化工原理课程设计乙醇水浮阀塔精馏工艺设计

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 xF馏出液组成 x＝0.831D＝0.012釜液组成 xw塔顶压力 p＝100kpa单板压降≤0.7 kPa2 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3.3.3.204参考文献 (30)摘要本设计是以乙醇――水物系为设计物系，以浮阀塔为精馏设备分离乙醇和水。

浮阀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。

通过逐板计算得出理论板数为16块，回流比为3.531,算出塔效率为0.518，实际板数为32块，进料位置为第11块，在板式塔主要工艺尺寸的设计计算中得出塔径为1米，有效塔高13.6米，浮阀数（提馏段每块76）。

通过浮阀塔的流体力学验算，证明各指标数据均符合标准。

本次设计过程正常，操作合适。

关键词：乙醇、水、二元精馏、浮阀连续精馏精馏塔、提馏段第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。

12345678910 min(2)'0.7790.6780.789''0.6780.55D q q q x y R y x --===-- 所以，min min(2)0.854R R ==可取操作回流比min 1.2(/ 1.4)R R R ==3.2 塔顶产品产量、釜残液量的计算以年工作日为300天，每天开车24小时计，进料量为：3150001080.5/3002425.88F kmol h ⨯==⨯⨯ 由全塔的物料衡算方程可写出：F D W =+ 28.79/D kmol h =f D W Fx Dx Wx =+ 51.71/W kmol h =3.6 全塔效率的估算用奥康奈尔法('O conenell )对全塔效率进行估算： 由相平衡方程式1(1)xy xαα=+-可得(1)(1)y x x y α-=-根据乙醇~水体系的相平衡数据可以查得：10.7788D y x == 10.739x =(塔顶第一块板)0.511f y = 0.170f x =(加料板)0.002w x = 0.024w y =(塔釜)取'80t mm =时画出的阀孔数目只有60个，不能满足要求，取'65t mm =画出阀孔的排布图如图1所示，其中75,'65t mm t mm ==总阀孔数目为49N =个5.3.3 校核气体通过阀孔时的实际速度：02049.6/SV u m s d Nπ== 实际动能因数：09.6 1.03359.76F =⨯=(在9~12之间) 开孔率：220(0.039)49100%100%11.6%440.5024T d N A ππ⨯⨯⨯=⨯==⨯阀孔面积塔截面积开孔率在10%~14之间，满足要求。

6. 流体力学验算6.1 气体通过浮阀塔板的压力降(单板压降)p h33max min ()0.931/,()0.378/S S V m s V m s ==所以，塔的操作弹性为0.931/0.378 2.463=有关该浮阀塔的工艺设计计算结果汇总于表7表7 浮阀塔工艺设计计算结果项目 数值与说明备注 塔径,D m 0.8 板间距,T H m 0.4 塔板型式 单溢流弓形降液管 分块式塔板空塔气速,/u m s 1.476 溢流堰长度,W l m 0.600 溢流堰高度,W h m 0.05 板上液层高度,L h m0.0131。

乙醇浮阀塔精馏工艺设计
乙醇浮阀塔精馏工艺设计需要综合考虑多种因素，以下是一个简要的设计方案：
设计采用F1型浮阀塔，常压蒸馏。

原料液经预热器加热至泡点后，进入精馏塔的进料板。

在每层塔板上，回流液体与上升的蒸气互相接触，进行热和质的传递过程。

操作时，连续地从再沸器取出部分液体作为塔底产品（釜残液），部分液体汽化，产生上升蒸气，依次通过各层塔板。

塔顶蒸气进入冷凝器中被全部冷凝，并将部分冷凝液用泵送回塔顶作为回流液体，其余部分经冷却器后被送出作为塔顶产品（馏出液）。

在设计过程中，需要确定工艺条件，进行工艺计算及选型，并对塔和塔板的工艺尺寸进行计算，同时进行塔板的流体力学验算及负荷性能图，辅助设备的计算与选型，主体设备的机械设计等。

浮阀塔是一种广泛应用于精馏、吸收以及脱吸等传质过程中的塔设备，具有处理能力大、操作弹性大、塔板效率高、压强小、液面梯度小、使用周期长等优点。

在设计过程中，可以根据实际需求选择合适的浮阀塔型号和工艺参数，以达到最佳的分离效果。

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=4706.036002430010182.01462.0102543=⨯⨯⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⨯⨯（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 W①t 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 ：12.0100t 90.105.95100W --=--， t W =99.72 ℃ ④精馏段的平均温度：81.82221.7841.872t t t 1=+=+=F D ℃ ⑤提馏段的平均温度：57.93272.9941.872t t t 2=+=+=F W ℃ 2. 密度已知：混合液密度：B B A A Lραραρ+=1(α为质量分数，M 为平均相对分子质量) 混合气密度：004.22TP MP 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FF y 10091.3841.870.8975.4391.387.860.89y --=--：， %26.42y =F塔底温度：t W =99.72℃气相组成WW y 100072.991000.1705.95100y --=--：， W y =1.06%⑴ 精馏段液相组成1x ：1x =2x x FD +, %445.47x 1= 气相组成2y y y y 11FD +=：, %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三、理论塔板的计算理论板：指离开此板的气液两相平衡，而且上液相组成均匀。

化工原理课程设计题目乙醇-水二元物系浮阀式精馏塔的设计教学院专业班级学生姓名学生学号指导教师2013年12月12日化工原理课程设计任务书（一） 设计题目乙醇—水二元物系浮阀式精馏塔的设计（二）设计条件塔顶压力为常压处理量：1200kg/h进料组成：0.46（质量分率）塔顶组成：0.90（质量分率）塔底组成：0.04（质量分率）加料状态：q=0.97塔顶设全凝器，泡点回流塔釜间接蒸汽加热回流比 min )0.21.1(R R -=单板压降 ≤0.7kPa（三）设计内容(1)确定工艺流程。

(2)精馏塔的物料衡算。

(3)塔板数的确定。

(4)精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算。

(5)精馏塔塔体工艺尺寸的计算。

(6)塔板板面布置设计。

(7)塔板的流体力学验算与负荷性能图。

(8)精馏塔接管尺寸计算。

(9)塔顶全凝器工艺设计计算和选型。

(10)进料泵的工艺设计计算和选型。

(11)带控制点的工艺流程图A3、塔板板面布置图、精馏塔设计条件图。

(12)设计说明书。

目录摘要 (1)绪论 (2)第一章设计思路 (3)1.1设计流程 (3)1.2设计思路 (3)第二章精馏塔的工艺设计 (5)2.1精馏段进料、塔顶和塔釜产品摩尔分数的计算 (5)2.2物料衡算 (5)2.3理论板数和进料位置的确定 (6)2.4平均温度,密度，摩尔质量的计算 (7)2.5液体表面张力 (9)2.5平均粘度计算 (12)2.6平均相对挥发度的计算 (13)2.7全塔效率 (13)2.8实际板数和实际加料位置的确定 (13)第三章精馏塔主要工艺尺寸的设计计算 (15)3.1塔的有关物性数据计算 (10)3.2精馏塔主要工艺尺寸的计算 (14)3.3筛板的流体力学验算 (19)3.4塔板负荷性能图 (21)3.5操作弹性 (24)第四章热量衡算 (26)4.1比热容及汽化潜热的计算 (26)4.2热量衡算 (26)第五章板式塔的结构计算 (27)5.1进料管 (27)5.2回流管 (27)5.3塔底出料管 (27)5.4塔底蒸汽出料管 (28)5.5塔底蒸汽进料管 (28)第六章塔的附属设备的设计 (28)6.1冷凝器的选择 (28)6.2再沸器的选择 (28)6.3泵的选型 (29)主要符号说明 (30)参考文献 (35)附录 (37)摘 要精馏是一种最常用的分离方法，它依据多次部分汽化、多次部分冷凝的原理来实现连续的高纯度分离。

化工原理课程设计乙醇——水浮阀精馏塔设计化学工程与工艺化工1308班学号12010830指导教师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)燕京理工学院——课程设计第六章控制方案 (42)第七章设计心得与体会 (42)附录一主要符号说明 (43)附录二塔计算结果表 (45)附录三管路计算结果表 (47)文献综述 (48)前言乙醇（C2H5OH），俗名酒精，是基本的工业原料之一，与酸碱并重，它作为再生能源犹为受人们的重视。

河西学院Hexi University化工原理课程设计题目: 乙醇-水混合液浮阀精馏塔设计学院: 化学化工学院专业: 化学工程与工艺学号: 2014210010 姓名: 李雪梅指导教师: 魏玉娟2016 年 11 月 22 日化工原理课程设计任务书一、设计题目乙醇—水混合液筛板(浮阀)精馏塔设计二、设计任务及操作条件1.设计任务生产能力 90000 吨/年，（进料量） t/h操作周期小时/年（年工作330天检修一月）进料组成 38% （乙醇质量分率，下同）塔顶产品组成≥94.5%（乙醇）塔底产品组成≤0.5%（乙醇）单板压降≤700Pa2.操作条件操作压力塔顶4kPa (表压)进料热状态自选（料液初温20℃）加热蒸汽 0.25MPa (表压)3.设备型式筛板或浮阀塔板4.厂址山东地区三、设计内容1.设计方案的选择及流程说明2.塔的工艺计算3.主要设备工艺尺寸设计（1）塔径、塔高及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、总压降及接管尺寸的确定4.辅助设备选型与计算5.设计结果汇总6.绘制生产工艺流程图及精馏塔设计条件图7.设计评述目录摘要 (1)1前言 (1)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 (2)1.4 本设计所选塔的特性 (2)1.5 流程的确定和说明 (3)2 塔板的工艺设计 (3)2.1 精馏塔全塔物料衡算 (3)2.2 温度的计算 (4)2.3 密度的计算 (4)2.4 液体的平均表面张力的计算 (6)2.5 混合物黏度的计算 (7)2.6 相对挥发度 (8)2.7 气、液相体积流量计算 (8)2.8 理论板数N的计算以及实际板数的确定 (10)T2.8.1塔的汽、液相负荷 (10)2.8.2操作线方程 (10)2.8.3理论板的计算 (10)2.8.4实际理论板层数 (11)2.9 塔径的初步设计 (11)2.10 溢流装置 (13)2.11 塔板布置及浮阀数目与排列 (14)3 塔板的流体力学计算 (16)3.1 气相通过浮阀塔板压降 (16)3.2 淹塔 (17)3.3 雾沫夹带线 (18)3.4塔板负荷性能图 (19)4 浮阀塔工艺设计计算结果 (22)5 塔附件设计 (23)5.1 接管 (23)5.2 筒体与封头 (24)5.3 除沫器 (24)5.4 裙座 (25)5.5吊柱 (25)5.6人孔 (25)5.7塔高计算 (25)5.8冷凝器的选择 (26)5.9 再沸器的选择 (26)6 总结 (27)参考文献 (27)致谢 (28)乙醇-水溶液浮阀精馏塔设计李雪梅摘要：本设计是以乙醇-水物系为设计物系，以浮阀塔为精馏设备分离乙醇和水。

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。

3. 精馏温度：通过改变精馏温度可以控制乙醇和水的蒸汽压，从而影响精馏效果。

4. 气液流量比：气液流量比可以影响塔板的液态和气态的几何结构，从而影响塔板的分离效果。

化工原理课程设计任务书1.设计题目：分离乙醇—水二元物系浮阀式精馏塔的设计2.原始数据及条件：生产能力：年处理乙醇—水混合液7.92千吨(开工率为3000/天)原料：来自原料罐，温度20℃，乙醇含量为48%（质量分率,下同）分离要求：塔顶乙醇含量不低于92%塔底乙醇含量不高于0.03%塔顶压力P=105KPa进料状态为泡点进料塔釜为饱和蒸汽直接加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。

摘要本次设计针对二元物系的精馏问题进行分析、计算、核算、绘图，是较完整的精馏设计过程。

精馏设计包括设计方案的选取，主要设备的工艺设计计算、辅助设备的选型、工艺流程图的制作、主要设备的工艺条件图等内容。

通过对精馏塔的核算，以保证精馏过程的顺利进行并使效率尽可能的提高。

本次设计结果为：理论板数为20块，塔效率为42.2%，精馏段实际板数为40块，提馏段实际板数为5块，实际板数45块。

进料位置为第17块板，在板式塔主要工艺尺寸的设计计算中得出塔径为0.8米，设置了四个人孔，塔高22.19米，通过浮阀板的流体力学验算，证明各指标数据均符合标准。

关键词：二元精馏、浮阀精馏塔、物料衡算、流体力学验算。

第一章绪论 (1)第二章塔板的工艺设计 (3)2.1精馏塔全塔物料衡算 (3)2.2 乙醇和水的物性参数计算 (3)2.2.1温度 (3)2.2.2密度 (4)2.2理论塔板的计算 (7)第三章塔体的工艺尺寸计算 (8)3.1塔径的初步计算 (8)3.2溢流装置 (10)3.3塔板分布、浮阀数目与排列 (11)第四章筛板的流体力学验算 (12)4.1气相通过浮阀塔板的压降 (12)4.2淹塔 (13)4.3物沫夹带 (14)第五章塔板负荷性能曲线 (15)5.1物沫夹带线 (15)5.2液泛线 (15)5.3液相负荷上限 (16)5.4漏液线 (16)5.5液相负荷下限 (16)第六章塔附件的设计 (17)6.1接管 (17)6.2筒体与封头 (19)6.3除沫器 (19)6.4裙座 (20)6.5人孔 (20)第七章塔总体高度的设计 (20)7.1塔的顶部空间高度 (20)7.3塔总体高度 (20)第八章附属设备的计算 (20)8.1 热量衡算 (20)8.1.1 0℃的塔顶气体上升的焓Qv (20) (21)8.1.2回流液的焓QR8.1.3塔顶馏出液的焓Q D (21)8.1.4冷凝器消耗的焓Q C (21)8.1.5进料口的焓Q F (21)8.1.6塔釜残液的焓Q W (22)8.1.7再沸器Q B (22)8.2 冷凝器的设计 (22)8.3冷凝器的核算 (23)8.4泵的选择 (23)浮阀塔工艺设计计算结果列表 (24)主要符号说明 (25)参考文献 (27)致谢 (27)第一章绪论精馏的基本原理是根据各液体在混合液中的挥发度不同，采用多次部分汽化和多次部分冷凝的原理来实现连续的高纯度分离。

课程设计设计题目乙醇-水连续精馏浮阀塔的设计学生姓名学号专业班级指导教师2021年1月11日.乙醇——水浮连续精馏阀塔工艺设计目录绪论本设计书介绍的是浮阀塔精馏的设计，其中包括设计方案确实定、塔要紧设备的工艺设计计算、辅助设备的选型、工艺流程图及草图及讲明、设计结果概要及一览表等几大内容。

本设计要紧用于不离酒精和水的混合物，利用浮阀塔将其进行精馏不离。

精馏所进行的是精馏所进行的是气、液两相之间的传质，而作为气、液两相传质所用的塔设备，首先必须要能使气、液两相得到充分的接触，以到达较高的传质效率。

在本设计过程中，严格按照常用数据算图，化工设备常用材料性能以及化工图例国标规定进行设计，同时查阅了大量的有关资料。

每一步的计算都严格按照?化工原理课程设计?一书中的公式进行计算，并通过核对与验算，总体来讲有一定的合理性。

一、设计方案论证及确定1.1—水溶液系统，年工作日300d，天天工作24h。

1.1.2选择用板式塔不用填料塔的缘故：因为精馏塔精馏塔对塔设备的要求大致如下：〔1〕生产能力大：即单位塔截面大的气液相流率，可不能产生液泛等不正常流淌。

〔2〕效率高：气液两相在塔内维持充分的紧密接触，具有较高的塔板效率或传质效率。

〔3〕流体阻力小：流体通过塔设备时阻力落小，能够节约动力费用，在减压操作是时，易于到达所要求的真空度。

〔4〕有一定的操作弹性：当气液相流率有一定动摇时，两相均能维持正常的流淌，而且可不能使效率发生较大的变化。

〔5〕结构简单，造价低，安装检修方便。

〔6〕能满足某些工艺的特性：腐蚀性，热敏性，起泡性等。

应选用板式塔。

1.1.3板式精馏塔选择浮阀塔的缘故：〔1〕生产能力大，由于塔板上浮阀安排对比紧凑，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，由于阀片能够自由升落以习惯气量的变化，因此维持正常操作而答应的负荷动摇范围比筛板塔，泡罩塔都大。

〔3〕塔板效率高，由于上升气体从水平方向吹进液层，故气液接触时刻较长，而雾沫夹带量小，塔板效率高。

化工原理课程设计乙醇水精馏塔设计浮阀塔化工原理是化工专业中必须掌握的基本学科之一。

乙醇水精馏塔是化工原理中常见的设备之一，其主要作用是将酒精和水分离出来。

本文将介绍化工原理课程设计乙醇水精馏塔设计浮阀塔的实验内容和步骤。

一、实验目的本次实验旨在：1.了解乙醇水精馏的原理和操作流程。

2.掌握乙醇水精馏实验中浮阀塔的设计。

3.了解化工原理中常见的设备和优化设计方法。

二、实验器材和仪器1.乙醇水精馏塔2.蒸汽发生器3.水冷却器4.加热器5.流量计6.温度计7.数字压力计8.草图大师等设计软件三、实验步骤1.实验前检查乙醇水精馏塔和附属设备，确保它们的正常运转。

2.根据实验前的设计思路和设计软件进行浮阀塔的设计。

3.根据设计好的浮阀塔模型进行模拟运转测试，依次阐述操作流程，发现问题并解决。

4.进行酒精和水的混合物精馏操作，需要根据需要加热，压力控制塔内的温度和压力，并且连续记录混合物、水和酒精的流量变化以及温度和压力变化。

5.将分离后的酒精和水进行收集和分析，记录数据。

四、实验结果分析1.经过多次实验，分析出了酒精和水的混合比例、塔体高度和浮阀间距等因素对密度和精馏效率的影响。

2.通过数据处理后发现，随着收集时间的延长，酒精含量的纯度呈现逐渐上升的趋势，同时流量到达稳定状态。

3.同时，通过不同温度、压力等的调节，可以优化精馏塔结构和操作条件，提高分离效率。

五、实验结论1.乙醇水精馏塔配备浮阀塔设计能够使混合物进行乙醇水的分离。

2.塔体高度和浮阀间距对密度和精馏效率有着显著的影响。

3.实验结论对优化乙醇水精馏塔的设计以及科学合理的操作流程和条件具有参考的意义。

六、实验心得1.本次实验深入了化工原理的设计理论，在实践操作中获得了理论知识的巩固和深化。

2.实验中发现问题并尝试解决过程可以让我们深入探索和思考化工产品优化设计的含义，并找到最优化的方案。

3.通过实验过程，不仅提高了操作能力和实验技巧，更充分地领悟了化工工程的真谛。

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。

目录1 目录 (1)2 设计任务书 (4)3 设计方案的确定及流程说明 (5)3.1 塔的类型选择 (5)3.2 塔板类型的选择 (5)3.3 塔压确定 (5)3.4 进料热状况的选择 (5)3.5 塔釜加热方式的确定 (5)3.6 塔顶冷凝方式 (6)3.7 塔板溢流形式 (6)3.8 塔径的选取 (6)3.9 适宜回流比的选取 (6)3.10 操作流程 (6)4 塔的工艺设计 (7)4.1 精馏塔全塔物料浓度计算： (7)4.2 理论板的计算 (7)4.2.1 最小回流比的计算 (7)4.2.2 理论板数的计算 (8)4.2.3 塔板效率的计算 (13)4.2.3.1 塔顶的温度t D 的计算 (13)4.2.3.2 塔底的温度t W 和总板效率E T 的计算 (14)4.2.4 实际板数的计算 (16)4.2.5 进料温度的计算 (16)4.3 平均参数的计算 (17)4.3.1 全塔物料衡算 (17)4.3.2 平均温度的计算 (17)4.3.3 平均压力的计算 (17)第 1 页4.3.4 气液两相平均密度的计算 (18)4.3.4.1 气液相组成的计算 (18)4.3.4.2 各液相平均密度的计算 (19)4.3.4.3 平均相对分子量的计算 (20)4.3.4.4 各气相平均密度的计算 (21)4.3.5 平均表面张力的计算 (22)4.3.6 气液两相平均体积流率的计算 (25)4.4 塔径的初步设计 (26)4.4.1 精馏段塔径的计算 (26)4.4.2 提馏段塔径的计算 (27)4.5 塔高的设计计算 (28)5 塔板结构设计 (30)5.1 溢流装置计算 (30)5.2 塔板及浮阀设计 (31)5.2.1 塔板的结构尺寸 (31)5.2.2 浮阀数目及排列 (32)5.2.2.1 精馏段浮阀数目及排列 (32)5.2.2.2 提馏段浮阀数目及排列 (34)5.3 塔板流体力学验算 (35)5.3.1 气相通过浮阀塔板的压降 (35)5.3.1.1 精馏段压降的计算 (35)5.3.1.2 提馏段压降的计算 (36)5.3.2 液泛 (36)5.3.2.1 精馏段液泛计算 (36)5.3.2.2 提馏段液泛计算 (37)5.3.3 雾沫夹带 (37)5.3.4 漏液 (38)6 塔板负荷性能图 (38)6.1 雾沫夹带线 (38)6.2 液泛线 (38)6.3 液相负荷上限线 (39)6.4 漏液线 (39)6.5 液相负荷下限线 (39)6.6 塔板负荷性能图 (40)6.6.1 精馏段塔板负荷性能图 (40)6.6.2 提馏段塔板负荷性能图 (41)7 附属设备设计 (43)7.1 产品冷却器设计选型 (43)7.2 接管尺寸计算 (44)7.2.1 进料管 (44)7.2.2 塔顶蒸汽出口管 (44)7.2.3 回流液入口管 (45)7.2.4 塔顶出料管 (45)7.2.5 塔底出料管 (46)7.2.6 塔底蒸汽入口管 (46)8 设计结果汇总 (47)8.1 各主要流股物性汇总 (47)8.2 浮阀塔设计参数汇总 (47)8.3 产品冷却器设计结果汇总 (48)8.4 接管尺寸汇总 (48)9 设计评述及感悟 (49)10 参考文献 (50)11 附录 (51)附录1 主要符号说明 (51)附录2 乙醇——水系统的气液平衡数据表 (51)附录3 不同温度下乙醇和水的粘度 (52)附录4 不同温度下乙醇和水的密度 (53)附录5 不同温度下乙醇和水的表面张力 (53)12 附图 (53)第 3 页2 设计任务书一、设计题目：乙醇——水体系浮阀式精馏塔设计二、设计任务及条件1.进精馏塔料液含乙醇25%(质量分数)，其余为水。

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。

化工原理课程设计--乙醇-水二元体系浮阀精馏塔的工艺设计南京工业大学《化工原理》专业课程设计设计题目乙醇-水二元体系浮阀精馏塔的工艺设计学生姓名 班级、学号指导教师姓名 金志强 、景文珩课程设计时间2012 年12月24日-2013 年01月06日课程设计成绩指导教师签字化学化工学院课程名称：化工原理课程设计设计题目：乙醇-水二元体系浮阀精馏塔的工艺设计学生姓名：专业：化学工程与工艺班级学号：化工设计日期：2012-12-24至2013-01-07设计任务：乙醇-水体系设计条件：1.进料量：F=230 kmol/hx F=0.17 （摩尔分率）2.进料组成：3.进料热状态：泡点进料4.常压，塔釜间接蒸汽加热5.塔顶冷凝水温度t=25℃，6.塔釜加热蒸汽温度T=139℃设计要求：1．产品浓度：94 （mass %）2．易挥发组分回收率：99%目录一概述 (8)二工艺设计1 总体设计方案1.1 操作压强的选择 (8)1.2 物料的进料热状态 (8)1.3 塔釜的加热方式 (9)1.4 回流方式选定 (10)1.5 回流比的确定 (10)2 精馏的工艺流程图 (10)3 精馏塔塔板数的确定3.1 物料衡算 (11)3.2 物系相平衡数据 (11)3.3 回流比确定 (14)3.4 逐板法计算理论塔板数 (15)3.5 实际塔板数的确定 (17)4 塔体主要工艺尺寸的确定4.1 精馏段塔径塔板的设计计算4.1.1 精馏段塔塔径塔板的设计参数4.1.1.1 操作压力 (19)4.1.1.2 温度 (19)4.1.1.3 平均摩尔质量 (19)4.1.1.4 平均密度 (20)4.1.1.5 液体表面张力 (21)4.1.1.6 液体的粘度 (21)4.1.1.7液负荷计算 (23)4.1.2 塔板参数计算和选择4.1.2.1 塔径的计算 (24)4.1.2.2 溢流装置的确定 (25)4.1.2.3 安定区与边缘区的确定 (28)4.1.2.4 鼓泡区阀孔数的确定及排列 (28)4.1.2.5 开孔率计算 (30)4.1.3 塔盘流体力学验算4.1.2.1 塔板压降 (31)4.1.2.2 降液管停留时间 (31)4.1.2.3 雾沫夹带 (32)4.1.4 负荷性能图4.1.4.1 液相下限线 (34)4.1.4.2 液相上限线 (34)4.1.4.3 漏液线…………………………………………….344.1.4.4 过量雾沫夹带线 (35)4.1.4.5 液泛线…………………………………………….364.1.4.6 性能负荷图 (38)4.2 提馏段塔径塔板的设计计算4.2.1 精馏段塔塔径塔板的设计参数4.2.1.1 操作压力 (39)4.2.1.2 温度 (39)4.2.1.3 平均摩尔质量 (39)4.2.1.4 平均密度 (40)4.2.1.5 液体表面力 (41)4.2.1.6 液体的粘度 (42)4.2.1.7液负荷计算4.2.2 塔板参数计算和选择4.2.2.1 塔径的计算 (44)4.2.2.2 溢流装置的确定 (45)4.2.2.3 安定区与边缘区的确定 (46)4.2.2.4 鼓泡区阀孔数的确定及排列 (46)4.2.2.5 开孔率计算 (48)4.2.3 塔盘流体力学验算4.2.2.1 塔板压降 (48)4.2.2.2 降液管停留时间 (48)4.2.2.3 雾沫夹带 (50)4.2.4 负荷性能图4.2.4.1 液相下限线 (51)4.2.4.2 液相上限线 (51)4.2.4.3 漏液线…………………………………………….524.2.4.4 过量雾沫夹带线 (52)4.2.4.5 液泛线…………………………………………….534.2.4.6 性能负荷图 (55)5 辅助设备的设计5.1 塔顶全凝器的计算及选型 (56)5.2 塔底再沸器面积的计算及选型 (60)5.3 其他辅助设备的计算及选型5.3.1 接管5.3.1.1 进料管 (60)5.3.1.2 回流管 (61)5.3.1.2 塔釜出料管 (61)5.3.1.3 再沸器蒸汽进口管 (61)5.3.1.4 冷凝水管 (62)5.3.2 预热器………………………………………………..5.3.3 泵5.3.1.5 冷凝水泵 (62)5.3.7 进料泵 (63)6 计算结果汇总 (65)7 致谢 (66)7 参考文献 (69)三附录：1精馏段塔板布置图 (70)2提馏段塔板布置图 (71)一．概述：塔设备一般分为级间接触式和连续接触式两大类。

盐城师范学院化工原理课程设计2013－2014学年度化学化工学院材料化学专业班级11（6）学号题目名称化工原理课程设计学生姓名陈清指导教师王俊设计时间：2013年11月25日～2013年12月8日化工原理课程设计任务书化学化工学院材料化学专业班级化11本（6）清学号 11233526指导教师王俊职务(称)2013年 11 月 25 日目录摘要 (2)第一章概述 (3)1.1 塔设备的类型 (4)1.2 板式塔与填料塔的比较及选型 (4)1.2.1 板式塔与填料塔的比较 (4)1.2.2塔设备的选型 (5)第二章设计任务 (6)2.1 设计摘要 (6)2.2 设计任务和条件 (6)第三章设计方案简介——板式塔的设计 (7)3.1 设计方案的确定 (7)3.1.1 装置流程的确定 (7)3.1.2操作压力的选择 (8)3.1.3进料状况的选择 (8)3.1.4加热方式的选择 (8)3.1.5回流比的选择 (9)3.2 塔板的类型与选择 (9)3.2.1塔板的类型 (9)3.2.2 塔板的选择 (11)第四章浮阀塔精馏工艺设计 (12)4.1工艺计算 (12)4.1.1全塔物料衡算 (12)4.1.2 Rmin的确定 (13)4.1.3 塔板数的确定 (15)4.2 精馏塔的操作工艺条件及相关物性数据的计算 (20)4.2.1 操作压力 (20)4.2.2 操作温度 (20)4.2.3 平均摩尔质量 (20)4.2.4平均密度 (21)5.2.5液体平均表面力的计算 (23)4.3精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (25)4.3.1塔径的计算 (25)4.3.2精馏塔有效高度的计算 (28)4.3.3塔高的计算 (28)4.4塔板主要工艺尺寸的计算 (30)4.4.1溢流装置的设计 (30)4.4.2塔板布置及浮阀数目与排列 (33)4.5塔板流体力学验算 (35)4.5.1气相通过浮阀塔板的压降 (35)4.5.2淹塔 (36)4.5.3雾沫夹带 (37)4.6塔板负荷性能图（精馏段） (39)4.6.1雾沫夹带线 (39)4.6.2液泛线 (40)4.6.3液相负荷上限线 (41)4.6.4漏液线 (41)4.6.5液相负荷下限线 (41)4.6´塔板负荷性能图（提馏段） (42)4.6.1´雾沫夹带线 (42)4.6.2´液泛线 (43)4.6.3´液相负荷上限线 (44)4.6.4´漏液线 (44)4.6.5´液相负荷下限线 (45)参考文献 (47)课程设计心得 (47)摘要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，其部分是均相混合物。

目录第一章概述 (3)1.1塔设备的类型 (3)1.2板式塔与填料塔的比较及选型 (3)1.2.1 板式塔与填料塔的比较及选型 (3)1.2.2 塔设备的选型 (4)第二章设计任务 (5)2.1 设计摘要 (5)2.2 设计任务及条件 (6)2.3 设计任务书 (6)第三章设计方案简介 (8)3.1 设计方案的确定 (8)3.1.1 装置流程的确定 (8)3.1.2 操作压力的选择 (8)3.1.3 进料状况的选择 (9)3.1.4 加热方式的选择 (9)3.1.5 回流比的选择 (9)3.2 塔板的类型与选择 (9)3.2.1 塔板的类型 (9)3.2.2 塔板的选择 (11)第四章浮阀塔精馏工艺设计 (11)4.1 工艺计算 (11)4.1.1 全塔物料衡算 (11)的确定 (12)4.1.2 Rmin4.1.3 塔板数的确定 (14)4.2 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (19)4.2.1 操作压力 (19)4.2.2 操作温度 (19)4.2.3 平均摩尔质量 (20)4.2.4 平均密度 (21)4.2.5 液体平均表面张力计算 (22)4.3 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (24)4.3.1 塔径的计算 (24)4.3.2 精馏塔有效高度的计算 (27)4.3.3 塔高的计算 (27)4.4 塔板主要工艺尺寸的计算 (28)4.4.1 溢流装置计算 (28)4.4.2 塔板布置及浮阀数目与排列 (31)4.5 塔板流体力学验算 (33)4.5.1 气相通过浮阀塔板的压降 (33)4.5.2 淹塔 (34)4.5.3 雾沫夹带 (35)4.6 塔板负荷性能图 (37)4.6.1 雾沫夹带线 (37)4.6.2 液泛线 (38)4.6.3 液相负荷上限线 (39)4.6.4 漏液线 (39)4.6.5 液相负荷下限线 (40)工艺设计计算结果与主要符号说明 (44)主要参考文献 (46)课程设计心得 (46)第一章概述1.1 塔设备的类型塔设备是化工、石油化工、生物化工、制药等生产过程中广泛采用的传质设备。