目录
第一章设计概述 ....................................................................................................................... 错误！未定义书签。
一、塔设备在化工生产中的作用与地位 ......................................................................... 错误！未定义书签。
二、塔设备的分类 (2)
三、板式塔 (2)
四、塔型选择 (3)
五、操作压力 (3)
六、加热方式 (4)
七、回流比 (4)
八、产品的纯度和回收率 (4)
九、热能的利用 (4)
十、操作流程 (5)
第二章课程设计报告内容 (5)
一、精馏流程的确定 (6)
二、塔的物料衡算 (6)
三、塔板数的确定 (7)
四、塔的工艺条件及物性数据计算 (9)
五、精馏段气液负荷计算 (13)
六、塔和塔板主要工艺尺寸计算 (14)
七、筛板的流体力学验算 (18)
八、塔板负荷性能图 (21)
九、筛板塔的工艺设计计算结果总表 (24)
十、精馏塔的附属设备及接管尺寸 (25)
第三章总结 (26)
参考文献 (27)
符号说明 (28)
.
乙醇——水连续精馏塔的设计
第一章设计概述
一、塔设备在化工生产中的作用与地位
塔设备是是化工、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。此外，工业气体的冷却与回收、气体的湿法净制和干燥以及兼有气液两相传质和传热的增湿、减湿等。
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。
二、塔设备的分类
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；按形成相际界面的方式分为具有固定相界面的塔和流动过程中形成相界面的塔，长期以来，人们最长用的分类按塔的内件结构分为板式塔、填料塔两大类。
三、板式塔
板式塔是分级接触型气液传质设备，种类繁多，根据目前国内外的现状，主要的塔型是浮阀塔、筛板塔和泡罩塔。
3.1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，泡罩塔具有一下优点：
（1）.操作弹性大
（2）.无泄漏
（3）.液气比范围大
（4）.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、安装维修方便以及气相压力降较大。
3.2筛板塔
筛板塔液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]。
3.3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。
浮阀式之所以广泛的应用，是由于它具有以下优点：
（1）.处理能力大
（2）.操作弹性大
（3）.塔板效率高
（4）.压力降小
其缺点是阀孔易磨损，阀片易脱落。
浮阀的形式有很多，目前常用的浮阀形式有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。F1型浮阀又分为轻阀和重阀两种。V-4型浮阀其特点是阀孔冲成向下弯曲的文丘里型，以减小气体通过塔板的压强降，阀片除腿部相应加长外，其余结构尺寸与F1型轻阀无异，V-4型阀适用于减压系统。
设计方案包括精馏流程、设备的结构类型和操作参数等的确定。例如组分的分离顺序（多组分体系）、塔设备的形式、操作压力、进料热状态、塔顶蒸气的冷凝方式、余热利用的方案、安全、调节机构和测量控制仪表的设置等。限于篇幅，仅对其中一些内容作些阐述，其他内容可见参考文献。
四、塔型选择
根据生产任务，若按年工作日300天，每天开动设备24小时计算，产品流量为1.041t/h，由于产品粘度较小，流量较大，为减少造价，降低生产过程中压降和塔板液面落差的影响，提高生产效率，选用筛板塔。
五、操作压力
塔内操作压力的选择不仅牵涉到分离问题，而且与塔顶和塔底温度的选取有关。根据所处理的物料性质，兼顾技术上的可行性和经济上的合理性来综合考虑，一般有下列原则：
⑴压力增加可提高塔的处理能力，但会增加塔身的壁厚，导致设备费用增加；压力增加，组分间的相对挥发度降低，回流比或塔高增加，导致操作费用或设备费用增加。因此如果在常压下操作时，塔顶蒸气可以用普通冷却水进行冷却，一般不采用加压操作。操作压力大于1.6MPa 才能使普通冷却水冷却塔顶蒸气时，应对低压、冷冻剂冷却和高压、冷却水冷却的方案进行比较后，确定适宜的操作方式；
⑵考虑利用较高温度的蒸气冷凝热，或可利用较低品位的冷源使蒸气冷凝，且压力提高后不致引起操作上的其他问题和设备费用的增加，可以使用加压操作；
⑶真空操作不仅需要增加真空设备的投资和操作费用，而且由于真空下气体体积增大，需要的塔径增加，因此塔设备费用增加。
5.2进料状态
进料状态有5种，可用进料状态参数q值来表示。进料为过冷液体：q＞1；饱和液体（泡点）：q＝1；气、液混合物：0＜q＜1；饱和蒸气（露点）：q＝0；过热蒸气：q＜0。q值增加，冷凝器负荷降低而再沸器负荷增加，由此而导致的操作费用的变化与塔顶出料量D和进料量F 的比值D/F有关；对于低温精馏，不论D/F值如何，采用较高的q值为经济；对于高温精馏，当D/F值大时宜采用较小的q值，当D/F值小时宜采用q值较大的气液混合物。如果实际操作条件与上述要求不符，是否应对进料进行加热或冷却可依据下列原则定性判断：
⑴进料预热的热源温度低于蒸馏釜的热源温度，可节省高温热源时，对进料预热有利，但会增加提馏段的塔板数；
⑵当塔顶冷凝器采用冷冻剂进行冷却，又有比较低的冷量可利用时，对进料预冷有利。
泡点进料时的操作比较容易控制，且不受季节气温的影响；此外，泡点进料时精馏段和提馏段的塔径相同，设计和制造时比较方便。
六、加热方式
塔釜采用直接蒸汽加热，直接蒸汽加热的优点是：可利用压力较低的蒸汽加热，塔釜只须安装鼓泡管，一般可节省设备费用和操作费用。
七、回流比
影响精馏操作费用的主要因素是塔内蒸气量V。对于一定的生产能力，即馏出量D一定时，V的大小取决于回流比。实际回流比总是介于最小回流比和全回流两种极限之间。由于回流比的大小不仅影响到所需理论板数，还影响到加热蒸汽和冷却水的消耗量，以及塔板、塔径、蒸馏釜和冷凝器的结构尺寸的选择，因此，适宜回流比的选择是一个很重要的问题。
适宜回流比应通过经济核算决定，即操作费用和设备折旧费之和为最低时的回流比为适宜回流比。但作为课程设计，要进行这种核算是困难的，可以利用该方法确定：先求出最小回流比Rmin，根据经验取操作回流比为最小回流比的1.2∽2倍，即R＝（1.2∽2）Rmin；
八、产品纯度或回收率
产品纯度通常是根据客户的要求决定的。若客户对精馏塔顶和塔底产品的纯度都有要求，则产品的回收率也已确定；若用户仅指定其中一种产品的纯度，设计人员则可根据经济分析决定产品的回收率。提高产品的纯度意味着提高产品的回收率，可获得一定的经济效益。但是产品纯度的提高或者是通过增加塔板数或者是增加回流比来达到的，这意味着设备费用或操作费用的增加，因此只能通过经济分析来决定产品的纯度或回收率。
九、热能的利用
精馏过程的热效率很低，进入蒸馏釜的能量的95%以上被塔顶冷凝器中冷却介质带走，仅约5%的能量被有效地利用。采用热泵技术可使塔顶蒸气温度提高，提高了温度的蒸气再用于加热釜液，使釜液蒸发的同时，塔顶蒸气冷凝。该方法不仅可节省大量的加热蒸汽，而且还节省了大量的冷却介质。当然，塔顶蒸气可用作低温系统的热源，或通入废热锅炉产生低压蒸汽，供别处使用。在考虑充分利用热能的同时，还应考虑到所需增加设备的投资和由此给精馏操作带来的影响。
一十、操作流程
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。塔釜采用直接蒸汽供热，塔底产品经冷却后送入贮槽。
精馏装置有精馏塔、原料预热器、冷凝器、釜液冷却器和产品冷却器等设备。热量自塔釜输入，物料在塔内经多次部分气化与部分冷凝进行精馏分离，由冷凝器和冷却器中的冷却介质将余热带走。
乙醇—水混合液原料经预热器加热到泡点温度后送入精馏塔进料板，在进料板上与自塔上部下降的的回流液体汇合后，逐板溢流，最后流入塔底。在每层板上，回流液体与上升蒸汽互
第二章课程设计报告内容
二、已知参数：
（1）设计任务
●进料乙醇 X = 30 %（质量分数，下同）
●生产能力 Q = 7500t/y
●塔顶产品组成 > 95 %
●塔底产品组成 < 0.5 %
（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 %
塔顶为全凝器，中间泡点进料，筛板式连续精馏
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
30/46
=
0.1430/4670/18F x =+
95/46
=0.8895/465/18
D x =+
0.5/46
=0.0020.5/4695.5/18
W x =+
(二) 平均摩尔质量
0.1446(10.14)1821.92/F M kg kmol =⨯+-⨯= 0.8846(10.88)1842.64/D M kg kmol =⨯+-⨯= 0.00246(10.002)1818.056/W M kg kmol =⨯+-⨯=
(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 =+ 日生产能力Y=1.04吨 75001000
47.52/21.9224300
F kmol h ⨯==⨯⨯
联立以上三式得
47.52/F kmol h = 7.47/D kmol h = 40.05/W kmol h =
三、塔板数的确定
(一) 理论塔板数T N 的求取
乙醇、水属理想物系，可采用M.T.图解法求T N
1.根据乙醇、水的气液平衡数据作y-x 图
附表 乙醇—水气液平衡数据
图：乙醇—水的y-x 图及图解理论板
2. 乙醇—水体系的平衡曲线有下凹部分，求最小回流比自a （,,,D D x x ）作平衡线的切线
并延长与y 轴相交，截距
min 0.60721
D
x R =+
min 1.546R =
取操作回流比min 1.8 1.8 1.546 2.783R R ==⨯= 故精馏段操作线方程 1
1+++=
R x R R
y D
即120.797.470.880.740.2328.2628.26
n n D n L D y x x Xn x V V +=
+=+⨯=+ 提馏段操作线方程 128.30940.05
0.002 1.36
0.
00420.78920.789
n n w n L W y x x Xn x V V +'=-=-⨯=-'' 3.作图法求理论塔板数T N 得
层27=T N （包括再沸器）。其中精馏段理论板数为22层，提留段为5层（包括再沸器），
第18层为加料板。 (二)全塔效率T E
已知T E =52% (三)实际塔板数N
精馏段4352.022
==精N 层 提留段1052
.05==提
N 层 四、塔的工艺条件及物性数据计算
以精馏段为例进行计算 （一）操作压强P m
塔顶压力kPa P D 3.1053.1014=+= 取每层塔板压强降Pa 7.0k P =△
则进料板压强kPa P F 4.1357.0433.105=⨯+= 精馏段平均操作压强kPa P m 35.1202
4
.1353.105=+=
（二）温度t m
依据操作压力，通过方程试差法计算出泡点温度，其中水、乙醇的饱和蒸汽压由安托尼
方程计算。
① 方程为B B A A
x p x p P 00+= 式中：
x —溶液中组分的摩尔分数；
P —溶液上方的总压，Pa ；
0p —同温度下纯组分的饱和蒸汽压，Pa 。（下标A 表示易挥发组分，B 表示难挥发组分）
② 安托因方程为C
T B
A p +-=0lg 式中：
0p —在温度为T 时的饱和蒸汽压，mmHg
T —温度，℃
A,B,C —Antoine 常数，其值见下表。
附表 Antoine 常数
计算结果如下： 塔顶温度 公式：1554.31668.218.044967.96681222.65
228
10
0.1330.8810
0.1330.12105.33t t -
-
++⨯⨯+⨯⨯=
81.48D t =℃
进料板温度 公式：1554.31668.218.044967.96681222.65
228
10
0.1330.1410
0.1330.86135.4t t -
-
++⨯⨯+⨯⨯=
104.5F t =℃
则精馏段平均温度81.48104.5
92.992
M t +==℃
（三）平均摩尔质量M m
塔顶 10.88D x y ==
查气液平衡曲线，可得10.89x =
0.8846(10.88)1842.64/VDm M kg kmol =⨯+-⨯= 0.8946(10.89)1842.92/LDm M kg kmol =⨯+-⨯=
进料板 即查气液平衡曲线，可得0.482F y = 0.14F x =
0.1446(10.14)1821.92/VDm M kg kmol =⨯+-⨯= 0.48246(10.482)1831.496/LDm M kg kmol =⨯+-⨯=
则精馏段平均摩尔质量：
(42.6421.92
32.28/2
Vm M kg kmol +==精）
(42.9231.496
37.208/2Lm M kg kmol +==精）
（四）平均密度m ρ
1.液体密度Lm ρ
附表 乙醇与水的密度
已知：LB ραραρ///1B LA A Lm +=（α为质量分数） 塔顶 因为 ℃48.81=D t
所以
735
80
48.817357308090--=--乙ρ 3/26.734m kg =乙ρ
8.97180
48.818.9713.9658090--=--水ρ 3/84.970m kg =水ρ
1
0.950.05
734.26970.84
LmD
ρ=
+ 3743.31/LmD kg m ρ= 进料板 由加料板液相组成0.14A x =
0.1446
0.2940.1446(10.14)18
A α⨯=
=⨯+-⨯
因为℃5.104=F t 所以
716
100
5.104716703100110--=--乙ρ 3/15.710m kg =乙ρ
4.958100
5.1044.9580.951100110--=--水ρ 3/07.955m kg =水ρ
1
0.00510.005
710.15955.07
LmF
ρ-=
+ 3953.43/LmF kg m ρ= 故精馏段平均液相密度3(1
743.31953.43848.37/2
Lm kg m ρ=+=精）（）
2.气相密度mV ρ
3(120.3532.28
1.28/8.314(9
2.9927
3.15)
m Vm Vm P M kg m RT ρ⨯=
==⨯+精） （五）液体表面张力m σ
附表 乙醇与水的表面张力
塔顶 因为 ℃48.81=D t
所以
15
.1780
48.8115.172.168090--=--乙σ m mN /01.17=乙σ
6
.6280
48.816.627.608090--=--水σ m mN /32.62=水σ
进料板 因为 ℃5.104=F t
所以
2
.15100
5.1042.154.14100110--=--乙σ m mN /84.14=乙σ
8
.58100
5.1048.589.56100110--=--水σ m mN /945.57=水σ
∑==n
i i i m x 1
σσ
(0.8817.0110.8862.3222.45/m mN m σ=⨯+-⨯=顶）（）
(0.1414.8110.1457.94551.9061/m mN m σ=⨯+-⨯=进）（） 则精馏段平均表面张力为(22.4551.9061
37.178/2
m mN m σ+==精）
（六）液体黏度Lm μ
已知：B
A
T A -=
1lg μ 乙醇的A=686.64 B=300.88 塔顶 88
.30064
.68648.811.27364.686lg -+=乙μ 451.0=乙μs a m ⋅P
水的黏度
65
.3580
48.8165.3565.318090--=--水μ 350.0=水μs a m ⋅P
进料板 88
.30064
.6865.1041.27364.686lg -
+=乙μ 344.0=乙μs a m ⋅P 水的黏度
65
.31100
5.10465.3138.28100110--=--水μ 302.0=水μs a m ⋅P
∑==n
i i
i Lm x 1
μμ
(0.880.45110.880.3500.439L μ=⨯+-⨯=顶）（）s a m ⋅P
(0.3440.1410.140.3020.308L μ=⨯+-⨯=进）（）s a m ⋅P 则精馏段平均液相黏度为(0.4390.308
0.37352
Lm μ+=
=精）s a m ⋅P
五、精馏段气液负荷计算
(1)(2.7831)7.4728.26/V R D kmol h =+=+⨯=
(3(28.2632.28
0.198/36003600 1.28
Vm S Vm VM V m s ρ⨯=
=
=⨯精）精）
2.7837.4720.79/L RD kmol h ==⨯= (3(20.7937.208
0.000253/36003600848.37
Lm S Lm LM L m s ρ⨯=
=
=⨯精）精）
336000.000025336000.9108/h S L L m h =⋅=⨯=
六、塔和塔板主要工艺尺寸计算
（一）塔径D
参考表4-1，初选板间距m H T 45.0=,取板上液层高度0.158L h m =
表4-1 板间距与塔径的关系
0.450.1580.292T T H h m -=-=
11
2
2
0.000253848.37(
)()0.03290.198 1.28S L S V L V ρρ⎛⎫⎛⎫== ⎪⎪⎝⎭⎝⎭
图4-5 Sminth 关联图
查图4-5可知，200.06C =，依照下式校正C
0.2
0.2
2039.26(
)0.060.0686620
20C C σ
⎛⎫
==⨯= ⎪
⎝⎭
max 1.739/u m s === 取安全系数为0.70，则
max 0.700.7 1.739 1.2173/u u m s ==⨯=
故 1.1D m =
== 按标准，塔径圆整为1.1m ， 则空塔气速22
440.198
0.208/3.14 1.1S V u m s D π⨯'=
==⨯ （二）溢流装置
采用单溢流、弓形降液管、平行受液盘及平行溢流堰，不设进口堰。各项计算如下。
1.溢流堰长w l w l 为0.66D ，即
0.66 1.10.726w l m =⨯= 2.出口堰高w h
ow L w h h h -=
由/0.726/1.10.66w l D == ， 2.5
2.5
9.36
/20.840.726h W L l =
=
图4-9 液流收缩系数计算图
查图4-9，知E =1 则2
23
3
2.84 2.849.3610.157100010000.726h OW w L h E m l ⎛⎫⎛⎫
=
=⨯⨯= ⎪ ⎪⎝⎭
⎝⎭ 故 0.1580.1570.001W h m =-= 3.管滴宽度d W 与降液管滴面积f A 由66.0/=D l w
图4-11 弓形降液管的宽度和面积
查图4-11，得124.0/=D W d ，0722.0/=T f A A 故0.124 1.10.1364d W m =⨯=
220.07220.0694
f A D m π
=⨯
=
由下式计算液体在降液管中停留时间以检验降液管面积，即
0.13640.45
14050.000439
f f s
A H L θ⨯=
=
=≥ (符合要求)
4.降液管底隙高度o h
取液体通过降液管底隙得流速s m u o /08.0= ，依下式计算降液管底隙高度o h
m m u l L h W s o 025.0031.03600
08.0056.10026
.00>=⨯⨯==
（符合要求） （三）塔板布置
1.取边缘区宽度m W c 06.0=，安定区宽度m W s 085.0=
2.依下式计算开孔区面积a A
]21212
2sin 1800.26720.49sin 0.2241800.49a x
A R R
m
π--⎡=⎣⎡⎤=⨯=⎢⎥⎣⎦
π
其中 1.1()(0.1980.085)0.26722d s D x W W m =
-+=-+= 1.1
0.060.4922
c D R W m =-=-=
图4-8 塔板结构参数
其中:W h ——出口堰高 h ow ——堰上液层高度 O h ——降液管底隙高度
1h ——进口堰与降液管的水平距离 W
h '——进口堰高 d H ——降液管中清液层高度 T H ——板间距 W l ——堰长 d W ——弓形降液管高度 c W ——无效周边高度 s W ——安定区宽度 D ——塔径
R ——鼓泡区半径 x ——鼓泡区宽度的1/2 t ——同一横排的阀孔中心距 (单位均为m) （四）筛孔数n 与开孔率ϕ
取筛孔的孔径mm d 60=，正三角形排列，一般碳钢的板厚mm 3=δ，取3/0=d t ， 故孔中心距mm t 1863=⨯=
依下式计算塔板上的筛孔数n ，即
221.155 1.1550.224799t 0.018a n A ⎛⎫⎛⎫==⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭
孔
依下式计算塔板上的开孔区的开孔率ϕ，即
()()
%1.10018
.0006
.0907
.0%/907.0%2200====
d t A A a ϕ （在5%～15%范围内） 每层塔板上的开孔面积0A 为
200.1010.2240.0226a A A m φ==⨯=
气体通过筛孔的气速 000.1988.761/0.0226
s V u m s A =
== （五）塔有效高度Z （精馏段）
()()m H N Z T .91845.01431=⨯-=-=精
(六) 塔高计算
七、筛板的流体力学验算
（一）气体通过筛板压强降的液柱高度p h 依式 σh h h h l e p ++=
1. 干板压强降相当的液柱高度c h 依23/6/0==δd
图4-13 干筛孔的流量系数
查图4-13，76.0=O C
2
214.51 1.320.051()()0.0510.02890.76848.37o V c O L u h m C ρρ⎛⎫⎛⎫
=== ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭
2. 气流穿过板上液层压强降相当的液柱高度l h ()2
0.3280.408/3.140.550.145
s a T f V u m s A A =
==-⨯-
0.4080.469a F u ===
图4-14 充气系数关系图
由图4-14查取板上液层充气系数β为0.75。 依右式 ()0.750.1580.1185l L W OW h h h h m ββ==+=⨯= 3. 克服液体表面张力压强降相当的液柱高度σh
依式（4-41）3
4439.26100.00314848.379.810.006
L o h m gd σσρ-⨯⨯===⨯⨯
故 08523.000323.0042.0040.0=++=++=σh h h h l e p
单板压强降69.081.963.82608523.0=⨯⨯==∆g h P L P P ρ<0.7kPa(设计允许值) （二）雾沫夹带量V e 的验算
依式（4-41）
6
63.2 3.235.710 5.7100.408()()39.26100.450.3950.0884kg /kg 0.1kg /kg a V T f u e H h σ
---⨯⨯=
=-⨯-=<液气液气
式中，f h ——塔板上鼓泡层高度，可按泡沫层相对密度为0.4考虑，即
f h =（L h ∕0.4）=2.5L h =2.5×0.158=0.395
故在设计负荷下不会发生过量雾沫夹带。
（三）漏液的验算
4.44.40.76 3.845/OW u C m s
==⨯=
筛板的稳定性系数 14.510
3.77 1.53.845
O OW u K u =
==> 故在设计负荷下不会产生过量漏液。
（四）液泛的验算
为防止降液管液泛的发生，应使降液管中清液层高度)(W T d h H H +Φ≤。
2
20.153(
)0.153(0.02)0.0000612s d W O
L h m l h ===⋅ 0.085230.070.0006120.156d P L d H h h h m =++=++=
取5.0=Φ，则()0.5(0.450.001)0.2255T W H h m Φ+=⨯+= 故)(W T d h H H +Φ<，在设计负荷下不会发生液泛。
根据以上塔板的各项流体体力学验算，可认为精馏段塔径及各工艺尺寸是合适的。
别离乙醇-水的精馏塔设计 设计人员： 所在班级：化学工程与工艺成绩： 指导教师：日期：
化工原理课程设计任务书 一、设计题目：乙醇---水连续精馏塔的设计 二、设计任务及操作条件 （1）进精馏塔的料液含乙醇35％〔质量分数，下同〕，其余为水； （2）产品的乙醇含量不得低于90％； （3）塔顶易挥发组分回收率为99％； （4）消费才能为50000吨/年90％的乙醇产品； （5）每年按330天计，每天24小时连续运行。 （6）操作条件 a）塔顶压强 4kPa 〔表压〕 b）进料热状态自选 c）回流比自选 d）加热蒸汽压力低压蒸汽〔或自选〕 e）单板压降 kPa。 三、设备形式：筛板塔或浮阀塔 四、设计内容： 1、设计说明书的内容 1）精馏塔的物料衡算； 2）塔板数确实定； 3）精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算； 4）精馏塔的塔体工艺尺寸计算；
5）塔板主要工艺尺寸的计算； 6）塔板的流体力学验算； 7）塔板负荷性能图； 8）精馏塔接收尺寸计算； 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）绘制消费工艺流程图〔A2 号图纸〕； 2）绘制精馏塔设计条件图〔A2 号图纸〕； 五、设计根底数据： 1.常压下乙醇---水体系的t-x-y 数据； 2.乙醇的密度、粘度、外表张力等物性参数。 一、设计题目：乙醇---水连续精馏塔的设计 二、设计任务及操作条件：进精馏塔的料液含乙醇35％〔质量分 数，下同〕，其余为水；产品的乙醇含量不得低于90％；塔 顶易挥发组分回收率为99％，消费才能为50000吨/年90％ 的乙醇产品；每年按330天计，每天24小时连续运行。塔顶 压强 4kPa 〔表压〕进料热状态自选回流比自选加热蒸汽 压力低压蒸汽〔或自选〕单板压降≤。 三、设备形式：筛板塔 四、设计内容： 1）精馏塔的物料衡算： 原料乙醇的组成xF＝＝
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）。
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 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
目录 第一章设计概述 ....................................................................................................................... 错误！未定义书签。 一、塔设备在化工生产中的作用与地位 ......................................................................... 错误！未定义书签。 二、塔设备的分类 (2) 三、板式塔 (2) 四、塔型选择 (3) 五、操作压力 (3) 六、加热方式 (4) 七、回流比 (4) 八、产品的纯度和回收率 (4) 九、热能的利用 (4) 十、操作流程 (5) 第二章课程设计报告内容 (5) 一、精馏流程的确定 (6) 二、塔的物料衡算 (6) 三、塔板数的确定 (7) 四、塔的工艺条件及物性数据计算 (9) 五、精馏段气液负荷计算 (13) 六、塔和塔板主要工艺尺寸计算 (14) 七、筛板的流体力学验算 (18) 八、塔板负荷性能图 (21) 九、筛板塔的工艺设计计算结果总表 (24) 十、精馏塔的附属设备及接管尺寸 (25) 第三章总结 (26) 参考文献 (27) 符号说明 (28) .
乙醇——水连续精馏塔的设计 第一章设计概述 一、塔设备在化工生产中的作用与地位 塔设备是是化工、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。此外，工业气体的冷却与回收、气体的湿法净制和干燥以及兼有气液两相传质和传热的增湿、减湿等。 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。 二、塔设备的分类 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；按形成相际界面的方式分为具有固定相界面的塔和流动过程中形成相界面的塔，长期以来，人们最长用的分类按塔的内件结构分为板式塔、填料塔两大类。 三、板式塔 板式塔是分级接触型气液传质设备，种类繁多，根据目前国内外的现状，主要的塔型是浮阀塔、筛板塔和泡罩塔。 3.1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，泡罩塔具有一下优点： （1）.操作弹性大 （2）.无泄漏 （3）.液气比范围大 （4）.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、安装维修方便以及气相压力降较大。 3.2筛板塔 筛板塔液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：
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
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 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。
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)
乙醇水精馏塔课程设计改进措施 乙醇水精馏塔是化工工艺中常用的一种分离设备，用于将乙醇与水进 行精馏分离。为了提高乙醇的纯度和产量，需要对乙醇水精馏塔的设 计进行改进。本文将从塔内结构、操作参数、热力学控制等方面提出 一系列改进措施。 一、塔内结构设计改进措施 1. 塔板设计：增加塔板数目和提高塔板效率是提高分离效果的关键。 可以采用多级板式结构，增加塔板数目，并采用高效填料，如环形填 料或波纹填料，以增加传质和质量传递效率。 2. 填料选择：选择合适的填料对于提高分离效果至关重要。可以采用 具有大表面积和良好湿润性能的填料，如金属网格填料或陶瓷球填料，以增加相接触面积和传质速率。 3. 气液分布器设计：合理设计气液分布器可以均匀地分配气体和液体相，在整个塔内形成良好的气液接触。可以采用多孔板或气液分布器，以提高气液分布的均匀性。 二、操作参数优化改进措施 1. 进料温度控制：合理控制进料温度可以影响乙醇和水的汽化速率， 从而影响塔内的传质和分离效果。可以通过控制进料温度来调节乙醇 和水的汽化速率，以达到更好的分离效果。 2. 塔底压力控制：合理控制塔底压力可以影响塔内的汽液平衡和乙醇 与水的相互溶解度。通过调节塔底压力，可以提高乙醇的纯度和产量。
3. 顶部温度控制：合理控制顶部温度可以避免乙醇在顶部再次凝结，从而降低乙醇损失。可以通过调节冷却水流量或加热介质温度来控制顶部温度。 三、热力学控制改进措施 1. 加热介质选择：选择适当的加热介质对于提高精馏塔的热力学效率至关重要。可以选择具有较高传热系数和较低成本的加热介质，如蒸汽或热水，以提高塔内的传热效率。 2. 冷却介质选择：合理选择冷却介质可以降低塔顶温度，减少乙醇的损失。可以选择具有较低温度和较好冷却效果的冷却介质，如冷水或冷却剂，以降低塔顶温度。 3. 热力学模拟优化：通过进行热力学模拟和优化计算，可以确定最佳操作条件和参数。可以利用软件模拟乙醇水精馏过程，在不同操作条件下预测乙醇纯度和产量，并通过优化计算得到最佳操作参数。 通过对乙醇水精馏塔的结构设计、操作参数和热力学控制进行改进，可以提高乙醇的纯度和产量。这些改进措施包括优化塔内结构设计、合理调节操作参数和选择适当的加热与冷却介质等。通过采取这些措施，可以有效提高乙醇水精馏过程的分离效果，并达到更高的经济效益。
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。
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。
分离乙醇和水精馏塔设计说明书 1.设计方案确定 筛板塔板上开有许多均布的筛孔，孔径一般为3~8mm筛孔在塔板上作正三角形排布。筛板塔的优点是：结构简单，造价低廉，气压降小，板上液面落差也较小，生产能力及板效率较高，气流分布均匀，传质系数高；缺点：操作弹性小，筛孔小易发生堵塞，不利于黏度 较大的体系分离 2.塔型选择 根据生产任务，若按年工作日300天，每天开动设备24小时计算，产品流量为，由于产品粘度较小，流量较大，为减少造价，降低生产过程中压降和塔板液面落差的影响， 提高生产效率，选用浮阀塔。 3.操作压力 精馏可在常压、加压和减压下进行，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考虑的般来说，常压蒸馏最为简单经济，若物料无特殊要求，应尽量常压下操作。对于乙醇－水体系，在常压下已经是液态，且乙醇－水不是热敏性材料，在常压下也可成功分离，所以选用常压精馏。因为高压或者真空操作会引起操作上的其他问题以及设备费用的增加，尤其是真空操作不仅需要增加真空设备的投资和操作费用，而且由于真空下气体体积增大，需要的塔径增加，因此塔设备费用增加。 因此，本设计选择常压操作条件 4.进料方式 进料状态有多种，但一般都将料液预热到泡点或接近泡点才送入塔中。这样一来，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。
因此，本设计选择泡点进料。 5.加热方式 精馏段通常设置再沸器，采用间接蒸汽加热，以提供足够的热量。若待分离的物系为某种组分和水的混合物，往往可以采用直接蒸汽加热的方式。但当在塔顶轻组分回收率一定时，由于蒸汽冷凝水的稀释作用，可使得釜残液中的轻组分浓度降低，所需的理论塔板数略有增加，且物系在操作温度下黏度不大有利于间接蒸汽加热。 因此，本设计选用间接蒸汽加热的方式提供热量。 6.热能的利用 精馏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%被有效的利用。塔顶蒸气冷凝放出。 大量的热量，但其位能低，不可能直接用来作塔釜的热源。但可作低温热源，或通入废热锅炉产生低压蒸气，供别处使用。或可采用热泵技术，提高温度再用于加热釜液。 采用釜液产品去预热原料，可以充分利用釜液产品的余热，节约能源。因此本设计利用 釜残液的余热预热原料液至泡点。 7.回流方式 泡点回流易于控制，设计和控制时比较方便，而且可以节约能源。但由于实验中的设计需要，所需的全凝器容积较大须安装在地面，因此回流至塔顶的回流液温度稍有降低，在本设计中为 设计和计算方便，暂时忽略其温度的波动。 8.实验方案的说明 1).本精馏装置利用高温的釜液与进料液作热交换，同时完成进料液的预热和釜液的冷却，经过热量与物料衡算，设想合理。釜液完全可以把进料液加热到泡点，且低温的釜液直 接排放也不会造成热污染。
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)
分离乙醇水的精馏塔设计 乙醇水精馏塔是一种用于分离乙醇和水的设备。在这种精馏塔中，乙醇和水的混合物被加热，使其沸点降低，然后通过不同的沸点将两种液体分离出来。下面是一个简单的乙醇水 精馏塔设计： 1. 塔体设计： 精馏塔通常由一个垂直的圆柱形塔体和内部填料组成。塔体内部通常分为若干个段，每 个段都有一个或多个塔板或填料层。通过管道，将混合物从底部引入，加热蒸发，然后从 顶部输出。 2. 加热系统： 乙醇水混合物在精馏塔中被加热，使其沸点降低。通常采用蒸汽或热水来加热塔体，通 过外部加热交换器将能量传递给塔体内的混合物。 3. 分离原理： 乙醇和水的沸点不同，所以在塔体内加热时，乙醇和水会分别蒸发，并在不同的段或填 料层分离。乙醇的沸点比水低，所以乙醇首先蒸发，然后在塔体内向上升，水则在更低的 位置蒸发，形成乙醇和水的分离。 4. 冷凝系统： 在塔体的顶部设置冷凝器，将上升的蒸汽冷凝成液体，分离出乙醇和水。分离后的乙醇 和水分别通过不同的管道送出。 5. 控制系统： 精馏塔需要一个精确的控制系统来控制加热和冷却过程，以确保分离效果达到最佳状态。 总的来说，乙醇水精馏塔通过加热和冷凝的过程，利用乙醇和水的沸点差异，将两种液体 有效分离。这种精馏塔设计可以在工业生产中用于大规模分离乙醇和水，满足不同领域的 需求。很高兴继续为您介绍乙醇水精馏塔的相关内容。 6. 塔板或填料层设计： 精馏塔内部通常设置有塔板或填料层，用于增加表面积，促进蒸汽和液体的接触，从而 促进分离。常用的塔板类型包括泡沫塔板和穿孔塔板，填料层则可以选择球状或鼓形填料等。这些设计可有效提高乙醇和水的分离效率。 7. 操作方法：
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。