-
+-
化工原理课程设计
说明书
专业：化学工程与工艺
班级：
学生姓名：
学生学号：
指导教师：
提交时间：2012 年 5 月30 日
成绩：
化工原理课程设计任务书
专业化学工程与工艺班级设计人
一、设计题目
分离乙醇-水混合液（混合气）的（规整）精馏塔
二、设计数据及条件
生产能力：年处理乙醇-水混合液（混合气）：7 万吨（开工率300天/年）；
原料：乙醇含量为32 %（质量百分率，下同）的常温液体（气体）；
分离要求：塔顶乙醇含量不低于（不高于）90 %；
塔底乙醇含量不高于（不低于）0.3 %。
建厂地址：沈阳
三、设计要求
1、一份精馏塔设计说明书，主要内容要求：
(1). 前言
(2). 流程确定和说明
(3). 生产条件确定和说明
(4). 精馏塔的设计计算
(5). 主要附属设备及附件的选型计算
(6). 设计结果列表
(7). 设计结果的自我总结与评价
(8). 注明参考和使用的设计资料
2、一份精馏塔工艺条件单，绘制一份带控制点工艺流程图。
说明：
1、设计说明书的封皮。（教材科购买）。
2、设计说明书用纸为课程设计专用纸。（教材科购买）。
3、任务书中第二项各人填各人的数据。
4、精馏塔工艺条件单。（教材科购买）。
5、工艺流程图幅面为2#图纸（594×420）。
6、要求在1个月内完成，成绩与完成的时间有关。先完成的
先交。
7、可随时到化工原理教研室答疑。
目录
第一章前言 (6)
第二章流程确定和说明 (7)
1.1加料方式的确定 (7)
1.2进料状况的确定 (7)
1.3冷凝方式的确定 (7)
1.4回流方式的确定 (7)
1.5加热方式的确定 (8)
1.6再沸器的确定 (8)
第三章精馏塔设计计算 (9)
2.1操作条件及基础数据 (9)
2.1.1操作压力 (9)
2.1.2回流比 (9)
2.1.3气液平衡关系与平衡数据 (9)
2.2精馏塔工艺计算 (9)
2.2.1物料衡算 (9)
2.2.2热量衡算 (13)
2.2.3理论塔板数的计算 (17)
2.3精馏塔主要尺寸的设计计算 (19)
2.3.1 塔和塔板设计的主要依据和条件 (19)
2.3.2 塔体工艺尺寸的计算 (26)
2.3.3 填料层高度的计算 (29)
2.3.4 填料层压降的计算 (29)
2.3.5 填料层的分段 (29)
第四章附属设备及主要附件的选型计算 (30)
3.1冷凝器的选择 (30)
3.1.1冷凝剂的选择 (30)
3.1.2冷凝器的计算与选择 (31)
3.2再沸器的选择 (31)
3.3塔内其他构件 (32)
3.3.1接管的计算与选择 (32)
3.3.2 液体分布器 (34)
3.3.3 除沫器的选择 (36)
3.3.4 液体再分布器 (37)
3.3.5 填料支撑盘 (37)
3.3.6 裙座的设计 (37)
3.3.7 手孔的设计 (37)
3.3.8 塔釜设计 (37)
3.3.9 塔的顶部空间高度 (38)
3.4精馏塔高度计算 (38)
第五章设计结果的自我总结和评价 (39)
4.1精馏塔主要工艺尺寸与主要设计参数汇总表 (39)
4.2精馏塔主要工艺尺寸 (39)
4.3同组数据比较..................................................... 错误！未定义书签。
4.4设计结果的自我总结与评价 (40)
附录 (41)
一、主要符号说明 (41)
二、不同设计条件下设计结果比较 ............................ 错误！未定义书签。
第一章前言
在化学工业和石油工业中广泛应用的诸如吸收、解吸、精馏、萃取等单元操作中，气液传质设备必不可少。塔设备就是使气液成两相通过精密接触达到相际传质和传热目的的气液传质设备之一。
填料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备。填料塔的塔身是一直立式圆筒，底部装有填料支承板，填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。填料的上方安装填料压板，以防被上升气流吹动。液体从塔顶经液体分布器喷淋到填料上，并沿填料表面流下。气体从塔底送入，经气体分布装置（小直径塔一般不设气体分布装置）分布后，与液体呈逆流连续通过填料层的空隙，在填料表面上，气液两相密切接触进行传质。填料塔属于连续接触式气液传质设备，两相组成沿塔高连续变化，在正常操作状态下，气相为连续相，液相为分散相。当液体沿填料层向下流动时，有逐渐向塔壁集中的趋势，使得塔壁附近的液流量逐渐增大，这种现象称为壁流。壁流效应造成气液两相在填料层中分布不均，从而使传质效率下降。因此，当填料层较高时，需要进行分段，中间设置再分布装置。液体再分布装置包括液体收集器和液体再分布器两部分，上层填料流下的液体经液体收集器收集后，送到液体再分布器，经重新分布后喷淋到下层填料上。
填料塔具有生产能力大，分离效率高，压降小，持液量小，操作弹性大等优点。填料塔也有一些不足之处，如填料造价高；当液体负荷较小时不能有效地润湿填料表面，使传质效率降低；不能直接用于有悬浮物或容易聚合的物料；对侧线进料和出料等复杂精馏不太适合等。但近年来又倾向于认为在一定塔径范围内，采用新型高效填料（如鲍尔环或鞍型填料）可以得到很好的经济效果。总之根据不同的具体情况（特别是在小直径塔，或压降有一定限制，或有腐蚀情况时），填料塔还是具有很多适用的。
本次课程设计就是针对乙醇-水体系而进行的常压二元填料精馏塔的设计及相关设备选型。
由于此次设计时间紧张，本人水平有限，难免有遗漏谬误之处，恳请老师指出以便修正。
第二章流程确定和说明
1.1加料方式的确定
加料方式有两种：高位槽加料和泵直接加料。采用高位槽加料，通过控制液位高度，可以得到稳定的流量和流速，通过重力加料，可以节省一笔动力费用，但由于多了高位槽，建设费用相应增加；采用泵加料，受泵的影响，流量不太稳定，流速也忽大忽小，从而影响了传质效率，但结构简单，安装方便。如果采用自动控制泵来控制泵的流量和流速，其控制原理较复杂，且设备操作费用高。本设计采用高位槽进料。
1.2进料状况的确定
进料状况一般有冷液进料和泡点进料。对于冷液进料，当组成一定时，流量一定，对分离有利，节省加热费用。但冷液进料受环境影响较大，对于沈阳地区来说，存在较大温差，冷液进料会增加塔底蒸汽上升量，增加建筑费用。采用泡点进料，不仅对稳定塔操作较为方便，且不受季节温度影响。综合考虑，设计上采用泡点进料。泡点进料时，基于恒摩尔流假定，精馏段和提馏段上升蒸汽的摩尔流量相等，故精馏段和提馏段塔径基本相等，制造上较为方便。
1.3冷凝方式的确定
塔顶冷凝采用全冷凝器，用水冷凝，在常压下乙醇和水不反应，且容易冷凝，故用全冷凝器符合要求。
1.4回流方式的确定
回流方式可分为重力回流和强制回流。对于小塔型，回流冷凝器一般安装在塔顶，其优点是回流冷凝器无需支撑结构，其缺点是回流冷凝器回流控制较难。如果需要较高的塔处理量或塔板数较多时，回流冷凝器不适合于塔顶安装，且塔顶冷凝器不易安装、检修和清理。在此情况下，可采用强制回流，塔顶上升蒸汽量采用冷凝器以冷回
流流入塔中。本次设计为小型塔，故采用重力回流。
1.5加热方式的确定
加热方式分为直接蒸汽加热和间接蒸汽加热，直接蒸汽加热时蒸汽直接由塔底进入塔内，由于重组分是水，故省略加热装置。但在一定的回流比条件下塔底蒸汽对回流液有稀释作用，使理论塔板数增加，费用增加。间接蒸汽加热时通过加热器使釜液部分汽化，维持原来的浓度，以减少理论板数，缺点是增加加热装置。本次设计采用间接蒸汽加热。
1.6再沸器的确定
再沸器的形式选用立式再沸器，在相同传热面积下，此种再沸器的体积小，节省费用，此外，蒸发釜的物料始终维持恒定的压力，传热情况稳定。在塔釜和蒸发釜以及相接管道内的落热量少，可以减少物料的停留时间，避免长期受热。
第三章 精馏塔设计计算
2.1
操作条件及基础数据
2.1.1 操作压力
精馏操作按操作压力可分为常压、加压和减压操作。精馏操作中压力影响非常大，当压力增大时，混合液的相对挥发度将减小，对分离不利；当压力减小时，对分离有利。但当压力太低时，对设备要求太高，设备费用增加。因此在设计时一般采用常压蒸馏乙醇—水系统在常压下挥发度相差较大，较易分离，故本设计采用常压精馏。
2.1.2 回流比
通常min )0.2~1.1R R （=，此设计取min 6.1R R =。
2.1.3 气液平衡关系与平衡数据
气液平衡时，x 、y 、t 数据如表1所示。
表2-1 常压下乙醇-水的气液平衡与温度关系
2.2 精馏塔工艺计算
2.2.1 物料衡算
⑴ 物料衡算图
该填料精馏塔的物料衡算如图2-1所示。
图2-1 物料衡算图
F ——原料流量，kmol/h ； D ——馏出液流量，kmol/h ； W ——塔釜液流量，kmol/h ；
F x ——原料中易挥发组分的摩尔分数； D x ——馏出液中易挥发组分的摩尔分数；
W x ——釜液中易挥发组分的摩尔分数。
⑵ 物料衡算
已知:0t/a 6000=''F ,质量分数：%23='F x , %09='D x , %3.0='W x 所以：
kg/h
33.8333kg/h 24
3001000600'3
=??=F
（1）
由于精馏过程的计算均以摩尔分数为准，需先把设计要求中的质量分数转化为摩尔分数。
进料液的摩尔组成：
()15545.02
.018.320107.4623.007
.4623.01=-+=
??
? ??'
-+'
'
=
水
乙醇乙醇
M x M x M x x F F
F F （2）
同理可求得：
塔顶馏出液的摩尔组成：
)7788.02
.018.900107.4609.007
.4609.0=-+=
D x （3）
塔釜残液的摩尔组成：
()0012.02
.018.0030107.46/003.007
.46003.0=-+=
W x （4）
原料液的平均摩尔质量：
()水乙醇M x M x M F F ?-+?=1F
()2.018.15545
0-107.46.155450?+?= l 2.38kg/kmo 2= （5）
塔顶产品的的平均相对分子质量：
ol 39.87kg/km 7788.0102.187788.007.46=-?+?=）（D M （6） 塔釜产品的平均相对分子质量：
kmol /kg 05.1800.0102.180012.007.46=-?+?=）（W M （7） 原料液：
/h 372.36kmol 38
.2233
.8333==
F （8）
总物料：W D F += （9）
易挥发组分：W D F W x Dx Fx += （10）
代入数据解得： ???==l/h 298.496kmo h 73.86kmol/W D
塔顶产品质量流量：
h /2945.54kg 73.8639.88'D =?==D M D （11） 塔釜产品质量流量：
h
/5403.97kg 298.49618.104'=?==W M W W
（12）
⑶ 各重要控制温度
设塔顶气相、液相，进料和塔底的温度分别为：LD t ，VD t ，W t ，F t 查表2-1，用内插法解得
塔顶：35.7841
.7815.7841
.7872.7443.8972.7443.89=?--=--LD LD t t ℃ （13）
7.91741
.7815.7815.7815.7843.8988.7843.89=?--=--VD VD t t ℃ （14）
塔釜：72.995
.9510010000.090.100.012.0=?--=--W W
t t ℃ （15）
进料
4.4188
5.30
4.108
5.30
8-12.3815.54512.3816.61F =?-=--F t t ℃ （16）
精馏段平均温度： 1.3882
4.41
835.7821=+=+=F VD t t t ℃ （17） 提馏段平均温度：07.292
4.41
872.992F 2=+=+=
t t t W ℃ （18） ⑷ 平均相对挥发度的计算
此处取x -y 曲线上两端点下α的平均值。 查表1可得：
50.95=t ℃时，58.1090
.1)00.17100()
90.1100(00.17)1()1(1=?--?=--==
x y x y x y x y A B B A α （19）
41.78=t ℃时，21.172
.74)15.78100()
72.74100(15.78)1()1(2=?--?=--==
x y x y x y x y A B B A α （20）
所以 89.52
21
.158.102
2
1=+=
+=
ααα （21） ⑸ 求最小回流比及操作回流比
此处使用解析法确定操作状态下的回流比。 由于是泡点进料（1=q ），F q x x = 所以最小回流比
0.7091554.017788.0189.51554.07788.0189.511)1(11min
=??????--?--=???
?????----=）（q D q D x x x x R αα （22） 操作状态下的回流比
1.130.7096.16.1min =?==R R （23） ⑹ 精馏段的气液相负荷
h 83.47kmol/73.8641.13=?=?=D R L （24）
/h 455.83kmol 372.36183.47=?+=?+='F q L L
（25）
h 57.33kmol/173.864)11.13()1(=?+=?+=+=D R D L V （26） h
57.33kmol/1'=-='W L V
（27）
⑺ 物料衡算结果
⑴至⑹的部分物料衡算结果列于表2-2及表2-3中。
表2-2 物料衡算结果（a ） 物料 流量)kmol/h (
摩尔分数(%)
进料F 372.36 0.1554 塔顶产品D 73.864 7788.0 塔底釜液W
298.496
1200.0
表2-3 物料衡算结果（b ） 物料
物流()kmol/h
精馏段上升蒸气量V 57.331 提馏段上升蒸气量V ' 157.33
精馏段下降液体量L 83.47 提馏段下降液体量L '
455.83
2.2.2 热量衡算
⑴ 加热介质的选择
常用的加热剂有饱和水蒸气和烟道气。饱和水蒸气是一种应用最广的加热剂。由于饱和水蒸气冷凝时的传热系数很高，可以通过改变蒸汽压力准确地控制加热温度。燃料燃烧所排放的烟道气温度可达到100～1000℃，适用于高温加热。烟道气的缺点是比热容及传热系数很低，加热温度控制困难。本设计选用300kPa(温度为133.3℃)的饱和水蒸气作加热介质。水蒸气易获得、清洁、不易腐蚀加热管，不但成本相应降低，塔结构也不复杂。
⑵ 冷凝剂的选择
常用的冷却剂是水和空气，应因地制宜地加以选用。受当地气温限制，冷却水一般为10～25℃。如需冷却到较低温度，则需采用低温介质，如冷冻盐水、氟利昂、液氨等。本设计建厂地区为沈阳。沈阳市夏季最热月份平均气温为25℃。故选用的冷却水25℃的冷却水，选择升温10℃，故冷却水的出口温度是35℃。
⑶ 冷凝器的热负荷
）（）（LD VD C I I D R Q -+=1 （28） 式中 VD I ——塔顶上升蒸气的焓； LD I ——塔顶馏出液的焓。
水乙醇）（V D V D LD VD H x H x I I ?+?=-1- （29） 式中 乙醇V H ?——乙醇的蒸发潜热； 水V H ?——水的蒸发潜热。
蒸发潜热的计算：
乙醇及水的蒸发潜热数据如表2-4所示。
表2-4 常用温度下乙醇及水的蒸发潜热 t /℃
0 20 40 60 80 100 ）
（乙醇kJ/kmol /V H ?
45390
43910
42300
40530
38610
36510
）
（水kJ/kmol /V H ? 44839.8 44033.4 43219.8 42391.8 41540.4 40651.2
经线性回归可知，乙醇及水的蒸发潜热在0~100℃范围内均与摄氏温度具有线性
关系，即为???+-=+-=45642
671.8844869
786.41y x y 水：乙醇：
因此可以根据塔顶的定性温度计算两种物质的蒸发潜热。 塔顶气液相温度分别为78.35℃和77.91℃，近似取为78.13℃。 在此温度下，
g 903.07kJ/k kmol /604.26kJ 414486913.78786.41V ==+?-=?乙醇H
（30）
kg 2150.79kJ/kmol /38714.13kJ 4564213.78671.88V ==+?-=?水H
（31） 所以
）
（）（LD VD C I I D R Q -+=1 )-11水乙醇）（（）（V D V D H x H x D R ?+?+=
）（）（50.79211.03.07909.02945.54113.1?-???+=
kJ/h 103.756? （32）
⑷ 冷却水消耗量
)
(12t t C Q W pC C
C -=
（33）
式中 C W ——冷却水消耗量，kg/h ；
pC C ——冷却介质在平均温度下的比热容，kJ/(kg·
℃)； 21t t ，——冷却介质在冷凝器进出口处的温度，℃。
所以 C 302
35
25221?=+=+=
t t t （34） 此温度下冷却水的比热容 ）C kJ/(kg 174.4??=pC C （35）
所以kg/h 108.92535174.4103.75)(46
12C c ?=-??=-=）
（t t C Q W pC （36）
⑸ 加热器热负荷及全塔热量衡算
查得重要控制温度下乙醇及水的比热容P C （单位：kJ/（kg·℃））如表2-5所示。
表2-5 重要控制温度下乙醇及水的比热容（单位：kJ/（kg·℃））
塔顶 塔釜 进料 精馏段 提馏段 乙醇（1） 2.9838 3.2845 3.1103 3.0455 3.1973 水（2）
4.1888
4.2150
4.1995
4.1938
4.2073
精馏段：
乙醇 669kJ/kg .814.41835.780455.3-1-=-?=）（）（F LD p t t C （37） 水 g 25.498kJ/k .4.41835.781938.4-2-=-?=）（）（F LD p t t C （38） 提馏段：
乙醇 g 48.951kJ/k 41.4872.991973.3-1=-?=）（）（F W p t t C （39） 水 g 64.414kJ/k 4.41872.992073.4-2=-?=）（）
（F W p t t C （40） 塔顶馏出液的比热容：
111)'-(1'P D D P P C x x C C +=
1938.4)9.01(9.00455.3?-+?=
）（C kg 3.1603kJ/??=
（41）
塔釜馏出液的比热容：
222)'-(1'P W W P P C x x C C +=
2073.4)003.01(003.0.1973.3?-+?=
）（C kg kJ/204.4??= （43）
为简化计算，以进料焓，即84.41℃时的焓值为基准。
根据表2可得：h 3501.07kg/
'=D ，h 6645.44kg/'=W /h 55388.46kJ 4.41835.78103.32945.54'd '1p 1L D
F
-=-??=?==?）（t C D t C D Q t t P D （44）
/h 347486.8kJ 4.41872.99204.45403.97'd 'p22W
F
=-??=?==?）（t C W t C W Q t t P W （45）
对全塔进行热量衡算：
=++=+F C W D S F Q Q Q Q Q Q
kJ/h 108.454108.0927722.0546595.22666?=?++-=S Q （46） 若塔釜热损失率为10%，则%90=η
所以 kJ/h 109.399
.0kJ/h 108.45'66?=?==ηS
S Q Q （47）
式中 S Q ——加热器理想热负荷；
S Q '——加热器实际热负荷； D Q ——塔顶馏出液带出热量；
S Q ——塔釜馏出液带出热量；
加热蒸气消耗量：
查得：133.3℃、300kPa 下，kJ/kg 1.2168=?水蒸气V H
h
4331.05kg/1.2168109.39'6
=?=?=V S h H Q W
（48）
⑹ 热量衡算结果
⑶至⑸计算所得热量恒算结果列于表2-6中。
表2-6 热量衡算结果 符号
kJ/h
C
Q kg/h
C
W kJ/h F Q kJ/h
D
Q kJ/h W
Q kJ/h
'S
Q kg/h
h
W 数值
6
108.09?
kg/h 101.947?
66595.22-
27722.05
4
6108.45? 4331.05
2.2.3 理论塔板数的计算
精馏段操作线方程：
355.0567.01
1.30721818.011.30721.307211+=+++=+++=
x x R x x R R y D
（49）
提馏段操作线方程：
W x W
L W
x W L L y ---=
''' 0012.0367.07
564.20367.07
567.07564.20564.20?---=
x
23002.02.862-=x （50）
采用逐板计算的方法求理论塔板数。 因为塔顶采用全凝器，故有8814.01==D x y 依据相平衡方程y
y
x x x y ）（）（111--=?-+=αααα （51）
可得
4330.0181
8.0189.589.51818.01111=?--=--=
）（）（y y x αα
由精馏段操作线方程可得
0056.0355.04330.0567.02=+?=y 由相平衡方程可得
03312.0005
6.0189.589.5005
6.01222=?--=--=
）（）（y y x αα
如此逐板计算，可得
47023.03=y ，.1309845
03=x 因为15545.03= 37265.04=y ，09161.04=x 如此逐板计算，可得 0.25995=y ，56280.05=x 5881.06=y ，31070.06=x 86680.07=y ，56801.07=x 31604.08=y ，7600.08=x 19520.09=y ，3400.09=x 07410.010=y ，266001.010=x 139300.011=y ，2368000.011=x 因为0012.011= 2.3 精馏塔主要尺寸的设计计算 2.3.1 塔和塔板设计的主要依据和条件 查得塔顶、塔釜、进料板温度下乙醇及水的密度列于表2-7中。 表2-7 几个特征温度下乙醇及水的密度 C 温度 ）（乙醇3m kg /?ρ ） （水3m kg /?ρ 31.78=D t 27.744 28.972 72.99=W t 75.717 59.958 4.418=F t 6.8073 8.9396 注：摘自《化工工艺设计手册》（第四版）上册，乙醇：P1069图21-37；水： P1053表21-6。 查得塔顶、塔釜、进料板温度下乙醇及水的黏度列于表2-8中。 表2-8 几个特征温度下乙醇及水的黏度 C 温度 ）（乙醇s mPa /?μ ）（水s mPa /?μ 31.78=D t 04645.0 7083.0 72.99=W t 3234.0 2847.0 4.418=F t 416996.0 4393.0 注：摘自《化工工艺设计手册》（第四版）上册，乙醇：P1092图21-55；水： P1086图21-51。 查得塔顶、塔釜、进料板温度下乙醇及水的表面张力列于表2-8。 表2-8 三个特征温度下乙醇及水的表面张力表 C 温度 ）（乙醇-1m N /?σ ）（水-1m N /?σ 31.78=D t 75401.004100.072.99=W t 01575.0 06129.0 4.418=F t 70301.0 62960.0 注：摘自《化工工艺设计手册》（第四版）上册，乙醇：P1102，图21-66；水： P1053，表21-6。 ⑴ 塔顶条件下的物性参数及质量流量 ① 液相及气相平均相对分子质量 ol 0.977kg/km 4==VD L D M M （52） ② 液相密度 2 8.9722 9.0124.74429.011 -+= '-+ '= 水 乙醇 ρρρD D LD x x （53） 解得：36.53kg/m 75=LD ρ （54） ③ 气相密度 3 421kg/m .1) 31.7815.273(314.80.977 4325.101=+??== RT M P D VD ρ （55） ④ 液相黏度 ） （水乙醇D D LD x x -+=1μμμ ）（1818.017083.01818.004645.0-?+?= s 360mPa 4.0?= （56） ⑤ 液相平均表面张力 ()水乙醇σσσD D LD x x -+=1 64100.01818.0101755.01818.0?-+?=）（ -1m 2601N 0.0?= （57） ⑥ 气体体积流量 /s 1.5791m 3600 421.1077.8083 =?= = VD D sD V V ρ （58） 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》报告 设计任务书 （一）设计题目 试设计一座填料吸收塔，用于脱除混于空气中的SO2，混合 气体的处理为2500m3/h,其中SO2（体积分数）8﹪。要求塔 板排放气体中含SO2低于0.4％，采用清水进行吸收。（二）操作条件 常压，20℃ （三）填料类型 选用塑料鲍尔环、陶瓷拉西环填料规格自选 （四）设计内容 1、吸收塔的物料衡算 2、吸收塔的工艺尺寸计算 3、填料层压降的计算 4、吸收塔接管尺寸的计算 5、绘制吸收塔的结构图 6、对设计过程的评述和有关问题的讨论 7、参考文献 8、附表 目录 一、概述 (4) 二、计算过程 (4) 1. 操作条件的确定 (4) 1.1吸收剂的选择 (4) 1.2装置流程的确定 (4) 1.3填料的类型与选择 (4) 1.4操作温度与压力的确定 (4) 2. 有关的工艺计算 (5) 2.1基础物性数据 (5) 2.2物料衡算 (6) 2.3填料塔的工艺尺寸的计算 (6) 2.4填料层降压计算 (11) 2.5吸收塔接管尺寸的计算 (12) 2.6附属设备……………………………………………… ..12 三、评价 (13) 四、参考文献 (13) 五、附表 (14) 一、概述 填料塔不但结构简单，且流体通过填料层的压降较小，易于用 耐腐蚀材料制造，所以它特别适用于处理量小，有腐蚀性的物 料及要求压降小的场合。液体自塔顶经液体分布器喷洒于填料 顶部，并在填料的表面呈膜状流下，气体从塔底的气体口送入，流过填料的空隙，在填料层中与液体逆流接触进行传质。因气 液两相组成沿塔高连续变化，所以填料塔属连续接触式的气液 传质设备。 二、设计方案的确定 (一) 操作条件的确定 1．1吸收剂的选择 因为用水作吸收剂，同时SO2不作为产品，故采用纯溶剂。 1．2装置流程的确定 用水吸收SO2属于中等溶解度的吸收过程，故为提高传 质效率，选择用逆流吸收流程。 1．3填料的类型与选择 用不吸收SO2的过程，操作温度低，但操作压力高，因 为工业上通常选用塑料散堆填料，在塑料散堆填料中，塑 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) 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 第一章 课程设计报告内容 一、精馏流程的确定 乙醇、水混合料液经原料预热器加热至泡点后，送入精馏塔。塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝后，一部分作为回流，其余为塔顶产品经冷却器冷却后送至贮槽。塔釜采用间接蒸汽向沸热器供热，塔底产品经冷却后送入贮槽。 二、塔的物料衡算 (一) 料液及塔顶、塔底产品含乙醇摩尔分数 (二) 平均摩尔质量 (三) 物料衡算 总物料衡算 F W D =+ 易挥发组分物料衡算 F x W x D x F w D =+ 联立以上三式得 三、塔板数的确定 (一) 理论塔板数T N 的求取 根据乙醇、水的气液平衡数据作y-x 图 乙醇—水气液平衡数据 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 课程设计 题目：填料吸收塔的设计 教学院：化学与材料工程学院 专业：应用化工技术2010级（1）班学号： 学生姓名： 指导教师： 2012年6 月3 日 课程设计任务书 2011 ～ 2012 学年第 2 学期 一、课程设计题目 填料吸收塔的设计 二、工艺条件 1．处理能力：1500m3/h混合气（空气、SO2） 2．年工作日：300天 3．混合气中含SO2： 3%（体积分数） 4．SO2排放浓度：0.16％ 5．操作压力：常压操作 6．操作温度：20℃ 7．相对湿度：70% 8．填料类型：自选(塑料鲍尔环，陶瓷拉西环等) 9．平衡线方程：(20℃) 三、课程设计内容 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）塔径的确定； （2）填料层高度计算； （3）总塔高、总压降及接管尺寸的确定。 4．辅助设备选型与计算。 四、进度安排 1．课程设计准备阶段：收集查阅资料，并借阅相关工程设计用书； 2．设计分析讨论阶段：确定设计思路，正确选用设计参数，树立工程观点，小组分工协作，较好完成设计任务； 3．计算设计阶段：完成物料衡算、流体力学性能验算及主要设备的工艺设计计算； 4. 课程设计说明书编写阶段：整理文字资料计计算数据，用简洁的文字和适当的图表 表达自己的设计思想及设计成果。 五、基本要求 1．格式规范，文字排版正确； 2. 主要设备的工艺设计计算需包含：物料衡算，能量衡量，工艺参数的选定，设备的结 构设计和工艺尺寸的设计计算； 3．工艺流程图：以2号图纸用单线图的形式绘制，标出主体设备与辅助设备的物料方向，物流量、能流量，主要测量点； 4. 填料塔工艺条件图：以2号图纸绘制，图面应包括设备的主要工艺尺寸，技术特性表 和接管表； 5. 按时完成课程设计任务，上交完整的设计说明书一份。 教研室主任签名： 年月日 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. 皖西学院化学与生命科学系 化工原理课程设计说明书 题目：设计一台填料塔用于吸收小合成氨厂精炼在生气中的氨专业：应用化工技术 班级：0702班 学生姓名：章文杰 学号： 指导教师：徐国梅 设计成绩： 完成日期： 2009年6月19日 目录 一、文献综述 (4) （一）、引言 (4) （二）、填料塔技术 (5) （三）、填料塔的流体力学性能 (8) （四）、填料的选择 (9) （五）、填料塔的内件 (10) （六）、工艺流程的现状和发展趋势 (11) 二、设计方案简介 (12) 三、工艺计算 (13) （一）、基础物性数据 (13) 1、液相物性的数据 (13) 2、气相物性数据 (13) 3、气液相平衡数据 (13) 4、物料衡算 (14) （二）、填料塔的工艺尺寸的计算 (15) 1、塔径的计算 (15) 2、填料层高度计算 (16) 3、填料层压降计算 (18) 4、液体分布器简要设计 (20) 四、辅助设备的计算及选型 (21) 五、设计一览表 (24) 六、心得体会 (26) 七、参考文献………………………………………………………… 八、主要符号说明…………………………………………………… 九、附图（带控制点的工艺流程简图、主体设备设计条件图） 文献综述 关键词：填料塔；聚丙烯；吸收 摘要: 填料塔洗涤吸收净化工艺不单应用在化工领域 ,在低浓度工业废气净化方面也能很好地发挥作用。工程实践表明 ,合理的系统工艺和塔体设计 ,是保证净化效果的前提。本文简述聚丙烯阶梯填料应用于水吸收氨过程的工艺设计以及工程问题。 （一）引言 填料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备，它是化工类企业中最常用的气液传质设备之一。而塔填料塔内件及工艺流程又是填料塔技术发展的关键。从塔填料、塔内件以及工艺流程,特别是塔填料三方面对填料塔技术的现状与发展趋势作了介绍,说明了塔填料及塔内件在填料塔技术中的重要性。与板式塔相比，新型的填料塔性能具有如下特点：（1）生产能力大；（2）分离效率高；（3）压降小；（4）操作弹性大；（5）持液量小。 聚丙烯材质填料作为塔填料的重要一类，在化工上应用较为广泛，与其他材质的填料相比，聚丙烯填料具有质轻、价廉、耐蚀、不易破碎及加工方便等优点，但其明显的缺点是表面润湿性能差。研究表明，聚丙烯填料的有效润湿面积仅为同类规格陶瓷填料的 40 % ，由于聚丙烯填料表面润湿性能差，故传质效率较低，使应用受到一定的限制.为此，对聚丙烯填料表面进行处理，以提高其润湿及传质性能的研究日益受到人们的重视. 近年来，国内外一些学者做了该方面的研究工作，研究结果表明，聚丙烯填料经表面处理后，润湿及传质性能得到了较大的提高。 聚丙烯阶梯环填料为外径是高度的两倍的圆环 ,在侧壁上开出两排长方形的窗孔 , 并在一端增加了一个锥形翻边，被切开的环壁的一侧仍与壁面相连 ,另一侧向环内弯曲 ,形成内伸的舌叶 ,各舌叶的侧边在环中心相搭。鲍尔环由于环壁开孔 ,大大提高了环内空间及环内表面的利用率 ,气流阻力小 ,液体分布均匀。阶梯环与鲍尔环相比 ,其高度减少了一半 ,并在一端增加了一个锥形翻边。（二）填料塔技术 填料塔的塔身是一直立式圆筒，底部装有填料支承板，填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。填料的上方安装填料压板，以防被上升气流吹动。液体从塔顶经液体分布器喷淋到填料上，并沿填料表面流下。气体从塔底送入，经气体分布装置（小直径塔一般不设气体分布装置）分布后，与液体呈逆流连续通过填料层的空隙，在填料表面上，气液两相密切接触进行传质。填料塔属于连续接触式气液传质设备，两相组成沿塔高连续变化，在正常操作状态下，气相为连续相，液相为分散相。 当液体沿填料层向下流动时，有逐渐向塔壁集中的趋势，使得塔壁附近的液流量逐渐增大，这种现象称为壁流。壁流效应造成气液两相在填料层中分布不均，从而使传质效率下降。因此，当填料层较高时，需要进行分段，中间设置再分布装置。液体再分布装置包括液体收集器和液体再分布器两部分，上层填料流下的液体经液体收集器收集后，送到液体再分布器，经重新分布后喷淋到下层填料上。填料塔具有生产能力大，分离效率高，压降小，持液量小，操作弹性大等优点。填料塔也有一些不足之处，如填料造价高；当液体负荷较小时不能有效地润湿填料表面，使传质效率降低；不能直接用于有悬浮物或容易聚合的物料；对侧线进料和出料等复杂精馏不太适合等 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 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) 填料精馏塔设计任务书 一、设计题目：填料塔设计 二、设计任务：苯-甲苯精馏塔设计 三、设计条件： 1、年处理含苯41%（质量分数，下同）的苯-甲苯混合液3万吨； 2、产品苯含量不低于96%； 3、残液中苯含量不高于1%； 4、操作条件： 填料塔的塔顶压力：4kPa（表压） 进料状态：自选 回流比：自选 加热蒸汽压力：101.33kPa（表压） 5、设备型式：规整填料塔 6、设备工作日：300天/年，24h连续运行 四、设计内容和要求 序号设计内容要求 1 工艺计算物料衡算、热量衡算、理论塔板数等 2 结构设计塔高、塔径、分布器、接口管的尺寸等 3 流体力学验算塔板负荷性能图 4 冷凝器的传热面积和冷却介质的 用量计算 5 再沸器的传热面积和加热介质的 用量计算 6 计算机辅助计算将数据输入计算机，绘制负荷性能图 7 编写设计说明书目录、设计任务书、设计计算及结果、流程图、参考资料等 目录 第1章流程的确定和说明 (3) 1.1加料方式 (3) 1.2进料状态 (3) 1.3冷凝方式 (3) 1.4回流方式 (3) 1.5加热方式 (3) 1.6加热器 (4) 第2章精馏塔设计计算 (5) 2.1操作条件和基础数据 (5) 2.1.1操作压力 (5) 2.1.2基础数据 (5) 2.2精馏塔工艺计算 (7) 2.2.1物料衡算 (7) 2.2.2热量衡算 (9) 2.2.3理论塔板数计算 (11) 2.3精馏塔的主要尺寸 (12) 2.3.1精馏塔设计的主要依据 (12) 2.3.2塔径设计计算 (15) 2.3.3填料层高度的计算 (16) 第3章附属设备及主要附件的选型计算 (17) 3.1冷凝器 (17) 3.1.1计算冷却水流量 (18) 3.1.2冷凝器的计算与选型 (18) 3.2再沸器 (18) 3.2.1间接加热蒸汽 (18) 3.2.2再沸器加热面积 (18) 3.3塔内其他结构 (19) 3.3.1接管的计算与选择 (19) 3.3.2液体分布器 (20) 3.3.3除沫器 (21) 3.3.4液体再分布器 (22) 3.3.5填料支撑板的选择 (22) 3.3.6塔底设计 (23) 3.3.7塔的顶部空间高度 (23) 第4章结束语 (24) 参考文献 (25) 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 化工原理课程设计 题目: 填料吸收塔的设计 教学院: 化学与材料工程学院 专业: 应用化工技术级(1)班 学号: 15 40 20 22 学生姓名: 罗全海刘勇万丽蓉张硕 指导教师: 胡燕辉屈媛 年 6 月14 日 目录 1 绪论 .............................................................................. 错误!未定义书签。 1.1吸收技术概况 ...................................................... 错误!未定义书签。 1.2吸收过程对设备的要求及设备的发展概况...... 错误!未定义书签。 1.3吸收的应用概况 .................................................. 错误!未定义书签。 1.4设计方案介绍 ...................................................... 错误!未定义书签。 1.5填料选择 .............................................................. 错误!未定义书签。 1.5.1填料塔选择原则 ......................................... 错误!未定义书签。 1.5.2填料种类 ..................................................... 错误!未定义书签。 1.6填料尺寸的的选择: ........................................... 错误!未定义书签。 1.7填料材质的选择: ............................................... 错误!未定义书签。 2 吸收塔的工艺计算 ...................................................... 错误!未定义书签。 2.1 基础物性数据处理 ............................................. 错误!未定义书签。 2.1.1 液相物性数据 ............................................ 错误!未定义书签。 2.1.2气相物性数据 ............................................. 错误!未定义书签。 2.1.3气液平衡数据 ............................................. 错误!未定义书签。 2.1.4物料衡算 ..................................................... 错误!未定义书签。 2.1.5 液气比的计算 ............................................ 错误!未定义书签。 2.1.6吸收剂的用量 ............................................. 错误!未定义书签。 2.2 塔径的计算及校核 ............................................. 错误!未定义书签。 2.2.1物性数据: ................................................... 错误!未定义书签。 2.2.2 泛点气速、塔径的计算........................... 错误!未定义书签。 2.2.3 数据校核..................................................... 错误!未定义书签。 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-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., 8.参考文献 (23) 9.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： 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 （一）设计题目： 试设计一座乙醇-水连续精馏塔提纯乙醇。进精馏塔的料液含乙醇 25% （质 量分数，下同），其余为水；产品的乙醇含量不得低于 94% ;残液中乙醇含量不 得高于0.1% ;要求年产量为17000吨/年。 （二）操作条件 塔顶压力4kPa （表压） 进料热状态自选 回流比自选 塔底加热蒸气压力 0.5Mpa （表压） 单板压降W 0.7kPa 1) 2) 3) 4) 5) （三）塔板类型 自选 （四）工作日 每年工作日为300天，每天24小时连续运行。 （五）设计内容 设计说明书的内容 精馏塔的物料衡算； 塔板数的确定； 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算; 精馏塔的塔体工艺尺寸计算； 塔板主要工艺尺寸的计算； 塔板的流体力学验算； 塔板负荷性能图； 精馏塔接管尺寸计算； 对设计过程的评述和有关问题的讨论。 1、 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9) 2、 1) 2) 设计图纸要求： 绘制生产工艺流程图（A2号图纸）； 绘制 精馏塔设计条件图（A2号图纸）。 目录 1. 设计方案简介??… 1.1设计方案的确定…… 1.2操作条件和基础数据.......... 2. ................................ 精馏塔的物料衡算 2.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率.......... 2.2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 2.3物料衡算....... 3. .......................... 塔板数的确定 3.1 理论板层数Nr的求取…… 3.1.1 求最小回流比及操作回流比 (2) 3.1.2 求精馏塔的气、液相负荷 (3) 3.1.3 求操作线方程 (3) 3.1.4 图解法求理论板层数 (3) 3.2 塔板效率的求取……… 4 3.3 实际板层数的求取……… 4. 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算……… 4.1 操作压力计算……… 4.2 操作温度计算……… 4.3 平均摩尔质量的计算……… 4.4 平均密度的计算……… 4.4.1 气相平均密度计算……… 4.4.2 液相平均密度计算……… 4.5 液体平均表面张力计算 4.6 液体平均黏度计算…… 5. 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 填料塔课程设计 设计题目：甲醇-水分离过程填料精馏塔设计院别：化学化工学院 专业：化学工程与工艺 姓名：钟阳飞 1.甲醇水溶液填料塔设计 1.设计题目 甲醇溶液,组成为甲醇30%、水70%（质量分数），设计一精馏塔，塔顶馏出液含甲醇98%(质量分数),塔底废水中水含量为99%,处理量为20万吨/年。2.操作条件 (1)塔顶操作压力常压。 (2)进料热状态饱和液体进料 (3)回流比 4:1 (4)塔底压力 0.3MPa(表压) 3.塔板类型 填料塔 4.设计内容 (1)物料衡算； (2)平衡级数； (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（塔高、他经、填料的类型及填料量等）计算；（5）填料层压降的计算； （6）液体分布器的简要设计； （7）精馏塔接管尺寸的计算； f e h e g g 6 2 5 4 3 2 1 c c b a i 填料塔结构图 塔体 支撑板 填料段 固定压板 液体分布器 除雾器 排液口 液面计接口 人孔 吸入液入口 测压口 排气口 测湿口 进气口 釜液出口 6 5 4 3 2 1 符号 意义 i h g f e d c b a 符号 人 图 绘 f e h e g g 625432 1 c c b a i 填料塔结构图 塔体 支撑板填料段固定压板液体分布器除雾器排液口 液面计接口人孔 吸入液入口测压口排气口测湿口进气口 釜液出口 654 321符号意义i h g f e d c b a 符号孙杰 吴国耀 人 图绘 2.精馏塔的物料衡算 2.1原料液及塔顶和塔底的摩尔分率 甲醇的摩尔质量 A M =32.04kg/kmol 水的摩尔质量 B M =18.02kg/kmol 194.002 .18/7.004.32/3.004 .32/3.0=+= F x 965.002 .18/02.004.32/98.004 .32/98.0=+=D x 006.002.18/99.004.32/01.004 .32/01.0=+=W x 2.2物料衡算 图 名 绘图人 填料支撑装置 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：板式塔直径放大乙醇水精馏塔设计
水吸收二氧化硫填料塔课程设计..
化工原理课程设计乙醇水精馏塔设计说明书
化工原理乙醇水_课程设计汇总
乙醇-水连续浮阀式精馏塔的设计方案
填料塔课程设计--填料吸收塔的设计
化工原理课程设计(乙醇_水溶液连续精馏塔优化设计)
化工原理填料塔课程设计说明书
乙醇—水溶液精馏塔设计[精选.]
乙醇水精馏塔设计化工原理课程设计
化工原理课程设计(规整填料塔)
乙醇_水精馏塔设计说明
化工原理填料塔课程设计模板
乙醇和水混合液精馏塔课程设计
乙醇—水溶液精馏塔设计
化工原理课程设计乙醇和水
课程设计(填料塔)
乙醇——水筛板精馏塔工艺设计-课程设计
相关主题
文本预览