燕京理工学院
Yanching Institute of Technology （2017）届制药工程专业课程设计任务书
题目：乙醇——水混合液精馏塔设计
学院：化工与材料工程学院专业：制药1301
学号： 4 姓名：张世宇
指导教师：林贝
教研室主任（负责人）：林贝
2016 年09月25 日
化工原理课程设计
乙醇——水混合液精馏塔设计
张世宇
制药工程1301班学号3
指导教师林贝
摘要
本设计是以乙醇――水混合液为设计物系，以筛板塔为精馏设备分离乙醇和水。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乙醇－－水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。
关键词：乙醇-水精馏筛板塔连续精馏塔板设计
目录
前言 (1)
第１章设计任务书 (2)
第2章设计方案的确定及流程说明 (4)
第节设计方案的确定 (4)
第节设计流程 (6)
第3章精馏塔的工艺设计 (8)
第节精馏塔的物料衡算 (8)
第节理论板的计算 (9)
第节平均参数的计算 (16)
第节塔径的初步设计 (21)
第节塔高的计算 (24)
第４章塔板结构设计 (26)
第节溢流装置计算 (26)
第节塔板及筛板设计 (27)
第节塔板流体力学验算 (29)
第5章塔板负荷性能图 (32)
第节雾沫夹带线 (32)
第节液泛线 (33)
第节液相负荷上限线 (34)
第节漏液线 (34)
第节液相负荷下限线 (34)
第节塔板负荷性能图 (35)
第6章附属设备设计 (35)
第6．1节冷凝器 (35)
第节再沸器 (37)
第7章设计结果汇总 (39)
第节各主要流股物性汇总 (39)
第节筛板塔设计参数汇总 (39)
参考文献 (42)
附录 (43)
前言
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。
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：气液两相在塔内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。
第１章设计任务书
1.设计题目：
乙醇——水混合液精馏塔设计
2.设计任务及条件
生产能力：年处理量3万吨乙醇.。
进精馏塔料液含乙醇34%(质量分数)。
料液初温：45℃
塔顶产品乙醇含量93%(质量分数)。
残液中乙醇含量不得高于%(质量分数)。
每年实际生产天数：300天（24小时，一年中有两个月检修）设备型式：筛板塔
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 =
单板压降
加热蒸汽压力(表压)
厂址：廊坊地区
3.设计内容及要求
设计方案的确定及流程说明
精馏塔的工艺计算(包括物料衡算、理论塔板数、回流比、总板效率、平均参数、塔高、塔径设计等)
塔板结构设计及流体力学验算
塔板负荷性能图的绘制
附属设备的设计(包括产品冷却器和接管选型)
设计结果汇总(包括主要设备尺寸及衡算结果等)
附图：图解理论板，塔板负荷性能图，生产工艺流程图(2号图)。
第2章设计方案的确定及流程说明
第节设计方案的确定
塔的类型选择
本设计任务为分离乙醇—水混合物。对二元混合物的分离，应采用连续精馏流程。板式塔的空塔速度较高，因而生产能力较大，塔板效率稳定，操作弹性大，且造价低，检修、清洗方便，因而在工业上应用较为广泛。因考虑到设计、制造及生产技术的成熟稳定性，所以决定采用板式塔进行精馏操作。
塔板类型的选择
板式塔的类型有许多，例如泡罩塔、浮阀塔、筛板塔，筛板塔结构简单，造价低廉，板效率高。所以使用筛板塔。
塔压确定
工业精馏可在常压、加压或减压下进行。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来考虑的。
一般来说，常压精馏最为简单经济，可减少因加压或减压操作所增加的增、减压设备费用和操作费用，提高经济效益。若无特殊要求，应尽量在常压下操作。加压精馏可提高平衡温度，有利于塔顶蒸汽冷凝热的利用，或可以使用较便宜的冷却剂，减少冷凝和冷却费用。在相同的塔径下，适当提高塔的操作压力还可以提高塔的处理能力。减压精馏可以防止某些易分解组分在精馏过程之中受热分解。
乙醇——水混合液在操作温度下非常稳定，在综合平衡操作可行性及设备、操作费用各因素之后，确定采用塔顶压力为+4)kPa 进行操作。
加料方式
加料方式有两种：高位槽加料和泵直接加热。采用高位槽加料，通过控制液位高度，可以得到稳定的流量和流速。通过重力加料，可以节省一笔动力费用。但由于多了高位槽，建设费用相应增加；采用泵加热，进料受到泵的影响，流量
