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)
五、塔的附属设备设计 (42)
1.冷凝器的选择 (42)
2.再沸器的选择 (43)
六、参考文献................................................. .. (5)
4
七、设计评述................................................. .. (5)
5
一、设计任务书
【设计题目】分离乙醇-正丙醇混合液的精馏塔设计
【设计条件】进料：乙醇含量35%（质量分数，下同），其余为正丙醇
分离要求：塔顶乙醇含量90%；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
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 【设计计算】
塔板的工艺设计
（一）设计方案的确定
本设计的任务是分离乙醇-正丙醇混合液。对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。 （二）精馏塔的物料衡算
1.原料液及塔顶、塔釜产品的摩尔分数 乙醇的摩尔质量 M A =46kg/kmol 丙醇的摩尔质量 MB=60kg/kmol
原料乙醇的摩尔分数：134.060/6546/3546
/35=+=
F x
塔顶产品的摩尔分数：922.060
/1046/9046
/90=+=
D x 塔釜残夜乙醇的摩尔分数：00013.060
99.99/46/01.046
/01.0=+=
W x
2.物料衡算
原料处理量：
物料衡算：W D +=F ① 乙醇的物料衡算：W D F Wx Dx Fx += ②
两式联立得：1
--1h
35.35kmol W h 28.68kmol ?=?=D
(三)物性参数的计算
表1 乙醇～正丙醇混合液的 t-x-y 关系
（x 表示液相中乙醇摩尔分率，y 表示气相中乙醇摩尔分率）
表1的平衡数据摘自：J.Gmebling,U.onken
?Vapor-liquid?Equilibrium Data Collection-Organic Hydroxy Compounds: Alcohols(p.336)。 乙醇沸点：78.3℃；正丙醇沸点：97.2℃。 1.操作温度的确定
利用上表中数据利用数值插入法确定进料温度t F 、塔顶温度t D 塔釜温度t W 进料温度：
℃7.2180.358
-0.41388.32
-0.358-0.46132.88-25.86=?=F F t t
塔顶温度：
℃81.790.884
-0.92280.5
-0.884-180.5-78.4=?=D D t t
塔釜温度：
℃596.970
-0.0001397.60
-0-0.12697.60-93.85=?=W W t t
精馏段平均温度：℃83.512
81
.797.21821=+=+=
D F t t t 提馏段平均温度：℃2.4192
60
.977.21822=+=+=
W F t t t 2.密度的计算
利用式：
)
(4.22)(a 10
0V B
为平均相对分子量、为质量分数M Tp M
p T a a B
A A
L =
+=ρρρρ
计算混合液体的密度和混合气体的密度。 (1)塔顶：
塔顶温度：t D =79.81℃ 气相组成y D :4239.01
40
.78-81.791-0.91478.40-50.80=?-=D D y y
进料：
进料温度：t F =87.21℃ 气相组成y F : 塔釜：
塔釜温度：t W =97.60℃ 气相组成y W : (2)精馏段平均液相组成 精馏段平均汽相组成
精馏段液相平均相对分子量1L M : 精馏汽相平均相对分子量1V M : (3)提馏段平均液相组成 提馏段平均汽相组成2y ： 提馏段液相平均相对分子量2L M : 提馏汽相平均相对分子量2V M :
(4)进料、塔顶及塔釜混合液的密度
利用表2中的数据利用数值插入法确定进料温度t F 、塔顶温度t D 塔釜温度t W 下的乙醇和正丙醇的密度。 ①进料温度t F ：t F =87.21℃ ②塔顶温度t D ：t D =79.81℃ ③塔釜温度t W ：t W =97.60℃
(5) 精馏段液相平均密度和提馏段液相平均密度 精馏段液相平均密度： 提馏段液相平均密度：
(6)精馏段和提馏段混合液的平均摩尔质量 塔顶混合液的平均摩尔质量：
-1
kmol 47.09kg 600.922)-(146922.060)-(146?=?+?=?+?=D D LD x x M
进料液的平均摩尔质量：
-1
kmol 54.22kg 600.413)-(146134.060)-(146?=?+?=?+?=F F LF x x M 塔底釜残液的平均摩尔质量：
-1
kmol 60.00kg 600.00013)-(14600013.060)-(146?=?+?=?+?=W W LW x x M 所以，精馏段混合液的平均摩尔质量：
提馏段混合液的平均摩尔质量： (7) 精馏段汽相平均密度和提馏段汽相平均密度 塔顶混合液汽相平均密度：
3
-0
076.11)81.7915.273(4.2203
.115.273]60)9423.01(9423.046[4.22])1([m kg TP P T M y y M D D VD ?=?+????-+?=-+=
正丙醇乙醇ρ进料液汽相平均密度：
3
-0
0.8011)87.2115.273(4.2203
.115.273]60)6036.01(6036.046[4.22])1([m kg TP P T M y y M F F VF ?=?+????-+?=-+=
正丙醇乙醇ρ塔底釜残液汽相平均密度：
3
-0003.21
)60.9715.273(4.2203
.115.273]60)000256.01(000256.046[4.22])1([m kg P T P T M y y M W W W VW ?=?+????-+?=-+=
正丙醇乙醇ρ所以，
精馏段汽相平均密度： 提馏段汽相平均密度：
3.混合液体表面张力的计算
利用表3中1-m mN ?的数据利用数值插入法确定进料温度t F 、塔顶温度t D 塔釜温度t W 下的乙醇和正丙醇的表面张力。 ①进料温度t F ：t F =87.21℃
)
(16.73-16.487.21
-9017-16.485-901进料中乙醇的表面张力乙醇乙醇
-?=?=m mN σσ)
(18.32-18.187.21
-9018.5-18.185-901力进料中正丙醇的表面张正丙醇正丙醇
-?=?=m mN σσ-1
m 17.66mN 18.320.413)-(116.73413.0)-(1?=?+?=+==∑F F F F i i LFM x x x 正丙醇乙醇σσσσ②塔顶温度t D ：t D =79.81℃
)
(42.71-17.479.81
-8017.9-17.475-801力馏出液中乙醇的表面张乙醇乙醇
-?=?=m mN σσ)
(88.81-18.981
.79-8019.5-18.975-801张力馏出液中正丙醇的表面正丙醇正丙醇
-?=?=m mN σσ-1
m 17.53mN 18.880.922)-(142.71229.0)-(1?=?+?=+==∑D D D D i i LDM x x x 正丙醇乙醇σσσσ ③塔釜温度t W ：t W =97.60℃
)
(89.51-15.760
.97-10016.1-15.795-1001力釜残液中乙醇的表面张乙醇乙醇
-?=?=m mN σσ)
(39.71-17.297.60
-10017.6-17.295-1001-张力釜残液中正丙醇的表面正丙醇正丙醇
m mN ?=?=σσ-1
m 17.39mN 17.390.00013)-(115.8900013.0)-(1?=?+?=+==∑W W W W i i LWM x x x 正丙醇乙醇σσσσ(2)提馏段和精馏段的平均表面张力 精
馏
段
平均表面张力：
1-1m 60mN .172
53
.1766.172?=+=
+=
LDM
LFM σσσ
提馏段
平均表面张力：
1-2m 53mN .172
39
.1766.172?=+=
+=
LWM
LFM σσσ 4.混合物的粘度
利用表4中的数据利用数值插入法确定进料温度t F 、
塔顶温度t D 塔釜温度t W 下的乙醇和正丙醇的粘度。 (1) 混合液体粘度
精馏段的平均温度为：℃83.511=t ,该温度下 乙醇的粘度为： 正丙醇的粘度为： 精馏段混合液的粘度为：
S
mPa x ?=?+?=+=494.0653.06756.0-1415.06675.0x -1111）（）（正丙醇乙醇μμμ(2)提馏段的平均温度为：℃92.412=t ,该温度下 乙醇的粘度为： 正丙醇的粘度为： 提馏段混合液的粘度为： 5.相对挥发度
由
413
.0=F x ,
036
6.0=F y 得
16.2413
.0-16036.0-1413
.06036.0==F α
由
922
.0=D x ,
9423
.0=D y 得
1.38922
.0-19423.0-1922
.09423.0==D α
由
00013
.0=W x ,
000256
.0=W y 得
1.9700013
.0-1000256.0-100013
.0000256.0==W α
精馏段的相对挥发度：77.12
38
.161.22
1=+=
+=D
F ααα 精馏段气液平衡方程:α
αα77.077.1)1(11-=
--=
y
y
y
x
提馏段的相对挥发度： 2.072
97
.161.22
2=+=
+=W
F ααα 提馏段气液平衡方程:y
y
y
y
x 07.107.2)1(22-=
--=
αα
平均相对挥发度 1.8097.138.12.1633=??==D W F αααα (四)理论板数及实际塔板数的计算 1.理论板数的确定
设计条件已确定回流比R=5，并且是泡点进料,q=1 则， 1-143.4068.285h kmol RD L ?=?==
本设计采用图解法求解理论板数。由表1中乙醇和正丙
醇的气液平衡数据，绘出x-y 图，如下图：
① 操作线方程
精馏段操作线方程为： 精馏段气液平衡方程:α
αα77.077.1)1(11-=
--=
y
y
y
x
提馏段操作线方程为： 提馏段气液平衡方程:y
y
y
y
x 07.107.2)1(22-=
--=
αα
② 利用逐板计算法计算理论板数
③
采用逐板计算法，运用Excel 快捷、准确地计算出理论塔板数。其Excel 表格设计原理如下：
精馏段理论塔板数的计算（交替使用相平衡方程和精馏
操作线方程）：
相平衡 操作线 相平衡 操作线
x D =y 1 x 1 y 2 x 2 y 3 … x n
计算到xn< xF 则第n 块板即为进料板。
提馏段理论塔板数的计算（交替使用相平衡方程和提馏操作线
方程）：
相平衡操作线相平衡操作线
x
n y
n x n+1… x N
计算到xN< xW则理论塔板数为N块。
由Excel计算结果见表：
x编号x的值y编号y的值备注x10.902215469y10.9423
x20.844150444y20.905545486
x30.772250282y30.85717732
x40.689638204y40.797284485
x50.602498702y50.728468624
x60.518495095y60.655881419
x70.444254842y70.585906414
x80.383516719<0.413y80.524064284进料板x90.302848374y90.473469427
x100.217263773y100.364905591
x110.146251867y110.261776146
x120.093654353y120.176206799
x130.057881405y130.112826795
x14 0.034940574 y14 0.069720393 x15 0.02077884 y15 0.042076692 x16 0.012241261 y16 0.025011802 x17 0.007167605 y17 0.014724019 x18 0.004178144 y18 0.008610264 x19 0.002425585 y19 0.005007963 x20 0.001401194 y20 0.00289613 x21 0.000803463 y21 0.001661739 x22 0.000455039 y22 0.000941472 x23 0.000252059 y23 0.000521622 x24 0.000133851 y24
0.000277031
x25
6.50239E-05<0.00013
y25
0.00013459 塔釜
由上表看出全塔理论板数为25N T =块（包含再沸器）
加料板为第8块理论板。
精馏段理论板数：7N T1=块；提馏段理论板数：
171-7-25N T2==）（块
2.实际塔板数确定 精馏段：
已知：77.11=α，s 0.494mPa 1?=μ 1451
.07
11===
T T P E N N 精块 提馏段：
已知： 2.072=α，s 0.495mPa 1?=μ 3549.017
22===
T T P E N N 提块 则全塔所需的实际板数为：493514N P =+=+=提精P P N N 块 全塔效率：%98.48%10049
1
25%100=?-=?=
P T T N N E 实际加料板的位置在第15块板。 (五)热量衡算 1.加热介质的选择
常用的加热介质有饱和水蒸汽和烟道气。由于水蒸气清洁易得，不易结垢，不腐蚀管道的优点，本设计采用饱和水蒸汽作为加热介质。饱和水蒸汽压力越高，冷凝温差越大，管程
谁相应减少，但是压力不宜过高。
2.冷却剂的选择：常用的冷却剂式水和空气，本设计考虑用冷凝水作为冷却剂。
3.比热容及汽化潜热的计算
（1）塔顶温度t D 下的比热容
塔顶温度t D =79.81℃ ，使用内插法求该温度下乙醇和正丙醇的比热容。 乙醇的比热容： 正丙醇的比热容： (2)进料温度t F 下的比热容
进料温度：t F =87.21℃ 乙醇的比热容： 正丙醇的比热容： (3)塔底温度t W 下的比热容
塔釜温度：t W =97.60℃ 乙醇的比热容： 正丙醇的比热容：
℃
正丙醇，℃乙醇97.6060.,97)1(P W p W pW C x C x C -+=∴
K)
/(kmol 199.26K)/(kg 321.3321.300013.0-1842.300013.0?=?=?+?=kJ kJ ）（(4)塔顶温度t D 下的汽化潜热
内插法计算出塔顶温度下的汽化潜热。 乙醇的汽化潜热：
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。
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)
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)
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
北京理工大学珠海学院 课程设计任务书 2011 ～2012学年第一学期 学生姓名：谢威宁专业班级：09化工1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：25000吨/年（每年按300天生产日计算） 原料状态：苯含量40%（wt%）；温度：25℃；压力：100kPa；泡点进料； 分离要求：塔顶馏出液中苯含量99%（wt%）；塔釜苯含量2%（wt%）操作压力：100kPa 其它条件：塔板类型：浮阀塔板；塔顶采用全凝器；R=1.9R m 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 时间设计安排 10.26—10.28 设计动员，下达任务书，查阅资料，拟定设计方案，方案论证，物性数据计算 10.28—11.11 工艺计算（物料衡算、确定回流比、计算理论板层数、实际板层数、实际进料板位置） 11.11—11.18 塔结构设计（物性数据的计算、塔径计算、塔结构尺寸的计算、水力学性能校验、负荷性能图及塔高的计算） 11.18—11.25 热量衡算；附属设备的选型和计算 11.25-12.02 绘制带控制点的工艺流程图（CAD图） 12.02—12.09 绘制带控制点的工艺流程图，（借图板和丁字尺，手工绘制图）12.09—12.16 编写设计说明书，答辩要求 2012.01.03 将说明书及图纸装订并提交 2012.1.4—1.5 答辩 四、基本要求 序号设计内容要求 1 设计工艺方案的选定精馏方式及设备选型等方案的选定和论证（包括 考虑经济性；工艺要求等）绘制简单流程图 2 精馏塔的工艺计算物料衡算，热量衡算，回流比、全塔效率、实际 塔板数、实际进料位置等的确定 3 塔板和塔体的设计设计塔高、塔径、溢流装置及塔板布置等 4 水力学验算绘制塔板负荷性能图 5 塔顶全凝器的设计选型计算冷凝器的传热面积和冷却介质的用量 6 塔釜再沸器的设计选型计算再沸器的传热面积和加热介质的用量 7 进料泵的选取选取进料泵的型号 8 绘图绘制带控制点的流程图（CAD和手工绘制） 9 编写设计说明书目录，设计任务书，设计计算结果，流程图，参 考资料等 10 答辩每班数不少于20人答辩 教研室主任签名： 2011年10 月14 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.
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)
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
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、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：25000吨/年（每年按300天生产日计算） 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99%（wt%）；塔釜乙醇含量2%（wt%）操作压力：100kPa 其它条件：塔板类型：浮阀塔板；塔顶采用全凝器；R=1.5R m 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： 年月日 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。精馏是使易挥发组分进入气相，难挥发组分进入液相，从而使液体混合物分离。本次设计任务为处理25000吨/年的乙醇和正丙醇混合物。 浮阀塔是在泡罩塔的基础上发展起来的，它主要的改进是取消了升气管和泡罩，在塔板开孔上设有浮动的浮阀，浮阀可根据气体流量上下浮动，自行调节，使气缝速度稳定在某一数值。这一改进使浮阀塔在操作弹性、塔板效率、压降、生产能力以及设备造价等方面比泡罩塔优越。但在处理粘稠度大的物料方面，又不及泡罩塔可靠。浮阀塔广泛用于精馏、吸收以及脱吸等传质过程中。本设计通过物料衡算，热量衡算，工艺计算，结构设计和校核等一系列工作来设计一个具有可行性的合理的浮阀塔。 关键词浮阀塔乙醇正丙醇回流比
· 成绩 华北科技学院 化工原理课程设计 说明书 设计题目：分离乙醇-正丙醇混合液的精馏塔设计 姓名：熊先清 ` 专业：化学工程与工艺 班级：化工B091 学号： 4112 指导教师：高丽花李辰明 设计时间：2012年6月10日至2012年6月22日完成时间：2012年6月22日 评语： 目录 ] 目录错误!未定义书签。 一设计任务书错误!未定义书签。 二塔板的工艺设计错误!未定义书签。
（一）设计方案的确定错误!未定义书签。 （二）精馏塔的物料衡算错误!未定义书签。 1.原料液及塔顶、塔釜产品的摩尔分数错误!未定义书签。 2.物料衡算错误!未定义书签。 (三)物性参数的计算错误!未定义书签。 ~ 1.操作温度的确定错误!未定义书签。 2.密度的计算错误!未定义书签。 3.混合液体表面张力的计算错误!未定义书签。 4.混合物的粘度错误!未定义书签。 5.相对挥发度错误!未定义书签。 (四)理论板数及实际塔板数的计算错误!未定义书签。 1.理论板数的确定错误!未定义书签。 2.实际塔板数确定错误!未定义书签。 ， (五)热量衡算错误!未定义书签。 1.加热介质的选择错误!未定义书签。 2.冷却剂的选择错误!未定义书签。 3.比热容及汽化潜热的计算错误!未定义书签。 4.热量衡算错误!未定义书签。 (六)塔径的初步设计错误!未定义书签。 1.汽液相体积流量的计算错误!未定义书签。 2.塔径的计算与选择错误!未定义书签。 ] (七)溢流装置错误!未定义书签。 1.堰长l W错误!未定义书签。 2.弓形降液管的宽度和横截面积错误!未定义书签。 3.降液管底隙高度错误!未定义书签。 (八)塔板分布、浮阀数目与排列错误!未定义书签。 1.塔板分布错误!未定义书签。 2. 浮阀数目与排列错误!未定义书签。 二、塔板的流体力学计算错误!未定义书签。 ~ （一）汽相通过浮阀塔板的压降错误!未定义书签。 1.精馏段错误!未定义书签。 2.提馏段错误!未定义书签。 （二）淹塔错误!未定义书签。 1.精馏段错误!未定义书签。 2.提馏段错误!未定义书签。 （三）雾沫夹带错误!未定义书签。 （四）塔板负荷性能图错误!未定义书签。 : 1.雾沫夹带线错误!未定义书签。 2.液泛线错误!未定义书签。
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
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：板式塔直径放大时，塔板效率较稳定,且持液量较大，液气比适应范围大，因此本次精馏塔设备选择板式塔。筛板塔是降液管塔板中结构最简单的，它与泡罩塔相比较具有下列优点：生产能力大10-15%，板效率提高15%左右，而压降可降低30%左右，另外筛板塔结构简单，消耗金属少，塔板的造价可减少40%左右，安装容易，也便于
（封面） XXXXXXX学院 乙醇-水精馏塔设计报告 题目： 院（系）： 专业班级： 学生姓名： 指导老师： 时间：年月日
目录 第一章设计任务书 (1) 第二章设计方案的确定及流程说明 (2) 2.1 塔类型的选择 (2) 2.2 塔板形式的选择 (3) 2.3 设计方案的确定 (4) 第三章塔的工艺计算 (6) 3.1物料衡算 (6) 3.2理论板数，板效率及实际板数的计算 (10) 3.3平均参数、塔径、塔高的计算 (14) 第四章塔板结构设计 (21) 4.1塔板结构尺寸的确定 (21) 4.2塔板流体力学计算 (23) 第五章塔板负荷性能图 (28) 5.1 精馏段 (28) 5.2提馏段 (30) 第六章附属设备设计 (33) 6.1产品冷却器 (33) 6.2接管 (34) 6.3其他 (35) 第七章设计方案的比较与讨论 (36)
第一章设计任务书 一、设计题目：乙醇—水精馏塔 本设计是根据生产实际情况并加以一定程度的简化而提出的。 二、设计任务及条件 1.进精馏塔料液含乙醇25%（质量），其余为水。 2.产品乙醇含量不得低于94%（质量）。 3.残液中乙醇含量不得高于0.1%（质量）。 4.生产能力为日产（24小时）50吨94%的乙醇产品 5.操作条件： 精馏塔顶压力：4KPa（表压） 进料状况：泡点进料 回流比：R/R min=1.6 单板压降：不大于667 Pa 加热蒸汽压力：101.3kPa（表压） 6.设备形式：浮阀塔 7.厂址：天津地区
第二章设计方案的确定及流程说明 2.1 塔类型的选择 塔设备的种类很多，按操作压力可分为常压塔、加压塔和减压塔；按塔内气液相接触构件的结构形式又可分为板式塔和填料塔两大类。 板式塔和填料塔各有适用的环境，具体板式塔和填料塔性能的比较可见下表1： 表1 板式塔和精馏塔的比较 类型板式塔填料塔 结构特点每层板上装配有不同型式的气 液接触元件或特殊结构，如筛 板、泡罩、浮阀等；塔内设置 有多层塔板，进行气液接触 塔内设置有多层整砌或乱堆的填料， 如拉西环、鲍尔环、鞍型填料等散装 填料，格栅、波纹板、脉冲等规整填 料；填料为气液接触的基本元件 操作特点气液逆流逐级接触微分式接触，可采用逆流操作，也可 采用并流操作 设备性能 空塔速度（亦即生产能力） 高，效率高且稳定；压降大， 液气比的适应范围大，持液量 大，操作弹性小 大尺寸空塔气速较大，小尺寸空塔气 速较小；低压时分离效率高，高压时 分离效率低，传统填料效率较低，新 型乱堆及规整填料效率较高； 大尺寸压力降小，小尺寸压力降大； 要求液相喷淋量较大，持液量小，操 作弹性大 制造与维修直径在600mm以下的塔安装困 难，安装程序较简单，检修清 理容易，金属材料耗量大 新型填料制备复杂，造价高，检修清 理困难，可采用非金属材料制造，但 安装过程较为困难 适用场合处理量大，操作弹性大，带有 污垢的物料 处理强腐蚀性，液气比大，真空操作 要求压力降小的物料 在本设计中，之所以选用板式塔，塔底为直接蒸汽加热，板式塔塔底无需再添加气体初始分布装置，且塔顶和进料口位置无需添加液体初始分布装置；另一方面，塔板所需费用要远低于规整填料，正式是因为板式塔的结构简单，造价较低两大优点，导致具有比较大的经济优势。
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0.5（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0.7Kpa。 分离要求：塔顶乙醇含量0.90；回收率为0.95；全塔效率0.55。 操作条件：塔顶压强1.03atm(绝压)；泡点进料； R/Rmin=1.6 。 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=1.8Rmin=1.6×1.34=2.144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99.97℃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
化工原理课程设计 乙醇——水混合液精馏塔设计 刘入菡 应用化学专业应化1104班学号110130106 指导教师顾明广 摘要 本设计为分离乙醇-水混合物，采用筛板式精馏塔。精馏塔是提供混合物气、液两相接触条件，实现传质过程的设备。它是利用混合物中各组分挥发能力的差异，通过液相和气相的回流，使混合物不断分离，以达到理想的分离效果。 选择精馏方案时因组分的沸点都不高所以选择常压，进料为泡点进料，回流是泡点回流。塔顶冷凝方式是采用全凝器，塔釜的加热方式是使用再沸器。 精馏过程的计算包括物料衡算，热量衡算,塔板数的确定等。然后对精馏塔进行设计包括：塔径、塔高、溢流装置。最后进行流体力学验算、绘制塔板负荷性能图。 乙醇精馏是生产乙醇中极为关键的环节，是重要的化工单元。其工艺路线是否合理、技术装备性能之优劣、生产管理者及操作技术素质之高低，均影响乙醇生产的产量及品质。工业上用发酵法和乙烯水化法生产乙醇，单不管用何种方法生产乙醇，精馏都是其必不可少的单元操作。浮阀塔具有下列优点：1、生产能力大。2、操作弹性大。3、塔板效率高。4、气体压强降及液面落差较小。5、塔的造价低。浮阀塔不宜处理易结焦或黏度大的系统，但对于黏度稍大及有一般聚合现象的系统，浮阀塔也能正常操作。 关键词：乙醇水精馏浮阀塔连续精馏塔板设计
目录 前言 (1) 第一章设计任务书 (2) 1.1、设计条件 (2) 1.2、设计任务 (2) 1.3、设计内容 (3) 第二章设计方案确定及流程说明 (5) 第三章塔板的工艺设计 (7) 3.1、全塔物料衡算 (7) 3.2、塔内混合液物性计算 (8) 3.3、适宜回流比 (15) 3.4、溢流装置 (21) 3.5、塔板布置与浮阀数目及排列 (22) 3.6、塔板流体力学计算 (25) 3.7、塔板性能负荷图 (29) 3.8、塔高度确定 (33) 第四章附属设备设计 (35) 4.1、冷凝器的选择 (35) 4.2、再沸器的选择 (36) 第五章辅助设备的设计 (38) 5.1、辅助容器的设计 (38) 5.2、管道设计 (39)
第一章：塔板的工艺设计 一、精馏塔全塔物料衡算 F:进料量（kmol/s ） F x :原料组成（摩尔分数，同下） D:塔顶产品流量（kmol/s ） D x :塔顶组成 W:塔底残液流量（kmol/s ） ：W x 塔底组成 原料乙醇组成：%91.8%10018/8046/2046 /20x =?+= F 塔顶组成：%98.85%10018 /646/9446 /94=?+= D x 塔底组成：%12.0%10018 /7.9946/3.046 /3.0=?+= W x 进料量：F=25万吨/年= 4706.03600 2430010 182.01462.010254 3=?????? ??-+??（kmol/s ） 物料衡算式为：F=D+W Fx F =Dx D +W W x 联立带入求解：D=0.0482 kmol/s W=0.4424 kmol/s 二、常压下乙醇-水气液平衡组成（摩尔）与温度关系 1. 温度 利用表中数据由差值法可求得t F 、t D 、t W ①t F : 21 .791.80.89t 66.921.77 .860.89F --=--, t F =87.41 ℃ ②t D : 72 .7498.8541.78t 72.7443.8941 .7815.78--=--D ， t D =78.21 ℃
③t W ： 12.0100 t 90.105.95100W --=--， t W =99.72 ℃ ④精馏段的平均温度：81.822 21 .7841.872t t t 1=+=+= F D ℃ ⑤提馏段的平均温度：57.932 72 .9941.872t t t 2=+=+= F W ℃ 2. 密度 已知：混合液密度： B B A A L ραραρ+ = 1 (α为质量分数，M 为平均相对分子质量) 混合气密度：0 04.22TP M P T V =ρ 塔顶温度：t D =78.21 ℃ 气相组成43 .8910015 .7821.7843.8915.7815.7841.78y --= --D D y ： ， %88.86=D y 进料温度：t F =87.41℃ 气相组成F F y 10091.3841 .870.8975.4391.387.860.89y --= --： ， %26.42y =F 塔底温度：t W =99.72℃ 气相组成W W y 100072 .991000.1705.95100y --= --：， W y =1.06% ⑴ 精馏段 液相组成1x ：1x = 2x x F D +, %445.47x 1= 气相组成2 y y y y 11F D += ：, %545.64y 1= 所以 286.31)4745 .01(184745.0461=-?+?=L M kg/mol 074.36)6455 .01(186455.0462=-?+?=L M kg/mol