乙醇-水连续精馏筛板塔的设计
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。
目录
前言 (2)
《化工原理》课程设计任务书 (6)
第一章设计概述 (7)
1.1塔设备在化工生产中的作用与地位 (7)
1.2塔设备的分类 (8)
1.3板式塔 (8)
1.3.3浮阀塔 ................................................................ 9 第二章 设计方案的确定及流程说明 .. (9)
2.1 塔型选择 .................................................................... 9 2.2 操作流程 .. (9)
第三章 塔的工艺计算 (10)
3.1查阅文献，整理有关物性数据 (11)
3.1.1进料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数 (11)
3.1.2平均摩尔质量 (11)
3.2全塔物料衡算 ................................................................ 11 3.3塔板数的确定 . (12)
3.3.1理论塔板数的求取 (12)
3.3.2全塔效率的估算 ....................................................... 15 3.3.3实际塔板数 .. (16)
第四章 精馏塔主题尺寸的计算 (17)
4.1求的塔顶、进料板、及塔釜的压力 ......................................... 17 4.2平均摩尔质量的计算：(kg/kmol)
.......................................................................... 17 4、3平均密度 m （3/Kg m ）
.......................................................................... 18 4.4 精馏段与提馏段的汽液体积流量计算
.......................................................................... 20 4.5液体表面张力 ........................................................... 20 4.6塔径D 的计算.................................................21 4.7 塔高的计算..................................................23 4.8 塔板结构尺寸的确定 (24)
第五章 塔板的流体力学验算 (27)
5.1 气体通过塔板的压力降m 液柱 (27)
5.2液体在降液管内停留时间的校核 ........................................... 29 5.3 液沫夹带（雾沫夹带） ................................................... 29 5.4 漏液 ................................................................... 30 5.5 液泛 ................................................................... 31 第六章 塔板负荷性能图 .. (31)
6.1精馏段塔板负荷性能图 (32)
6.1.1漏液线 ............................................................... 32 6.1.2液沫夹带线 ........................................................... 32 6.1.3液相负荷下限线 ....................................................... 33 6.1.4液相负荷上限线 ....................................................... 33 6.1.5液泛线 ............................................... 错误！未定义书签。
6.2提馏段塔板负荷性能图 (35)
6.2.1漏液线 (35)
6.2.4液相负荷上限线 (37)
6.2.5液泛线 (37)
第七章各接管尺寸的确定及选型 (39)
7.1进料管尺寸的计算及选型 (39)
7.2釜液出口管尺寸的计算及选型 (39)
7.3回流管尺寸的计算及选型 (40)
7.4塔顶蒸汽出口径及选型 (40)
7.5水蒸汽进口管口径及选型 (40)
第八章精馏塔的主要附属设备 (41)
8.1冷凝器 (41)
8.2预热器 (42)
8.3预热器.................................................... .43
设计结果一览表 (44)
设计方案讨论 (45)
参考文献 (46)
化工原理课程设计任务书
一设计题目：乙醇-水连续精馏筛板塔的设计
二任务要求:
1.设计一连续筛板精馏塔以分离乙醇和水，具体工艺参数如下：
?原料乙醇含量：质量分率＝（30+0.5*学号）%，
?原料处理量：质量流量＝（10－0.1*学号） t/h [单号]
?（10 + 0.1*学号） t/h [双号]
?产品要求：摩尔分率：x D＝0.83, x W＝0.10 [单号] ；
?x D＝0.80, x W＝0.05 [双号]
2.工艺操作条件：常压精馏，塔顶全凝，塔底间接加热，泡点进料，泡点回流，R =（1.2～2）R min。三主要内容:
1.确定全套精馏装置的流程，绘出流程示意图，标明所需的设备、管线及有关控制或观测所需的主要仪表与装
置；
2.精馏塔的工艺计算与结构设计：
?物料衡算确定理论板数和实际板数；
?按精馏段首、末板，提馏段首、末板计算塔径并圆整；
?确定塔板和降液管结构；
?按精馏段和提馏段的首、末板进行流体力学校核，并对特定板的结构进行个别调；
?进行全塔优化，要求操作弹性大于2。
3.计算塔高；
4.估算冷却水用量和冷凝器的换热面积、水蒸气用量和再沸器换热面积；
5.绘制塔板结构图（用计算纸或绘图纸）；
6.列出设计参数总表。
四参考书目:
第一章设计概述
1.1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。
1.2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。
1.3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。
1.3.1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。
1.3.2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]。
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。
第二章设计方案的确定及流程说明
2.1 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15t/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。
2.2 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。塔釜采用间接蒸汽再沸器供热，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、再沸器、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相接触，进行热和质的传递过程。
流程示意图如下图
第三章塔的工艺计算
3.1查阅文献，整理有关物性数据
（1）水和乙醇的物理性质
表3—1：水和乙醇的物理性质
（2）常压下乙醇和水的气液平衡数据，见表3—2
表3—2 乙醇—水系统t —x —y 数据
3.1.1进料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数
原料乙醇组成(摩尔分数): x F =18
/)55.01(46/55.046
/55.0-+=0.3235
塔顶组成： x D =0.80 塔底组成： x W =0.05 3.1.2平均摩尔质量
M F =0.3235?46+（1-0.3235）?18=27.058 kg/kmol
M D = 0.80?46+ (1-0.80) ?18=40.4kg/kmol M W =0.05?46+（1-0.05）?18=19.4kg/kmol
3.2全塔物料衡算
进料量： ()[]154.03600
18/55.0146/55.0100015/15=-+??=
=h t F kmol/s
总物料衡算： F=D+W
易挥发组分物料衡算： D* x D +W *x W =F* x F 联立以上二式得：
D=0.0562kmol/s W=0.0978/kmol/s
表3-3 物料衡算数据记录:
3.3塔板数的确定 3.3.1理论塔板数
T
N 的求取
（1）求最小回流比R min 和操作回流比R 。 根据乙醇——水气液平衡表1-6，作图
由图，过(0.80，0.80)做直线与平衡线切于点e(0.5602, 0.6774).则
∴0461.15602
.06774.06774
..080.0min =--=--=
xe ye ye xd R
由于，.泡点进料：
取R=1.8R min ，, ,Rmin=1.0461, R=1.8 R min =1.8830
泡点进料：q=1，故q 线为x=0.3235, 精馏段操作线：y n+1=1
1+++R x x R R
D n =0.653137x n + 0.277491
提馏段操作线：y n+1=
w n x F
q D R D
F x F q D R qF RD )1()1()1()1(--+----++
=1.617342x n -0.030867
由工艺条件决定 R=1.8R min 故取操作回流比 R=1.8830 （2）理论塔板数
T
N 的求取
由图可以看出当R=1.8R min 时，理论板数为Nt=11块，进料板为第10块，精馏段需9块，提馏段需2块,（包括蒸馏塔）。
3.3.2全塔效率的估算
利用表中常压下乙醇-水气液平衡组成与温度关系数据用内插值法求得
用奥康奈尔法('O conenell )对全塔效率进行估算： 根据乙醇-水体系的相平衡数据可以用内插法求得（X 或Y ）： 由相平衡方程式y=
x a ax )1(1-+，可得a=)
1()
1(--y x x y ，则
y 1=X D =0.80 x 1=0.7713 a D =1.1859
y F =0.5812 x F =0.3235 a F =2.902 y W =0.2979 x W =0.05 a w =8.0621
t F
：3273.02608.05.813.82--=3173
.03253.05.81-－t F
t F =81.5457℃ t
D
：7472.08943.041.7815.78－－=7472
.08.041.78-－t D
t D
=78.3167℃
t W ：0721.0019.00.895.95--=0721
.005.00.89-－t W
t W =91.7053℃
全塔的相对平均挥发度：
平均相对挥发度的求取：0274.30621.8902.21859.133=??==W F D a a a a （1）精馏段的平均相对挥发度的求取：8551.1902.21859.11=?==F D a a a （2）提馏段的平均相对挥发度的求取：α2=W F αα=0621.8.9020
.2?=4.8370 全塔的平均温度：
（1）精馏段平均温度 t 1=2F D t t +=2
3167
.785457.81＋=79.9312℃
（2）提馏段平均温度
t
2
=2F w t t +=2
7053.915457.81+=86.6255℃ 查《化工原理》（陈敏恒主编 第三版 上）课本附录1.2水在不同温度下的黏度表及液体粘度共线图
可知：当温度为79.9312℃时，μ水1=0.3562mPa.s ，μ乙醇1=0.43 mPa.s 温度为86.6255℃时，μ水1=0.3291 mPa.s ，μ乙醇2=0.38 mPa.s 查乙醇水的汽-液平衡图：《化工原理》（陈敏恒主编 第三版 下）课本附录3.1 当温度为79.9312℃时，
8
.797.805079
.03965.08.799312.795079.01--=--x ，x 1=0.4917
温度为86.6255℃时，
3
.857.861238
.00966.03.85678.861238.02--=--x ，x 2=0.0980
根据公式i
i L x μμlg lg ∑=
，μL =∑i i x μlg 10求得，平均黏度： （1）精馏段：[]s mp a L .3907.0103562.0lg )4917.01(43.0lg 4917.0==?-+?μ （2）提馏段：[]s mp a L .3338.0103291.0lg )0980.01(38.0lg 0980.0'==?-+?μ 由奥康奈尔关联式计算全塔效率：
245
.0)(49.0-??=L T E μ
（1）精馏段：E T =0.49245
.0)
3907.08551.1(-?=0.5302 （2）提馏段：E T =0.49245
.0)3338.08370.4(-?=0.4357
3.3.3实际塔板数
实际塔板数
T T
P E N N =
所得实际塔板数 ：
（1）精馏段：N R =N 1/E T =9/0.5302≈16.97,取整精馏段17块板，考虑安全系数加一块为18。 （2）提馏段：Ns=（N-N 1）/ E T =2/0.4357≈4.59,取整提馏段5块板，考虑安全系数加一块为6. 故进料板为第19块,总板数为N=N R +Ns=18+6=24（包括蒸馏塔）。
第四章 精馏塔主题尺寸的计算
4.1求的塔顶、进料板、及塔釜的压力：
塔顶：a kP P .3.101
1= 每层塔板压降：a a kP kP O mmH 7355.0075.033
.103
.101752=?=
=?P 进料板压力 ：a F kP P 503.1147355.0183.101=?+= 塔釜压力：a W kP P 916.11867355.0503.114
=?+= 求得精馏段和提馏段的平均压力：
（1）精馏段：a m kP P 9075.1072
503
.1143.101=+=
（2）提馏段： a m kP P 7095.1162
916
.118503.114=+=
4.2平均摩尔质量的计算：(kg/kmol)
塔顶：
5964
.3918)7713.01(467713.04
.4018)80.01(4680.0=?-+?==?-+?=LDm VDm M M
进料板：
058
.2718)3235.01(463235.02736.3418)5812.01(465812.0=?-+?==?-+?=LFm VFm M M
塔釜：
4
.1918)05.01(4605.03412.2618)2979.01(462979.0=?-+?==?-+?=LWm VWm M M
（1）精馏段平均摩尔质量：
km ol
kg M M M km ol
kg M M M LFm LDm Lm
VFm VDm Vm /3272.332
058.275964.392/3188.372
2376
.344.402=+=+==+=+=
（2）提馏段的平均摩尔质量：
km ol
kg M M M km ol
kg M M M LWm LFm Lm
VWm VFm Vm /229.232
4.19058.272/2894.302
3412
.262736.342=+=+==+=+=
4、3平均密度 m ρ（3/Kg m ）
1）气相平均密度的计算 表4-1 平均摩尔质量
由
RT M
m
nRT =
=PV ，
RT RT V m
PM ρ==
，RT
M Vm
P =ρ （1）精馏段气相平均密度计算：
314.810
RT M Vm m Vm ?
=?P =
ρ
（2）提馏段平均密度计算：
3/1818.1)
6255.8615.273(314.82894
.307095.116m kg Vm =+??=
ρ
2）液相平均密度计算：∑
=i
i
L
w ρρ1
求得在与下的乙醇和水的密度（单位：3
/kg m ） 已知：混合液密度 依式
L
ρ1
=
ρ
ρ
B
B A
A a
a
+
（a 为质量分数，M 为平均相对分子质量）
3167.78=t
D
：
8085735730--=80
3167.78735-－A
ρ
A ρ=736.6833(3/m kg ) 80858.9716.968--=80
3167.788.971-－B
ρ
B ρ=972.8773(3/m kg )
塔顶：
3
LD /9729.7528773
.972)
9109.01(6833.7369109.011
9109
.018
)80.01(4680.046
80.0)1(m kg w w M x M x M x w B B A A m
B A A A A A A =-+=+
==?-+??=-+=
ρρρ得：
5457.81=t
F
：
8085735730--=80
5457.81735-－A
ρ
A ρ=733.4543(3/m kg ) 80858.9716.968--=80
5457.818.971-－B
ρ
B ρ=970.8108(3/m kg )
进料板：
3
LF /1337.8248108
.970)
5499.01(4543.7335499.011
5499
.018
)3235.01(463235.046
3235.0)1(m kg w w M x M x M x w B B A A m
B A A A A A A =-+=+
==?-+??=-+=
ρρρ得：
7053.91=t
W
：
9095724720--=90
7053.91724-－A
ρ
A ρ=722.6358(3/m kg ) 90953.96585.961--=90
0573.913.965-－B
ρ
B ρ=964.1233(3/m kg )
塔釜：
3
LF /3816.9271233.964)
1186.01(6358.7221186.011
1186
.018
)05.01(4605.046
05.0)1(m kg w w M x M x M x w B
B A A m
B A A A A A A =-+=+
==?-+??=-+=
ρρρ得：
（1）精馏段液相平均密度：3/5533.7882
1337
.8249729.752m kg Lm =+=ρ
（2）提馏段液相平均密度：3/7577.8752
3816.9271337.824m kg Lm
=+=ρ
4.4 精馏段与提馏段的汽液体积流量计算 根据：R=1.8R min ，Rmin=1.0461, R=1.8830 (1) 精馏段气液负荷计算
V=（R+1）D=(1.8830+1)?0.0554=0.15kmol/s
s m VM vm
vm
S /0803.43719
.13188
.3715.0V 3=?=
=
ρ
L=RD=1.8830?0.0554=0.1043kmol/s
S L =
LM
LM
LM ρ=
3104081.45533
.7883272
.331043.0-?=?(s m /3)
(2)
提馏段气液负荷计算 由于q=1，则
V ’= V+ (q - 1) = V =0.1043 kmol/s
s m M V vm
vm
S /6732.21818
.12894
.301043.0'V'3=?=
=
ρ
L ’= L + qF =L + F =0.1043 + 0.154 =0.2583 kmol/s
S L '=
LM
LM
M L ρ'=
3108513.67577
.875229
.232583.0-?=?(s m /3)
4.5液体表面张力 m σ：（m σ=
1
n
i i
i x σ
=∑）
查《化工原理》（陈敏恒主编 第三版 上）课本附录，水在不同温度下的表面张力 及有机液体的表面张力共线图
可知： A ——乙醇 B ——水
(1)塔顶:
课程设计说明书 题目乙醇—水连续筛板式精馏塔的设计 课程名称化工原理 院系 专业 班级 学生姓名 学号 指导教师
目录 第一章绪论 (2) 一、目的： (2) 二、已知参数： (3) 三、设计内容： (3) 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 (4) 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 (16) 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 (23) 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70%的乙醇—水混合液，分离后塔顶馏出液中含乙醇量不小于90%，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 = 70 %（质量分数，下同） ●原料流量 Q = 20t/d ●塔顶产品组成 > 90 % ●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：常压 ●釜加热方式:直接蒸汽 ●进料热状态：饱和蒸汽进料 ●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：≤ 1kpa ●塔顶为全凝器，中间饱和蒸汽进料，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
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。
目录 一、概述 (1) 二、设备流程 (1) 三、设备技术数据和性能……………………………………………1-2 四、使用和维修…………………………………………………………2-8 湘潭祺润教学设备科技有限公司 乙醇-水系筛板塔精馏实验装置 一、概述 蒸馏原理是利用混合物中组分间挥发度的不同来分离组分，经多次平衡分离的蒸馏过程称为精馏。由于精馏单元操作流程简单、设备制作容易、操作稳定、易于控制，其设计理论较为完善与成熟，从而在化工企业中，尤其在石油化工、有机化工、煤化工、精细化工、生物化工等企业中被广泛采用。常见的精馏单元过程由精馏塔、冷凝器、再沸器、加料系统、回流系统、产品贮槽、料液贮槽及测量仪表等组成。精馏塔本身又分为板式精馏塔和填料精馏塔，本产品为板式精馏塔。可进行连续或间歇精馏操作，回流比可任意调节，也可以进行全回流操作。本装置的料液槽和产品槽全部放置在控制屏的下部，设备结构紧凑美观。 二、设备流程： 三、设备技术数据和性能 （1）精馏塔：本装置精馏塔体和塔板均采用不锈钢制作，塔径为φ50mm，塔板数13块，板间距100mm，孔径为2mm，开孔率为6％。为便于学生实验时观察操作工况，特设置了两节玻璃塔节。精馏塔设置了两处进料口，同时在再沸器上也设置了进料口，以便于开车时直接向再沸器加料。本精馏塔的回流比通过回流控制阀和馏出液控制阀可以任意调节。 （2）冷凝器：精馏塔冷凝器壳体采用不锈钢制作，换热管采用传热效率较高的铜管制作。管径为φ12×1mm，换热面积为0.0568m2，冷凝器下部与精馏塔体直接相连，以减少热损失。冷凝液储存在馏出液槽中，一部分通过回流控制阀和
转子流量计计量后再返回精馏塔顶板。另一部分则通过馏出液控制阀和转子流量计计量后送至产品槽。 （3）再沸器：精馏塔再沸器直接置于精馏塔下部，采用不锈钢制作，内置电加热管加热。总加热功率为2000W，分两组，各1000W，两组采用自动无级控制，承担精馏塔的温度控制调节，以确保控温精度。 （4）料液泵：本料液泵采用微型增压泵，扬程为6m，输入功率为90W。进行连续精馏实验时可通过加料出口阀、流量计向精馏塔加料。 （5）控制屏：本装置的釜液加热温度的给定和调节、加料量的调节、回流比的调节、离心泵出口流量的调节，以及塔釜、塔顶温度、料液温度的显示、加料量、产品量、回流量和离心泵出口流量的显示，均集中在控制屏。精馏塔的料液槽、产品槽、以及料液泵也集中设置在控制屏内（下部）。控制屏的后门可以打开，以便加料及维修用。 （6）璃塔节：为便于学生实验时观察塔内的操作工况，本装置特别设置了两节玻璃塔节。为防止泄漏，玻璃塔节和两端法兰采用密封连接。在使用过程中，应尽量不拆开玻璃塔节为宜。 四、使用与维修 （1）精馏塔的正常与稳定操作 精馏塔从开车到正常稳定操作是一个从不稳定到稳定、不正常到正常的渐进过程。在这一过程中，塔内的浓度分布会从不正常到正常，经历“逆行分馏”之后，才会转入正常正常操作状态。因为刚开车时，塔板上均没有液体，蒸汽可直接穿过干板到达冷凝器，被冷凝成液体后再返回塔内第一块塔板，并与上升的蒸汽接触。而后，逐板溢流至塔釜。因为首先返回塔釜的液体经过的板数最多，从而经过的气液平衡次数也最多，显然首先到达最底下一块塔板的液体其轻组分的含量必然是最高的。而第一块塔板上的液体中轻组分的含量反而会比它下面的塔板上的液体中轻组分的含量会低一些，这就是“逆行分馏”现象。从“逆行分馏”到正常精馏，需要较长的转换时间。对实验室的精馏装置，这一转换时间至少需30分钟以上。而对于实际生产装置，转换时间有可能超过2小时。所以精馏塔从开车到稳定、正常操作的时间也必须保证在30 分钟以上。判断精馏塔是否已经进入正常、稳定操作状态，还必须经过采样分析才知道。如果在同一采样点连续三次采样分析（至少两次，间隔10分钟以上）结果均相近（不超过1％），则可认为已进入正常、稳定操作状态。 （2）维持精馏塔正常稳定操作的条件
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
化工原理课程设计 设计题目乙醇-水筛板精馏塔设计 学生姓名 学号 班级 指导教师 设计时间 完成时间2
化工原理课程设计任务书 （一）设计题目：乙醇－水筛板精馏塔设计 （二）设计任务 完成精馏塔工艺优化设计、精馏塔结构优化设计以及有关附属设备的设计和选用，绘制带控制点的工艺流程图、精馏塔工艺条件图，并编制工艺设计说明书。 年产量：10000t ；原料液浓度：40% （乙醇质量分数）； 产品浓度：93% （乙醇质量分数）；乙醇回收率：99% 。 （三）操作条件 1．塔顶压强4 kPa（表压）； 2．进料热状况，泡点进料； 3．塔顶全凝器，泡点回流，回流比R=(1.1~2.0)R min； 4．塔釜加热蒸汽压力245 KPa(表压)； 5．单板压降不大于0.7 kPa； 6．塔板类型筛板塔； 7．工作日每年330天，每天24h连续运行; 8．厂址：徐州地区。 （四）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．精馏塔接管尺寸计算,附属设备的确定； 9．绘制带控制点工艺流程图（A2）、精馏塔工艺条件图（A2）； 10．符号说明； 11.对设计过程的评述和有关问题的讨论； 12.参考文献。
摘要 精馏塔是进行精馏的一种塔式气液接触装置，又称为蒸馏塔。有板式塔与填料塔两种主要类型。根据操作方式又可以分为连续精馏塔与间歇精馏塔。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、轻工等工业生产中占有重要的地位。为此，掌握气液平衡关系，熟悉各种塔形的操作特性，对选择、设计和分析分离过程中的各种参数是非常重要的。 在本设计中我使用了筛板塔，筛板塔的突出优点是结构简单、造价低。当有合理的设计和适当的操作，筛板塔能满足分离要求的操作弹性，而且效率高。 精馏是最常用的分离液液混合物方式之一，是组成化工生产过程的主要单元操作，也是典型的化工操作设备之一。进行此次课程设计，我的目的是培养自己综合运用所学知识的能力，以及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，为以后从事设计等化工工作打下坚实的基础。 关键词：乙醇；水；精馏段；提馏段；筛板塔。
化工原理课程设计 化工原理 课程设计 题目乙醇-水分离过程筛板精馏塔设计 （院）系化工院 专业化学工程与工艺 班级2010级化工1班 学生姓名*************** 学号1006210117 指导教师**************
目录 一、化工原理课程设计任务书 (4) 二、塔板工艺设计 (6) 2.1精馏塔全塔物料衡算 (6) 2.2乙醇和水的物性参数计算 (6) 2.2.1 温度 (7) 2.2.2 密度 (8) 2.2.3相对挥发度 (13) 2.2.4混合物的黏度 (13) 2.2.5混合液体的表面张力 (13) 2.3塔板的计算 (14) 2.3.1 q、精馏段、提留段方程计算 (14) 2.3.2理论塔板计算 (16) 2.3.3实际塔板计算 (16) 2.4操作压力的计算 (17) 三、塔体的工艺尺寸计算 (17) 3.1塔径的初步计算 (17) 3.1.1气液相体积流量计算 (17) 3.1.2塔径计算 (18) 3.2塔体有效高度的计算 (20) 3.3精馏塔的塔高计算 (20) 3.4溢流装置 (21) 3.4.1堰长 (21) 3.4.2溢流堰高度 (21) 3.4.3弓形降液管宽度和截面积 (21) 3.5塔板布置 (22) 3.5.1塔板的分块 (22) 3.5.2边缘区宽度的确定 (23) 3.5.3开孔区面积计算 (23)
3.5.4筛孔计算及其排列 (23) 四、筛板的流体力学验算 (24) 4.1塔板压降 (24) 4.1.1干板阻力 (24) 4.1.2气体通过液层的阻力 (24) 4.1.3液体表面张力的阻力（很小可以忽略不计） (25) 4.1.4气体通过每层板的压降 (25) 4.2雾沫夹线 (26) 4.3液沫夹带 (26) 4.4漏液 (26) 4.5液泛 (26) 五、塔板负荷性能图 (27) 5.1漏液线 (27) 5.2液沫夹带线 (28) 5.3液相负荷下限线 (29) 5.4液相负荷上限线 (29) 5.5液泛线 (29) 5.6图表汇总及负荷曲线图 (31) 六、主要工艺接管尺寸的计算和选取 (32) 七、课程设计总结 (34) 八、参考文献 (35)
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
分离乙醇—水混合液的筛 板精馏塔设计 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020
课题名称：化工课程设计任务书 系别：化环学院 专业：化工2班 学号： 姓名： 指导教师： 时间：2011年12月01-16日 附 化工原理—化工设备机械基础课程设计任务书-1专业化工班级 0409402 设计人 一. 设计题目 分离乙醇—水混合液的筛板精馏塔设计 二. 原始数据及条件 生产能力：年处理量8万吨（开工率300天/年），每天工作24小时； 原料：乙醇含量为20%（质量百分比，下同）的常温液体；
分离要求：塔顶，乙醇含量不低于90%， 塔底，乙醇含量不高于 8%； 操作条件： 三. 设计要求： （一）编制一份设计说明书，主要内容包括： 1. 前言 2. 设计方案的确定和流程的说明 3. 塔的工艺计算 4. 塔和塔板主要工艺尺寸的设计 a. 塔高、塔径及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 5. 附属设备的选型和计算 6. 设计结果一览表 7. 注明参考和使用的设计资料 8. 对本设计的评述或有关问题的分析讨论。 （二）绘制一个带控制点的工艺流程图（2#图） （三）绘制精馏塔的工艺条件图（1#图纸） 四. 设计日期：2011年 12月01日至 2011 年12 月16日 五. 指导教师：谭志斗、石新雨 推荐教材及主要参考书： 1.王国胜, 裴世红，孙怀宇. 化工原理课程设计. 大连：大连理工大学出版社，2005 2.贾绍义，柴诚敬.化工原理课程设计. 天津：天津科学技术出版社，2002. 3、马江权，冷一欣. 化工原理课程设计. 北京：中国石化出版社，2009. 4、《化工工艺设计手册》，上、下册; 5、《化学工程设计手册》；上、下册; 6、化工设备设计全书编辑委员会.化工设备设计全书-塔设备；化学工业出版社：北京. 2004，01
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
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
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
（一） 设计题目 乙醇—水二元物系筛板式精馏塔的设计 （二）设计条件 常压： P=1atm 处理量：100kmol/h 进料组成：0.45 馏出液组成：0.88 釜液组成：0.12 塔顶设全凝器，泡点回流 加料热状况：q=0.98 回流比min )0.21.1(R R -= 单板压降≤0.7kPa （三）设计容 (1)精馏塔塔体工艺设计，包括物料衡算、热量衡算、筛板塔的设计计算 (2)绘制带控制点的工艺流程图、精馏塔设计条件图。 (3)撰写精馏塔的设计说明书。
目录 化工原理单元设计任务书 (2) 第一章前言 (1) 1.1精馏原理及其在工业生产中的应用 (1) 1.2精馏操作对塔设备的要求 (1) 1.3常用板式塔类型及本设计的选型 (2) 1.4本设计所选塔的特性 (3) 第二章精馏塔的工艺设计 (5) 2.1全塔物料衡算 (5) 2.2温度计算 (5) 2.3气相组成计算 (6) 2.4摩尔组成计算 (8) 2.5混合液体表面力计算 (8) 2.6平均相对挥发度的计算 (13) 2.7精馏段和提馏段操作线方程 (13) 2.8逐板法确定理论板数及进料位置 (14) 2.8.1理论板数的计算 (14) 2.8.2实际塔板数及加料位置的计算 (16) 2.9全塔效率的计算 (17) 2.9.1粘度计算 (17) 2.9.2板效率计算 (17) 第三章热量衡算 (19) 3.1加热器热负荷及全塔热量衡算 (19) 3.2热量衡算 (20) 第四章精馏塔的主要工艺尺寸的计算 (21) 4 .1体积流量的计算 (21) 4.2塔径的计算 (22) 4.3溢流装置的计算 (22) 4.3.1堰长W l (22) 4.3.2溢流堰高度 (22)
化工原理课程设计 题目：乙醇水精馏筛板塔设计 设计时间：2010、12、20-2011、1、6
化工原理课程设计任务书（化工1） 一、设计题目板式精馏塔的设计 二、设计任务：乙醇-水二元混合液连续操作常压筛板精馏塔的设计 三、工艺条件 生产负荷（按每年7200小时计算）：6、7、8、9、10、11、12万吨/年 进料热状况：自选 回流比：自选 加热蒸汽：低压蒸汽 单板压降：≤0.7Kpa 工艺参数 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 (9) 3.1物料衡算 (9) 3.2理论塔板数的计算 (10) 3.2.1 查找各体系的汽液相平衡数据 (10) 如表3-1 (10) 3.2.2 q线方程 (9) 3.2.3 平衡线 (11) 3.2.4 回流比 (12) 3.2.5 操作线方程 (12) 3.2.6 理论板数的计算 (12) 3.3 实际塔板数的计算 (13) 3.3.1全塔效率ET (13) 3.3.2 实际板数NE (14) 4塔的结构计算 (15) 4.1混合组分的平均物性参数的计算 (15) 4.1.1平均分子量的计算 (15) 4.1.2 平均密度的计算 (16) 4.2塔高的计算 (17) 4.3塔径的计算 (17) 4.3.1 初步计算塔径 (17) 4.3.2 塔径的圆整 (18) 4.4塔板结构参数的确定 (19) 4.4.1溢流装置的设计 (19) 4.4.2塔盘布置（如图4-4） (20) 4.4.3 筛孔数及排列并计算开孔率 (21) 4.4.4 筛口气速和筛孔数的计算 (21) 5 精馏塔的流体力学性能验算 (22) 5.1 分别核算精馏段、提留段是否能通过流体力学验算 (22) 5.1.1液沫夹带校核 (22) 5.2.2塔板阻力校核 (23) 5.2.3溢流液泛条件的校核 (25) 5.2.4 液体在降液管内停留时间的校核 (26) 5.2.5 漏液限校核 (26) 5.2 分别作精馏段、提留段负荷性能图 (26) 5.3 塔结构数据汇总 (29) 6 塔的总体结构 (30) 7 辅助设备的选择 (31) 7.1塔顶冷凝器的选择 (31) 7.2塔底再沸器的选择 (32) 7.3管道设计与选择 (33)
钦州学院 化工设计 设计题目：苯—甲苯二元筛板精馏塔设计 设计者： 学号： 专业：化学工程与工艺（石油化学工程） 班级： 指导教师： 设计时间：
目录 设计任务书 (1) 第一章前期工作 (2) 1.1物料理化性质 (3) 1.2物料衡算及能量衡算结果 (5) 1.3 精馏塔设计结果 (8) 1.3.1 筛板塔设计计算结果汇总 (8) 1.3.2 塔总体高度计算 (9) 第二章附属设备的计算与选型 (11) 2.1 换热器设计 (11) 2.2进料泵选型 (15) 2.3储罐的选型 (20) 设备一览表 (23) 第三章设备布置图 (24) 第四章工艺管道布置图 (26) 总结 (27) 参考文献 (28)
设计任务书 题目：苯—甲苯二元筛板精馏塔设计 在一常压操作的连续精馏塔内分离苯－甲苯混合物。要求年处理量为3.6万吨，组成为苯0.43（质量分率，下同），馏出液组成为0.96，塔釜液组成为0.009。加料热状况q=1， =1.4。塔釜加热方式：间接蒸汽加热，采用120℃塔顶全凝器为泡点回流，回流比R R min 水蒸气；塔顶冷凝水采用钦州江河水源，温度T＝25℃。 条件：常压，泡点进料，塔顶全凝器泡点回流，单板压降不大于0.7kPa，热源为低压饱和水蒸气（120℃），冷源为当地水（钦州地区）。 工作日 每年300天，每天24小时连续运行 设计任务： 1.列出物料理化性质； 2.对分离系统进行物料衡算、热量衡算，绘制工艺物料流程图； 3. 选择控制方案，绘制PID图； 3.对精馏塔工艺数据进行汇总，填写计算数据汇总表、绘制塔工艺条件图； 4.对附属设备进行设计，确定设备的工艺设计参数，确定设备型号，完成设备一览表；泵：类型，流量，扬程，轴功率，允许吸上高度，备用率； 换热器：类型，材质，热负荷，换热面积，冷、热载体的种类，冷（或热）流体的流量、温度和压力； 贮罐：类型，材质，容积，基本尺寸。 5.对设备进行布置 确定各设备在平面与里面上的准确具体位置，绘制设备布置图。要求布置紧凑整齐，符合《建筑设计防火规范》、《化工企业安全卫生设计规定》等法律法规要求，具体见教材及资料。 6.对工艺管道进行布置 选择管道材料，计算管径、选择壁厚，选择阀门管件；对工艺管道进行布置，绘制工艺管道布置图。 7.撰写设计
题目：乙醇-水精馏塔工艺设计与塔顶冷凝器选型设计专业：煤炭深加工与利用 学生姓名：武婷 学号: 090010 小组成员:郭泽红 指导教师: 完成日期: 新疆工业高等专科学校教务处印制 （乌鲁木齐市830091）
化工原理 课程设计任务书设计题目：乙醇——水连续精馏塔的设计 设计人员 所在班级成绩 指导教师日期
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94； （3）塔顶易挥发组分回收率为%； （4）生产能力为25000吨/年94%的乙醇产品； （5）每年按330天计，每天24h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) 单板压降小于等于 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) 塔板数的确定； 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) 精馏塔接管尺寸计算； 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) 绘制生产工艺流程图（A2号图纸）； 2) 绘制精馏塔设计条件图（A2号图纸）。 五、设计基础数据： 1. 常压下乙醇——水体系的t-x-y数据； 2. 乙醇的密度、粘度、表面张力等物性参数。 。
第一章前言 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。 它的主要优点是：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；在相同条件下。生产能力比泡罩塔大20%～40%；塔板效率较高。比泡罩塔高15%左右。但稍低于浮阀塔；气体压力降较小。每板降比泡罩塔约低30%左右。缺点是：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；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。 第二章流程的确定和说明 设计思路 首先，乙醇和水的原料混合物进入原料罐，在里面停留一定的时间之后，通过泵进入原料预
（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。
化工原理课程设计乙醇-水筛板精馏塔设计 学生姓名李瑞雪 学院名称环境工程 学号20111702207 班级11环工 2 专业名称环境工程 指导教师王菊 2015年1月5日
第一章前言 (2) 第二章任务书 (3) 2.1 设计题目： (3) 2.2 设计任务及操作条件: (3) 2.3 设备形式： (3) 2.4 设计内容： (3) 2.4.1 设计说明书的内容： (3) 2.4.2设计图纸要求： (3) 2.5 设计基础数据： (4) 第三章流程的确定和说明 (5) 3.1设计思路 (5) 3.2设计流程 (5) 第四章塔的工艺计算 (6) 4.1 进料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数 (6) 4.2 平均摩尔质量 (6) 4.3全塔物料衡算： (7) 4.4回流比的确定 (7) 4.4.1平均相对挥发度的计算 (7) 4.4.3精馏段和提馏段操作线方程的确定 (8) 4.5 精馏塔的塔顶、进料板、塔釜温度、全塔效率的确定 (10) 4.5.1全塔的相对平均挥发度的计算 (10) 4.6实际塔板数的计算 (12) 第五章塔板结构设计 (13) 5.1塔径的计算 (13) 5.2塔高的计算 (16) 5.3塔板结构尺寸的确定 (16) 5.3.1溢流装置计算 (18) 5.3.2塔板布置 (19) 5.4筛板的流体力学验算 (20) 5.4.1塔板压降 (20) 5.4.2液沫夹带 (21) 5.4.3漏液 (22) 5.4.4液泛 (22) 5.5塔板负荷性能图 (23) 5.5.1过量液沫夹带线关系式 (23) 5.5.2液相下限线关系式 (23) 5.5.3严重漏夜线关系式 (23) 5.5.4液相上限线关系式 (24) 5.5.5降液管液泛线关系式 (24) 结束语 (26) 参考文献 (27)