优秀的化工课程设计---年产15000吨乙醇精馏
塔.(总48页)
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化工原理
课程设计说明书
设计题目: 年产15000吨乙醇精馏塔
设计人员：
所在班级：成绩：
指导老师日期： 12年11月
目录
化工原理课程设计任务书 (4)
摘要 (6)
第一章前言 (6)
精馏原理及其在化工生产上的应用 (6)
精馏塔对塔设备的要求 (7)
常用板式塔类型及本设计的选型 (7)
乙醇的性质和用途 (8)
本设计所选塔的特性 (8)
第二章概述 (9)
第三章设计方案的确定 (10)
操作压力 (11)
进料状况 (11)
回流比 (11)
加热方式 (12)
选择塔板类型 (12)
热能的利用 (12)
再沸器、冷凝器等附属设备的安排 (13)
设计的依据与技术来源 (13)
第四章流程的确定和说明 (13)
设计思路 (13)
设计流程 (14)
第五章精馏塔设计物料计算 (14)
查阅文献，整理有关物性数据 (15)
原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率X (16)
原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (17)
易挥发组分的物料衡算 (17)
最小回流比及操作回流比的确定 (19)
精馏段和提馏段操作线的确定 (20)
理论及实际塔板数的确定 (20)
第六章塔的结构设计 (22)
精馏塔塔径的计算 (22)
平均摩尔质量的计算 (23)
平均密度的计算 (25)
. 液相平均密度的计算 (26)
液体平均表面张力计算 (26)
液体平均黏度计算 (27)
气液相体积流率计算 (28)
第七章精馏塔有效高度的计算 (29)
第八章塔板主要工艺尺寸的计算 (31)
溢流装置计算 (31)
降液管 (31)
降液管高度和截面积 (32)
降液管底隙高度 (33)
塔板布置 (34)
塔板的分块 (34)
边缘区宽度确定 (34)
开孔区面积计算 (34)
浮阀塔计算及其排列 (34)
校核 (35)
流体力学验算 (35)
气体通过浮阀塔板的压力降 (37)
漏液验算 (37)
雾沫夹带验算 (37)
液体在降液管内的停留时间 (38)
操作性能负荷图 (39)
接管尺寸确定 (42)
进料管尺寸 (42)
釜残液管尺寸 (42)
总结 (45)
致谢 (46)
参考文献 (47)
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45%（质量分数，下同），其余为水；（3）塔顶易挥发组分回收率为99%；
（4）生产能力为15000吨/年92%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≤
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；
2）绘制精馏塔设计条件图。
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。
摘要
本设计是以乙醇――水物系为设计物系，以浮阀塔为精馏设备分离乙醇和水。浮阀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。
通过逐板计算得出理论板数为16块，回流比为,算出塔效率为，实际板数为32块，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，有效塔高米，浮阀数（提馏段每块76）。通过浮阀塔的流体力学验算，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、浮阀连续精馏精馏塔、提馏段
第一章前言
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。
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，心为精馏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：气液两相在塔内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。
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，其操作的负荷范围较泡罩塔窄，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。
乙醇的性质和用途
乙醇是在常温、常压下是一种无色、透明、有香味、易挥发的液体，熔点℃，沸点℃，凝固点为℃．密度cm3,能与水及大多数有机溶剂以任意比混溶。乙醇易燃,它的爆炸极限为%～18%,闪点11℃,使用时须注意安全。工业酒精含乙醇约95％。含乙醇达％以上的酒精称无水乙醇。含乙醇％,水％的酒精是恒沸混合液,沸点为℃，其中少量的水无法用蒸馏法除去。
乙醇在化工、医药、染料、国防、食品等行业有不可或缺的重要应用。但是，无水乙醇作为燃料的应用应该是21世纪最广泛的应用。工业上可以将无水乙醇与汽油按比例调和,生产车用乙醇汽油。以发酵法生产的燃料乙醇具有和矿物质燃料相似的燃料性能,其生产原料是生物质,是一种可再生能源。此外,乙醇燃料过程所排放的一氧化碳和含硫气体均低于汽油燃料,所产生的二氧化碳和作为原料的生物源生长所消耗的二氧化碳基本持平,这对减少对大气的污染及抑制温室效应意义重大。因此,燃料乙醇也被称为“清洁燃料”。
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范围比筛板塔，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比泡罩塔小。
5.塔的造价较低，浮阀塔的造价是同等生产能力的泡罩塔的50%～80%，但是比筛板塔高 20%～30%。
但是，浮阀塔的抗腐蚀性较高（防止浮阀锈死在塔板上），所以一般采用不锈钢作成，致使浮阀造价昂贵，推广受到一定限制。随着科学技术的不断发展，各种新型填料，高效率塔板的不断被研制出来，浮阀塔的推广并不是越来越广。
近几十年来，人们对浮阀塔的研究越来越深入，生产经验越来越丰富，积累的设计数据比较完整，因此设计浮阀塔比较合适。
第二章概述
乙醇在工业，医药，民用等方面，都有很广泛的应用，是一种很重要的原料。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，所以，想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，塔内装有若干层塔板和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形，特别是在石油，化学工业中使用最普遍。浮阀有很多种形式，但最常用的是F1型和V-4型。F1型浮阀的结构简单，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种，但一般情况下都采用重阀，只有处理量大且要求压强降很低的系统中，采用轻阀。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。浮阀塔不宜处理宜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。
第三章设计方案的确定
课程设计方案选定所涉及的主要内容有：操作压力，进料状况，加热方式及其热能的利用。
操作压力：
精馏可在常压，加压或减压下进行，确定操作压力主要是根据处理物料的性质，技术上的可行性和经济上的合理性来考虑。
一般来说，常压精馏最为简单经济，若物料无特殊要求，应尽量在常压先操作。加压操作可提高平衡温度，有利于塔顶蒸汽冷凝热的利用，或可以使用较便宜的冷却剂，减少冷凝，冷却费用。在相同的塔径下，适当提高操作压力还可提高塔的处理能力，但增加塔压，也提高了再沸器的温度，并且相对挥发度也有所下降。降低操作压力，组分的相对挥发度增大，有利于分离。减压操作降低了平衡温度，这样可以使用较低温位的加热剂。但降低压力也导致塔径增大和塔顶蒸汽冷凝温度降低，且必须使用抽真空的设备，增加了相应的设备和操作费用。
故我们采用塔顶压力为常压进行操作。
进料状况：
进料状态有多种，但一般都是将料液预热到泡点或接近泡点才送入塔中，这样，进料温度就不受季节，气温变化和前道工序波动的影响，塔的操作就比较容易控制。此外，泡点进料时，精馏段与提馏段的塔径相同，设计制造均比较方便。但泡点进料需预热，热耗很大。
在此次设计中，我们选用30°C冷夜进料。
加热方式：
精馏塔通常设置再沸器，采用间接蒸汽加热，以提供足够的能量，若待分离的物系为某种轻组分和水的混合物，往往可采用直接蒸汽加热方式，即把蒸汽直接通入塔釜汽化釜液。这样操作费用和设备费用均可降低。但在塔顶轻组分回收率一定时，由于蒸汽冷凝水的稀释作用，使残液轻组分浓度降低，所需塔板数略有增加。
综合考虑，我们采用间接蒸汽加热的方式。
回流比：
适宜的回流比应该通过经济合算来确定，即操作费用和设备折旧费用之和为最低时的回流比为最适宜的回流比。我们确定回流比的方法为：先求出最小回流比R
，根据经验取操作回流比为最小回流比的－倍，即：
min
R＝（－）R
min
回流方式采用泡点回流，易于控制。
选择塔板类型：
选用F1浮阀塔板（重阀）。F1浮阀的结构简单，制造方便，节省材料，性能良好，且重阀采用厚度2mm的薄板冲制，每阀质量约为33g。浮阀塔具有的优点：生产能力大，操作弹性大，塔板效率高，气体压强以及液面落差较小。
热能的利用
蒸馏过程的原理是多次进行部分汽化和冷凝，因此热效率很低，通常进入再沸器的能量仅有5%左右被有效利用。塔顶蒸汽冷凝放出的热量是大量的，但其能位较低，不可能直接用来做塔釜的热源，但可用作低温热源，供别处使用。或可采用热泵技术，提高温度后再用于加热釜液。此
外，通过蒸馏系统的合理设置，也可取得节能的效果。例如，可采用设置中间再沸器和中间冷凝器的流程。
再沸器、冷凝器等附属设备的安排
本设计精馏过程采用蒸汽间接加热，在釜底设再沸器。塔顶设冷凝冷却器，将塔顶蒸气完全冷凝后再冷却到78℃左右回流入塔。塔顶通过回流比控制器分流，馏出产品进入贮罐。
设计的依据与技术来源
本设计依据于精馏的原理（即利用液体混合物中各组分挥发度的不同并借助于多次部分汽化和部分冷凝使轻重组分分离），并在满足工艺和操作的要求，满足经济上的要求，保证生产安全的基础上，对设计任务进行分析并做出理论计算。
目前，精馏塔的设计方法以严格计算为主，也有一些简化的模型，此次设计采用精确计算与软件验算相结合的方法。
第四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。
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(流程图见手画)。
第五章精馏塔设计物料计算
进精馏塔的料液含乙醇45%（质量分数，下同），其余为水，塔顶易挥发组分回收率为99%，生产能力为15000吨/年92%的乙醇产品，每年按330天计，每天24h连续运行。）
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≤
查阅文献，整理有关物性数据⑴水和乙醇的物理性质
名称分子式相对
分子
质量
密度
20℃
3
/
kg m
沸点
℃
比热容
(20℃)
Kg/(kg.
℃)
黏度
(20℃
)
导热
系数
(20℃)
ω/(m.
℃)
表面
张力
3
σ⨯10
(20℃
)
N/m
水
2
H O998100
乙
醇25
C H OH789
⑵常压下乙醇和水的气液平衡数据
常压下乙醇—水系统t—x—y数据如表3—1所示。
表3—1 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
82
（3）精馏塔全塔物料恒算
q F n ,：原料液流量（/kmol h ） F x ：原料组成（摩尔分数）
q D n ,：塔顶产品流量（/kmol h ） D x ：塔顶组成（摩尔分数） W n ,q ：塔底残液流量（/kmol h ） W x ：塔底组成（摩尔分数） 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率X
乙醇 M A = kmol kg 水 M B = kmol kg
进料液中轻组分(乙醇)质量分数为45％的摩尔分率 243.018
/55.046/45.046
/45.0x =+=F
塔顶轻组分(乙醇)质量分数为92％的摩尔分率 833.018
/08.046/92.046
/92.0x =+=
D
塔底轻组分(乙醇)质量分数为5％的摩尔分率由 003.0x w =(后计算得出)
原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量
M F =804.2418243.0146243.0=-+⨯）（kmol kg
324.4118833.0146833.0M =-+
⨯=）（D kmol kg M w =084.1818003.0146003.0=-+⨯）（kmol kg
塔顶产出量 356.76)
18757.046243.0(2433010150003
,=⨯+⨯⨯⨯⨯=
q D n h Kmol
h
Kmol x x F D D n F
n 496.264%100%
99243.0833
.0356.76%100q ,,q =⨯⨯⨯=
⨯=
η
356.76496.264,+=q W n
易挥发组分的物料衡算
W W n D D n F F n x x q q q ,,,x +=
003.0140
.188833
.0356.76243.0496.264,,,=⨯-⨯=
-=
w
n D
D n F F n w q x q x q x
联立解得 496.246,=q F n h Kmol 243.0=F x
356.76,=q D n h Kmol 833.0=D x
140.188q ,=W n h Kmol 003.0=w x
表1 物料衡算数据记录
由图查出组成243.0=F x 的乙醇-水溶液泡点为°C ，在平均温度为（+30）/2=下，由《化工原理》（第三版，王志魁）附录查得乙醇与水的有关物性为：
乙醇的摩尔热容： 3.0246138.92/()mA C kJ kmol K =⨯=• 乙醇的摩尔汽化潜热：914.24642053.2/()A r kJ koml K =⨯=• 水的摩尔热容：
56.6356
18[4.178(4.183 4.178)]
605075.26/()
mB C kJ koml K -=⨯+-⨯-=•
水的摩尔汽化潜热：2392.861843071.48/B r kJ kmol =⨯=
比较水与乙醇的摩尔汽化潜热可知，系统满足衡摩尔流的假定。加料液的平均摩尔热容：
)(73.90)243.01(26.75243.092.138mp k kmol kJ X C C C B mB mA •=-⨯+⨯=+=
加料液的平均汽化热：
Kmol KJ X r X r r B B A A 04.42824)243.01(48.43071243.02.42053=-⨯+⨯=+=
1.1)3025.83(04
.4282473
.901)(1q =-⨯+
=-+
=t T r
C mp
最小回流比及操作回流比的确定
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 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) 1.1 设计目的 (4) 1.2 塔设备简介 (4) 2设计说明书 (6) 2.1 流程简介 (6) 2.2 工艺参数选择 (7) 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) 3.2.2 q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 (10) 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) 4.1混合组分的平均物性参数的计算 (13) 4.1.1平均分子量的计算 (13) 4.1.2 平均密度的计算 (14) 4.2塔高的计算 (15)
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
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： 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 塔盘结精馏塔优化设计计算 在常压连续浮阀精馏塔中精馏乙醇——水溶液，要求料液浓度为35%，产品浓度为93%，易挥发组分回收率99%。年生产能力15000吨/年操作条件：①间接蒸汽加热 ②塔顶压强：1.03atm （绝对压强） ③进料热状况：泡点进料 一精馏流程的确定 乙醇——水溶液经预热至泡点后，用泵送入精馏塔。塔顶上升蒸气采用全冷凝后，部分回流，其余
作为塔顶产品经冷却器冷却后送至贮槽。塔釜采用间接蒸汽再沸器供热，塔底产品经冷却后送入贮槽。工艺流程图见图 二塔的物料衡算 1. 查阅文献，整理有关物性数据 ⑴水和乙醇的物理性质 ⑵常压下乙醇和水的气液平衡数据，见表 常压下乙醇—水系统t —x —y 数据如表1—6所示。 乙醇相对分子质量：46；水相对分子质量：18 25℃时的乙醇和水的混合液的表面张力与乙醇浓度之间的关系为： σ=67. 83364-2. 9726x +0. 09604x 2-0. 00163x 3+1. 348?10-5x 4-4. 314?10-8x 5 式中σ——25℃时的乙醇和水的混合液的表面张力，N ／m ； x ——乙醇质量分数，％。 其他温度下的表面张力可利用下式求得
符号说明 A p ——塔板鼓泡区面积，m2；A f ——降液管截面积，m2； A0——筛孔面积，m2；A T——塔截面积，m2； C ——负荷系数，无因次；C20——20dyn/cm时的负荷系数，无因次C f——泛点负荷系数，无因次；C p——比热，kJ/kg&S226;K； d0 ——筛孔直径，m； D ——塔径，m； D ——塔顶产品流量，kmol/h或kg/h； e V——雾沫夹带量，kg(液)/kg(气) ； E ——液流收缩系数，无因次E T——总板效率或全塔效率，无因次； F ——原料流量，kmol/h或kg/h； g ——重力加速度，m/s2；h d——干板压降，m； h d——液体通过降液管的压降，m； ht ——气相通过塔板的压降，m；h f——板上鼓泡层高度，m； hl ——板上液层的有效阻力，m；h L——板上液层高度，m； h0——降液管底隙高度，m；h0w——堰上液层高度，m； hp ——与单板压降相当的液柱高度，m；h W ——溢流堰高度，m； hσ——与克服表面张力的压强降相当的液柱高度，m； H d——降液管内清液层高度，m；H T——塔板间距，m； I ——物质的焓，kJ/kg；K ——稳定系数，无因次； l——堰长，m；L S——塔内液体流量，m3/s； w M ——分子量；n ——筛孔总数； N T ——理论板数；N ——实际板数； P ——操作压强，Pa；ΔP——单板压强，Pa； ΔP p——通过一层塔板的压强降，Pa/层；Q ——热负荷，kJ/h； q ——进料热状况参数，无因次；Q B——再沸器热负荷，kJ/h； Q C——全凝器热负荷，kJ/h；Q L ——热负荷损失，kJ/h； r ——汽化潜热，kJ/kg；R ——气体常数，8314J/kmol&S226;K； R ——回流比，无因次t ——温度，℃或K； t ——孔心距，m；T ——温度，℃或K； T S ——塔顶温度，℃或K；T`S——回流液温度，℃或K； u ——空塔气速，m/s；U max——极限空塔气速，m/s； U a——按板上层液上方有效流通面积计的气速，m/s； u0——筛孔气速，m/s；u0M——漏液点气速，m/s； u′o ——降液管底隙处液体流速，m/s； V ——精馏段上升蒸气量，kmol/h；V h ——塔内气相流量，m3/h；
化工原理课程设计-乙醇-水混合液精馏塔设计
全套论文 化工原理课程设计 题目：乙醇-水混合液精馏塔设计 学院：化学与材料工程学院 专业：高分子材料与工程 *名：*** 学号：********* 指导教师：*** 河南城建学院 2012年12月25日
《化工原理》课程设计工艺条件 一、设计目的和要求 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，是理论系实际的桥梁。通过课程设计，培养学生查阅资料、选用公式和搜索数据的能力；熟悉工程设计基本内容，掌握化工单元操作设计的主要程序及方法；锻炼和提高学生综合运用理论知识和技能的能力、独立工作和创新能力；培养学生能用简洁的文字清晰的图表来表达自己设计思想的能力。 二、设计任务 完成精馏塔工艺设计，运用最优化方法确定最佳操作条件；精馏设备设计, 有关附属设备的设计和选用；绘制带控制点工艺流程图，塔板结构简图和塔板负荷性能图，编制设计说明书；等。 三、设计题目 题目二：乙醇-水混合液精馏塔设计四、设计条件 年处理量：8000吨/年 料液浓度（质量%）：40% 料液初温：30 C 塔顶产品浓度：94% （质量分率）塔底乙醇含量不高于0.3% （以质量计）精馏塔塔顶压强：4kPa（表压）进料状态：泡点进料 回流比：自选 单板压降w 0. 7 k pa 冷却水温度：30 E 设备形式：筛板塔 饱和水蒸汽压力：2.5kgf/cm2（表压）（1kgf/=98.066kPa） 每年实际生产天数：330天，每天24小时连续运转 设计方案简介 (4) 二物料流程说明 (4) 三设计说明书 (5) 3.1.气液相平衡数据 (5)
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
化工原理课程设计任务书 学院：化工学院班级：姓名：学好： 指导教师：设计时间：12.26~1.6 一．设计题目： 4.0万吨/年乙醇连续精馏塔设计 二．目的与意义：乙醇是重要的化工原料，对乙醇连续精馏塔的设计可以使学生 充分利用化学工程原理课程中所学习到的知识来解决工业实际问题，同时训练学 生一定的工程绘图能力。 三．要求（包括原始数据，技术参数，设计要求，图纸量，工作量要求等）设计条件：1. 原料液组成：乙醇50%；水50%（质量分率）； 2. 塔顶的乙醇含量不得低于90.0%；残液中乙醇含量不得高于 1.0%； 3. 操作条件 1) 塔顶压力0.5kpa（表压）2）进料热状态自选3） 回流比自选4）加热蒸汽压力0.3～0.5Mpa（表压）5）单板压降≤0.5kpa 4．踏板类型：筛板塔 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自选。 设计要求：1. 设计方案的确定及流程说明； 2．塔的工艺计算； 3．塔和塔板的工艺尺寸设计（1）塔高，塔经及塔板结构尺寸的 确定；（2）踏板的流体力学演算；（3）塔板的负荷性能图； 4.涉及一览表 5. 辅助设备选型与计算； 6.主要接管尺寸计算 7.对本设计的评述或有关问题的分析讨论 8.编制设计说明书 图纸要求：1.踏板布置图; 2.工艺流程图
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。 通过逐板计算得出理论板数为9块，回流比为1.32,算出塔效率为0.51，实际板数为18块，进料位置为第7块，在板式塔主要工艺尺寸的设计计算中得出塔径为1.4米，有效塔高5.95米，筛孔数5868。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、精馏段 第1章 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：气液两相在塔内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
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
化工与制药学院 课程设计说明书 课题名称乙醇—水板式精馏塔设计 专业班级11级食品科学与工程01班 学生学号 学生姓名 学生成绩 指导教师 课题工作时间2013.12.11－2013.12.28
武汉工程大学 化工原理课程设计任务书 专业食品科学与工程班级11级01班学生姓名 发题时间：2013 年12 月11 日 一、课题名称 乙醇-水体系板式精馏塔的设计 二任务要求 1原料来自上游的初馏塔，原料乙醇含量：质量分率=35.4 （35+0.1*组号）% 2塔顶产品为浓度92.5%（质量分率）的药用乙醇，设计每天产量为：35.4吨； 3塔釜排出的残液要求乙醇的浓度不大于0.05%（质量分率） 4 工艺操作条件：塔顶压强为4kPa(表压)，单板压降<0.7kPa，塔顶全凝，泡点回流，R =（1.1~2）Rmin。 三主要内容 1 确定全套精馏装置的流程，绘出流程示意图，标明所需的设备、管线及有关控制或观测所需 的主要仪表与装置； 2 精馏塔的工艺计算与结构设计： 1）物料衡算确定理论板数和实际板数；（可采用计算机编程） 2）按精馏段首、末板，提馏段首、末板计算塔径并圆整； 3）确定塔板和降液管结构； 4）按精馏段和提馏段的首、末板进行流体力学校核；（可采用计算机编程） 5）进行全塔优化，要求操作弹性大于2。 3 绘制塔板结构布置图和塔板的负荷性能图；（如果精馏段和提馏段设计结果不同，则应分别 绘出） 4 计算塔高和接管尺寸； 5 精馏塔附属设备的计算和选型。 6 设计结果概要或设计一览表； 7 设计小结和参考文献； 8 绘制装配图一张，带控制点的工艺流程图一张（可采用CAD绘图）。
《化工原理课程设计》报告 15000吨/年乙醇~水 精馏装置设计 年级三年级 专业精细化工 设计者姓名XXX 设计单位化工原理课程设计 完成日期2012年 6 月28 日 1
化工原理课程设计任务书 一、课程设计题目 乙醇-水溶液连续精馏塔设计 二、课程设计的内容 1．设计方案的确定 2．带控制点的工艺流程图的确定 3．操作条件的选择（包括操作压强、进料状态、回流比等）4．塔的工艺计算 （1）全塔物料衡算 （2）最佳回流比的确定 （3）理论板及实际板的确定 （4）塔径的计算 （5）降液管及溢流堰尺寸的确定 （6）浮阀数及排列方式（筛板孔径及排列方式）的确定 （7）塔板流动性能的校核 （8）塔板负荷性能图的绘制 （9）塔板设计结果汇总表 5．辅助设备工艺计算 （1）换热器的面积计算及选型 （2）各种接管管径的计算及选型 （3）泵的扬程计算及选型 6．塔设备的结构设计：（包括塔盘、裙座、进出口料管）三、课程设计的要求 2
1、撰写课程设计说明书一份 2、工艺流程图一张 3、设备总装图一张 四、课程设计所需的主要技术参数 原料：乙醇-水溶液 原料温度： 30℃ 处理量： 1.5万吨/年 原料组成（乙醇的质量分数）：50% 产品要求：塔顶产品中乙醇的质量分数：90%，92%,94%； 塔顶产品中乙醇的回收率：99% 生产时间： 300天（7200 h） 冷却水进口温度：30℃ 加热介质： 0.6MPa饱和水蒸汽 五、课程设计的进度安排 1、查找资料，初步确定设计方案及设计内容，1-2天 2、根据设计要求进行设计，确定设计说明书初稿，2-3天 3、撰写设计说明书，总装图，答辩，4-5天 六、课程设计考核方式与评分方法 指导教师根据学生的平时表现、设计说明书、绘图质量及答辩情况评定成绩，采用百分制。 其中：平时表现20% 设计说明书40% 绘图质量20% 答辩20% 3
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：2021 年10 月21 日~ 11月3日 温馨提示：本设计有一小局部计算存在错误，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.设计方案确实定及流程说明 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确实定。 〔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精馏流程确实定 (2) 第二章主要根底数据 (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塔板数确实定 (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液体外表张力σm (8) 3.3.6液体粘度μL m (8)
乙醇精馏塔设计摘要 乙醇是一种极重要的有机化工原料，也是一种燃料，在国民经济中占有十分重要的地位。随着乙醇工业的迅速成熟，各种制乙醇的方法相继产生。由于乙醇与水混合物的特殊性，即相对挥发度的不同且在一定浓度时生成共沸物，精馏操作一直是乙醇生产不可缺少的工序。 本设计的主要内容是根据20万吨乙醇生产工艺的需求，通过物料衡算和热量衡算以及板式浮阀塔设计的理论知识来设计浮阀塔，并由负荷性能图来进行校验。此外，本设计遵循经济、资源综合利用、环保的原则，严格控制工业三废的排放，充分利用废热，降低能耗，提高工艺的可行性。 关键词：乙醇精馏；浮阀塔；塔附件设计
Abstract Ethanol is a very important organic chemical raw material, but also a fuel, in the national economy occupied a very important position. With the rapid ethanol industry matures, various methods have been found. As a characteristic of a mixture of ethanol and water, the difference of the relative volatility and is generated in a certain concentration azeotrope, distillation operation has been indispensable step of ethanol production. The design of the main content is based on 200,000 tons of ethanol production technology，which needs through material balance and energy balance and the plate valve column design theory to design the float valve column by load performance diagrams for verification. In addition, the design follows the economy, resource utilization, environmental protection principles, strictly control industrial waste emissions, the full use of waste heat, reduce energy consumption and improve the feasibility of the process. Keywords: Ethanol distillation，Valve column，Design
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。
精馏塔课程设计-常压、连续精馏塔分离乙 醇-正丙醇设计 精馏塔课程设计-常压、连续精馏塔分离乙醇-正丙醇设计化工原理课程设计设计题目： 常压、连续精馏塔分离乙醇-正丙醇设计班级： 13级化工一班姓名： 周常通学号： 2013507092 指导教师： 李翠华完成日期： 2015 年12 月28日化工系石河子大学化学化工学院化工原理课程设计考核学生姓名周常通系化学工程系专业班级13级化工一班指导教师李翠华课程设计名称常压、连续精馏塔分离乙醇-正丙醇设计评价指标教师评语得分一、课程设计说明书内容完整（计10分）设计说明书内容完整（1.目录、2.任务书、3.流程方案选择说明、4.主体设备工艺设计计算过程、5.附属设备设计选型、6.结构设计、选型、7.工艺设计结果概览、8.结构设计结果概览、9.设计评述、10.参考文献、11.附录）少一部分扣2分（不含目录）；少关键部分（4、5、6部分）不得分，总成绩为不合格。 二、设计内容正确，达到设计任务书规定要求（计50分） A.设计、计算过程完整，设计依据说明、论证充分，
公式、数据引用正确，计算结果正确，达到任务书规定要求。 (50分) B.设计、计算过程完整，设计依据说明、论证基本充分，计算结果无原则性错误，达到任务书规定要求。 (40分) C.设计、计算过程完整，设计依据说明、论证基本正确，公式、数据引用基本正确，计算结果基本正确，基本达到要求。 （30分）D.设计、计算过程不太完整，设计依据说明、论证不充分，公式、数据引用有错，计算结果有错，不能达到任务书要求。 （30分以下）三、课程设计图纸质量（计30分）A.设计图纸符合国家标准，线性规范，图面质量好，无表达错误，图内文字工整，图纸数量达到要求。 (30分) B.设计图纸符合国家标准，图面质量较好，无原则性表达错误，图纸数量基本达到要求。 (24分) C.设计图纸符合国家标准，图面质量较好，非原则性表达错误较多，图纸数量基本达到要求。 (18分) D.设计图纸质量较差，有不符合国家制图标准之处，出现个别原则性表达错误，图纸数量未能达到要求。 （18分以下）四、书写格式及规范(计5分) A.语句通顺、流畅；标点符号、语法正确；叙述简明扼要；思路层次清晰，概括全面准确；重点突出。 （5分）B.基本达到选型“A”的要求。
化工原理课程设计-乙醇-水精馏塔设计
成绩 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
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 (3) 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 (5) 的求取 (5) 3.2.1 理论塔板数N T 的求取 (6) 3.2.2 全塔效率E 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 (7) m 3.3.4平均密度ρ (8) m 3.3.5液体表面张力σm (8) (9) 3.3.6液体粘度μL m
3.4气液负荷计算 (10) 3.5塔和塔板主要工艺尺寸计算 (10) 3.5.1塔径D (10) 3.5.2溢流装置 (11) 3.5.3塔板布置 (13) 3.5.4筛孔数n与开孔率φ (14) 3.5.5塔有效高度Z (14) 3.5.6塔高计算 (14) 3.6筛板的流体力学验算 (15) (15) 3.6.1气体通过筛板压强降的液柱高度h p 的验算 (16) 3.6.2雾沫夹带量e V 3.6.3漏液的验算 (16) 3.6.4液泛的验算 (17) 3.7塔板负荷性能图 (17) 3.7.1雾沫夹带线（1） (17) 3.7.2液泛线（2） (18) 3.7.3液相负荷上限线（3） (19) 3.7.4漏液线（气相负荷下限线）（4） (19) 3.7.5液相负荷下限线（5） (20) 3.8筛板塔的工艺设计计算结果总表 (21) 3.9精馏塔附属设备选型与计算 (22) 3.9.1冷凝器计算 (22) 3.9.2预热器计算 (22) 3.9.3各接管尺寸计算 (23) 第四章设计评述与心得 (24) 4.1设计中存在的问题及分析 (24) 4.2设计心得 (24) 参考文献 (25)
化工原理课程设计任务书精馏塔 一、设计内容 1.设计方案的确定〔设计方案简介：对给定或选定的工艺流程、要紧设备的形式进行简要的论述。〕 (1)操作压力 (2)进料状态 (3)加热方式 (4)热能利用 2.要紧设备的工艺设计运算 (1)物料衡算; (2)热量衡;(3)回流比的确定;(4)工艺参数的选定;(5)理论塔板数的确定 3.塔板及塔的要紧尺寸的设计(设备的结构设计和工艺尺寸的设计运算。) (1)塔板间距的确定(2) 塔径的确定(3) 塔板布置及板上流体流程的确定 4. 流体力学的运算及有关水力性质的校核 5. 板式精馏塔辅助设备的选型:典型辅助设备要紧工艺尺寸的运算，设备的规格、型号的选定。 6.绘制流程图及精馏塔的装配图: 工艺流程图：以单线图的形式绘制，标出主体设备与辅助设备的物料方向，物流量、能流量，要紧测量点。要紧设备的工艺条件图：主体设备工艺条件图是将设备的结构设计和工艺尺寸的运算结果用一张总图表示出来。图面上应包括如下内容:①设备图形：指要紧尺寸(外形尺寸、结构尺寸、连接尺寸)、接管、人孔等；②.技术特性：指装置的用途、生产能力、最大承诺压强、最高介质温度、介质的毒性和爆炸危险性；③.设备组成一览表：注明组成设备的各部件的名称等。应予以指出，以上设计全过程统称为设备的工艺设计。完整的设备设计，应在上述工艺设计基础上再进行机械强度设计，最后提供可供加工制造的施工图 7.编写设计说明书：设计说明书的内容：①名目；②设计题目及原始数据(任务书)；③简述酒精精馏过程的生产方法及特点(设计方案简介)，④论述精馏总体结构(塔型、要紧结构)的选择和材料选择；⑤精馏过程有关运算(物料衡算、热量衡算、理论塔板数、回流比、塔高、塔径塔板设计、进出管径等) (工艺运算及要紧设备设计);⑥设计结果概要(设计结果汇总):要紧设备尺寸、衡算结果等;⑦主体设备设计运算及说明；⑧要紧零件的强度运算〔选做〕；⑨附属设备的选择(辅助设备的运算和选型,选做〕；⑩参考文献；(11)设计评述(后记)及其它． 整个设计由论述，运算和图表三个部分组成，论述应该条理清晰，观点明确；运算要求方法正确，误差小于设计要求，运算公式和所有数据必需注明出处；图表应能简要表达运算的结果。 二、设计要求 1 要求把握连续精馏装置设计原理与设计步骤 2 要求部分学生能利用运算机通过逐板运算法求解理论塔板数 3 要求学生明白进料状况及回流比对精馏过程的阻碍并做好优化设计 4 必须依据国家有关标准选择塔附件如：封头、支座等 三、设计进度(供参考) 1. 设计动员，下达设计任务书 0.5天； 2. 搜集资料，阅读教材，拟定设计进度 1.5天 3. 设计运算〔包括电算，编写说明书草稿〕 5-6天； 4. 绘图 3-4天 5. 整理，抄写说明书 2天； 6. 设计小结〔答辩〕 2天 四、要紧参考文献 1.大连理工大学化工原理教研室编«化工原理课程设计»,大连理工大学出版社,1994 2.国家医药治理局上海医药设计院编«化工工艺设计手册»〔第二版〕，化学工业出版社，1996 3.«化学工程手册»编委会编«化学工程手册»〔第二版〕，化学工业出版社，1996 4.卢焕章等«石油化工基础数据手册»，化学工业出版社，1982 5.天津大学，«化工原理»，天津，天津科学技术出版社，1990年。 6.华南理工大学，«化工过程及设备设计»，广州，华南理工大学出版社，1986年。 7.魏崇关，郑晓梅，«化工工程制图»，北京，化学工业出版社，1992年。 8.刁玉玮，王立业编，«化工设备机械基础»，大连，大连理工大学出版社，1989年。 9.章克昌，吴佩琮，«酒精工业手册»，北京，轻工业出版社，1995年。 10.«化工设备结构图册»编写组，«化工设备结构图册»，上海，上海科学技术出版社，1978年。 11.柴诚敬，刘国维，李阿娜，«化工原理课程设计»，天津，天津科学技术出版社，1994年。
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、