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)
1．设计任务
物料组成：为乙醇45%、正丙醇55%（质量分数）；
产品组成:塔顶乙醇含量98%，塔顶易挥发组分回收率99%；
操作压力：101.325kPa(塔顶绝对压力)；
加热体系：间接蒸汽加热，加热蒸汽压力为5kgf/cm2（绝压）；冷凝体系：冷却水进口温度25℃，出口温度45℃；
热量损失：设备热损失为加热蒸汽供热量的5％；
料液定性：料液可视为理想物系；
年产量（乙醇）：1.5万吨；
每年实际生产时间：7200h；
进料方式：饱和液体进料，q值为1；
塔板类型: 浮阀塔板。
厂址选地：北京地区
2．设计方案
蒸馏装置包括精馏塔、原料预热器、蒸馏釜（再沸器）、冷凝器、釜液冷却器和产品冷却器等设备。蒸馏过程按操作方式的不同，分为连续蒸馏和间歇蒸馏两种流程。连续蒸馏具有生产能力大，产品质量稳定等优点，本课程设计中年产量大（15000吨/年），所以采用连续蒸馏的方式。
蒸馏过程根据操作压力的不同，可分为常压、减压和加压蒸馏。本设计中，由于物料乙醇、正丙醇都是易挥发有机物，所以常压操作，塔顶蒸汽压力为大气压，全塔的压力降很小。
由任务书给定，进料热状况为泡点进料，加热方式采用间接蒸气加热，设置再沸器。塔底设冷凝回流装置。
工艺流程设计：
原料液的走向
考虑到蒸气压力对设备要求等各方面的影响，选用的蒸气压力为5kg f/cm2
冷凝水的走向
换热器内物料走壳程，冷却水走管程
3．精馏塔物料衡算 3.1 物料衡算
已知数据：乙醇的摩尔质量M A =46.07kg/kmol,正丙醇摩尔质量M B =60.1kg/kmol ，
9846
.02
98
98
=+
=
B
A
A
D M M M x
5163.055
45
45
=+
=
B
A
A
F M M M x
塔顶易挥发组分回收率=DX D /FX F =99% FX F =DX D +WX W （1） F=D+W （2）
料液的平均摩尔质量M F =M A X F +M B (1-X F )=52.86 kg/kmol ， F=15000×1000/72000/M F =39.41 Kmol/h ， 则：D=
46.209846
.099
.05163.041.39=⨯⨯Kmol/h
W=18.95Kmol/h ，X W =1.074%， 3.2 摩尔衡算
原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量
()B F A F F M x M M ⨯-+⨯=1x =52.86 kg/kmol ()B D A D VDM M x M x M ⨯-+⨯=1=46.29 kg/kmol ()B W A W W M x M x M ⨯-+⨯=1=59.95kg/kmol
4．塔体主要工艺尺寸
4.1 塔板数的确定 4.1.1 塔板压力设计
常压操作，即塔顶气相绝对压力p=110.925 kPa 预设塔板压力降：6.0 kPa 估计理论塔板数：18 估计进料板位置：12
塔底压力：Pw=101.325+0.6×18 =112.125 kPa 进料板压力：=进P 101.325+0.6×12 =108.525 kPa 精馏段平均压力：=m P 104.925kPa
4.1.2 塔板温度计算
温度（泡点）-液相组成关系式：
A A A x p p ⨯=︒
()A B B x p p -⨯=︒1
00
B
A B
A
p p p p x --= 又A A A
x p
p y ⨯=0，
则温度（泡点）-气相组成关系式：
00
0B
A B
A p p p p p p y --⨯= (1) 温度-饱和蒸汽压关系式（安托因方程）： 乙醇：
918
.230220
.164833675.7lg +-
=t p A (2)
丙醇：
807
.205940
.151299991.6lg +-
=t p B (3)
各层塔板压力计算公式：
()A B A A x p x p p -⨯+⨯=1 (4)
塔顶：已知乙醇的气相组成y 为产品组成0.9846，操作压力为
常压，则通过联立（1）、（2）、(3)由计算机绘图可求得操作温度及组分饱和蒸汽压；
塔底：已知乙醇组成0.01074，通过联立（2）、（3）、(4)并由计算机绘图可得实际操作温度及组分饱和蒸汽压。
结果如下：
塔顶：P A =103.1102 kPa P B =48.09452 kPa t D =78.6971℃ 塔底：P A =222.41892k Pa P B =110.42089 kPa t D =99.4145℃ 进料板：P A =162.15676 kPa P B =78.55308 kPa t D =90.2008℃
4.1.3 物料相对挥发度计算
B
A
p p =
α，根据上文求出的数据可得： 塔顶： =D α 2.1439 塔底： W α=2.01428 进料板：F α=2.0643
平均相对挥发度：=α W D αα=2.078
4.1.4 回流比计算
最小回流比q
q q D x y y x R --=
min (5)
q 线方程：采用饱和液体进料时q=1,故q 线方程为：
x q =x F =0.5163， (6) 相平衡方程：
()q
q
q q q x x x x y 078.11078.211+=-+=
αα
（6），（7）联立得：q x =0.5163, q y =0.68925，
代入式（5）可以求得：
7077.15163
.068925.068925
.09846.0min =--=--=q q q D x y y x R 最小理论板数α
lg 11lg min
⎥
⎦⎤
⎢⎣
⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=W
W D D x
x x x N =11.8687（包括再沸器）
最适回流比=⨯+⨯=--min 0203
.0min 0917.0min 3536.13748.0R N N R opt 2.497
4.1.5 塔板物料衡算
精馏段操作线方程：
D x R x R R y 1
1
1
++
+=
，代入数据得： y =0.714x +0.286 提馏段操作线
W
qF L x W x W qF L qF
L y W -+⋅--++=
'，（RD L =），代入数据得：
y = 1.265x -0.0028 相平衡方程:x
x
y 078.11078.2+=
用图解法求求理论板层数
用逐板法求求理论板层数N=23（包括再沸器）根据图表得出x1=0.968521， x F=0.496153， y F=0.67173 4.1.6 实际塔板数的计算
4.1.6.1 黏度（通过液体黏度共线图差得）
乙醇、正丙醇黏度共线图坐标值
全塔平均温度为：t m =89.0558 ℃
物料在平均温度下的粘度，通过查表可得： 乙醇： mPa/s 0.381=A μ 正丙醇：s mPa B /578.0=μ
全塔平均黏度计算公式:()B F A F x x μμμlg 1lg lg -+= 代入数据可得平均粘度s mPa /47.0=μ 4.1.6.2总塔板效率
普特拉—博伊德公式：()245
.049.0-=αμE
代入相关数据得：493.0=E
4.1.7 实际塔板数计算
精馏段板数2311精≈÷=E N 提馏段板数2512提≈÷=E N 总板数N=48 (包括塔釜再沸器)
4.2 塔径计算
u
V D S
π4=
4.2.1 平均摩尔质量计算
塔顶
()kmol kg M x M x M B D A D VDM /286.461=-+=
()kmol g M x M x M B A LDM /k 512.46111=-+=
进料板
496153.0=F x 67173.0=F y
()kmol g M y M y M B F A F VFM /k 676.501=-+=
()kmol kg M x M x M B F A F LFM /139.531=-+= 精馏段
()kmol kg M M M VFM VDM VM /481.485.0=+= ()kmol kg M M M LFM LDM LM /8255.495.0=+=
4.2.2 平均密度计算
气相平均密度
有理想状态方程计算，即 3/6892.1m kg RT M P m
Vm m Vm
==ρ
液相平均密度
塔顶：6971.78=D t ℃查手册有：
3
3
/740/740m
kg m kg LDM A ==ρρ
进料板：2008.90=F t ℃ 查表有: 进料板液相质量分率：
a A =（0.496153×46.07）/（0.496153×46.07+0.503847×60.1）=0.43
()3
33/36.736/1/x 1
/8.742/728m kg x m kg m kg B
B A A LFM B A =-+=
==ρρρρρ
精馏段液相平均密度
18.7382/)(=+=LFM LDM LM ρρρ3/m kg
4.2.3 液相表面张力计算
塔顶：6971.78=D t ℃查手册有：
m mN A LDM /3.17=≈σσ
进料板：2008.90=F t ℃ 查表有:
m mN A /7.16=σ m mN B /3.18=σ
()m mN x x B F A F LFM /743.171=-+=σσσ 精馏段平均表面张力
m mN LM /52.172/)3.17743.17(=+=σ
4.2.4 塔径计算
精馏段气液体积流率为
03511.0)/(000958
.036005704.036002/13===
==V L s
s
LM
LM
S VM
VM
S V L LM L s
m VM V ρρρρm 3/s
取板间距m h m H L T 06.045.0==板上液层高度
m h H L T 39.006.045.0=-=-
查史密斯关联图有： 083.020=C
m
u
V D s m U u s m C
U C C S
V
V
L L
784.04/181.1687.17.07.0则空塔气速为：
7.0取安全系数为/687.10808.0)20
52.17(
083.0)20
(max max 2
.02.020==
=⨯=====⨯==-πρρρσ
按标准塔径圆整后D=0.8m
4.3 塔截面积
s
m A V u m A T S T /135.15027
.05704
.0实际空塔速度为：5027.08.04
2
2====⨯=
π
4.4 精馏塔有效高度计算
精馏段有效高度为
Z 精=（N 精-1）H T =（23-1）×0.45=9.9m ， 提馏段有效高度为
Z 提=（N 提-1）H T =（25-1）×0.45=10.8m ，
在塔顶、塔底和进料板上方各开一人孔，其高度为0.8m ， 所以精馏塔的有效高度为
Z=Z 精+Z 提+0.8=9.9+10.8+0.8×3=23.1m
4.5 精馏塔热量衡算
4.5.1 塔顶冷凝器的热量衡算
目的：对塔顶冷凝器进行热量衡算以确定冷却水的用量 如图4-2所示，对精馏塔塔顶冷凝器进行热量衡算
4.5.1.1 热量衡算式
'
'W
D L V Q Q Q Q ++=
式中 Q V ’——塔顶蒸气带入系统的热量； Q L ——回流液带出系统的热量； Q D ——馏出液带出系统的热量； Q W ’——冷凝水带出系统的热量。 4.5.1.2 基准态的选择
上文中已经求出塔顶蒸汽温度6971.78=W t ℃，该温度也为回流液和馏出液的温度。同时，操作压力为101.325kPa 。
以塔顶操作状态为热量衡算基准态，则
Q L = Q D =0
4.5.1.3 各股物料热量计算
查得乙醇和正丙醇正常沸点为351.45K 和370.25K ，在正常沸点下的汽化焓分别为38.56kJ/mol 、41.44kJ/mol ，算出乙醇和正丙醇在78.6971℃时的气化焓分别为38.531 kJ/mol 、43.130 kJ/mol 由此可计算进入塔顶冷凝器蒸气的热量为
1
'358.20231)1(-⋅=∆-+∆=h
kJ H x V H Vx Q m V D m V D V 丙醇
乙醇
代入到热量衡算式中，可求得塔顶冷凝器带走的热量为
1k 358.20231'-⋅=h J Q W 4.5.1.4 冷却水的用量
设冷却水的流量为水m q ，则
'W
Q ＝水m q C p (t 2－t 1)
已知：t 1
＝25℃ t 2
＝45℃
以进出口水温的平均值为定性温度：℃352
45
25221=+=+=t t t m 查得水在35℃时的比热容为： C
pm
＝4.175kJ/(kg.℃)
∴)/(292.242)
2545(175.4358.20231)(12'
h kg t t C Q q pm W m =-⨯=-=水
4.5.2 全塔的热量衡算
目的：确定再沸器的蒸汽用量
如图4-3所示，对精馏塔进行全塔的热量衡算
图4-3 全塔热量衡算图
4.5.2.1 热量衡算式
根据热量衡算式，可得
L W W D V F Q Q Q Q Q Q +++=+'
由设计条件知： L Q ＝5%V Q ＝0.05V Q
∴ F Q ＋0.95V Q ＝D Q ＋W Q ＋'W Q
式中 F Q —进料带入系统的热量
V Q —加热蒸汽带入系统的热量 D Q —馏出液带出系统的热量
W Q —釜残液带出系统的热量
'
W Q —冷却水带出系统的热量
L Q —热损失
4.5.2.2 各股物流的温度
由上文计算结果：
t F ＝90.2008 ℃ t D ＝78.6971℃ t W ＝99.4145 ℃
4.5.2.3 基准态的选择
以101.33kPa 、78.4779℃的乙醇和正丙醇为热量衡算的基准态，且忽略压力的影响，则
Q D =0
4.5.2.4 各股物流热量的计算
由于温度变化不大，采用平均温度
.℃4375.893
2008
.904145.996971.78=++=m
t 即362.514K
据:()
R
T a T a T a T a a C pm *++++=4
4332210
查《汽液物性估算手册》得：
乙醇： 5
111441833
1522
1311
1010685.210024.710546.510628.0396.4--------------⋅⋅⨯=⋅⋅⨯-=⋅⋅⨯=⋅⋅⨯=⋅⋅=K mol J a K mol J a K mol J a K mol J a K mol J a
化学与环境工程学院 《化工原理》课程设计 设计题目：年产量万吨乙醇-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 目录 1．设计任务.............................. 错误!未定义书签。2．设计方案.............................. 错误!未定义书签。 物料衡算............................. 错误!未定义书签。 摩尔衡算............................ 错误!未定义书签。4．塔体主要工艺尺寸...................... 错误!未定义书签。 塔板数的确定......................... 错误!未定义书签。 塔板压力设计...................... 错误!未定义书签。 塔板温度计算...................... 错误!未定义书签。 物料相对挥发度计算................ 错误!未定义书签。 回流比计算........................ 错误!未定义书签。
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北京理工大学珠海学院 课程设计任务书 2013 ～2014学年第一学期 学生姓名：专业班级： 11化工2班 指导教师：李青云工作部门：化工与材料学院 一、课程设计题目乙醇和正丙醇物系分离系统的设计 二、课程设计内容（含技术指标） 1.设计条件 生产能力：料液处理量50000吨/年（每年按300天生产日，每天24小时计算） 原料状态：乙醇含量35%（wt%）；温度：25℃；压力：100kPa；泡点进料； 分离要求：塔顶馏出液中乙醇含量98%（wt%）；塔釜正丙醇含量98.4%（wt%） 操作压力：100kPa 其它条件： （1）塔板类型：浮阀塔板； （2）塔顶采用全凝器； （3）R=1.6R m
（4）塔底加热蒸汽压力0.2mPa（表压）； （5）单板压降不大于0.7kPa； 2.具体设计内容和要求 （1）设计工艺方案的选定 （2）精馏塔的工艺计算 （3）塔板和塔体的设计 （4）水力学验算 （5）塔顶全凝器的设计选型 （6）塔釜再沸器的设计选型 （7）进料泵的选取 （8）绘制流程图 （9）编写设计说明书 （10）答辩 三、进度安排
四、基本要求
教研室主任签名： 2013年11月10日 摘要 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、石油化工等领域中被广泛应用。精馏塔所用的塔板分为浮阀塔板、泡罩塔板和筛孔塔板。浮阀塔板是在泡罩塔板和筛孔塔板的基础上发展起来的，它吸收了两种塔板的优点。本设计对年处理量为五万吨乙醇-正丙醇的浮阀连续精馏塔进行了设计。 通过插值法计算出塔内各部位的温度、密度、表面张力、粘度、相对挥发度等各项物性数据；通过逐板法计算出理论板数、板效率、实际板数、进料位置，在板式塔工艺中计算出塔径、有效塔高、筛孔数并通过流体力学的验算，符合各项指标，最后，确定了塔顶全凝器冷却水的用量以及塔底再沸器中加热蒸汽的用量，同时对输送各股物流的
化工原理课程设计任务书 1.设计题目： 常压连续筛板式精馏塔分离乙醇—正丙醇二元物系的设计。 2.原始数据及条件： 进料：乙醇含量（摩尔分数，下同），其余为正丙醇，F=3400Kg/h,塔顶进入全凝器，塔板压降。 分离要求：塔顶乙醇含量；回收率为；全塔效率。 操作条件：塔顶压强(绝压)；泡点进料；R/Rmin=。 3.设计任务： （1）完成该精馏塔的各工艺设计，包括设备设计及辅助设备选型。 （2）画出带控制点的工艺流程图、塔板版面布置图、精馏塔设计条件图。（3）写出该精馏塔的设计说明书，包括设计结果汇总和设计评价。
摘要 在本次任务中，根据化工原理课程设计的要求设计的是乙醇----丙醇连续浮阀精馏塔，除了要计算其工艺流程、物料衡算、热量衡算、筛板塔的设计计算，以外，并对精馏塔的主要工艺流程进行比较详细的设计，并画出了精馏塔的工艺流程图和设备条件图。 本次设计选取回流比R==×=应用图解法计算理论版数，求得理论塔板NT为12块（包括塔釜再沸器），第6块为进料板。设计中采用的精馏装置有精馏塔,冷凝器等设备,采用间接蒸汽加热，物料在塔内进行精馏分离,余热由塔顶产品冷凝器中的冷却介质带走,完成传热传质.塔的附属设备中，所有管线均采用无缝钢管。预热器采用管壳式换热器。用℃塔釜液加热。料液走壳程，釜液走管程。本设计采用了筛板塔对乙醇-丙醇进行分离提纯，塔板为碳钢材料，通过板压降、漏液、液泛、液沫夹带的流体力学验算，均在安全操作范围内。 关键字：乙醇-丙醇筛板塔物料衡算
目录 第一章概述 精馏操作对塔设备的要求 精馏所进行的是气、液两相之间的传质，而作为气、液两相传质所用的塔设备，首先必须要能使气、液两相得到充分的接触，以达到较高的传质效率。但是，为了满足工业生产和需要，塔设备还得具备下列各种基本要求： (１)气、液处理量大，即生产能力大时，仍不致发生大量的雾沫夹带、拦液或液泛等破坏操作的现象。 (２)操作稳定，弹性大，即当塔设备的气(汽)、液负荷有较大范围的变动时，仍能在较高的传质效率下进行稳定的操作并应保证长期连续操作所必须具有的可靠性。 (３)流体流动的阻力小，即流体流经塔设备的压力降小，这将大大节省动力消耗，从而降低操作费用。对于减压精馏操作，过大的压力降还将使整个系统无法维持必要的真空度，最终破坏物系的操作。 (４)结构简单，材料耗用量小，制造和安装容易。 (５)耐腐蚀和不易堵塞，方便操作、调节和检修。 (６)塔内的滞留量要小。
TOC \o "1-3" \h \u 一设计任务书.. PAGEREF _Toc7399 2 二塔板的工艺设计 (5) （一）设计方案的确定 (5) （二）精馏塔的物料衡算 (5) 1.原料液及塔顶、塔釜产品的摩尔分数 (5) 2. 物料衡算 (6) (三)物性参数的计算 (6) 1.操作温度的确定 (7) 2. 密度的计算 (7) 3.混合液体表面张力的计算 (11) 4.混合物的粘度 (12) 5.相对挥发度 (13) (四)理论板数及实际塔板数的计算 (14) 1.理论板数的确定 (14) 2.实际塔板数确定 (18) (五)热量衡算 (18) 1.加热介质的选择 (18)
2. 冷却剂的选择： (19) 3.比热容及汽化潜热的计算 (19) (六)塔径的初步设计 (23) 1.汽液相体积流量的计算 (23) 2.塔径的计算与选择 (23) (七)溢流装置 (25) 1.堰长 (25) 2.弓形降液管的宽度和横截面积 (25) 3.降液管底隙高度 (26) 4.塔板分布 (26) 5. 浮阀数目与排列 (26) （八)汽相通过浮阀塔板的压降 (29) 1.精馏段 (29) 2.提馏段 (30) （九)淹塔 (30) 1.精馏段 (30) 2.提馏段 (31) （十)雾沫夹带 (31)
（十一)塔板负荷性能图 (32) 1.雾沫夹带线 (32) 2.液泛线 (34) 3.液相负荷上限线 (35) 4.漏液线 (35) 5.液相负荷下限线 (35) 三、塔总体高度计算 (38) 1.塔顶封头 (39) 2.塔顶空间 (39) 3.塔底空间 (39) 5.进料板处板间距 (40) 6.裙座 (40) 四、塔的接管 (40) 1.进料管 (40) 2.回流管 (41) 3.塔底出料管 (41) 4.塔顶蒸汽出料管 (41) 5.塔底蒸汽管 (42)
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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。
乙醇精馏塔设计手册 乙醇精馏塔设计手册 1. 引言 乙醇精馏塔是工业生产中常见的设备，用于乙醇的提纯和分离。本文 将探讨乙醇精馏塔的设计原理和操作指南，并提供一些有关乙醇精馏 的实用建议。 2. 基本原理 乙醇精馏是利用乙醇和水之间的沸点差异进行分离的过程。在乙醇精 馏塔中，乙醇和水混合物首先进入塔顶，经过加热，液体汽化为气体，然后向下运行到塔底。在这个过程中，乙醇和水以及其他杂质逐渐分离，纯度更高的乙醇会向塔顶方向移动，而水和杂质则会向塔底方向 移动。 3. 设计要点 乙醇精馏塔的设计需要考虑以下几个要点： 3.1 塔板设计 塔板是乙醇精馏塔中实现液体和气体传质的关键结构。塔板的数量和 间距将直接影响乙醇的分馏效果。一般情况下，塔板数目越多，分离
效果越好。然而，添加过多的塔板会增加系统的压降，从而影响塔的 性能。在设计中需要进行合理的平衡。 3.2 温度控制 乙醇精馏塔中的温度控制对于分馏效果非常关键。过高的温度会导致 醇汽过量，降低乙醇纯度；过低的温度则会造成不完全汽化，减少塔 的分离效果。需要通过控制塔底和塔顶的温度来达到最佳的分馏效果。 3.3 精馏剂的选择 精馏剂在乙醇精馏中发挥重要的作用，它不仅可以提高系统的分馏效率，还可以降低系统的能耗。常用的精馏剂包括乙醇、水和乙二醇等。选择适当的精馏剂需要考虑乙醇和精馏剂之间的相容性以及经济性。 4. 操作指南 在操作乙醇精馏塔时，需要注意以下几个方面： 4.1 塔顶和塔底压力控制 塔顶和塔底的压力控制是确保乙醇精馏正常运行的关键。过高的塔顶 压力会导致乙醇冷凝回流，降低乙醇的纯度；而过低的塔顶压力则会 影响分馏效果。塔底压力的控制对于去除水和杂质也是至关重要的。 4.2 进料流量控制 进料流量的控制也会直接影响乙醇精馏的效果。过大的进料流量可能
5万吨/年乙醇水精馏塔设计 方案 1.1 设计概述 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。在很多地方，要求乙醇有不同的浓度，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，得到高纯度的乙醇很有必要。 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。精馏是多次分离过程，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进行，塔装有若干层塔板。 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回流装置，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。 1.2 塔设备的应用、分类及其特点 塔设备是化工、石油化工和炼油等生产中最重要的设备之一。它可使气液或液液两相间进行紧密接触，达到相际传质及传热的目的。可在塔设备中完成常见的单元操作有：精馏、吸收、解吸和萃取等。在化工、石油化工、炼油厂中，塔设备的性能对于整个装置的产品质量和环境保护等各个方面都有重大影响。塔设备的设计和研究受到化工、炼油等行业的极大重视。 塔设备经过长期的发展，形成了形式繁多的结构，以满足各方面的特殊需要，为研究和比较的方便，人们从不同的角度对塔设备进行分类，按操作压力分为加压塔、常压塔和
减压塔；按单元操作分为精馏塔、吸收塔、解吸塔、萃取塔、反应塔和干燥塔。长期以来，人们最常用的分类按塔的件结构分为板式塔、填料塔两大类。 板式塔是分级接触型气液传质设备，种类繁多，根据目前国外的现状，主要的塔型是浮阀塔、筛板塔和泡罩塔。 1.2.1 泡罩塔 泡罩塔是历史悠久的板式塔，长期以来，在蒸馏、吸收等单元操作使用的设备中曾占有主要的地位，泡罩塔具有以下优点： （1）操作弹性大 （2）无泄漏、液气比围大 （3）不易堵塞，能适应多种介质 泡罩塔的不足之处在于结构复杂、造价高、安装维修不方便以及气相压力降较大。 1.2.2 筛板塔 筛板塔也是很早就出现的板式塔，20世纪50年代起对筛板塔进行了大量工业规模的研究，形成了较完善的设计方法，与泡罩塔相比，具有以下的优点： （1）生产能力大（提高20％－40％） （2）塔板效率高（提高10％－15％） （3）压力降低（降低30％－50％），而且结构简单，塔盘造价减少40％左右，安装维修都比较容易 1.2.3 浮阀塔 20世纪50年代起，浮阀塔板已大量的用于工业生产，以完成加压、常压、减压下的蒸馏、脱吸等传质过程。浮阀塔之所以广泛的应用，是由于它具有以下优点：（1）处理能力大 （2）操作弹性大
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
化工原理课程设计任务书 1.设计题目：分离乙醇—正丙醇二元物系的浮阀式精馏塔 2.原始数据及条件： 进料：乙醇含量45%（质量分数，下同），其余为正丙醇 分离要求：塔顶乙醇含量93%；塔底乙醇含量0.01% 生产能力：年处理乙醇-正丙醇混合液25000吨，年开工7200小时 操作条件：间接蒸汽加热；塔顶压强 1.03atm(绝压)；泡点进料；R=5 3.设计任务： ⑴完成该精馏塔的各工艺设计，包括设备设计及辅助设备选型。 ⑵画出带控制点的工艺流程图、塔板版面布置图、精馏塔设计条件图。 ⑶写出该精馏塔的设计说明书，包括设计结果汇总和设计评价。 概述 本次设计针对二元物系的精馏问题进行分析、计算、核算、绘图，是较完整 的精馏设计过程。精馏设计包括设计方案的选取，主要设备的工艺设计计算、辅 助设备的选型、工艺流程图的制作、主要设备的工艺条件图等内容。通过对精馏 塔的核算，以保证精馏过程的顺利进行并使效率尽可能的提高。 本次设计结果为：理论板数为20块，塔效率为42.2%，精馏段实际板数为 40块，提馏段实际板数为5块，实际板数45块。进料位置为第17块板，在板 式塔主要工艺尺寸的设计计算中得出塔径为0.8米，设置了四个人孔，塔高22.19 米，通过浮阀板的流体力学验算，证明各指标数据均符合标准。 关键词：二元精馏、浮阀精馏塔、物料衡算、流体力学验算。 目录 第一章绪论 (1) 第二章塔板的工艺设计 (2) 一、精馏塔全塔物料衡算 (2) 二、乙醇和水的物性参数计算.......................................... 错误!未定义书签。 1.温度 (2) 2.密度 (3) 三、理论塔板的计算 (6) 四、塔径的初步计算 (7) 五、溢流装置 (8) 六、塔板分布、浮阀数目与排列 (10) 第三章塔板的流体力学计算 (11) 一、气相通过浮阀塔板的压降 (11) 二、淹塔 (12) 三、物沫夹带 (13)
(完整word版)天津大学精馏塔装置说明书 编辑整理： 尊敬的读者朋友们： 这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（(完整word版)天津大学精馏塔装置说明书）的内容能够给您的工作和学习带来便利。同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。 本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为(完整word版)天津大学精馏塔装置说明书的全部内容。
精馏塔实验装置 (计算机） 说 明 书 天津大学 化工基础实验中心 一。实验设备的特点 1. 该精馏装置全部采用不锈钢材料制成并安装玻璃观测管能够在实验过程中使学生可以
清晰见到塔板上气─液传质过程的全貌，扩展学生的视野，提高实验教学效果。该装置具有体积小、重量轻、实验数据稳定可靠、再现性强,用较小的装置模拟大型工业生产规模的装置来再现测量。 2．实现了对精馏塔的计算机控制,人工采集和操作来完成实验。 3. 实验设备流程，结构紧凑、整体性强、操作简便、抗干扰性能强等仪表均为国内、外质量较好的产品，工作比较可靠。 4。该精馏装置具有节电的优点。每套装置只需1.5千瓦左右的电负荷，就可以完成全回流和部分回流各种条件下的精馏操作实验,而且设备造价较低,经久耐用。 二。设备的主要技术数据 （一）精馏塔 （二) 物系（乙醇─正丙醇) 1. 纯度：化学或分析纯. 2. 平衡关系: 见表1. 3. 料液浓度：15-25％(乙醇质量百分数)。 4。浓度分析用阿贝折光仪(用户自备）.折光指数与溶液浓度的关系见表2。 表 1 乙醇─正丙醇 t—x-y 关系 （均以乙醇摩尔分率表示,x-液相; y-气相 )
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 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 基础数据的查取与估算，工艺过程的物料衡算与热量衡算，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，操作负荷性能图与操作弹性。 5.主要附属设备设计计算与选型 塔顶全凝器设计计算：热负荷，载热体用量，选型与流体力学计算。 料液泵设计计算：流程计算与选型。 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(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 (10) 3.1物料衡算 (10) 3.2理论塔板数的计算 (10) 3.2.1 查找各体系的汽液相平衡数据 (10) 如表3-1 (10) 3.2.2 q线方程 (9) 3.2.3 平衡线 (11) 3.2.4 回流比 (12) 3.2.5 操作线方程 (12) 3.2.6 理论板数的计算 (13) 3.3 实际塔板数的计算 (13) 3.3.1全塔效率ET (13) 3.3.2 实际板数NE (14) 4塔的结构计算 (15) 4.1混合组分的平均物性参数的计算 (15) 4.1.1平均分子量的计算 (15) 4.1.2 平均密度的计算 (16) 4.2塔高的计算 (17) 4.3塔径的计算 (17) 4.3.1 初步计算塔径 (17) 4.3.2 塔径的圆整 (18) 4.4塔板结构参数的确定 (19) 4.4.1溢流装置的设计 (19) 4.4.2塔盘布置（如图4-4） (19) 4.4.3 筛孔数与排列并计算开孔率 (20) 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 液体在降液管停留时间的校核 (25) 5.2.5 漏液限校核 (25) 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 (28) 6 塔的总体结构 (29) 7 辅助设备的选择 (30) 7.1塔顶冷凝器的选择 (30) 7.2塔底再沸器的选择 (31) 7.3管道设计与选择 (32)
乙醇和正丙醇物系分离系统设计方案1 绪论 目前研究最为热门的精馏塔可算是填料塔，也是取得许多成果的领域。规整填料及各种高效填料开发成功后，在工业上的应用范围逐步扩大，打破了填料只适用于小塔的概念，而且在减压和常压精馏场合呈现出了取代板式塔的趋势，尤其是在老塔的扩充改造中。 板式塔是目前最主要的精馏塔塔型，对它的研究一直长盛不衰。筛板塔和浮阀塔成功取代泡罩塔是效益巨大的成果，板式塔的设计已达到较高的水平，结果比较可靠。具有各种特点的新型塔板的开发研究不断展开。 随着筛板塔泡罩塔的不断改进，浮阀塔产生了，它结合了两者的优点有具有自己的特点。本设计中我们选用浮阀塔，浮阀塔具有结构简单，造价低，制造方便，塔板开孔率大，生产能力大等优点。但在设计中使用不当，会引起阀片脱落或卡死等现象，使塔板效率和操作弹性下降。由于浮阀塔的上述优点，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，为减少对传质的不利影响，可将塔板的液体进入区制突起的斜台状，这样可以降低进口处的速度使塔板上气流分布均匀。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。本设计是采用浮阀塔板连续精馏分离乙醇和正丙醇的混合溶液，由于浮阀塔的研究比较成熟，因此本设计的结果有较高的可信度。
2 设计方案说明 2.1设计方案的确定 2.1.1装置流程的确定 装置包括精馏塔，原料预热器，再沸器，冷凝器，釜液冷却器和产品冷却器等设备。蒸馏过程按操作方式的不同，分为连续蒸馏和间歇蒸馏两种流程。连续蒸馏具有生产能力大，产品质量稳定等特点，适合原料处理量大且需获得组成一定的产品的混合物的分离，工业生产中以连续蒸馏为主。因此本设计中采用连续精馏。 由于乙醇-正丙醇物系可以用循环水作冷却介质，减少冷却费用。有必要时可以考虑余热的利用。譬如，用原料液作为塔顶产品冷却器的冷却介质，即可将原料预热，又可节约冷却介质。 塔顶冷凝器采用全凝器，以便准确地控制回流比。 2.1.2操作压力的选择 蒸馏过程按操作压力不同，分为常压蒸馏、减压蒸馏和加压蒸馏。一般除热敏性物系外，凡通过常压蒸馏能够实现分离要求，并能用江河水或循环水将馏出物冷凝下来的物系，都应采用常压蒸馏。所以本设计中的操作压力采用常压。 2.1.3进料热状况的选择 蒸馏操作有5种进料热状况，进料热状况不同，影响塔内各层塔板的气液相负荷。工业上多采用接近泡点的液体进料和泡点进料。故本次设计采用泡点进料。 2.1.4加热方式的选择 由于在低浓度下轻组分的相对挥发度较大时，宜采用直接式加热。其优点是可以利用压力较低的加热蒸汽以节省操作费用，并省掉间接加热设备。故本设计采用再沸器加热塔釜料液。 2.1.5回流比的选择 回流比是精馏操作的重要工艺条件，其选择的原则是使设备费和操作费用之和最低。设计时应根据实际需要选定回流比，也可参考同类生产的经验选定 2.1.6换热器的选择