乙醇——水不同精馏分离操作过程塔效率的确定

乙醇及水的精馏塔设计
首先，需要确定乙醇和水的混合物的物理性质。

乙醇和水的沸点非常
接近，因此在设计精馏塔时，必须考虑适当的操作条件，以便有效地分离
乙醇和水。

在精馏塔的设计过程中，首先需要选择适当的塔型。

常见的乙醇和水
的分离塔包括简单塔和精馏塔。

简单塔由一个塔板组成，可用于低温分离，而精馏塔则包含多个塔板，可以提供更高的分离效率。

其次，需要考虑精馏塔的高度。

精馏塔的高度决定了分离的效率。

通
常情况下，精馏塔的高度越高，分离效率越高。

然而，高塔会增加成本和
能耗，因此需要在效率和经济性之间做权衡。

此外，需要选择适当的回流比。

回流比是指流经塔板上部的液体返回
到塔底的比例。

适当的回流比可以提高分离效率，但过高的回流比可能导
致能耗过高。

还需要考虑乙醇和水的进料浓度。

通常情况下，浓度较高的进料可以
提高分离效果，但也会增加能耗。

因此，需要找到一个经济和效率之间的
平衡点。

在设计乙醇和水的精馏塔时，还需要考虑传热和传质方面的问题。

特
别是在塔内的塔板上，需要考虑适当的传热和传质设备，以确保有效的分离。

最后，需要进行塔的热力学计算和模拟，以评估设计的可行性和最佳
性能。

这可以通过使用软件模拟工具，如Aspen Plus、CHEMCAD等来完成。

综上所述，乙醇及水的精馏塔设计需要考虑塔的类型、高度、回流比、进料浓度等因素。

通过综合考虑这些关键参数，可以设计出经济、高效的
乙醇和水精馏塔，满足工业生产的需求。

分离乙醇—水混合液的筛板精馏塔设计课题名称：化工课程设计任务书系别：化环学院专业：化工2班学号：040940210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，20052. 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. 2004，017、化工设备设计全书编辑委员会.化工设备设计全书-换热器；化学工业出版社：北京. 2004，018、化工设备设计全书编辑委员会.化工设备设计全书-管道；化学工业出版社：北京. 2004，019.陈敏恒. 化工原理(第三版). 北京：化学工业出版社，2006目录第一章设计方案简介 (8)第二章工艺流程图及说明 (10)第三章塔板的工艺计算 (12)3.1 精馏塔全塔物料衡算 (12)3.2 乙醇和水的物性参数计算 (13)温度 (13)密度 (14)混合液体表面张力 (17)相对挥发度 (18)混合物的粘度 (19)3.3理论塔板和实际塔板数的计算 (20)第四章塔体的主要工艺尺寸计算 (23)4.1塔体主要尺寸确定 (23)塔径的初步计算 (23)溢流装置计算 (26)4.2 筛板的流体力学验算 (29)气相通过浮阀塔板的压降 (29)淹塔 (31)精馏段 (31)提留段 (31)物沫夹带 (32)精馏段 (32)提留段 (33)漏液点气速 (33)4.3塔板负荷性能曲线 (34)物沫夹带线 (34)液泛线 (35)液相负荷上限 (36)漏液线 (36)液相负荷下限 (37)第五章板式塔的结构 (40)5.1塔总高的计算 (40)塔的顶部空间高度 (40)塔的底部空间高度 (40)人孔 (40)裙座 (41)筒体与封头 (42)进料管 (42)回流管 (43)塔底出料管 (43)塔顶蒸汽出料管 (44)塔底进气管 (44)5.3法兰 (45)第六章附属设备的计算 (47)6.1 热量衡算 (47)6.2附属设备的选型 (49)再沸器 (49)塔顶回流冷凝器 (50)塔顶产品冷凝器 (51)塔底产品冷凝器 (51)原料预热器 (51)蒸汽喷出器 (52)第七章设计评述 (53)精馏塔工艺设计计算结果总表 (55)主要符号说明 (57)参考文献 (61)第一章设计方案简介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。

乙醇——水不同精馏分离操作过程塔效率的确定李春鹏金丽军（沈阳化工学院，材料学院高分子材料0406，110142）摘要精馏是分离均相混合液的重要方法之一，化工生产中常用的精馏设备主要有填料塔和板式塔两大类，本文主要研究的是用板式塔中的筛板塔分离乙醇——水二元混合物，根据不同操作条件即精馏塔全回流和部分回流（R=3,R=5）条件下，确定理论塔板数，进而由公式ET =NT/NP*100％确定塔效率。

结论：加热电压为121V的全回流条件下塔效率为82.86％，加热电压为129V的全回流条件下塔效率为97.14％；R=3时，塔效率为98.14％，R=5时，塔效率为95.14％。

关键字：精馏乙醇——水塔效率回流比Ethanol——water distillation tower efficiency of the different operating processLichunpeng JinLijun(shenyang insitiute of chemical technology, polymer material 0406 of school of material science and engineering 110142 )AbstractDistillation is one of the important ways of the separation of the mixture，Chemical production equipment used in the main distillation towers is two kinds . This paper studies the plate tower is the sieve tower ethanol -- water mixtures . Under the distillation of the entire return and return (R = 3, R = 5) conditions .Identified a number of theoretical plates ,by E T=N T/N P*100％to determine the efficiency of tower , Conclusion: when heating voltage is 121 V under the conditions of total reflux, the tower efficiency is 82.86% ,when it is 129 V , the tower efficiency is 97.14%, when R=3 , the tower efficiency is 98.14%,and when R=5 , the tower efficiency is 95.14%Keywords ：Distillation Ethanol -- water tower efficiency Reflux Ratio一引言蒸馏是借助液体混合物中各组分的挥发性的不同而进行分离的化工单元操作，若将混合物加热到沸腾（只令其部分汽化），沸点低的组分（易挥发组分或轻组分）在气相中的浓度比在液相中的浓度要高，沸点高的组分（难挥发组分或重组分）在液相中浓度比在汽相中的高。

标准文档乙醇-水精馏塔实验一、实验目的：1.了解板式精馏塔的结构和操作。

2.学习精馏塔性能参数的测量方法，并掌握其影响因素。

二、实验内容:1.测定精馏塔在全回流条件下,稳定操作后的全塔理论塔板数和总板效率。

2.测定精馏塔在部分回流条件下,稳定操作后的全塔理论塔板数和总板效率。

三、实验原理：对于二元物系，如已知其汽液平衡数据，则根据精馏塔的原料液组成，进料热状况，操作回流比及塔顶馏出液组成，塔底釜液组成可以求出该塔的理论板数N T .按照式1可以得到总板效率E T ,其中N P 为实际塔板数。

E T %100⨯=PTN N （1） 部分回流时，进料热状况参数的计算式为mmF BP Pm r r t t C q +-=)( （2）式中： t F — 进料温度，℃ 。

t BP — 进料的泡点温度，℃ 。

Cpm — 进料液体在平均温度（t F + t P ）/2下的比热，kJ/（kmol • ℃） r m — 进料液体在其组成和泡点温度下的汽化潜热，kJ/kmol222111x M C x M C Cpm P P += kJ/（kmol • ℃） （3） 222111x M r x M r r m += kJ/kmol （4） 式中： C P1， C P2 —分别为纯组份1和组份2在平均温度下的比热，kJ/（kg • ℃）。

r 1,r 2 —分别为纯组份1和组份2在泡点温度下的汽化潜热，kJ/kg 。

M 1，M 2—分别为纯组份1和组份2的摩尔质量，kJ/kmol 。

x 1,x 2—分别为纯组份1和组份2在进料中的摩尔分率。

四、实验装置基本情况:1．实验设备流程图（如图1所示）：图1 精馏实验装置流程图1-储料罐；2-进料泵；3-放料阀；4-加热器；5-直接进料阀； 6-间接进料阀；7-进料流量计；8-高位槽；9-玻璃观察段； 10-精馏塔；11-塔釜取样阀；12-釜液放空阀；13-塔顶冷凝器； 14-回流比流量计；15-塔顶取样阀；16-塔顶液回收罐； 17-放空阀；18-冷却水流量计；19-塔釜储料罐；20-塔釜冷凝器； 21-第8块板进料阀；22-第9块板进料阀；23-第10块板进料阀； 24-液位计；25-料液循环阀；26-釜残液出料阀;27-进料入口阀；28-指针压力表2.实验设备主要技术参数：精馏塔实验装置结构参数见表1：表1 精馏塔结构参数表2 乙醇─水 t-x-y 关系 (以乙醇摩尔分率表示，x-液相，y-气相 )乙醇沸点: 78.3℃; 水沸点:100.0℃.3．实验仪器及试剂：（1）实验物系：乙醇─水（本试验也可用乙醇-正丙醇物系）；（2）实验物系纯度要求: 化学纯或分析纯；（3）实验物系平衡关系见表2；（4）实验物系浓度要求: 15-25％(乙醇质量百分数)，浓度分析使用酒精计，酒精计为体积分数，通过查《酒精体积分数、质量分数、密度对照表》可得酒精的质量分数W，通过质量分率求出摩尔分率(XＡ)，公式如下: 乙醇分子量ＭＡ＝46; 水分子量ＭB＝18BA AAAAA M W M W M W X )](1[)()(-+=3．实验设备面板图（如图2所示）：图2 精馏设备仪表面板图五、实验方法及步骤： 1.实验前检查准备工作：配制一定浓度(质量浓度 20％左右)的乙醇─水混合液(总容量25升左右),倒入储料罐中。

乙醇精馏塔化工原理课程设计---分离乙醇-水混合物精馏塔设计化工原理课程设计分离乙醇-水混合物精馏塔设计学院：化学工程学院专业：学号：姓名：指导教师：时间： 2012年6月13日星期三化工原理课程设计任务书一、设计题目：分离乙醇-水混合物精馏塔设计二、原始数据：a）原料液组成：乙醇 20 % 产品中：乙醇含量≥94% 残液中≤4%b）生产能力：6万吨/年c）操作条件进料状态：自定操作压力：自定加热蒸汽压力：自定冷却水温度：自定三、设计说明书内容：a）概述b）流程的确定与说明c）塔板数的计算（板式塔）；或填料层高度计算（填料塔）d) 塔径的计算e）1）塔板结构计算；a 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。

2）填料塔流体力学计算；a 压力降；b 喷淋密度计算f）其它（1）热量衡算—冷却水与加热蒸汽消耗量的计算（2）冷凝器与再沸器传热面的计算与选型（板式塔）（3）除沫器设计g）料液泵的选型h）计算结果一览表目录前言 (2)一、概述 (2)二、精馏系统工艺流程的确定 (3)三、物料衡算 (3)四、塔板数计算 (3)1、理论塔板数的确定2、总板效率估计3、计算实际塔板数五、塔板结构的工艺设计 (5)1、初选塔板间距2、塔径计算3、塔板上溢流型式的确定4、塔板布置5、塔板各部分面积和对应气速计算六、塔板流体力学校核 (10)1、板上溢流强度检查2、气体通过塔板的压力降计算3、液面落差校核4、漏液点气速校核5、降液管内液面高度和液体停留时间校核七、塔板负荷性能图 (12)1、负荷性能图的绘制2、塔板结构设计评述八、塔总体结构 (13)1、塔高的计算2、接管3、人孔和手孔九、精馏塔附属设备选型设算 (18)参考资料 (18)附录1、乙醇～水溶液的密度 (18)2、乙醇～水溶液汽液平衡数据（常压） (19)3、乙醇～水蒸汽在沸腾条件下的密度 (20)4、苯、甲苯的密度、表面张力和汽化潜热 (20)5、总传热系数（列管换热器）的大致范围 (20)6、乙醇～水混合物的热焓 (21)摘要精馏是利用物质沸点的不同，多次的进行混合蒸气的部分冷凝和混合液的部分蒸发的过程，以达到分离的目的。

乙醇-水精馏实验报告实验名称：共沸精馏实验人员：同组人：实验地点：实验时间：班级/学号：指导教师：实验成绩：共沸精馏一、实验目的1. 通过实验加深对共沸精馏过程的理解2. 熟悉精馏设备的构造掌握精馏操作方法3. 能够对精馏过程做全塔物料衡算4. 学会使用气相色谱分析气、液两相组成。

二、实验原理精馏是利用不同组份在气-液两相间的分配，通过多次气液两相间的传质和传热来达到分离的目的。

对于不同的分离对象，精馏方法也会有所差异。

例如分离乙醇和水的二元物系。

由于乙醇和水可以形成共沸物而且常压下的共沸温度和乙醇的沸点温度极为相近。

所以采用普通精馏方法只能得到乙醇和水的混合物。

而无法得到无水乙醇。

为此，在乙醇-水系统中加入第三种物质，该物质被称为共沸剂。

共沸剂具有能和被分离系统中的一种或几种物质形成最低共沸物的特性。

在精馏过程中共沸剂将以共沸物的形式从塔顶蒸出，塔釜则得到无水乙醇。

这种方法就称作共沸精馏。

乙醇-水系统加入共沸剂苯以后可以形成四种共沸物。

现将它们在常压下的共沸温度、共沸组成列于表1。

为了便于比较再将乙醇、水、苯三种纯物质常压下的沸点列于表2。

从表1和表2列出沸点看除乙醇-水二元共沸物的共沸物与乙醇沸点相近之外其余三种共沸物的沸点与乙醇沸点均有10℃左右的温度差。

因此，可以设法使水和苯以共沸物的方式从塔顶分离出来，塔釜则得到无水乙醇。

整个精馏过程可以用图1来说明。

图中A、B、W分别为乙醇、苯和水的英文字头，ABZ,AWZ,BWZ代表三个二元共沸物，T表示三元共沸物。

图中的曲线为25℃下的乙醇、水、苯三元共沸物的溶解度曲线。

该曲线的下方为两相区上方为均相区。

图中标出的三元共沸组成点T是处在两相区内。

以T为中心连接三种纯物质A、B、W及三个二元共沸点组成点ABZ、AWZ、BWZ将该图分为六个小三角形。

如果原料液的组成点落在某个小三角形内。

当塔顶采用混相回流时精馏的最终结果只能得到这个小三角形三个顶点所代表的物质。

乙醇—水双组份溶液精馏塔的数值计算法乙醇-水双组分溶液精馏塔是一种常用于分离和纯化乙醇和水混合物的设备。

它由多个塔板组成，通过将混合物加热至汽化，并在不同塔板上进行蒸馏过程，将混合物分离成不同浓度的乙醇和水。

数值计算法是一种常用的方法，用于模拟和优化乙醇-水双组分溶液精馏塔的操作。

该方法基于一系列的物质平衡和热平衡方程，以数值方式求解出塔板上的物质和能量传递过程，从而对塔的操作参数进行优化。

首先，需要建立用于模拟塔的数学模型。

这个模型基于塔的几何形状、热物性、传质速率、传热速率等参数。

常用模型包括平衡模型、动态模型和传递功能模型等。

其次，需要在模型中引入相应的边界条件。

这些边界条件可能包括进料浓度、进料温度、进料流量、塔板数、塔板间隔等。

边界条件的选择将直接影响到模拟结果的准确性和可靠性。

然后，使用数值方法对建立的数学模型进行求解。

这里通常采用一种数值求解器，例如有限差分法或有限元法，通过离散化物质和能量传递过程，将方程组转化为一个线性或非线性方程组，并对其进行求解。

最后，对求解结果进行分析和优化。

通过分析模拟结果，可以得到塔板上的乙醇和水的浓度分布、温度、压力等信息。

根据相应的物质平衡和热平衡方程，可以对塔的操作参数进行优化，例如提高塔的分离效果、降低能耗等。

需要注意的是，乙醇-水双组分溶液精馏塔的数值计算法是一个复杂且耗时的过程。

在进行数值计算之前，需要对塔的结构和操作参数进行合理的假设和估计。

此外，还需要对模型的准确性和可靠性进行严格的验证和验证实验。

总之，乙醇-水双组分溶液精馏塔的数值计算法是一种重要的工程设计和优化方法。

它可以为塔的设计和操作提供科学依据，提高乙醇和水的分离效率和产品纯度，降低能耗和成本。

在实际应用中，需要根据具体的工艺要求和经济目标，对数值计算结果进行进一步的调整和优化。

分离乙醇—水的精馏塔设计设计人员：1所在班级：化学工程与工艺成绩：指导老师：日期：化工原理课程设计任务书一、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90％；（3）塔顶易挥发组分回收率为99％;（4）生产能力为50000吨/年90％的乙醇产品；（5）每年按330天计，每天24小时连续运行。

（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）2e）单板压降 kPa。

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）;3五、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。

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：进精馏塔的料液含乙醇35％(质量分数,下同），其余为水；产品的乙醇含量不得低于90%;塔顶易挥发组分回收率为99％,生产能力为50000吨/年90%的乙醇产品；每年按330天计，每天24小时连续运行.塔顶压强 4kPa(表压）进料热状态自选回流比自选加热蒸汽压力低压蒸汽（或自选）单板压降≤0.7kPa。

三、设备形式：筛板塔四、设计内容：1）精馏塔的物料衡算：原料乙醇的组成xF＝＝0。

1740原料乙醇组成 xD0.7788塔顶易挥发组分回收率90％平均摩尔质量 MF =4由于生产能力50000吨／年，。

竭诚为您提供优质文档/双击可除乙醇-水精馏实验报告篇一：精馏法分离乙醇—水报告化工基础实验报告精馏法分离乙醇—水体系姓名：李伟峰学号：系别：_____化学工程系______专业：石油加工生产技术年级：20XX级同组人：_赖仪凤,周春丹,陈茂飞,李伟勇指导教师：_____陈少峰，梁燕，________20XX年11月13一、实验目的(1)熟悉板式塔的结构及精馏流程；(2)理论联系实际，掌握精馏塔的操作；(3)学会精馏塔塔效率的测定方法。

(4)了解填料精馏塔的基本结构，熟悉精馏的工艺流程。

(5)掌握精馏过程的基本操作及调节方法。

(6)掌握测定塔顶、塔釜溶液浓度的实验方法。

(7)掌握精馏塔性能参数的测定方法，并掌握其影响因素。

(8)掌握用图解法求取理论板数的方法。

二．实验方法本实验采用精馏法对乙醇—水混合液进行分离提纯，通过对全回流和部分回流条件下各参数的测定，进而由图解法求取其理论塔板数，确定出最适宜的精馏分离操作条件，并采用等板高度（heTp）来表示其分离能力。

1.实验装置与流程本实验装置的主体设备是填料精馏塔，配套的有加料系统、回流系统、产品出料管路、残液出料管路、进料泵和一些测量、控制仪表。

精馏装置由板式精馏塔主体(包括塔釜、塔身和塔顶冷凝器)、加料系统，产品贮槽及测量仪表所组成。

本精馏装置所采用的精馏塔为筛板塔，塔内径为50mm，塔板15块，板间距为100mm，开孔率4-6%、降液管管径φ14*2；塔釜以2支1kw的电加热棒进行加热，其中一支是常加热，而另一支通过自耦变压器可在0～1kw范围内调节；塔顶为盘管式冷凝器，上升蒸汽在盘管外冷凝，冷凝液流至分配器储槽，一部分回流至塔内，一部分作为产品输出。

料液由泵输送，经转子流量计计量后加入塔内。

本实验料液为乙醇溶液，由进料泵打入塔内，釜内液体由电加热器加热汽化，经填料层内填料完成传质传热过程，进入盘管式换热器管程，壳层的冷却水全部冷凝成液体，再从集液器流出，一部分作为回流液从塔顶流入塔内，另一部分作为产品馏出，进入产品贮罐；残液经釜液转子流量计流入釜液贮罐。