化工原理课程设计任务书
设计题目：乙醇——水筛板式精馏塔的设计
设计条件：·常压：P=1atm(绝压)；
·原料来自粗馏塔，为95℃～96℃饱和蒸汽，由于沿途热损失，进精馏塔时，原料温度约为91℃；
·塔顶浓度为含乙醇92.41%（质量分率），产量为25吨/天；
·塔釜为饱和蒸汽直接加热，从塔釜出来的残液中乙醇浓度要求不大于0.03%
（质量分率）；
。
·塔顶采用全凝器，泡点回流，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（包括塔顶冷凝器及进出口管路的设计与选型）。
2.画出带控制点的工艺流程图、塔板负荷性能图、精馏塔工艺条件图。
3.写出该精馏塔设计说明书，包括设计结果汇总及设计评价。
化工原理课程设计任务书 ............................................ 摘要.. (4)
前言 (5)
绪论 (8)
§1.1设计背景 (8)
§1.2设计方案 (8)
§1.3设计思路 (8)
§1.4选塔依据[3] (9)
第二章精馏塔的工艺设计 (10)
§2.1全塔工艺设计计算 (10)
2.1.1产品浓度的计算和进料组成确定 (10)
2.1.2 Q线方程的确定： (10)
2.1.3平均相对挥发度的计算 (10)
2.1.4最小回流比和适宜回流比的选取 (11)
2.1.5物料衡算 (11)
2.1.6精馏段和提馏段操作线 (12)
2.1.7逐板法确定理论板数 (12)
2.1.8全塔效率 (12)
2.1.9实际塔板数及实际加料位置 (13)
第三章板式塔主要工艺尺寸的设计计算 (14)
§3.1塔的工艺条件及物性数据计算 (14)
3.1.1操作压强P (14)
3.1.2操作温度T (14)
3.1.3塔内各段气、液两相组分的平均分子量 (14)
3.1.4精馏段和提馏段各组分的密度[8] (15)
3.1.5液体表面张力的计算 (16)
3.1.6液体粘度ΜM (16)
3.1.7气液负荷计算 (17)
精馏段气液负荷计算 (17)
提馏段气液负荷计算 (17)
§3.2塔和塔板的主要工艺尺寸的计算 (18)
3.2.1塔径D (18)
3.2.2液流形式、降液管及溢流装置等尺寸的确定 (20)
3.2.3塔板布置 (20)
3.2.4筛孔数N 及开孔率Φ (21)
3.2.5塔有效高度Z (22)
3.2.6塔高的计算[5] (22)
§3.3筛板塔的流体力学校核[2] (22)
3.3.1板压降的校核 (22)
3.3.2液沫夹带量E V的校核 (24)
3.3.3溢流液泛条件的校核 (24)
3.3.4液体在降液管内停留时间的校核 (25)
3.3.5漏液点的校核 (25)
§3.4塔板负荷性能图[2] (26)
3.4.1液相负荷下限线 (26)
3.4.2液相负荷上限线 (26)
3.4.3漏液线（气相负荷下限线） (26)
3.4.4过量液沫夹带线（气相负荷上限线） (27)
3.4.5溢流液泛线 (28)
3.4.6塔气液负荷性能图 (28)
3.4.7热量衡算： (29)
进入系统的热量 (29)
离开系统的热量 (30)
热量衡算式： (30)
第四章塔的附属设备的计算 (31)
§4.1塔顶冷凝器设计计算 (31)
4.1.1确定设计方案 (31)
4.1.2确定物性数据 (31)
4.1.3热负荷Q的计算 (31)
4.1.4传热面积的计算 (31)
4.1.5换热器工艺结构尺寸 (32)
4.1.6核算总传热系数K0 (33)
1.管程表面传热系数计算： (33)
2.计算壳程对流传热系数 (34)
3.确定污垢热阻RS (34)
4.核算总传热系数K0 (34)
5.传热面积裕度： (35)
4.1.7壁温核算 (35)
4.1.8换热器内流体的流动阻力（压降） (36)
§4.2接管设计 (36)
4.2.1进料管 (36)
4.2.2回流管 (36)
4.2.3釜液出口管 (37)
4.2.4塔顶蒸汽管 (37)
4.2.5加热蒸汽管 (37)
4.2.6管线设计结果表 (37)
§4.3泵的选型 (38)
第五章设计结果汇总 (39)
结束语 (41)
参考文献 (42)
主要符号说明 (43)
附录 (45)
摘 要
化工生产常需进行液体混合物的分离以达到提纯或回收有用组分的目的，精馏是利用液体混合物中各组分挥发度的不同并借助于多次部分汽化和部分冷凝达到轻重组分分离的方法。精馏操作在化工、石油化工、轻工等工业生产中中占有重要的地位。为此，掌握气液相平衡关系，熟悉各种塔型的操作特性，对选择、设计和分析分离过程中的各种参数是非常重要的。
本次设计的筛板塔是化工生产中主要的气液传质设备。此设计针对二元物系的精馏问题进行分析、选取、计算、核算、绘图等，是较完整的精馏设计过程，该设计方法被工程技术人员广泛的采用。
本设计包括设计方案的选取，主要设备的工艺设计计算——物料衡算、热量衡算、工艺参数的选定、设备的结构设计和工艺尺寸的设计计算，辅助设备的选型，工艺流程图，主要设备的工艺条件图等内容。通过对精馏塔的运算，我调试出塔的工艺流程、生产操作条件及物性参数是合理的，换热器和泵及各种接管尺寸是合理的，以保证精馏过程的顺利进行并使效率尽可能的提高。具体结果如下：
主要参数：0.6022q =； 3.29α=；min min 1.97 1.9 3.401R R R ===；； 理论板数N T =24块，第5块为加料板。实际板数N p =47块，进料位置为第10块板。
其中精馏塔为变径塔，上（D 1=1.0m ）粗下（D 2=0.8m ）细，板间距为上宽（N T1=0.45m ）下窄（N T2=0.40m ）总体塔高为23.55m 。
关键词：乙醇、水、精馏段、提馏段、筛板塔。
前言
化工生产中所处理的原料中间产品几乎都是由若干组分组成的混合物，其中大部分是均相混合物。生产中为满足要求需将混合物分离成较纯的物质。精馏是分离液体混合物（含可液化的气体混合物）最常用的一种单元操作，在化工、炼油、石油化工等工业中得到广泛应用。精馏过程在能量剂的驱动下（有时加质量剂），使气、液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物中各组分挥发度的不同，使易挥发组分由液相向气相转移，难挥发组分由气相向液相转移，实现原料混合液中各组分的分离。该过程是同时进行传质、传热的过程。
在本设计中我们使用筛板塔，筛板塔的突出优点是结构简单造价低。合理的设计和适当的操作筛板塔能满足要求的操作弹性，而且效率高采用筛板可解决堵塞问题适当控制漏液。
筛板塔是最早应用于工业生产的设备之一，五十年代之后通过大量的工业实践逐步改进了设计方法和结构，近年来与浮阀塔一起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成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。筛板塔多用不锈钢板或合金制成，使用碳钢的比率较少。它的主要优点[3]是：
1)结构简单，易于加工，造价为泡罩塔的60%左右，为浮阀塔的80%左右；
2)在相同条件下，生产能力比泡罩塔大20%～40%；
3)塔板效率较高，比泡罩塔高15%左右，但稍低于浮阀塔；
4)气体压力降较小，每板压力降比泡罩塔约低30%左右；
缺点是：
1)小孔筛板易堵塞，不适宜处理脏的、粘性大的和带固体粒子的料液；
2)操作弹性较小（约2～3）；
蒸馏是分离均相混合物的单元操作，精馏是最常用的蒸馏方式，是组成化工生产过程的主要单元操作。精馏是典型的化工操作设备之一。进行此次课程设计的目的是为了培养综合运用所学知识,来解决实际化工问题的能力,做到能独立进行化工设计初步训练，为以后从事设计工作打下坚实的基础。
查新
浮阀类塔板是目前使用最为广泛的塔板。当今主要使用的浮阀有以下几种。
(1)圆形浮阀。Glitsch公司的V-1型和V-4型(V-1型为平孔板，V-4型为文丘里孔板)；Koch公司的T型和To型(均用四爪卡子限定阀片位置，阀片无腿，T型为平孔板，To型为文丘里孔板)；Sulzer公司的扣钩浮阀(Snap-in valve)，阀腿为弹性叉片，可直接扣在板上。圆形浮阀在操作中因易旋转而会卡死或脱落，塔板上液相返混较为严重。
(2)条型浮阀。以Nutter公司的B型浮阀为代表。国内的T排条阀、HTV船型浮阀、条型浮阀和导向浮阀［1］塔板均属此类。它们都是长条形阀片，除T排条阀外，都沿液流方向错排布置，气流喷出方向与液流方向垂直，相邻阀孔喷出的气流不互相碰撞，液体返混小，雾沫夹带量小，冷模试验的水力学性能和传质性能都略优于V-1型圆形浮阀。
(3)梯形浮阀。以导向梯形浮阀［2］、BVT(Butterfly Valve of Tray)浮阀为代表。它在结构上吸取了V型栅板及条型浮阀塔板、固舌塔板、导向筛板等塔板的优点，将原来的条型浮阀改为梯形结构，这样气体从阀孔的两侧吹出，并与液流方向构成锐角，故可对塔板上的液体起一定的导向推动作用，降低了板上清液层的高度，同时降低了塔板压力降。
在现有的加工工艺中，塔的高处理量往往是用户十分关心的事情。对于新塔设计，用户希望对每单位投资获得的处理能力最大，要求塔的经济和卡边设计。因此，近年来国外开发了新型高效塔板(等板高度HETP小于610 mm的塔板或填料被称为高效塔板或填料)，该种塔板的特点是高处理量、高效率或低压力降。如Glitsch公司建议采用纹栅塔板(Screen tray)和网孔塔板(P-K tray)增加处理量和减小压力降；美国UOP公司用多降液管(MD，ECMD)筛板［3，4］取代传统的单流程和双流程筛板，对大液量操作的脱甲烷塔、脱乙烷塔和丙烯精馏塔进行改造后，处理量增加了30%，效率也有所提高。
如果说80年代是规整填料发展的年代，那么90年代则是高效塔板发展的年代。高效塔板主要应用在中压到高压蒸馏场合，在这种场合下，填料显得无能为力。高效塔板的主要特点是其降液管以及浮阀或开孔的改进，以充分利用有效开孔面积。这种改进允许塔板在高液流量下操作而不发生阻塞或液泛。近年来开发的高效塔板有Superfrac，Max-frac，MVG tray，Bi-frac,CoFlo等塔板。其共同的优点是在高流动参数下处理量大，抗腐蚀能力强，板间返混小。Jaeger公司推出的CoFlo［5］塔板的主要特点是采用并流式降液管和收集器，增大了处理量，同时不影响塔板的效率。
新垂直筛板塔：
产品和技术简介
新垂直筛板塔是在塔板上开有直径较大的升气孔，孔上设置圆筒形罩体，其侧壁上部开有筛孔，下端与塔板保持一定距离。操作时，液体从底隙进入罩体，气体经升气孔进入
罩体，其动能将液体拉成液膜并破碎成液滴，两相在罩体内进行传热传质，然后从筛孔喷出，气体上升，液体落回板面，液相在塔板上前进过程中，重复上述过程，最后由降液管流至下一层塔板。与一般鼓泡型板式塔相比，NewVST的关键是连续相和分散相发生了相转变，即气相转为连续相，液相转为分散相，使相际面积明显增加，从而强化传质。为了减少塔板阻力提高处理能力，我们将升气孔由平孔改成喷咀孔，使塔板阻力降低40%以上，可用于真空系统。
应用范围可用于蒸镏、吸收、水洗、除尘等过程，可用于常压，也可以用于加压和真空系统。将其用于丙烷脱沥青装置，处理能力提高50%以上，提高了产品质量。
近年来开发出喷射型塔板，大致有以下几种类型：
（1）舌型塔板舌型塔板的结构下图所示，在塔板上冲出许多舌孔，方向朝塔板液体流出口一侧张开。舌片与板面成一定的角度，有18°、20°、25°三种（一般为20°），舌片尺寸有50×50mm和25×25mm两种。舌孔按正三角形排列，塔板的液体流出口一侧不设溢流堰，只保留降液管，降液管截面积要比一般塔板设计得大些。
操作时，上升的气流沿舌片喷出，其喷出速度可达20～30m/s。当液体流过每排舌孔时，即被喷出的气流强烈扰动而形成液沫，被斜向喷射到液层上方，喷射的液流冲至降液管上方的塔壁后流入降液管中，流到下一层塔板舌型塔板的优点是：生产能力大，塔板压降低，传质效率较高；缺点是：操作弹性较小，气体喷射作用易使降液管中的液体夹带气泡流到下层塔板，从而降低塔板效率。
（2）浮舌塔板如上图所示，与舌型塔板相比，浮舌塔板的结构特点是其舌片可上下浮动。因此，浮舌塔板兼有浮阀塔板和固定舌型塔板的特点，具有处理能力大、压降低、操作弹性大等优点，特别适宜于热敏性物系的减压分离过程。
（3）斜孔塔板斜孔塔板的结构如图片3-7所示。在板上开有斜孔，孔口向上与板面成一定角度。斜孔的开口方向与液流方向垂直，同一排孔的孔口方向一致，相邻两排开孔方向相反，使相邻两排孔的气体向相反的方向喷出。这样，气流不会对喷，既可得到水平方向较大的气速，又阻止了液沫夹带，使板面上液层低而均匀，气体和液体不断分散和聚集，其表面不断更新，气液接触良好，传质效率提高。
其中，筛孔板的造价是板式塔中最低的一种.并且负荷大.效率高.设计方法也较为成熟.近年来逐渐有采用大孔径(φ10~25mm)的筛孔.因为大孔径筛板具有:加工制造简单.造价低.不易堵塞等优点.只要设计合理.同样可以得到满意的塔板效率.因此，我这次的设计中我选则筛孔.
绪论
§1.1设计背景
乙醇是一种重要的基础化工原料，有着广泛的用途。它是基本有机化工及中间体的原料，还是一种重要的有机溶剂，在交通运输、医药、农业等方面都占有重要地位。
工业上生产乙醇的方法有很多，其中真正有工业意义的，概括起来可分为两大类，即发酵法和乙烯水合法。发酵法有粮食发酵法、木材水解发酵法、亚硫酸盐废碱液法；水合法有乙烯间接水合法和乙烯直接水合法。此外,最近美国、日本、意大利等国家正在开发一种用一氧化碳、氢气（或甲烷）进行羰基合成制取乙醇的方法。
§1.2设计方案
乙醇和水的混合液是使用机泵经原料预热器加热后，送入精馏塔。塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝后，冷凝液部分利用重力泡点回流；部分连续采出经冷却器冷却后送至产品罐。塔釜采用直接蒸汽（108.5291℃的水蒸汽）加热，塔底废水经冷却后送入贮槽。具体连续精馏流程参见下图：
§1.3 设计思路
§1.4选塔依据[3]
1)结构简单、金属耗量少、造价低廉.
2)气体压降小、板上液面落差也较小.
3)塔板效率较高.
4)改进的大孔筛板能提高气速和生产能力，且不易堵塞塞孔.
第二章 精馏塔的工艺设计
§ 2.1全塔工艺设计计算
2.1.1产品浓度的计算和进料组成确定 1. 料液及塔顶塔底产品含苯摩尔分率：
8388.002.1801.9310007.4601.9307.4601.93=???
??-+÷=
D x 0001174.002.1803.010007
.4603.007
.4603.0=??? ??-+÷=
D x
2. 平均分子量及产率：
F M =0.1746.07(10.17)18.0222.76/kg kmol ?+-?=
D M =()55.4102.188388.0107.468388.0=?-+?=D M
W M =0.000117446.07(10.0001174)18.0218.0228/kg kmol ?+-?=
由条件可知，因为要求设计的生产能力是60t/天，所以 D=()
=?+???=
1612.002.188388.007.46241000
60D 60.1709kmol ·1h -
3. 查附录表2（乙醇—水系统t —x —y 数据）[2]得（95+96）÷2=95.5℃时乙醇水的饱和蒸
汽的组成：x F =0.17。 2.1.2 q 线方程的确定：
乙醇—水二元物系: 由附录“气液平衡数据表2”查得组成X F ＝0.17时的乙醇－水的相图 q ＝63.0062
.0335.017
.0335.0=--==
--e e f e x y x y q 。 则q 线方程为：4595.0703.11
63.017.0163.063.011+-=---=---=
q q f q q x x q x x q q
y 。 2.1.3平均相对挥发度的计算
当气体服从道尔顿分压定律时，由式//A B
i A B
y y x x α=得到相对挥发度i α如表2-1： 表2-1 不同温度下的相对挥发度数值：
78.212864.62737.71969.8141414321=???????=???=a a a a a
2.1.4最小回流比和适宜回流比的选取
1. 最小回流比的计算：
在设计条件下，如选用较小的回流比，两操作线向平衡线移动，达到指定分离程度（x D ,x W ）所需的理论板数增多。当回流比减至某一数值时，两操作线的交点e 落在平衡线上，此时理论板数为无穷多，板上流体组成不能跨越e 点，此即为指定分离程度时的最小回流比。列方程组得：
??
?
??-=+-=y y
x x y 78.178.278.24595
.0703.1 ???==?2647.01144.0e e y x
则最小回流比可有下式计算出：
82.31144
.02647.02647
.08388.0min =--=--=
e e e D x y y x R 。 2. 确定合适的回流比：
为了确定适宜回流比，我在R=（1.1—2.0）R min 范围内， 348.582.34.14.1min =?==R R 。 2.1.5物料衡算
由：
?????
????=====h
kmol D y x x x w D F 1709.6000001174.08388.017.00和
0(1)(1)F D W F S D W
F x S y D x W x S V R D q F
?+=+?
?+?=?+???
==++-?总物料衡算： 易挥发组分物料衡算：直接蒸汽加热： 得：
从而由附录“C 程序2：物料衡算及逐板法求理论板数”计算得：
??
?
?????=?=?=?=----11119854.2710563.5091709.602419.297h kmol S h kmol W h kmol D h kmol F
2.1.6精馏段和提馏段操作线
精馏段操作线方程：
1
11+++=
+R x x R R
y D n n 1321.08425.01
348.58388
.01348.5348.51+=+++=
+n n n x x y
提馏段操作线方程：
0002197
.08716.10001174.09854.2710563.5099854.2710563.50911-=?-=-=
++n n n w n n x x y x S
W x S W y
2.1.7逐板法确定理论板数
对于二元精馏体系采用的数值法为逐板计算法，通常从塔顶开始计算： 精馏段操作线方程： 1321.08425.01+=+n n x y …………………………① 相平衡方程：Θα=2.78 代入y
y
x ?--=
)1(αα 得
n
n
n y y x 78.178.2-=
……………………………………………………②
8388.01==D x y 65178.01=?x 代入①式70408.02=y
反复计算得：
x2=0.436681 y3=0.525259 x3=0.251657 y4=0.382276 x4=0.158319 y5=0.310146
x5=0.1178<0.1268=x q (x q 见附录：C 程序2：物料衡算及逐板法求理论板数)
∴第5块为加料板
同理由提馏段操作线方程：1321.08425.01+=+n n x y 及式②继续计算得： 00001.022=y
000004.022=x <0.0001174=w x
具体见附录“C 程序2：物料衡算及逐板法求理论板数”运行结果为：理论板数N T =22块，第5块为料板。 2.1.8全塔效率
取全塔效率5.45=T E ℅，筛板塔效率：5.0455.01.1=?=t E
2.1.9实际塔板数及实际加料位置
=5÷0.5=10，取10块；
精馏段:N
1
=(22-5)÷/0.5=34，取34块；
提馏段:N
2
实际进料位置为第10块板，实际塔板数N=44块。
第三章 板式塔主要工艺尺寸的设计计算
§ 3.1 塔的工艺条件及物性数据计算 3.1.1操作压强 P
塔顶压强：P D =101.325kpa,取每层塔板压降ΔP=0.7kpa 则进料板压强：P F =101.325+0.7?10=108.325kPa 塔釜压强：P W =108.325+0.7?34=132.125kPa 精馏段平均操作压强:
825.1042
325.108325.101201=+=+=F m p p p kPa
提馏段平均操作压强:
225.1202125.132325.10822=+=+=w F m P p p kPa
3.1.2操作温度 T
纯组分乙醇、水的饱和蒸汽压可用安托因（Antoine ）方程[2]求算，即：
ln B
P A T C
*=-
+ 式中：T ——物系温度（K ）；
P *——饱和蒸汽压（水：Kp 乙醇：mmHg ）;
A,B,C ——Antoine 常数，其值见附录表3： 计算塔釜、进料板（泡点温度）源程序清单： 计算塔顶（露点温度）源程序清单：
应用计算机计算塔顶、塔釜、及进料板温度见附录：程序5（计算塔顶露点温度源程序清单）和程序6（计算塔釜、进料板泡点温度源程序清单）：
计算结果：进料板温度 t F =96.57℃ 塔顶温度 t D =84℃ 塔釜温度 t W =104.86℃
则精馏段的平均温度 : Tm 1=(84+96.57)/2=90.29℃
则提馏段的平均温度 : Tm 2=(104.86+96.57)/2=100.72℃
3.1.3塔内各段气、液两相组分的平均分子量
乙醇分子量为M A =46.07,水分子量M B =18.02由公式：M=ΣX i ×m i 1.对于塔顶： X D =Y 1=0.8388,1X =0.65178 则气相平均分子量为：M VD = Y D1×M 1+Y D2×M
= 0.8388×46.07+(1-0.8388)×18.02=41.5483Kg/Kmol 液相平均分子量为： M LD = X D1×M 1+X D2×M 2
=0.6517×46.07+(1-0.6517)×18.02=36.3002Kg/Kmol
2.对于进料板： X F =0.1178,Y F =0.2708 则气相平均分子量为：M VF =Y F1×M 1+Y F2×M 2
=0.2708×46.07+(1-0.2708)×18.02=25.6160Kg/Kmol 液相平均分子量为： M LF =X F1×M 1+ X F2×M 2
=0.6518×46.07 +(1-0.6518)×18.02=36.3030Kg/Kmol 3.对于塔底： Y w =0.0003263,X w =0.0001174 则气相平均分子量为：M Vw = Y w ×M 1+(1-Y w )×M 2
= 0.0003263×46.07+(1-0.0001174)×18.02 =18.0329Kg/Km
液相平均分子量为： M Lw = X w ×M 1+(1-X w )×M 2
=0.0001174×46.07+(1-0.0001174)×18.02
=18.02329g/Kmol
则精馏段的平均分子量
气相： M vm1=
2VF VD M M +=26160
.255483.41+=33.58215Kg/Kmol 液相： M Lm1=2LF LD M M +=2
3030
.363002.36+=36.3016Kg/Kmol 则提馏段的平均分子量 气相: M vm2=2
Vw VF M M +=6160.250329.18+=21.82445Kg/Kmol 液相： M Lm2=
2Lw LF M M +=2
3030
.3602329.18+=27.1631Kg/Kmol 3.1.4精馏段和提馏段各组分的密度[8]
1.液相密度ρlm ： 由式
LB
B
LA A Lm
ραραρ+=
1
可求相应的液相密度。 式中；α为质量分率；
对于塔顶：t D =84℃,ρL ，A =737.41695Kg ·m -3，ρL ，B =969.4786Kg ·m -3（由附录：C 程序4可得，以下均同）
质量分率：()0699
.09301.01,9301.002
.188388.0107.468388.007
.468388.0=-==?-+??=
DB DA a a
则：
2
11
ραραρDB
DA lD
+=
=
4786
.9690699
.041695.7379301.0+ ==>ρLD =749.9625Kg ·m -3
对于进料板：t F =96.5665℃,ρL ，A =721.76Kg ·m -3，ρL ，B =960.769Kg ·m -3
质量分率：0.1746.07
0.34370.1746.07(10.17)18.02
FA α?=
=?+-?
6563.03437.01=-=FB a 则：
B A A A WF
ραραρ-+=
11
=0.34370.6563
728.83964.61
+ ==>ρLf =868.1Kg ·m -3 对于塔底：t W =104.86℃,ρL ，A =711.0334Kg ·m -3，ρL ，B =955.0925Kg ·m -3 质量分率：9997.00003.01,0003.0=-==WB WA αα 则：
12
12
1w w lw
ααρρρ=
+=
0952
.9559997
.00334.7110003.0+
==>ρLWw =955.02Kg/m 3 则:精馏段的平均液相密度:ρLm1=(ρLD +ρLF )/2=303.8092
1
.8689625.749m kg =+
则:提馏段的平均液相密度：ρLm2=(ρ Lw +ρLF )/2=21
.86802.955+=911.56Kg/m 3
2.气相密度[6]ρvm ：ρv =
RT
PM l m ,
则精馏段的气相密度:ρvm1= ()
25.9015.273314.858215
.33825.10411+??=RT M p VM m =1.1650Kg/m 3 则提馏段的气相密度:ρvm2=
()
72.10015.273314.882445
.21225.12022+??=RT M P VM m =0.8441Kg/m 3 3.1.5液体表面张力的计算
由平均表面张力公式 ： ∑=?=n
i i i m x 1σσ
1.对于塔顶：t D =84℃，σA =17.8838mN ·m -1，σB =61.8256mN ·m -1（由附录：C 程序4可
得，以下均同）
则塔顶的平均表面张力： σDM =0.8388×17.8838+（1-0.8388）×61.8256=24.9672mN/m
2.对于进料板：t F =96.56653℃，σA =16.6333mN ·m -1，σB =58.9421mN ·m -1
进料的平均表面张力： σFM =0.17×16.6333+(1-0.17)×58.9421=51.7496mN/m 3.对于塔底：t W =104.86℃，σA =15.7991mN ·m -1，σB =57.897mN ·m -1
则塔底的平均表面张力: σwM =0.0001174×15.7991+(1-0.0001174)×57.897
=57.892mN/m
则精馏段的平均表面张力：σ1M1=2
7496
.519672.24+=38.3584mN/m
则提馏段的平均表面张力：σM2=2
892
.577496.51+=54.8208mN/m
3.1.6液体粘度μm 公式：μm =∑=n
i 1ix i μ
1.对于塔顶：t D =84℃，μLA =0.4594Pa ，μLB =0.3445mPa μLD =0.8265×0.4683+(1-0.8265)×0.3445=0.4468mpa.s
2.对于进料板：t F =91℃，μLA =0.4015mPa ，μLB =0.3132mPa μLF =0.17×0.4015+(1-0.17)×0.3132=0.3282mpa.s
3.对于塔底：t W =108℃，μLA =0.3314mPa ，μLB =0.2639mPa
μLw =0.0001174×0.3314+(1-0.0001174)×0.2639=0.2639mpa.s
则精馏段平均液相粘度： μLM1=0.44680.3282
2
+=0.3875mpa.s
则提馏段平均液相粘度： μLM2=0.32820.2639
2+=0.29606mpa.s
3.1.7气液负荷计算 精馏段气液负荷计算
由公式：V=（R+1）×D=（3.45+1）×25.14=111.4280kmol ·h -1 得：
11111.428033.3606
36003600 1.1601
Vm S Vm V M V ρ??=
=??=0.890113-?S m
由L=RD=3.401×25.3188=86.1092kmol ·h -1
1186.109228.4645
36003600810.175
Lm S Lm L M L ρ??=
=??=0.00084013-?S m
L h =0.000840×3600=3.0253m 3·h -1
提馏段气液负荷计算
由==S V '75.37731-?h kmol
22'75.377321.7702
'360036000.85708
Vm S Vm V M V ρ??=
=??=0.531813-?S m
由='L W=173.27181-?h kmol
22'173.271819.4202
'36003600896.985
Lm S Lm L M L ρ??=
=??=0.00104213-?S m
h L '=0.001042×3600=3.7514m 3·h -1
提馏段塔负荷性能§ 3.2塔和塔板的主要工艺尺寸的计算 3.2.1塔径 D
由不同塔径的板间距[3]参考表3-1：
段设计，以适应两相体积流量的变化。精馏段板间距H 1T =0.45m,提馏段板间距H 2T =0.40m 。
液气流动参数
精馏段：1LV F =2/11111)()(VM LM S S V L ρρ?=0.5
0.000840810.1750.8901 1.1601??
? ???=0.02494
提馏段：2LV F =2/12
222)()(VM LM S S V L ρρ?= 0.5
0.001042896.9850.53180.8571??
? ???=0.06339
查教材图10-42（P179），可得到表面张力为20mN/m 时的负荷因子：精馏段C 20,1=0.084,
提馏段C 20,2=0.064.
精馏段校正物系表面张力为38.7019mN/m,提馏段校正物系表面张力为54.6615mN/m 。
由如下公式（σ≠20mN/m ）计算气体负荷因子C:C=C 20（2.0)20
σ
将C 20,1,C 20,2及σ分别代入解得
精馏段的气体负荷因子：C 1=0.084×0.2
39.312720??
???=0.09616
提馏段的气体负荷因子：C 2=0.064×0.2
55.135220??
???=0.07839
根据如下公式计算液泛速度u f 值:u f =V
V
L C ρρρ-?
则精馏段有：u f1=0.09616
则提馏段有: u f2=0.07839取液泛百分率为70℅，则设计气速为:'n u =0.7u f 则精馏段: 1'n u =0.70?2.5394=1.7776m/s 则提馏段: 2'n u =0.70?2.5347=1.7743m/s
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。
年产45万吨乙醇精馏工段工艺设 计 The Process Design of Ethanol Refining Section of 450 kt/a
目录 摘要 ....................................................................................................................... Abstract ................................................................................................................引言 .......................................................................................................................第一章绪论....................................................................................................... 1.1 国内乙醇工业的发展现状 ....................................................................................... 1.2 精馏塔的相关概述 ................................................................................................... 1.2.1精馏原理及其在化工生产上的应用..................................................................... 1.2.2精馏塔对塔设备的要求......................................................................................... 1.2.3常用板式塔类型及本设计的选型......................................................................... 1.2.4本设计所选塔的特性.............................................................................................第二章工艺流程选择与原材料的计算............................................................. 2.1 乙醇精馏工艺流程的概述 ....................................................................................... 2.2 乙醇原料的计算 ..................................................................................................... 2.2.1理论玉米秸秆葡萄糖消耗量................................................................................. 2.2.2实际玉米秸秆耗量 .................................................................................................第三章精馏设备的设计内容............................................................................. 3.1 塔板的工艺设计 ....................................................................................................... 3.1.1精馏塔全塔物料衡算............................................................................................. 3.1.2理论塔板数的确定 ................................................................................................. 3.1.3精馏塔操作工艺条件及相关物性数据的计算..................................................... 3.1.4塔板主要工艺结构尺寸的计算.............................................................................
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。
塔板物料衡算...................... 错误!未定义书签。 实际塔板数的计算.................. 错误!未定义书签。 实际塔板数计算.................... 错误!未定义书签。 塔径计算............................. 错误!未定义书签。 平均摩尔质量计算.................. 错误!未定义书签。 平均密度计算...................... 错误!未定义书签。 液相表面张力计算.................. 错误!未定义书签。 塔径计算.......................... 错误!未定义书签。 塔截面积............................. 错误!未定义书签。 精馏塔有效高度计算................... 错误!未定义书签。 精馏塔热量衡算....................... 错误!未定义书签。 塔顶冷凝器的热量衡算.............. 错误!未定义书签。 全塔的热量衡算.................... 错误!未定义书签。5．板主要工艺尺寸计算.................... 错误!未定义书签。 溢流装置计算......................... 错误!未定义书签。 堰长 l............................ 错误!未定义书签。 w 溢流堰高度 h...................... 错误!未定义书签。 W 弓形降液管宽度W d和截面积A f........ 错误!未定义书签。 降液管底隙高度h0.................. 错误!未定义书签。 塔板布置............................. 错误!未定义书签。 塔板的选用........................ 错误!未定义书签。 边缘宽度和破沫区宽度的确定........ 错误!未定义书签。
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
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
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.
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)
化工原理课程设计 设计题目：乙醇精馏塔 前言 精馏塔是进行精馏的一种塔式汽液接触装置，又称为蒸馏塔。有板式塔与填料塔两种主要类型。根据操作方式又可分为连续精馏塔与间歇精馏塔。 蒸气由塔底进入，与下降液进行逆流接触，两相接触中，下降液中的易挥发(低沸点)组分不断地向蒸气中转移，蒸气中的难挥发(高沸点)组分不断地向下降液中转移，蒸气愈接近塔顶，其易挥发组分浓度愈高，而下降液愈接近塔底，其难挥发组分则愈富集，达到组分分离的目的。由塔顶上升的蒸气进入冷凝器，冷凝的液体的一部分作为回流液返回塔顶进入精馏塔中，其余的部分则作为馏出液取出。塔底流出的液体，其中的一部分送入再沸器，热蒸发后，蒸气返回塔中，另一部分液体作为釜残液取出。 精馏塔的工作原理是根据各混合气体的汽化点（或沸点）的不同，控制塔各节的不同温度，达到分离提纯的目的。 化工生产常需进行液体混合物的分离以达到提纯或回收有用组分的目的，精馏操作在化工、石油化工、轻工等工业生产中中占有重要的地位。为此，掌握气液相平衡关系，熟悉各种塔型的操作特性，对选择、设计和分析分离过程中的各种参数是非常重要的。 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。 本次设计的筛板塔是化工生产中主要的气液传质设备。此设计针对二元物系的精馏问题进行分析、选取、计算、核算、绘图等，是较完整的精馏设计过程。 本设计包括设计方案的选取，主要设备的工艺设计计算——物料衡算、热量衡算、工艺参数的选定、设备的结构设计和工艺尺寸的设计计算，辅助设备的选型，工艺流程图，主要设备的工艺条件图等内容。通过对精馏塔的运算，调试出塔的工艺流程、生产操作条件及物性参数，以保证精馏过程的顺利进行并使效率尽可能的提高。
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
乙醇精馏塔设计毕业论文 目录 摘要................................................................. I Abstract............................................................. II 第一章绪论 (1) 1.1 设计的目的和意义 (1) 1.2 产品的性质及用途 (1) 1.2.1 物理性质 (1) 1.2.2 化学性质 (2) 1.2.3 乙醇的用途 (2) 第二章工艺流程的选择和确定 (3) 2.1 粗乙醇的精馏 (3) 2.1.1 精馏原理 (3) 2.1.2 精馏工艺和精馏塔的选择 (3) 2.2 乙醇精馏流程 (5) 第三章物料和能量衡算 (7) 3.1 物料衡算 (7) 3.1.1 粗乙醇精馏的物料平衡计算 (7) 3.1.2 主塔的物料平衡计算 (8) 3.2 主精馏塔能量衡算 (9) 3.2.1 带入热量计算 (9) 3.2.2 带出热量计算 (10) 3.2.3 冷却水用量计算 (10) 第四章精馏塔的设计 (11) 4.1 主精馏塔的设计 (11) 4.1.1 精馏塔全塔物料衡算及塔板数的确定 (11) 4.1.2 求最小回流比及操作回流比 (12) 4.1.3 气液相负荷 (12) 4.2 求操作线方程 (12) 4.3 图解法求理论板 (13) 4.3.1 塔板、气液平衡相图 (13) 4.3.2 板效率及实际塔板数 (14) 4.4 操作条件 (14) 4.4.1 操作压力 (14) 4.4.2 混合液气相密度 (15) 4.4.3 混合液液相密度 (16) 4.4.4 表面力 (16)
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
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
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
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
乙醇水溶液提纯精馏塔设计毕业设计 目录 1.绪论 (1) 1.1.设计背景 (1) 1.2.设计意义 (1) 1.3.设计步骤 (1) 2.精馏塔设计计算 (2) 2.1.精馏流程的确定 (2) 2.2.塔的物料衡算 (2) 2.2.1.查阅文献，整理有关物性数据 (2) 2.2.2.料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数 (3) 2.2.3. 平均摩尔质量 (3) 2.2.4. 物料衡算 (3) 2.3. 塔板数的确定 (3) 2.3.1. 乙醇—水物系的气液平衡数据 (4) 2.3.2. 求最小回流比及操作回流比 (4) 2.3.3. 求精馏塔的气液相负荷 (4) 2.3.4. 求操作线方程 (4) 2.3.5. 图解法求理论塔板层数 (4) 2.3.6. 求实际塔板数 (5) 2.4 塔的工艺条件及物性数据计算 (6) 2.4.1. 操作压力 (6) 2.4.2. 平均摩尔质量 (7) 2.4.3. 平均密度 (7) 2.4. 3.1 .....................................................气相密度7 2.4. 3.2 ................................................. 液相平均密度7 2.4.4. 液体表面力 (8) 2.5 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (9) 2.5.1. 塔径的计算 (9) 2.5.2. 精馏塔有效高度的计算 (9) 2.6 塔板主要工艺尺寸的计算 (9) 2.6.1. 堰长 (9) 2.6.2. 溢流堰高度 (10) 2.6.3. 弓形降液管宽度和截面积 (10) 2.6.4. 降液管底隙高度 (11) 2.7 塔板布置 (11) 2.7.1. 塔板的分块 (12) 2.7.2. 边缘区宽度确定 (12)
目录 设计任务书 (4) 第一章前言 (5) 第二章精馏塔过程的确定 (6) 第三章精馏塔设计物料计算 (7) 3.1水和乙醇有关物性数据 (7) 3.2 塔的物料衡算 (8) 8 8 8 3.3塔板数的确定 (8) N T 8 N T 9 3.4塔的工艺条件及物性数据计算 (11) P m 12 t m 12 M精 12 ρ 13 M σm (13) μ 14 m L， 14 第四章精馏塔设计工艺计算 (15) 4.1塔径 (15) 4.2精馏塔的有效高度计算 (16) 4.3溢流装置 (16) l W 16 h W 16 W d A f 16 h o 17
4.4塔板布置及浮阀数目排列 (17) 4.5塔板流体力学校核 (18) 18 18 4.6雾沫夹带 (18) 4.7塔板负荷性能图 (19) 19 20 20 20 21 4.8塔板负荷性能图 (22) 设计计算结果总表 (23) 符号说明 (24) 关键词 (25) 参考文献 (25) 课程设计心得 (26) 附录 (27) 附录一、水在不同温度下的黏度 (27) 附录二、饱和水蒸气表 (27) 附录三、乙醇在不同温度下的密度 (27) 精馏塔设计任务书 一、设计题目 乙醇—水溶液连续精馏塔设计 二、设计条件 （1）处理量：60000（吨/年） （2）料液浓度：30（wt%） （3）产品浓度：92.5（wt%） （4）易挥发组分：99.9% （5）每年实际生产时间：7200小时/年 （6）操作条件：
精馏塔塔顶压力常压 进料热状态自选 回流比自选 加热蒸汽压力低压蒸汽 单板压降不大于0.7kPa 乙醇-水平衡数据自查 （7）设备类型为浮阀塔 三、设计任务 1、精馏塔的物料衡算 2、塔板数的确定 3、精馏塔的工艺条件及有关数据的计算 4、精馏塔的塔体工艺尺寸计算 5、塔板主要工艺尺寸的计算 6、塔板的流体力学验算 7、塔板负荷性能图（可以不画） 8、精馏塔接管尺寸计算 9、绘制工艺流程图 10、对设计过程的评述和有关问题的讨论 乙醇——水溶液连续精馏塔优化设计 第一章前言 乙醇在工业、医药、民用等方面，都有很广泛的应用，是很重要的一种原料。在很多方面，要求乙醇有不同的纯度，有时要求纯度很高，甚至是无水乙醇，这是很有困难的，因为乙醇极具挥发性，也极具溶解性，所以，想要得到高纯度的乙醇很困难。 要想把低纯度的乙醇水溶液提升到高纯度，要用连续精馏的方法，因为乙醇和水的挥发度相差不大。精馏是多数分离过程，即同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程，因此可使混合液得到几乎完全的分离。化工厂中精馏操作是在直立圆形的精馏塔内进行的，塔内装有若干层塔板或充填一定高度的填料。为实现精馏分离操作，除精馏塔外，还必须从塔底引入上升蒸汽流和从塔顶引入下降液。可知，单有精馏塔还不能完成精馏操作，还必须有塔底再沸器和塔顶冷凝器，有时还要配原料液预热器、回流液泵等附属设备，才能实现整个操作。 浮阀塔与20世纪50年代初期在工业上开始推广使用，由于它兼有泡罩塔和筛板塔的优点，已成为国内应用最广泛的塔型，特别是在石油、化学工业中使用最普遍。浮阀有很多种形式，但最常用的形式是F1型和V-4型。F1型浮阀的结果简单、