7826 井水

31

995.3360

0.7807

4.1797

0.6171

2426.72

粘度较大或流量较小的流体宜走壳程，因流体在有折流板的壳程流动时，由于流体流向和流速不断改变，在很低的雷诺数（Re<100）下即可达到湍流，可提高对流传热系数。但是有时在动力设备允许的条件下，将上述流体通入多管程中也可得到较高的对流传热系数。

由于兰州地区水质较硬易结垢，并且考虑到乙醇可通过壳体向外界散热增加冷却效果，确定为水走管程而乙醇走壳程，管材选普通mm 5.2mm 25?φ的碳钢管。

1.4.2冷热流体流动的流速：

换热器内适宜的流速应通过经济核算选择，一般流体尽可能使Re>410,粘度高的流体常按滞流设计。下面列出一些工业上常用的流速范围，供设计时参考。 表3 列管式换热器内常用的流速范围

流体种类 流速/m /s 管 程 壳 程 一般液体 易结垢液体 气体

0.5~3 >1 5~30

0.2~1.5 >0.5 3~15

表4 不同粘度液体的流速（以普通钢壁为例）

根据以上可以得出：因流体在有折流板的壳程流动时，由于流体流向和流速不断改变，在很低的雷诺数（Re<100）下即可达到湍流，可提高对流传热系数。

液体粘度μ×3

10/N ?s/2

m 最大流速/m /s >1500 1500~500 500~100 100~35 35~1 <1

0.6 0.75 1.1 1.5 1.8 2.4

2. 估算换热器的传热面积S

2.1 计算热负荷Q ，按管内塔顶产品计算，即：

Ms 1=1.5×104×103/(330×24)=1894kg/h=0.526kg/s

Q=Ms 1×r=0.526kg/s ×849.7826kJ/kg=446.99kw=61061.1?h kJ / 由于换热器损失为热流体热负荷的3.5%

∴ Q '=)-(1ηQ ()661055.11061.13.5%-1?=??=h kJ /=430.56kw 水的流量可由热量恒算求得 ()Q t t C Ms '=-??1222p

∴Ms 2=6

1055.1?/(4.1803×(37-25))=41009.3?kg/h=8.58kg/s

2.2 计算平均温度，并确定壳程数。

逆流：

热流体： T1=75℃ → T2=75℃ 冷流体： t1=25℃ → t2=37℃ ?t ： 50℃ 38℃ 所以 38

50ln 8

3-50ln t 2121m =

???-?=

?t t t t =43.72℃ 温度校正： P=

257525

371112--=

--t T t t =0.24 12

21

0T T R t t -=

=- 由P 和R 查对数平均温差校正系数图【2】得：此时1t ??≈，大于0.8，所以选用单壳程的列管式换热器。

∴43.72.=?='??m t m

t t ?℃ 2.3 估算换热面积

根据壳内为乙醇，管内为水，总传热系数范围在200~700()2/W m ?℃ 初选：k=380w/(m 2.℃) 估算换热面积：

()='??'=m t /K Q A =4.31×105/(380×43.72)=25.94m 2

3. 初选换热器规格

表5 立式固定管板式换热器规格【3】

公称压力: 0.6 MPa 管子尺寸： mm 5.2mm 25?φ 公称面积: 30.7 2m 管中心距：32mm 公称直径：450 mm 管程数：1 管长: 3000 m 中心排管数： 13 管子总数: 135

管子排列方法： 正三角形

4. 校核换热器的传热面积

4.1 换热器的实际换热面积

)1.0(d n A 00-=L π=135×3.14×0.025×(3-0.1)=30.73m 2

该换热器所要求的总传热系数)/(w 80.32072

.4373.301031.425

,00℃逆?=??=?'=m t A Q K m

4.2 校核总传热系数

4.2.1计算管程对流传热系数i α

32

2

i 1061.82289

.99658

.8-?==

=

ρMs Vs m 3/s

042.002.0414.311354

22=??? ?????? ??=??? ?

????? ??=i P i d N n A πm 2 s m A Vs u i i i /205.0042.01061.83

=?==-

40004952108248.02289

.996205.0020.0e 3

>=???=

=

-i i

i i i u d R μρ(湍流)

63.56122

.0108248.0101803.4r 33=???==

-i

i

i i Cp P λμ

故℃?=???

==24.08.04.08.0/46.126963.54952020

.06122

.0023.0Pr Re 023

.0m W d i

i

i λα 4.2.2计算壳程对流传热系数0α

因为立式列管换热器壳程为乙醇饱和蒸汽冷凝为饱和液体后离开冷凝器，故可按蒸汽在垂直管外冷凝的计算公式计算0α

4

/1320g 13.1???

? ?

??=t

L μγ

λρα

现设管外壁温w t =50℃，则冷凝液膜的平均温度为：

()()℃5.622

50752

t =+=+w s t ，这

与饱和温度75℃很接近，故在平均膜温62.5℃下的物性可沿用饱和温度75℃下的数据，在层流下：

4

/120

313.1???

? ?

??=t L g μγ

λρα

()4

/1333250753105215.0107826.8491652.015.74881.913.1???

?

??-????????=-

℃?=2/71.967m W

4.2.3确定污垢热阻

w m R /1072.1s 24-0℃??=（有机液体） w m R i /1044.3s 24℃??=-（井水）

4.2.4总传热系数K 0

i

i i i m m d d d d Rs d d b Rs K 0

00000111αλα+

+++= 20

25

64.1296120251044.35.2225450025.01072.171.96714-4-?+??+?+?+=

=2.6611×10-3w

/m 2℃?

∴ K0=375.78℃?2w/m >320.80℃?2w/m

所选换热器的安全系数为[(375.78-320.80)/320.80]×100%=17.14% 10%<17.14%<20%

表明该换热器的传热面积裕度符合要求。

4.2.5核算壁温与冷凝器流型

（1）核算壁温

℃32.50000344

.064

.12691

37000172.071

.9671

7511t m 00

=?+-=

+-?

+-=+-w w w

i

i

w w t t t Rs t

t Rs T αα

这与假设相差不大，可以接受，所以壁温为50℃。 （2）核算流型： 冷凝负荷：s m kg b M M ?=??==/05.0135

025.014.353

.0s 1 2000

42.242000825

.005

.044e <=?=

=

μ

M

R （符合层流假设） 5. 计算压降

5.1 计算管程压降

s p t N N F P P P )(21i ?+?=?∑

其中：12,p p ??—分别为直管弯道中因摩擦阻力引起的压强降 t F — 结垢校正因数

p N — 管程数 S N — 壳程数

取碳钢的管壁粗糙度为0.1mm,则005.020/1.0/==d ε,而Re i =4952,于是：

23

.023

.0495268201.01.0e 68d 1.0?

?

? ??+=?

?

? ??+=R ε

λ=0.04

60.1252205.02289.996020.0304.02d 2

21=???==?u L P i ρλ

Pa 02=?P Pa

对Ф25mm ×2.5mm 的管子，有Ft=1.4，且Np=1，Ns=1 84.175114.1)060.125(=???+=?∑i P Pa 5.2 计算壳程压降

()S S N F P P P 210'?+'?=?∑

其中，15.1=S F ，1=S N , ()2

12

001u N n Ff P B c ρ+='?

管子为正三角形排列，5.0=F ,

131351.11.1=?==n n c 取折流板间距 mm h 300=，则

91300

3000

1=-=

-=h L N B 壳程流通面积 ()()2000375.0025.01345.03.0m d n D h A c =?-?=-= s m A V u S /0187.00375.015.7485261.000=?==

50068.670105215.015

.7480187.0025.0Re 3

000>=???=

=

-μ

ρ

u d

13.168.6700.5Re 0.5228.0228

.00

0=?==--f

∴ ()pa P 69.72

0187.015.748191313.15.02

1=??

+???='? pa u D h N P B 55.220187.015.74845.03.025.39225.32

202=??

??? ??

?-?=??? ??-='?ρ ()pa P 78.1115.155.269.70=?+=?∑

由以上计算可得，管程和壳程的压降均符合设计要求。

6. 管程和壳程的管口设计

6.1 冷流体进出口接管直径计算

令冷却水的流速u 1=1.2mm

mm u Vs d 9610002

.114.31061.8443

111=????==

-π，圆整为100mm ， 则冷流体进出口的直径均为100mm 。

6.2 热流体进出口管直径计算 6.2.1进口直径计算

令乙醇蒸汽的流速s m u /132= mm u Vs d 192100013

14.33976

.1/5261.044222=???==

π,圆整为200mm, 则热流体进口的直径为200mm 。

6.2.2出口直径计算

令乙醇液体的流速mm u Vs u 3310008

.014.315

.748/5261.044333=???==

π，圆整为40mm 。 7. 其他主要附件

7.1 折流挡板

（1）折流板的排列方式

水平切口用得最普遍，这种排列可造成流体激烈扰动，增大传热系数，乙醇流体也是清洁的，因此本设计采用水平缺口排列方式。 （2）折流板与壳体间隙的选择

折流板与壳体的间隙依据制造安装条件，在保证顺利的装入前提下，越小越好，以减小壳程中旁路损失。折流板的最小外圆直径和下偏差见表6

表6 折流板外径/mm

公称直径DN

<400 >300

600≤

>600

900≤

>900

1300≤

>1300

1700≤

>1700

2000≤

折流板名义外径

DN2.5 DN3.5 DN4.5 DN6 DN8 DN9

折流板外径允许偏差

-0.5 -0.8 -1.2

根据上表可以选定折流板与壳体内径间的间隙为3.5mm 。 （3）折流板厚度的确定

折流板厚度与壳体直径、换热管无支撑长度有关，其数值不得小于表7的规定。

表7 折流板厚度

选定折流板的厚度为5mm

7.2 拉杆、定距管

（1）拉杆的结构形式的确定

采用拉杆定距管的结构，拉杆一端用螺纹拧入管板，每两块折流板之间的间距用定距管固定，每根拉杆上最后一块折流板与拉杆用两个螺母锁紧固定。 （2）拉杆直径和数量 按表8和表9选取。

拉杆的直径和数量可以变动，但其直径不的小于10mm ，数量不少于4根。

表8 拉杆直径/mm 【4】

换热管外径 10 14 19 25 32 38 45 57 拉杆直径 10

12

12

16

16

16

16

16

表9 拉杆数量

壳体公称直径DN

换热管无支撑长度 300≤

300> 600≤

600> 900≤

900>1200≤

1200>1500≤

1500>

厚度

159-325 4 5 7 10 10 400-700 4 5 6 10 10 12 800-900 5 7 8 10 12 16 1000-1500 6 8 10 12 16 16 1600-2000

10

12

16

20

20

拉杆直径/mm 公称直径DN/mm

<400

400≥<700

700≥<900

900≥<1300

1300≥<1500

1500≥<1800

1800≥<2000 10 4 6 10 12 16 18 24 12 4 4 8 10 12 14 18 16

4

4

6

6

8

10

12

根据上表可选定拉杆的直径为16mm ，数目为4根。 （3）拉杆尺寸

按表10确定拉杆的尺寸。拉杆的长度L 按需要确定。

表10 拉杆尺寸/mm

拉杆直径d

拉杆螺纹公称直径n d

a L

b L

管板上拉杆孔

深d L 10 10 13 40≥

16 12 12 15 50≥

18 16

16

20

60≥

20

7.3 防冲挡板

一般当壳程介质为气体和蒸汽时，应设置防冲挡板。本设计中，乙醇进料为气体，为了防止壳程进口处流体直接冲击传热管，产生冲蚀，应设置防冲挡板.由于壳体内径大于273mm 小于等于600mm ，缓冲板选择焊接在壳体上，缓冲板在壳体内的位置，应使防冲板周边与壳体内壁所形成的流通截面积为壳程进口截面积的1-1.25倍，缓冲板厚度为4.5mm 。

7.4 换热管

换热管材料选择碳钢，标准号GB/T 8163，规格25mm ?2.5mm ，外径公差mm 20.0±上偏差+12%，下偏差-10%。

7.5 法兰和管板

本设计选取标准JB 4701-92甲型平焊法兰，密封面采用凹面。开孔补强圈采用标准JB1207-73。螺柱规格M16，数量每边20个

管板与法兰连接密封面为凸面，分程隔板槽拐角处倒角10?45 ，隔板槽宽度为12mm，管板与换热器连接处采用胀接。

7.6 垫片

垫片厚度，本设计确定为3mm，隔板槽部分垫片厚度取10mm，圆角尺寸取R=8mm，D和d按JB1160-82压力容器法兰用垫片标准选取。

8.换热器主要工艺结构尺寸和计算结果一览表

参数管程壳程

操作条件

物料名称水乙醇流量（㎏/h）30900 1894 操作温度（℃）25/37 75 操作压力（MPa）0.085 0.085

物性参数

定性温度（℃）31 75

密度（㎏/m3）995.3360 748.15 定压比热（kJ/㎏·℃） 4.1797 2.9633 粘度（mPa·s）0.7807 0.5215

导热系数（w/m·℃）0.6171 0.1652 主

要

工

艺

性

能

参数

流速（m/s）0.205 8.61×10-3对流传热系数（w/m2·℃）1269.46 967.7 污垢热阻（m2·℃/ w）4

10

44

.3-

?4-

10

72

.1?

9. 结束语

本次课程设计历时三周，在此期间我查阅和学习了一些相关资料。在指导老师和其他同学的帮助下共同完成了该项设计任务。以前从未接触过此类的课程作业，在这个过程中收获很多，体会也很多。

通过这次学习我深切地感受到“学以致用”的重要性和艰难程度，我们随口所说的“理论联系实践”，做起来需要的不仅仅是考试的成绩，还需要扎实的理论功底、查阅文献获得所需信息的基本功、客观问题和解决方案的分析综合能力以及动手能力等诸多缺一不可的能力的综合应用。因此，我们应永远保持谦虚谨慎的学习态度和注重自身各项能力的培养。

在课设过程中，起初，通过和同学讨论，我先对各基本参量（冷却水进出口温度等）做了初步确定，选择了感觉是较为合理的值。接着便是课设计算部分。中间部分还可以，仅是计算繁琐些，并未遇到什么大的问题。可到了核算部分，一经核算，发现不正确，

阻力损失（MPa ） 175.84×10-6

11.78×10-6

热负荷（w ） 4.31×105 传热总系数（w/m2·℃） 375.78 传热平均温差（℃） 43.72 传热面积（㎡） 30.7 设计裕度（%） 17.14 设

备结构参数

换热器的型式

立式列管换热器

材质 碳钢 碳钢 程数

1

1

换热

管

规格（mm ）

mm

5.2mm 25?φ

直径（mm ）

450 长度（m ） 3 折

流

挡板

型式

弓形 数目（个）

135 数目 9 排列方式 正三角形 间距

（mm ） 300

管心距（mm ）

32

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。

化工原理课程设计乙醇水精馏塔设计说明书

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：≤ 工艺参数 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 (3) 1概述 (4) 设计目的 (4) 塔设备简介 (4) 2设计说明书 (6) 流程简介 (6) 工艺参数选择 (7) ) 3 工艺计算 (8) 物料衡算 (8) 理论塔板数的计算 (8) 查找各体系的汽液相平衡数据 (8) 如表3-1 (8) q线方程 (9) 平衡线 (9) 回流比 (10) … 操作线方程 (10) 理论板数的计算 (11) 实际塔板数的计算 (11) 全塔效率ET (11) 实际板数NE (12) 4塔的结构计算 (13) 混合组分的平均物性参数的计算 (13) 平均分子量的计算 (13) 】 平均密度的计算 (14) 塔高的计算 (15) 塔径的计算 (15) 初步计算塔径 (16) 塔径的圆整 (17) 塔板结构参数的确定 (17) 溢流装置的设计 (17) 塔盘布置（如图4-4） (17) ` 筛孔数及排列并计算开孔率 (18) 筛口气速和筛孔数的计算 (19) 5 精馏塔的流体力学性能验算 (20) 分别核算精馏段、提留段是否能通过流体力学验算 (20) 液沫夹带校核 (20)

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

化工原理课程设计(乙醇_水溶液连续精馏塔优化设计)

专业资料 化工原理课程设计题目乙醇-水溶液连续精馏塔优化设计

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)

精馏塔优化设计任务书 一、设计题目 乙醇—水溶液连续精馏塔优化设计 二、设计条件 1．处理量： 16000 （吨/年） 2．料液浓度： 40 （wt%） 3．产品浓度： 92 （wt%） 4．易挥发组分回收率： 99.99% 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 （某大学化学化工学院） 摘要：设计一座连续浮阀塔，通过对原料，产品的要求和物性参数的确定及对主要尺寸的计算，工艺设计和附属设备结果选型设计，完成对乙醇-水精馏工艺流程和主题设备设计。 关键词：精馏塔，浮阀塔，精馏塔的附属设备。 （Department of Chemistry,University of South China,Hengyang 421001） Abstract: The design of a continuous distillation valve column, in the material, product requirements and the main physical parameters and to determine the size, process design and selection of equipment and design results, completion of the ethanol-water distillation process and equipment design theme. Keywords: rectification column, valve tower, accessory equipment of the rectification column.

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_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

乙醇和水混合液精馏塔课程设计

新疆工程学院 化工原理课程设计说明书 题目名称：年产量为8000t的乙醇-水混合液 精馏塔的工艺设计 系部：化学与环境工程系 专业班级：化学工程与工艺13-1 学生姓名：杨彪 指导老师：杨智勇 完成日期： 2016.6.27

格式及要求 1、摘要 1)摘要正文 (小四，宋体) 摘要内容200～300字为易，要包括目的、方法、结果和结论。 2）关键词 XXXX；XXXX；XXXX (3个主题词) (小四，黑体) 2、目录格式 目录(三号，黑体，居中) 1 XXXXX（小四，黑体） 1 1.l XXXXX(小四，宋体) 2 1.1.1 XXXXX(同上) 3 3、说明书正文格式： 1. XXXXX (三号，黑体) 1．1 XXXXX(四号，黑体) 1.1.1 XXXXX(小四，黑体) 正文：XXXXX(小四，宋体) （页码居中） 4、参考文献格式： 列出的参考文献限于作者直接阅读过的、最主要的且一般要求发表在正式出版物上的文献。参考文献的著录，按文稿中引用顺序排列。 参考文献内容(五号，宋体) 示例如下： 期刊——[序号]作者1，作者2…，作者n．题(篇)名，刊名(版本)，出版年，卷次(期次)。 图书——[序号]作者1，作者2…，作者n．．书名，版本，出版地，出版者，出版年。 5、.纸型、页码及版心要求： 纸型： A4，双面打印 页码：居中，小五 版心距离：高：240mm(含页眉及页码)，宽：160mm 相当于A4纸每页40行，每行38个字。 6、量和单位的使用： 必须符合国家标准规定，不得使用已废弃的单位。量和单位不用中文名称，而用法定符号表示。

新疆工程学院课程设计任务书

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

乙醇——水筛板精馏塔工艺设计-课程设计

学院 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

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：

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 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：

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。

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)

化工原理课程设计_乙醇-水连续浮阀精馏塔的设计 (1)

第一章：塔板的工艺设计 一、精馏塔全塔物料衡算 F:进料量（kmol/s ） F x :原料组成（摩尔分数，同下） 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 原料乙醇组成：%91.8%10018/8046/2046 /20x =?+= F 塔顶组成：%98.85%10018 /646/9446 /94=?+= D x 塔底组成：%12.0%10018 /7.9946/3.046 /3.0=?+= W x 进料量：F=25万吨/年= 4706.03600 2430010 182.01462.010254 3=?????? ??-+??（kmol/s ） 物料衡算式为：F=D+W Fx F =Dx D +W W x 联立带入求解：D=0.0482 kmol/s W=0.4424 kmol/s 二、常压下乙醇-水气液平衡组成（摩尔）与温度关系 1. 温度 利用表中数据由差值法可求得t F 、t D 、t W ①t F : 21 .791.80.89t 66.921.77 .860.89F --=--, t F =87.41 ℃ ②t D : 72 .7498.8541.78t 72.7443.8941 .7815.78--=--D ， t D =78.21 ℃

③t W ： 12.0100 t 90.105.95100W --=--， t W =99.72 ℃ ④精馏段的平均温度：81.822 21 .7841.872t t t 1=+=+= F D ℃ ⑤提馏段的平均温度：57.932 72 .9941.872t t t 2=+=+= F W ℃ 2. 密度 已知：混合液密度： B B A A L ραραρ+ = 1 (α为质量分数，M 为平均相对分子质量) 混合气密度：0 04.22TP M P T V =ρ 塔顶温度：t D =78.21 ℃ 气相组成43 .8910015 .7821.7843.8915.7815.7841.78y --= --D D y ： ， %88.86=D y 进料温度：t F =87.41℃ 气相组成F F y 10091.3841 .870.8975.4391.387.860.89y --= --： ， %26.42y =F 塔底温度：t W =99.72℃ 气相组成W W y 100072 .991000.1705.95100y --= --：， W y =1.06% ⑴ 精馏段 液相组成1x ：1x = 2x x F D +, %445.47x 1= 气相组成2 y y y y 11F D += ：, %545.64y 1= 所以 286.31)4745 .01(184745.0461=-?+?=L M kg/mol 074.36)6455 .01(186455.0462=-?+?=L M kg/mol