《化工原理》乙醇-水混合液精馏塔设计

《化工原理》乙醇-水混合液精馏塔设计

一、设计任务：

完成精馏塔工艺优化设计、精馏塔结构优化设计以及有关附属设备的设计和选用，绘制精馏塔的工艺条件图及塔板性能负荷图，并编制工艺设计说明书。

二、操作条件：

年产量：7500t。

料液初温：30℃

料液浓度：43%（含乙醇摩尔分数）

塔顶产品浓度：97%（含乙醇摩尔分数）

乙醇回收率：99.8%（以摩尔分数计）

年工作日：330天（24小时运行）

精馏塔塔顶压力：4kPa（表压）

冷却水温度：30℃

饱和蒸汽压力：2.5kgf/cm2（表压）

单板压降：不大于0.7kPa

全塔效率：52%

回流比是最小回流比的1.8倍

进料状况：泡点进料

三、设计内容：

（1）设计方案简介：对确定的工艺流程及精馏塔型式进行简要论述。

（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）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。

（5）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（贴在说明书中对应的地方）。

（6）绘制精馏塔设计条件图。

附：汽液平衡数据

表1

一、总体设计计算

1.1 汽液平衡数据（760mm Hg）

1.2塔的物料衡算

=43/46.07/(43/46.07+57/18.01)=0.2277

X

F

=97/46.07/(97/46.07+31/18.01)=0.9267

X

D

M

=0.2277⨯46.07+（1-0.2277）⨯18.02=24.399kg/kmol F

同理可得

M

=44.013 D，=7.5*106/7920=946.97

D

D=946.97/44.013=21.516

η=0.998=DX

D /FX

F

=21.516*0.9267/0.2277F

F=87.742 由 F=D+W

FX

F =DX

D

+WX

W

得：X

w

=0.03998

W=66.226 Kmol/h

1.3塔板计算

t

F

=（0.2277-0.1661/0.2337-0.1661）*(82.7-84.1)+84.1=82.82°C

t

F

=82.82℃

乙醇不同温度的饱和蒸气压

乙醇的饱和蒸气压

o={[(82.82-80)/(90-80)]*(158.27-108.32)}+108.32=122.41 P

A

水不同温度的饱和蒸气压

由图数据通过内插法得P B O =53.0525 α =122.41/53.0525=2.31 泡点进料q=1

R min =1/α-1[X D /X F -α(1-X D )/1-X F ]=2.94 R=1.8R min =5.292

精馏段操作线方程

11

11n n D R y x x R R +=+++=0.841x+0.1473

提馏段操作线方程

W m m x W

qF L W x W qF L qF L y -+--++=

+'

'1=1.503x-0.000849

实际塔板数N p

E T =0.52

精馏段N

p1

=11/0.52=21块

提馏段N

p2

=3/0.52=6块

总板数21+6=27块

二、塔的工艺条件及物性数据计算

2.1精馏段的数据

1.平均压力P

m

单板降压不大于0.7Kpa所以等于0.7Kpa

塔顶：P

D

=4+101.3=105.3Kpa

加料板：P

F

=105.3+0.7*21=120Kpa

平均压力：P

m

=(105.3+120)/2=112.65Kpa

2.平均温度

t

D

={[(0.9267-0.08943)/(1-0.8943)]*(80.02-78.15)}+78.15=78.72℃

t

F

=82.82℃

精馏段t

m

=(82.82+78.72)/2=80.77℃

3.平均分子量

塔顶：

M VDM = X

D

×M

轻组分

+（1－X

D

）×M

重组分

=46.07*0.9267+（1-0.9267）*18.01=44.01kg/kmol

M LDM = x

1

×M

轻组分

+（1－x

1

）×M

重组分

=46.07*0.743+(1-0.743)*18.01=38.86kg/kmol

进料板的平均分子量:

进料板对应的组成X

n 和y

n

M VFM = yn×M

轻组分

+（1－y

n

）×M

重组分

=46.01*0.512+(1-0.512)*18.01=32.38kg/kmol

M LFM = X

n

×M

轻组分

+（1－X

n

）×M

重组分

=46.07*0.2277+(1-0.2277)*18.01=24.4kg/kmol 精馏段：M

Vm

=(44.01+32.38)/2=38.2kg/kmol

M

Lm

=(38.36+24.4)/2=31.63kg/kmol

4.平均密度

塔顶：a

A =0.97 a

B

=0.03

查物性数据：易挥发组分密度ρ

1

＝ 763.42 Kg/m3

难挥发组分密度ρ

2

＝ 972.58 Kg/ m3

塔顶液相密度：ρ

LD ＝1/[a

1

/ρ

1

+(1-a

1

) /ρ

2

]= 741.84Kg/ m3

进料板：a

A =0.43 a

B

=0.53

查物性数据：易挥发组分密度ρ

1

＝ 733.59 Kg/m3

难挥发组分密度ρ

2

＝ 969.97 Kg/ m3

进料液相密度：ρ

LF ＝1/[a

2

/ρ

1

+(1-a

2

) /ρ

2

]= 851.93Kg/ m3

精馏段的平均液相密度：ρ

LM ＝(ρ

LD

+ρ

LF

)/2=796.88Kg/ m3

精馏段平均汽相密度：T

M =（T

F

+T

D

）/2=80.77℃

ρVM ＝PM V /RT M =1.463Kg/ m 3

5. 液体的平均表面张力 （1）塔顶t D =78.72℃ бO =17.26 бW =62.8

V O =46.07/737=0.06251m 3/kmol V w =18.01/973=0.01851m 3/kmol X o =X D =0.9267 X W =1-0.9267=0.0733 φo =X o V O /(X W V w +X o V O )=0.977 φW =1-0.977=0.023 B=lg(φW q /φo )=-3.266

Q=0.041(q/T)(бO V O 2/3/q-бW V w 2/3)=-0.0007 A=B+Q=-3.266-0.0007=-3.2667

lg(φs W q /φso )=-3.2667和φs W +φso =1解得 φs W =0.021 φso =0.979

бm 1/4=φs W бW 1/4+φso бO 1/4=2.05 бDm =17.81N/m

2. 进料板t F =82.82℃ бO =16.88 бW =62.04

V O =46.07/733=0.06285m 3/kmol V w =18.01/969.3=0.01858m 3/kmol X o =X F =0.2277 X W =1-0.2277=0.7723 φo =X o V O /(X W V w +X o V O )=0.499

φW =1-0.499=0.501 B=lg(φW q /φo )=-0.298

Q=0.041(q/T)(бO V O 2/3/q-бW V w 2/3)=-0.00748

A=B+Q=-0.298-0.00748=-0.3055

lg(φs W q /φso )=-0.3055和φs W +φso =1解得 φs W =0.498 φso =0.502

бm 1/4=φs W бW 1/4+φso бO 1/4=2.415 бFm =34.01N/m

(3) 精馏段

бm =（17.81+34.01）/2=25.91N/m 6. 液体的平均黏度

,L D μ=0.44⨯0.9267+(1-0.9267)⨯0.357=0.434.a mP s

,L F μ=0.12⨯0.33+(1-0.12)⨯0.30=0.3904.a mP s

,L M μ精=0.435*0.3904+0.357*（1-0.3904）=0.387.a mP s 7. 精馏段的汽液负荷计算

V=（R+1）D=(5.292+1)⨯21.516=135.38/kmol h

S V =

,,3600V V m V M ρ精精

=135.38*38.2/(3600*1.463)=0.91m 3/s

V h =3600*0.91=3262.96m 3/h

L=RD=50292⨯21.516=113.86/kmol h

,3600L s L m LM L ρ=

精精

=113.86*31.63/(3600*796.88)=0.001255

L h =3600*0.001255=4.52m 3/h

2.2 提馏段的数据

1.平均温度

t W ={[(0.03998-0.019)/(1-0.019)]*(89-95.5)}+95.5=92.93℃ t F =82.82℃

提馏段t m =(82.82+92.93)/2=87.88℃

2.平均分子量 塔底：

M VWM = X W ×M 轻组分+（1－X W ）×M 重组分=46.07*0.414+（1-0.414）*18.01=29.63kg/kmol M LWM = x 1×M 轻组分+（1－x 1）×M 重组分

=46.07*0.03998+(1-0.03998)*18.01=19.13kg/kmol 提馏段：M Vm =(29.63+32.38)/2=31kg/kmol M Lm =(19.13+24.4)/2=21.77kg/kmol 3.平均密度

塔底：a A =0.64 a B =0.36

查物性数据： 易挥发组分密度ρ1＝ 725.87 Kg/m 3 难挥发组分密度ρ2＝ 963.23 Kg/ m 3

塔底液相密度：ρLD ＝1/[a 1/ρ1+(1-a 1) /ρ2]= 963.15Kg/ m 3 提馏段的平均液相密度：ρLM ＝(ρLW +ρLF )/2=907.54Kg/ m 3 提馏段平均汽相密度：T M =（T F +T D ）/2=87.88℃ ρVM ＝PM V /RT M =1.16Kg/ m

3

4.液体的平均表面张力 （1）塔底t W =92.93℃ бO =13.27 бW =60.16

V O =46.07/737=0.06251m 3/kmol V w =18.01/973=0.01851m 3/kmol X o =X W =0.03998 X W =1-0.03998=0.96 φo =X o V O /(X W V w +X o V O )=0.123

φW =1-0.123=0.877

B=lg(φW q /φo )=0.796

Q=0.041(q/T)(бO V O 2/3/q-бW V w 2/3)=-0.000163 A=B+Q=0.796-0.000163=0.794

lg(φs W q /φso )=0.794和φs W +φso =1解得 φs W =0.634 φso =0.366

бm 1/4=φs W бW 1/4+φso бO 1/4=2.46 бWm =36.62N/m

提馏段бm =（36.62+34.01）/2=35.32N/m 5.液体的平均黏度

μlw =0.03998⨯0.324+(1-0.03998)⨯0.324=0.393.a mP s ,L F μ=0.12⨯0.33+(1-0.12)⨯0.30=0.3904.a mP s μL,M 提=0.393*0.084+0.393*（1-0.084）=0.33.a mP s 6.精馏段的汽液负荷计算

V=（R+1）D=(5.292+1)⨯21.516=135.38/kmol h

S V ==135.38*31/(3600*1.16)=1m 3/s

V h =3600*1=3600m 3/h

L=RD=50292⨯21.516=113.86/kmol h

L s =113.86*21.77/(3600*907.54)=0.00154

L h =3600*0.00154=5.508m 3/h

三、塔和塔板主要工艺尺寸计算 3.1 塔径

首先考虑精馏段：

参考有关资料，初选板音距T H =0.5m 取板上液层高度L h =0.06m 故 T H -L h

=0.5-0.06=0.44m

s s L V ⎛ ⎝

查图可得 20C =0.097

校核至物系表面张力为9.0mN/m 时的C ，即

C=20C 0.2

20σ⎛⎫

⎪⎝⎭

=0.0102

max u =C

L V

V

ρρρ-

可取安全系数0.7，则 u=0.7max u =0.7⨯2.378=1.665m/s

故4s

V u

π按标准，塔径圆整为1.2m ，则空塔气速为0.805m/s

3.2 精馏塔有效高度的计算

精馏段有效高度为

1Z N =-T 精精（）H =(21-1)⨯0.5=10m

提馏段有效高度为

1Z N =-T 提提（）H =(6-1)⨯0.5=2.5m

Z 总=10+2.5=12.5m

3.3 溢流装置

采用单溢流、弓形降液管

⑴ 堰长 w l 取堰长 w l =0.6D

w l =0.6⨯1.2=0.72m

⑵ 出口堰高

w h =L ow h h -

选用平直堰，堰上液层高度ow h 由下式计算

ow h =2/3

2.841000h w L E L ⎛⎫ ⎪

⎝⎭

近似取E=1.03,则

ow h =0.00995

故 w h =0.06-0.00995=0.05m ⑶ 降液管的宽度d W 与降液管的面积f A 由L D /D T =0.6《化工设计手册》 得

d

W D =0.1,f T

A A =0.053 故 d W =0.12 f A =0.0722()

2

4

D π

=0.062m

留时间 f T s

A H L τ=

=23.9s (>5s 符合要求)

提馏段t=A d H T /Ls=33.11=>5s

⑷ 降液管底隙高度 h ο u o ,=0.08

h ο=L s /w l u o ,=0.022m

3.4 塔板布置

(1)取边缘区宽度c W =0.06,安定区宽度s W =0.075

(2)计算开孔面积

212sin 180a x A R R π-⎡⎤=⎢⎥⎣⎦=0.7992

m 其中 x=2

D

-(d s W W +)=0.405m R=

2

D

-c W =0.54m 3.5 筛板数n

取筛孔的孔径0d 为39mm,正三角形排列,一般碳钢的板厚δ为3mm,孔中心距t=75.0mm 浮阀数目 取阀动能因数11F =

，则由式o υ=

o υ=

计算塔板上的筛孔数n,即 n=4V s /πd o 2u o =83.75=84

提馏段的筛口气速和筛孔数用上述公式计算， 提馏段 u 0=10.21m/s, n=82个

取边缘区宽度c W =0.06,安定区宽度s W =0.075,板厚δ为3mm, 做等腰三角形叉排h=Aa/0.075n=0.127m=120mm 阀孔气速μo =4V s /πnd o 2=9.12m/s F 0=10.97

四、筛板的流体力学性能 1. 塔板压降校核 h f =h c +h e

(1)气体通过干板的降压h c

临界孔速 u 0c =（73/ρv ）1/1.825=8.52m/s

（4）气体通过筛板压降h f 和∆p f h f =h c +h e +h б=0.07144m

∆p f =ρl *g*h f =558.5kpa<0.7kpa 2. 雾沫夹带量校核

泛点率1100%F b

F =

板上液体流经长度 Z L =D T -2W D =0.96m F=40.72%<80%不会发生过量的雾沫夹带 3. 漏液校核

=4.134m/s k=u 0/u'0=2.19=>2

提馏段用同样的方法得，k=u 0/u'0==>2 4. 降低管液泛校核

为防止降液管液泛的发生，应使降液管中清液层高度()d T w H H h ≤Φ+

d P L d H h h h =++ 即

h d =0.153(L s /L w h o )2=0.00096m

取 取校正系数Φ=0.5,H d =0.1324,Φ(H T +h w )=0.275m

可见(),d T W H H h φ≤+符合防止淹塔的要求。根据以上塔板的各项流体力学性能，可认为精馏段塔径及各工艺尺寸使合适的。 五、塔的负荷性能图 1 雾沫夹带线

取泛点率为80%

代入泛点率计算式1F b

F =有：

精馏段结果Vs=1.863-30.44L s 提馏段Vs=1.97-32.6L s

雾沫夹带线为直线，则在操作范围内任取两个S L 值，按上式算出相应的S V 值列于表中：

雾沫夹带线数据

00

2h g C u V

L

'⋅⋅='ρρ

（二） 液泛线 Φ(H T +h w )=h f +h w +ow h +h d Φ(H T +h w )=0.5*(0.5+0.05)

ow h =2/3

2.841000h w L E L ⎛⎫ ⎪

⎝⎭

=0.83L s 2/3

Ao=π/4d o 2n=0.098

h c =5.34（ρv /ρL )(u 02/2g)=0.0521V s 2 h e =β(h w +h ow )=0.025+0.415L s 2/3 h d =0.153(L s /L w h o )2=118.1L s 2

h f =h c +h e =0.0521V s 2+0.025+0.415L s 2/3 V s 2=3.84-23.9L s 2/3-2266.8L s 2

同样方式提馏塔V s 2=4.63-34.5L s 2/3-12565.9L s 2

（三） 漏液线

对于1F 型重阀，依5o F υ==计算，则有：

=4.134m/s

V smin =Aou o ,=0.415m 3/s

提馏段V smin =Aou o ,=0.454m 3/s （四）液相负荷下限线

取平堰上液层OW h =0.006m,作为液相负荷下限条件，取E=1.0,

ow h =2/3

2.841000h w L E L ⎛⎫ ⎪

⎝⎭

=0.006

L smin =0.0006146 提馏段L smin =0.454

00

2h g C u V

L

'⋅⋅='ρρ

液相负荷上限线 全塔LS,max 在降液管中停留时间5s 时求出。

L smax =H T A f /5=0.006m 3/s

提馏段L smax =H T A f /5=0.0102m 3/s

雾沫夹带线

1

Ls/（m3/s ） 0.00070

1

0.003 0.0042 0.0057 0.0087 0.0102

Vs/（m3/s ） 1.84 1.77 1.73 1.68 1.59 1.55 液泛线 2 Ls/（m3/s ） 0.00070

1 0.003 0.004

2 0.0057 0.0087 0.0102 Vs/（m3/s ） 1.91 1.82 1.79 1.75 1.67 1.61 漏液线

0 0.000701

0.003 0.0042 0.0057 0.0087 0.0102

0.5885 0.5885 0.5885 0.5885 0.5885 0.5885 0.5885 液相负荷下限线

0.000717

0.000717 0.000717 0.000717 0.000717 0.000717 0.00071

7

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

液相负荷上限

线

0.0102 0.0102 0.0102 0.0102 0.0102 0.0102 0.0102

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

操作线

0，0 0.00125

5 0.910

y=725.1

x

0 0.00125

5

0.003 0.0042

0 0.91 2.17 3.04542

根据以上数据做精馏段塔板负荷性能图

操作弹性1.91/0.45=4.2

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

C

20

----表面张力为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

h

1

----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

----与克服表面张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

----降液管内清液层高度 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----液体在降液管内停留的时间 s

υ----粘度 mPa.s

ρ----密度 kg/m3

σ----表面张力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

六、总结

在本设计中我使用筛板塔，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）。

化工原理课程设计-乙醇-水连续精馏塔的设计

课程设计说明书 题目乙醇—水连续筛板式精馏塔的设计 课程名称化工原理 院(系、部、中心)化学化工系 专业应用化学 班级应化096 学生姓名XXX 学号XXXXXXXXXX 设计地点逸夫实验楼B-536 指导教师

设计起止时间：2010年12月20日至 2010 年12月31日 第一章绪论 (3) 一、目的： (3) 二、已知参数： (3) 三、设计内容： (4) 第二章课程设计报告内容 (4) 一、精馏流程的确定 (4) 二、塔的物料衡算 (4) 三、塔板数的确定 (5) 四、塔的工艺条件及物性数据计算 (7) 五、精馏段气液负荷计算 (11) 六、塔和塔板主要工艺尺寸计算 (11) 七、筛板的流体力学验算 (16) 八、塔板负荷性能图 (19) 九、筛板塔的工艺设计计算结果总表 (23) 十、精馏塔的附属设备及接管尺寸 (23) 第三章总结 (24) .

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

乙醇精馏塔化工原理课程设计---分离乙醇-水混合物精馏塔设计

乙醇精馏塔化工原理课程设计---分离乙醇-水混合物精馏塔设计

化工原理课程设计 分离乙醇-水混合物精馏塔设计 学院：化学工程学院 专业： 学号： 姓名： 指导教师： 时间： 2012年6月13日星期三

化工原理课程设计任务书 一、设计题目：分离乙醇-水混合物精馏塔设计 二、原始数据： a）原料液组成：乙醇 20 % 产品中：乙醇含量≥94% 残液中≤4% b）生产能力：6万吨/年 c）操作条件 进料状态：自定操作压力：自定 加热蒸汽压力：自定冷却水温度：自定 三、设计说明书内容： a）概述 b）流程的确定与说明 c）塔板数的计算（板式塔）；或填料层高度计算（填料塔） d) 塔径的计算 e）1）塔板结构计算； a 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。 2）填料塔流体力学计算； a 压力降； b 喷淋密度计算 f）其它 （1）热量衡算—冷却水与加热蒸汽消耗量的计算 （2）冷凝器与再沸器传热面的计算与选型（板式塔） （3）除沫器设计 g）料液泵的选型 h）计算结果一览表

目录 前言 (2) 一、概述 (2) 二、精馏系统工艺流程的确定 (3) 三、物料衡算 (3) 四、塔板数计算 (3) 1、理论塔板数的确定 2、总板效率估计 3、计算实际塔板数 五、塔板结构的工艺设计 (5) 1、初选塔板间距 2、塔径计算 3、塔板上溢流型式的确定 4、塔板布置 5、塔板各部分面积和对应气速计算 六、塔板流体力学校核 (10) 1、板上溢流强度检查 2、气体通过塔板的压力降计算 3、液面落差校核 4、漏液点气速校核 5、降液管内液面高度和液体停留时间校核 七、塔板负荷性能图 (12) 1、负荷性能图的绘制 2、塔板结构设计评述 八、塔总体结构 (13) 1、塔高的计算 2、接管 3、人孔和手孔 九、精馏塔附属设备选型设算 (18) 参考资料 (18) 附录 1、乙醇～水溶液的密度 (18) 2、乙醇～水溶液汽液平衡数据（常压） (19) 3、乙醇～水蒸汽在沸腾条件下的密度 (20) 4、苯、甲苯的密度、表面张力和汽化潜热 (20) 5、总传热系数（列管换热器）的大致范围 (20) 6、乙醇～水混合物的热焓 (21) 摘要

乙醇-水精馏塔设计

设计 题目板式精馏塔设计 成绩 课程设计主要内容 化工原理课程设计是化工原理课程教学中综合性和实践性较强的教学环节，是理论联系实际的桥梁，是使学生体察工程实际问题复杂性的初次尝试。 本次课程设计的主要思路及内容是： （1）确定流程方案：根据给定任务，选择操作条件、主体设备，确定精馏流程。 （2）精馏塔工艺计算：确定回流比，对全塔进行物料衡算并计算混合气、液操作温度下的物性参数，计算出气、液体积流量。 （3）塔板的设计计算：确定塔板数，进行塔径初步计算，溢流装置的设计计算，筛板布置、流体力学验算及塔板负荷性能图。 （4）塔附件及附属设备设计：通过计算确定接管、筒体、封头、除沫器、裙座、吊柱、人孔等附件的尺寸及型号，计算出塔总体高度，并对预热器、冷凝器、再沸器等附属设备进行设计。 （5）绘制精馏塔的主体设备装配图和带控制点的工艺流程图，编写设计说明书。 指 导 教 师 评 语 建议：从学生的工作态度、工作量、设计（论文）的创造性、学术性、实用性及书面表达能力等方面给出评价。 签名：年月日

化工原理课程设计任务书 设计题目：板式精馏塔设计 设计时间：2011年12月~2012年1月 指导老师： 设计任务：年处理35000 吨乙醇-水溶液系统 1.料液含乙醇40% ，馏出液含乙醇不少于94 %，残液含乙醇不大于0.05 % 2.操作条件 ； （1）泡点进料，回流比R= 1.5 R min （2）塔釜加热蒸汽压力：间接0.2 MPa（表压），直接0.1 MPa（绝压）； （3）塔顶全凝器冷却水进口温度20℃，出口温度50 ℃； （4）常压操作。年工作日300~320 天，每天工作24 h； （5）设备形式（筛板塔、浮阀塔、泡罩塔等）自选； （6）安装地点：合肥。 设计成果： 1.设计说明书一份（word2003格式）; 2.主体设备装配图一张（1#图纸），带控制点工艺流程图（3#图纸）一张 （AutoCAD2004格式）。

合肥工业大学化工原理课程设计乙醇—水溶液板式精馏塔设计

课程设计 设计题目：乙醇-水溶液板式精馏塔设计 学生姓名：牛璐 学号：2015212054 专业班级：高分子材料与工程15-3班指导教师：张传玲 设计时间：2018.7.2-2018.7.15

化工原理课程设计任务书

设计任务：年处理44000 吨乙醇- 水溶液系统 1.料液含乙醇50% ,馏出液含乙醇不少于94%，残液含乙醇不大于0.5%（wt %） 2.操作条件： （1）泡点进料，回流比自选。 （2）塔釜加热蒸汽压力：间接0.2MPa（表压）,直接0.1MPa （绝压）。 （3）塔顶全凝器冷却水进口温度20℃，出口温度50℃。 （4）常压操作。年工作日300天，每天工作24小时。 （5）设备形式筛板塔。 任务来源：某中药厂 设计成果： 1.设计说明书一份。 2.主体设备条件图（1#图纸）一张，带控制点工艺流程图（3# 图纸）一张。

摘要 工业上乙醇-水分离的过程是在精馏塔中进行的。乙醇-水分离过程为物理过程。回流是构成气、液两相接触传质的必要条件，而板式精馏塔的设备设计是关键部分。此次课程设计是用于分离乙醇-水的筛板式精馏塔的设计,进料口处乙醇的流量为236.16kmol/h。设计的回流比为最小回流比的 1.2倍，精馏塔径为1.2 m，全塔高度为27.62 m。最后经设计校核后，此次课程我们设计出了安全且满足生产要求的板式精馏塔。 关键词：乙醇；回流；筛板式；精馏塔

Abstract The process of industrial ethanol-water separation is carried out in a rectification column. The ethanol-water separation process is a physical process. Reflow is a necessary condition for the gas-liquid two-phase contact mass transfer, and the equipment design of the plate rectification column is a key part. The course design was designed for the separation of ethanol-water sieve plate distillation column, and the flow rate of ethanol at the feed port was 236.16 kmol/h. The designed reflux ratio is 1.2 times the minimum reflux ratio, the distillation column diameter is 1.2 m, and the full tower height is 27.62 m. After the final design review, we designed a plate rectification tower that is safe and meets production requirements. Keywords:benzene, toluene, plate type, distillation column

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

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班级：应化1102班 姓名：熊志平 指导老师：王华军 设计时间：2014.07 - 2014.09

目录 前言 (4) 1概述 (5) 1.1 设计目的 (5) 1.2 塔设备简介 (5) 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 (9) 3.2.1 查找各体系的汽液相平衡数据 (9) 如表3-1 (9) 3.2.2 q线方程 (9) 3.2.3 平衡线 (10) 3.2.4 回流比 (11) 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 (12) 3.3.1全塔效率ET (12) 3.3.2 实际板数NE (13) 4塔的结构计算 (14) 4.1混合组分的平均物性参数的计算 (14) 4.1.1平均分子量的计算 (14) 4.1.2 平均密度的计算 (15) 4.2塔高的计算 (16) 4.3塔径的计算 (16) 4.3.1 初步计算塔径 (16) 4.3.2 塔径的圆整 (17) 4.4塔板结构参数的确定 (18) 4.4.1溢流装置的设计 (18) 4.4.2塔盘布置（如图4-4） (18) 4.4.3 筛孔数及排列并计算开孔率 (19) 4.4.4 筛口气速和筛孔数的计算 (20) 5 精馏塔的流体力学性能验算 (20) 5.1 分别核算精馏段、提留段是否能通过流体力学验算 (20) 5.1.1液沫夹带校核 (20) 5.2.2塔板阻力校核 (21) 5.2.3溢流液泛条件的校核 (23) 5.2.4 液体在降液管内停留时间的校核 (24) 5.2.5 漏液限校核 (24) 5.2 分别作精馏段、提留段负荷性能图 (24) 5.3 塔结构数据汇总 (27) 6 塔的总体结构 (28)

化工原理课程设计乙醇水精馏塔设计doc

化工原理课程设计-乙醇-水精馏塔设 计.doc 化工原理课程设计：乙醇-水精馏塔设计 一、设计任务 本设计任务是设计一个乙醇-水精馏塔，用于分离乙醇和水混合物。给定混合物中，乙醇的含量为30%，水含量为70%。设计要求塔顶分离出95%以上的乙醇，塔底剩余物中水含量不超过5%。 二、设计方案 1.确定理论塔板数 根据给定的乙醇含量和设计要求，利用简捷计算法计算理论塔板数。首先确定乙醇的回收率和塔顶产品的浓度，然后根据简捷计算公式计算理论塔板数。 2.塔的总体积和尺寸 根据理论塔板数和每块理论板的液相体积流量，计算塔的总体积。根据总体积和塔内件设计要求，确定塔的外形尺寸。 3.塔内件设计 塔内件包括溢流管、进料口、冷凝器、再沸器和出口管等。溢流管的尺寸和形状应根据塔径和物料性质进行设计。进料口的位置和尺寸应根据进料流量和进料组成进行设计。冷凝器和再沸器应根据物料的热力学性质和工艺要求进行设计。出口管应根据塔径和出口流量进行设计。 4.塔板设计 每块塔板的设计包括板上液相和气相的流动通道、堰和降液管等。根据物料的物理性质和操作条件，确定液相和气相的流动通道尺寸和形状。堰的

高度和形状应根据液相流量和操作条件进行设计。降液管的设计应保证液相流动顺畅且无滞留区。 5.塔的支撑结构和保温 根据塔的外形尺寸和操作条件，设计支撑结构的形状和尺寸。考虑保温层的设置，以减小热量损失。 三、设计计算 1.确定理论塔板数 根据简捷计算法，乙醇的回收率为95%，塔顶产品的乙醇浓度为95%。 通过简捷计算公式，得到理论塔板数为13块。 2.塔的总体积和尺寸 每块理论板的液相体积流量为0.01m3/min，因此总体积为 0.013m3/min。考虑一定裕度，确定塔的外径为0.6m，高度为10m。 3.塔内件设计 溢流管的尺寸为Φ10mm，形状为直管上升式。进料口的位置位于第3块理论板处，尺寸为Φ20mm。冷凝器采用列管式换热器，再沸器采用釜式 再沸器。出口管采用标准出口管，直径为Φ20mm。 4.塔板设计 每块塔板的液相流动通道采用弓形通道，通道尺寸为Φ10mm。气相流动通道采用直通道，高度为5mm。堰的高度为50mm，形状为三角形堰。降液管采用标准降液管，直径为Φ20mm。 5.塔的支撑结构和保温 采用钢筋混凝土结构作为支撑结构，形状为圆柱形，直径为1m，高度为10m。考虑保温层厚度为5cm。 四、总结 本设计任务针对乙醇-水混合物的分离进行了乙醇-水精馏塔的设计。通过简捷计算法确定了理论塔板数，然后根据总体积和塔内件设计要求确定了塔的外形尺

化工原理水-乙醇连续精馏塔设计

【设计计算】 （一）设计方案的确定 本设计任务为分离乙醇和水的混合物。对于二元混合物的分离，应采用常压下的连续精馏装置。本设计采用泡点进料，将原料液经过预热器加热至泡点后送入精馏塔内，塔顶上升蒸汽采用全凝气冷凝，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后送入储罐。该物系属不易分离物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的1.6倍，塔釜采用直接加热蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至储罐。 （二）工艺计算 1、物料衡算： 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数如下。 M A =46kg/kmol （乙醇） M B =18kg/kmol （水） x F = 18 /60.046/40.046 /40.0+=0.21 x D =18 /08.046/92.046 /92.0+=0.82 又 M F =M A ×x F +（1-x F ）×M B =46×0.21+(1-0.21)×18=23.88 M D =0.82×46+(1-0.82)×18=40.96 ∴ q n.D = 18 )82.01(4682.0) 24330/(1078.1?-+???=55.48kmol/h η= F D x q x q F n D n ??..=21 .0.82 .048.55??F qn =0.99

∴ q n.F =218.82kmol/h q n.D /q n.F =（x F -x W ）/(x D -x W ) 即 55.48/218.82= w w x x --82.021.0 ∴ x w =0.00295 q n.F ×x F =q n.D +q n.w ×x w 218.82×0.21=55.48×0.82+q n.w ×0.00295 ∴ q n.w =155.46kmol 2、R min 的确定 0.000.050.100.150.200.250.300.350.400.450.500.550.600.650.700.750.800.850.900.951.00 0.000.050.100.150.200.250.300.350.400.450.500.550.600.650.700.750.800.850.900.951.00y x 2 4 6 10 246810 图1

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内分离乙醇－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。由于所涉浓度范围内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混合液精馏塔设计

化工原理课程设计乙醇水混合液精 馏塔设计 化工原理课程设计乙醇水混合液精馏塔设计 一、引言 精馏是石油化工、化学工业等领域中非常重要的分离和纯化方法之一。在工业生产中，乙醇与水混合液的精馏分离技术应用非常广泛。本文针对乙醇水混合液的精馏塔设计展开探讨。 二、乙醇水混合液的精馏分离原理 通常将乙醇水混合液进行精馏时，可以利用其两种组分的沸点差异来实现分离。在常压下，100克水的沸点为100℃， 而100克乙醇的沸点为78.5℃，因此在一定的操作条件下，乙醇可以被分离出来。 三、精馏塔结构及工作原理 精馏塔是一种具有特殊内部结构的容器，它可以用来将液体混合物分离成其组分。精馏塔通常包括塔体、进料口、下塔液口和顶部气体口。在塔体内部，有许多被称为塔板的“板子”，可以使物质沿着塔的高度进行反复蒸馏和冷凝，以达到分离组分的目的。 四、乙醇水混合液精馏塔设计

对于乙醇水混合液的精馏塔设计，主要需要掌握以下几个参数。 4.1 精馏塔塔板数量 精馏塔塔板数量对精馏分离效率有着决定性的影响。一般来说，塔板的数量越多，分离效率越高。在设计乙醇水混合液精馏塔时，需要根据不同的情况选择适当的塔板数量。 4.2 进料口位置和进料速度 进料口位置和进料速度对于精馏分离的效果也有比较大的影响。在设计乙醇水混合液精馏塔时，需要根据实际情况确定进料口位置和进料速度。 4.3 塔顶气体口和旋流板 塔顶气体口和旋流板的设置也是精馏塔设计中必不可少的环节。旋流板能够使得气体在塔体内形成旋涡，加速液体蒸发，从而提高精馏塔的分离效率。 五、结论 乙醇水混合液的精馏塔设计是一项非常重要的工作，直接影响到分离效率和产品质量。在进行精馏塔设计时，需要对塔板数量、进料口位置和进料速度、塔顶气体口和旋流板等参数进行合理的把握，以达到最佳的分离效果。

化工原理课程设计乙醇——水精馏塔设计

化工原理课程设计乙醇——水精馏塔设计乙醇-水精馏塔是一种常用的工业分离设备，在乙醇生产和燃料乙醇 制备过程中被广泛使用。本文将针对乙醇-水精馏塔的设计进行分析，并 确定适当的工艺参数，以提高精馏过程的效率和产品质量。 首先，我们将根据乙醇-水体系的相图，确定该体系在精馏条件下的 温度和压力。乙醇-水体系具有正常的沸点-成份成分曲线，根据该曲线， 我们可以得出在大气压下，纯乙醇的沸点约为78.15摄氏度，纯水的沸点 约为100摄氏度。 为了提高乙醇的产率，我们需要在尽可能低的温度下进行精馏。因此，我们可以设置塔底的进料温度为80摄氏度，以确保乙醇能够以尽量低的 温度进入塔体。同时，在塔顶设置回流装置，利用较低温度的冷凝液将一 部分乙醇回流至塔顶，以进一步提高精馏效率。 在塔体设计方面，我们将采用传统的浮阀塔设计。浮阀塔是一种常见 的分离设备，通过浮阀的升降来实现液体的分馏。在塔内部设置多层分隔板，以确保流体在塔体内的充分混合和接触，从而提高分离效率。同时， 通过调整浮阀的数量和高度，可以控制液体的分布和流速，以适应不同的 操作需求。 为了提高塔体内的传质效率，我们还可以在塔内设置填料。填料能够 增加塔体的表面积，促进乙醇和水之间的质量传递。常用的填料包括碎石、金属网和板式填料等。我们可以根据乙醇-水体系的特性，选择合适的填 料类型和形状。 在操作过程中，我们需要通过加热器将塔内的液体加热至沸点，使液 体蒸发，并且在塔顶通过冷凝器将蒸汽冷凝成液体。通过控制塔底的进料

量和顶部回流量，可以控制乙醇和水的分离效果。同时，通过调整加热器 的温度和冷凝器的冷却水流量，可以控制塔内的温度和压力，进一步影响 精馏效果。 最后，为了确保操作的安全性和稳定性，我们需要在塔体上设置相应 的监测仪表和安全设备，以及控制系统。监测仪表包括温度计、压力计和 流量计等，用于监测塔体内各参数的变化。安全设备包括安全阀和过流保 护装置，用于防止塔体发生过压和过流情况。控制系统通过监测和调节各 参数，保证塔体内的操作在合适的范围内进行。 综上所述，乙醇-水精馏塔是一种重要的分离设备，通过适当的设计 和操作，可以实现乙醇和水的高效分离。设计中需要考虑乙醇-水体系的 特性，确定适当的温度和压力，选择合适的浮阀塔设计和填料类型。同时，需要配备相应的监测仪表、安全设备和控制系统，确保操作的安全性和稳 定性。

化工原理课程设计 乙醇-水精馏塔设计

大连民族学院 化工原理课程设计说明书 题目: 乙醇-水连续精馏塔的设计 设计人: 1104 系别：生物工程 班级：生物工程121班 指导教师: 老师 设计日期：2014 年10 月21 日～11月3日 温馨提示:本设计有一小部分计算存在错误，但步骤应该没问题

化工原理课程设计任务书一、设计题目 乙醇—水精馏塔的设计。 二、设计任务及操作条件 1.进精馏塔的料液含乙醇30％（质量)，其余为水。 2.产品的乙醇含量不得低于92。5%(质量）。 3。残液中乙醇含量不得高于0.1%（质量）. 4.处理量为17500t/a，年生产时间为7200h。 5.操作条件 （1）精馏塔顶端压强 4kPa（表压）。 （2）进料热状态泡点进料。 (3）回流比R=2R min。 （4）加热蒸汽低压蒸汽. （5）单板压降≯0。7kPa. 三、设备型式 设备型式为筛板塔。 四、厂址 厂址为大连地区。 五、设计内容 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设计 （1)塔高、塔径及塔板结构尺寸的确定。 （2）塔板的流体力学验算. (3）塔板的负荷性能图。 4.设计结果概要或设计一览表 5.辅助设备选型与计算 6。生产工艺流程图及精馏塔的工艺条件图 7.对本设计的评述或有关问题的分析讨论

目录 前言 (1) 第一章概述 (1) 1。1塔型选择 (1) 1.2操作压强选择 (1) 1.3进料热状态选择 (1) 1。4加热方式 (2) 1。5回流比的选择 (2) 1.6精馏流程的确定 (2) 第二章主要基础数据 (2) 2。1水和乙醇的物理性质 (2) 2.2常压下乙醇—水的气液平衡数据 (3) 2。3 A,B，C—Antoine常数 (4) 第三章设计计算 (4) 3.1塔的物料衡算 (4) 3.1。1 料液及塔顶、塔底产品含乙醇摩尔分率 (4) 3.1.2 平均分子量 (4) 3。1。3 物料衡算 (4) 3。2塔板数的确定 (4) 的求取 (4) 3。2。1 理论塔板数N T 3.2。2 全塔效率E 的求取 (5) T 3.2.3 实际塔板数N (6) 3。3塔的工艺条件及物性数据计算 (6) 3。3。1操作压强P (6) m (6) 3。3.2温度t m 3。3.3平均摩尔质量M (6) m 3.3。4平均密度ρ (7) m 3.3.5液体表面张力σm (8) 3。3。6液体粘度μL m (8)

化工原理课程设计乙醇水精馏塔设计浮阀塔

化工原理课程设计乙醇水精馏塔设 计浮阀塔 化工原理课程设计：乙醇水精馏塔设计浮阀塔 引言 乙醇是一种广泛应用的有机化合物，其处理往往伴随着醇类分离、纯化和精制等步骤。其中，对乙醇的蒸馏是最基本的处理方法之一。由于乙醇和水的沸点很接近，所以在蒸馏过程中需要使用高效的分离塔，以充分分离乙醇和水。 本文以设计浮阀塔进行乙醇水精馏为案例，介绍了乙醇水精馏塔的设计流程和具体实现方法，以及浮阀塔在乙醇水精馏中的优点和局限性。 一、浮阀塔的概念及优点 浮阀塔是目前常用的塔板设备之一。其根据液位高低自动控制阀板开度，使液量自动调节，从而实现了自动调节的效果。它不仅可以减少运行成本，而且可以提高分离效率，是一种高效的精馏设备。 与其他塔板设备相比，浮阀塔有以下优点： 1. 较高的承载能力：浮阀塔可以承载高负荷，因为其在 塔板上的负荷更加均匀。

2. 自动调节的效果：由于准确的液位控制，浮阀塔可以自动调节输入的液位和输出的液位，从而保证了稳定的操作状态。 3. 优异的分离效果：浮阀塔的逐个塔板上都设置有流分离孔，可以更有效地冷却和分离不同种类的液体。 二、乙醇水精馏塔的设计要点 2.1 分离原理 乙醇和水具有接近的表面张力、质量和沸点，因此在精馏过程中分离较难。在浮阀塔精馏中，由于塔板上呈波浪形的流形状，液体的流动不断加速和减速，从而促进了液体分离。同时，浮阀可以减小气液流动的阻力，从而有利于提高精馏效率。 因此，乙醇水精馏采用了浮阀塔的精馏过程来分离乙醇和水，不仅能够有效地分离乙醇和水，并且能够节约能源和提高生产效率。 2.2 浮阀塔的设计计算 在浮阀塔的设计过程中，需要考虑以下因素： 1. 塔板情况：塔板以及塔板上的流分离孔和浮阀应设计和选用合适的形状和大小。 2. 分离塔高：塔的高度越高，分离效果越好，但成本也相应增加。

乙醇--水精馏塔设计

化工原理课程设计任务书 一设计题目：乙醇－水连续浮阀式精馏塔的设计 二任务要求 设计一连续筛板浮阀精馏塔以分乙醇和水 具体工艺参数如下：原料加料量F＝100kmol/h ＝273 进料组成 x F 馏出液组成 x ＝0.831 D ＝0.012 釜液组成 x w 塔顶压力 p＝100kpa 单板压降≤0.7 kPa 2 工艺操作条件：常压精馏，塔顶全凝器，塔底间接加热，泡点进料，泡点回流。 三主要设计内容 1、设计方案的选择及流程说明 2、工艺计算 3、主要设备工艺尺寸设计 （1）塔径及提馏段塔板结构尺寸的确定 （2）塔板的流体力学校核 （3）塔板的负荷性能图 （4）总塔高 4、设计结果汇总 5、工艺流程图及精馏塔工艺条件图

目录 化工原理课程设计任务书.............................. 错误!未定义书签。摘要 (Ⅳ) 第一章前言......................................... 错误!未定义书签。 1.1精馏原理及其在化工生产上的应用 (1) 1.2精馏塔对塔设备的要求 (1) 1.3常用板式塔类型及本设计的选型 (1) 1.4本设计所选塔的特性 (1) 第二章流程的确定和说明 (3) 2.1设计思路 (3) 2.2设计流程 (3) 第三章精馏塔的工艺计算 (4) 3.1物料衡算 (4) 3.1.1原料液及塔顶，塔底产品的摩尔分率 (4) 3.1.2物料衡算 (4) 3.2回流比的确定 (5) 3.2.1平均相对挥发度的计算 (5) 3.2.2最小回流比的确定 (6) 3.3板数的确定 (6) 3.3.1精馏塔的气液相负荷 (6) 3.3.2精馏段与提馏段操作线方程 (6) 3.3.3逐板法确定理论板数及进料位置 (6) 3.3.4全塔效率 (8) 3.4精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (8) 3.4.1操作温度的计算 (8) 3.4.2操作压强 (9) 3.4.3塔内各段气液两相的平均分子量 (10) 3.4.4精馏塔各组分的密度 (12) 3.4.5液体表面张力的计算 (15) 3.4.6液体平均粘度的计算 (15) 3.4.7气液负荷计算 (16)

乙醇水精馏塔设计(化工原理课程设计)

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 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 (5) 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 (9) 3.2.1 查找各体系的汽液相平衡数据 (9) 如表3-1 (9) 3.2.2 q线方程 (9) 3.2.3 平衡线 (10) 3.2.4 回流比 (11) 3.2.5 操作线方程 (11) 3.2.6 理论板数的计算 (12) 3.3 实际塔板数的计算 (12) 3.3.1全塔效率ET (12) 3.3.2 实际板数NE (13) 4塔的结构计算 (14) 4.1混合组分的平均物性参数的计算 (14) 4.1.1平均分子量的计算 (14) 4.1.2 平均密度的计算 (15) 4.2塔高的计算 (16) 4.3塔径的计算 (16) 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 (18) 4.4.1溢流装置的设计 (18) 4.4.2塔盘布置（如图4-4） (18) 4.4.3 筛孔数及排列并计算开孔率 (19) 4.4.4 筛口气速和筛孔数的计算 (20) 5 精馏塔的流体力学性能验算 (21) 5.1 分别核算精馏段、提留段是否能通过流体力学验算 (21) 5.1.1液沫夹带校核 (21) 5.2.2塔板阻力校核 (22) 5.2.3溢流液泛条件的校核 (24) 5.2.4 液体在降液管内停留时间的校核 (24) 5.2.5 漏液限校核 (24) 5.2 分别作精馏段、提留段负荷性能图 (25) 5.3 塔结构数据汇总 (27)

分离乙醇水的精馏塔设计

分离乙醇水的精馏塔设计 乙醇和水的分离是化工过程中常见的一种操作，常用的分离方法是通过精馏塔进行分离。精馏塔是一种经过精心设计的设备，利用液体的沸点差异进行分离。下面是一个关于乙醇水分离的精馏塔设计的详细说明。 1.目标 首先需要明确设计的目标。在这种情况下，目标是将乙醇和水分离，获得所需浓度的乙醇产品。这可以通过在精馏塔中提供适当的温度和压力条件来实现。 2.塔的类型 根据操作需求，可以选择合适的塔类型。在这种情况下，可以选择常见的塔类型，如板塔或填料塔。两种类型都可以用于乙醇和水的精馏，但填料塔通常更适合操作，因为它们具有更大的表面积，有助于有效的质量传递。 3.塔的结构 精馏塔的结构由塔底、塔体和塔顶组成。塔底通常用于收集底部的饱和液和不纯物质，塔体用于分离乙醇和水的混合物，而塔顶用于收集纯净的乙醇产品。 4.塔的操作条件 乙醇和水有相对较小的沸点差，因此在精馏过程中，必须要提供适当的操作条件来分离它们。操作条件的选择将取决于所需的乙醇纯度和回收率。一般来说，塔的顶部温度应低于乙醇的沸点，而底部温度应高于水的沸点。

5.冷却系统 精馏塔需要一个冷却系统来控制温度。这可以通过在塔顶安装冷凝器 来实现。冷凝器将气体中的乙醇蒸汽冷却成液体，并从塔顶收集纯净的乙 醇产品。 6.反应器 为了增加乙醇的产率，可以在塔底添加一个反应器。在反应器中，可 以将一部分乙醇和水反应生成乙醇化合物，从而增加乙醇的回收率。这可 以通过在塔底加热和加压来控制反应。 7.控制系统 精馏塔的操作需要一个有效的控制系统来实现所需纯度和回收率。这 可以通过监测塔内的温度和压力，并对冷却器和加热器进行控制来实现。 8.安全防护 由于精馏过程可能涉及高温和高压操作，必须采取适当的安全措施。 这包括使用安全阀和压力传感器来确保塔的安全操作。此外，还需要对精 馏塔进行定期检查和维护，以确保其在运行中的安全性。 总结： 乙醇和水的精馏塔设计需要仔细考虑多个因素，包括操作条件、塔的 结构和冷却系统。通过合适的设计和操作，可以实现所需的纯度和回收率。在整个过程中，安全性是至关重要的，必须采取适当的安全措施来保护操 作人员和设备的安全。