化工热力学大作业---乙醇与水物性分析

化学化工学院《化工原理》课程设计设计题目乙醇—水精馏搭的设计学生姓名班级学号指导教师姓名化学化工学院设计题目乙醇—水精馏塔的设计设计条件及任务：设计体系：乙醇—水体系设计条件：1.进精馏塔料液含乙醇25%（质量）。

2.产品含量不得低于94% （质量）。

3.残液中乙醇含量不高于0.1%（质量）。

4.生产能力：日产（24小时）20吨94%（质量）的乙醇产品。

操作条件：精馏塔顶压力 4kPa（表压）进料状况q=1回流比R/R min=1.3单板压降不大于0.7kPa加热蒸汽压力低压蒸汽设备型式筛板塔设计内容一．设计方案的确定及流程说明（一）分离方式的选择待分离的体系为乙醇-水体系，对于均相混合物的分离，采用简单的机械分离过程是没有用的，必须采用传质分离过程才能将其分开，而由于乙醇和水可以以任意比例互溶，溶解度很大，一般不能采用萃取操作将其分离，因此最终选用精馏作为分离乙醇和水的方法（二）选塔依据筛板塔是现今应用最广泛的一种塔型，设计比较成熟，具体优点如下：1）结构简单，金属耗量少，造价低廉2）气提压降小，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（三）塔压精馏可以在减压、常压、加压的条件下进行，常压下为气态或泡点为室温的混合物，可以采用加压精馏；常压下泡点为室温至150℃左右的混合液，一般采用常压精馏；对于常压下泡点较高或热敏性物质，宜采用减压精馏，以降低操作温度。

乙醇和水的沸点分别为78℃和100℃，因此采用常压精馏，塔顶压力为（101.3+4）kPa。

(四)进料状态进料状态分五种，包括冷夜进料、泡点进料、气液混合进料、饱和蒸汽进料、过热蒸汽进料。

在实际生产中，以接近泡点的冷进料和泡点进料者居多，泡点进料时精馏段和提馏段的塔径相同，无论是设计计算还是实际加工制造这样的精馏塔都比较容易，因此选择加料方式为泡点进料。

（五）塔釜加热方式一般塔釜都设置再沸器，输入一定热量使部分液体气化，产生上升蒸汽，使精馏过程得以进行，大多数情况下均采用间接加热，但是对于塔内重组分是水的体系来说，由于水将作为塔釜产品从塔底排除，此时就可以省去一个再沸器，采用直接蒸汽加热的方式来对塔釜加热，本体系中乙醇为轻组分，水为重组分，因此可采用直接蒸汽加热，提供的蒸汽压力为101.3KPa （表压），可作为加热的热源。

化工原理一、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 (10)3.1物料衡算 (10)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 (13)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 (18)4.3.2 塔径的圆整 (19)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） (19)4.4.3 筛孔数及排列并计算开孔率 (20)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 (25)5.2.5 漏液限校核 (25)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 (28)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 (31)7.3管道设计与选择 (33)7.4 泵的选型 (34)7.5 辅助设备总汇................................................................................................................ .. 34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。

实验五：精馏（乙醇—水）分离一、实验目的：1、熟悉精馏的工艺流程，掌握精馏实验的操作方法。

2、了解板式塔的结构，观察塔板上气-液接触状况。

3、测测定全回流时的全塔效率及单板效率。

4、测定部分回流时的全塔效率。

5、测定全塔的浓度或温度分布。

6、测定塔釜再沸器的沸腾给热系数二、基本原理1.在板式蒸馏塔中，混合液的蒸汽逐板上升，回流液逐板下降，气液两相在塔板上接触，实现传质、传热过程而达到分离的目的。

如果在每层塔板上，上升的蒸汽与下降的液体处于平衡状态，则该塔板称之为理论塔板。

然而在实际操做过程中由于接触时间有限，气液两相不可能达到平衡，即实际塔板的分离效果达不到一块理论塔板的作用。

因此，完成一定的分离任务，精馏塔所需的实际塔板数总是比理论塔板数多。

对于双组分混合液的蒸馏，若已知汽液平衡数据，测得塔顶流出液组成Xd、釜残液组成Xw ，液料组成Xf及回流比R和进料状态，就可用图解法在y-x图上，或用其他方法求出理论塔板数Nt。

精馏塔的全塔效率Et为理论塔板数与实际塔板数N之比，既： Et=Nt/N 影响塔板效率的因素很多，大致可归结为：流体的物理性质（如粘度、密度、相对挥发度和表面张力等）、塔板结构以及塔的操作条件等。

由于影响塔板效率的因素相当复杂，目前塔板效率仍以实验测定给出。

2.精馏塔的单板效率Em可以根据气相（或液相）通过测定塔板的浓度变化进行计算。

若以液相浓度变化计算，则为： E ml=(X n-1-X n) / (X n-1- X n*)若以气相浓度变化计算，则为： E mv=(Y n-Y n+1) / ( Y n*-Y n-1) 式中：Xn-1-----第n-1块板下降的液体组成，摩尔分率；Xn-------第n块板下降的液体组成，摩尔分率；X n*------第n块板上与升蒸汽Yn相平衡的液相组成，摩尔分率；Yn+1-----第n+1块板上升蒸汽组成，摩尔分率；Yn-------第n块板上升蒸汽组成，摩尔分率；Y n*------第n块板上与下降液体Xn相平衡的气相组成，摩尔分率。

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。

化工原理课程设计课题名称乙醇-水分离过程筛板精馏塔设计院系可再生能源学院班级应用化学0901班学号1091100128学生姓名蔡文震指导老师覃吴设计周数 1目录一、化工原理课程设计任务书 (4)1.1设计题目 (4)1.2原始数据及条件： (4)二、塔板工艺设计 (4)2.1精馏塔全塔物料衡算 (4)2.2乙醇和水的物性参数计算 (5)2.2.1 温度 (5)2.2.2 密度 (6)2.2.3相对挥发度 (9)2.2.4混合物的黏度 (9)2.2.5混合液体的表面张力 (9)2.3塔板的计算 (10)2.3.1 q、精馏段、提留段方程计算 (10)2.3.2理论塔板计算 (12)2.3.3实际塔板计算 (12)2.4操作压力的计算 (13)三、塔体的工艺尺寸计算 (13)3.1塔径的初步计算 (13)3.1.1气液相体积流量计算 (13)3.1.2塔径计算 (13)3.2塔体有效高度的计算 (15)3.3精馏塔的塔高计算 (16)3.4溢流装置 (16)3.4.1堰长 (16)3.4.2溢流堰高度 (16)3.4.3弓形降液管宽度和截面积 (17)3.5塔板布置 (17)3.5.1塔板的分块 (17)3.5.2边缘区宽度的确定 (18)3.5.3开孔区面积计算 (18)3.5.4筛孔计算及其排列 (18)四、筛板的流体力学验算 (19)4.1塔板压降 (19)4.1.1干板阻力 (19)4.1.2气体通过液层的阻力 (19)4.1.3液体表面张力的阻力（很小可以忽略不计） (20)4.1.4气体通过每层板的压降 (20)4.2液沫夹带 (20)4.3漏液 (21)4.4液泛 (21)五、塔板负荷性能图 (22)5.1漏液线 (22)5.2液沫夹带线 (22)5.3液相负荷下限线 (24)5.4液相负荷上限线 (24)5.5液泛线 (24)5.6图表汇总及负荷曲线图 (26)六、主要工艺接管尺寸的计算和选取 (26)七、课程设计总结 (27)八、参考文献 (28)一、化工原理课程设计任务书1.1设计题目分离乙醇一水筛板精馏塔的设计1.2原始数据及条件：生产能力：年处理乙醇一水混合液2.6万吨/年（约为87吨/天）。

乙醇水体系常压气液平衡实验报告今天咱们聊聊一个非常有趣的话题，乙醇和水的气液平衡实验。

说到这，可能有些小伙伴会觉得这听起来有点儿专业，其实不然，咱们就像在喝酒，稍微扯一下就行了。

乙醇，大家都知道，它就是咱们喝的酒精，水嘛，日常生活中随处可见。

把这两者混合在一起，会发生什么呢？真是太好玩了，等着你们看哦。

实验开始前，咱们得准备一些东西。

实验器材要齐全，别的倒无所谓，但一定要有一个玻璃烧瓶，这可真是必备之物。

然后再准备好乙醇和水，最好是纯的，没杂质那种。

别小看这两样，配比得当，能让整个实验的结果就像调酒一样，妙不可言！为了让大家心里有个数，我推荐用体积比来测量，比如说一份乙醇加三份水，绝对能让你体验到气液平衡的奥妙。

把乙醇和水放进烧瓶里，摇一摇，让它们充分混合。

这个过程就像是你跟朋友一起喝酒，得有点互动才能好喝嘛。

别忘了，混合的时候要小心点，别让它们溅出来，毕竟这是实验，不是玩水枪。

混合完毕后，就得加热，慢慢加热，切记，火候得掌握好，就像炒菜一样，过了火就不好吃了。

在加热的过程中，咱们可以观察到气体慢慢冒出来，真的就像是小气泡在跳舞。

这个时候，实验的气氛越来越热烈，就像是在聚会一样，气氛一下子就起来了。

水和乙醇的气液平衡就开始形成，这时候得用一个冷凝器，把气体冷却，回流到液体中。

这个过程有点像咱们吃完饭后，喝一杯水，解解渴，又回到了起点。

然后，咱们就要开始测量气体的组成和压力。

这一步可关键了，得小心翼翼，确保数据的准确性。

气体的组成就像是朋友的性格，有的人爱玩，有的人稳重，咱们得搞清楚它们的比例，才能知道它们是怎么互相影响的。

根据气压和温度的变化，咱们可以计算出气液平衡的常数，真是让人感叹科学的魅力呀。

这时候，实验的结果出来了，大家一定好奇，结果究竟是什么。

经过一番折腾，咱们得到了乙醇和水的气液平衡图。

这可真是个大看点，图表上清清楚楚，明明白白地展示了不同温度下，气体和液体的比例。

看着图表，心里那叫一个舒服，像是把所有的秘密都揭开了。

大连民族学院化工原理课程设计说明书题目：乙醇—水连续精馏塔的设计设计人： 1104系别：生物工程班级：生物工程121班指导教师：老师设计日期：2014 年 10 月21 日~ 11月3日温馨提示：本设计有一小部分计算存在错误，但步骤应该没问题化工原理课程设计任务书一、设计题目乙醇—水精馏塔的设计。

二、设计任务及操作条件1.进精馏塔的料液含乙醇30%（质量），其余为水。

2.产品的乙醇含量不得低于92.5%（质量）。

3.残液中乙醇含量不得高于0.1%（质量）。

4.处理量为17500t/a，年生产时间为7200h。

5.操作条件（1）精馏塔顶端压强 4kPa（表压）。

（2）进料热状态泡点进料。

（3）回流比 R=2Rmin（4）加热蒸汽低压蒸汽。

（5）单板压降≯0.7kPa。

三、设备型式设备型式为筛板塔。

四、厂址厂址为大连地区。

五、设计内容1.设计方案的确定及流程说明2.塔的工艺计算3.塔和塔板主要工艺尺寸的设计（1）塔高、塔径及塔板结构尺寸的确定。

（2）塔板的流体力学验算。

（3）塔板的负荷性能图。

4.设计结果概要或设计一览表5.辅助设备选型与计算6.生产工艺流程图及精馏塔的工艺条件图7.对本设计的评述或有关问题的分析讨论目录前言 (1)第一章概述 (1)1.1塔型选择 (1)1.2操作压强选择 (1)1.3进料热状态选择 (1)1.4加热方式 (2)1.5回流比的选择 (2)1.6精馏流程的确定 (2)第二章主要基础数据 (2)2.1水和乙醇的物理性质 (2)2.2常压下乙醇—水的气液平衡数据 (3)2.3 A,B,C—Antoine常数 (4)第三章设计计算 (4)3.1塔的物料衡算 (4)3.1.1 料液及塔顶、塔底产品含乙醇摩尔分率 (4)3.1.2 平均分子量 (4)3.1.3 物料衡算 (4)3.2塔板数的确定 (4)3.2.1 理论塔板数N的求取 (4)T的求取 (5)3.2.2 全塔效率ET3.2.3 实际塔板数N (6)3.3塔的工艺条件及物性数据计算 (6) (6)3.3.1操作压强Pm3.3.2温度t (6)m (6)3.3.3平均摩尔质量Mm3.3.4平均密度ρ (7)m3.3.5液体表面张力σ (8)m3.3.6液体粘度μ (8)Lm3.4气液负荷计算 (9)3.5塔和塔板主要工艺尺寸计算 (9)3.5.1塔径D (9)3.5.2溢流装置 (11)3.5.3塔板布置 (12)3.5.4筛孔数n与开孔率φ (13)3.5.5塔有效高度Z (13)3.5.6塔高计算 (13)3.6筛板的流体力学验算 (14) (14)3.6.1气体通过筛板压强降的液柱高度hp的验算 (15)3.6.2雾沫夹带量eV3.6.3漏液的验算 (15)3.6.4液泛的验算 (15)3.7塔板负荷性能图 (16)3.7.1雾沫夹带线（1） (16)3.7.2液泛线（2） (17)3.7.3液相负荷上限线（3） (18)3.7.4漏液线（气相负荷下限线）（4） (18)3.7.5液相负荷下限线（5） (18)3.8筛板塔的工艺设计计算结果总表 (20)3.9精馏塔附属设备选型与计算 (20)3.9.1冷凝器计算 (20)3.9.2预热器计算 (21)3.9.3各接管尺寸计算 (21)第四章设计评述与心得 (23)4.1设计中存在的问题及分析 (23)4.2设计心得 (23)参考文献 (24)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。

化⼯原理⼄醇⽔课程设计汇总定稿版化⼯原理⼄醇⽔课程设计汇总HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】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）计算结果⼀览表第⼀章课程设计报告内容⼀、精馏流程的确定⼄醇、⽔混合料液经原料预热器加热⾄泡点后，送⼊精馏塔。

塔顶上升蒸汽采⽤全凝器冷凝后，⼀部分作为回流，其余为塔顶产品经冷却器冷却后送⾄贮槽。

塔釜采⽤间接蒸汽向沸热器供热，塔底产品经冷却后送⼊贮槽。

⼆、塔的物料衡算(⼀) 料液及塔顶、塔底产品含⼄醇摩尔分数(⼆) 平均摩尔质量(三) 物料衡算总物料衡算 F W D =+易挥发组分物料衡算 F x W x D x F w D =+联⽴以上三式得三、塔板数的确定(⼀) 理论塔板数T N 的求取根据⼄醇、⽔的⽓液平衡数据作y-x 图⼄醇—⽔⽓液平衡数据⼄醇—⽔图解法求理论塔板数2. ⼄醇—⽔体系的平衡曲线有下凹部分，求最⼩回流⽐⾃a （,,,D D x x ）作平衡线的切线并延长与y 轴相交，截距min 0.29561Dx R =+取操作回流⽐min 22 1.91 3.82R R ==?=故精馏段操作线⽅程 11+++=R x R Ry D即0.79250.1784y x =+3.作图法求理论塔板数T N 得18T N =（不包括再沸器）。

设计任务书(一) 设计题目：试设计一座乙醇-水连续精馏塔提纯乙醇。

进精馏塔的料液含乙醇25% （质量分数，下同），其余为水；产品的乙醇含量不得低于94% ；残液中乙醇含量不得高于0.1% ；要求年产量为17000吨/年。

(二) 操作条件1) 塔顶压力4kPa（表压）2) 进料热状态自选3) 回流比自选4) 塔底加热蒸气压力0.5Mpa（表压）5) 单板压降≤0.7kPa。

(三) 塔板类型自选(四) 工作日每年工作日为300天，每天24小时连续运行。

(五) 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）。

目录1. 设计方案简介 (1)1.1设计方案的确定 (1)1.2操作条件和基础数据 (1)2.精馏塔的物料衡算 (1)2.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 (1)2.2原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (1)2.3物料衡算 (2)3.塔板数的确定 (2)3.1理论板层数N T的求取 (2)3.1.1 求最小回流比及操作回流比 (2)3.1.2 求精馏塔的气、液相负荷 (3)3.1.3 求操作线方程 (3)3.1.4 图解法求理论板层数 (3)3.2 塔板效率的求取 (4)3.3 实际板层数的求取 (5)4.精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (5)4.1操作压力计算 (5)4.2 操作温度计算 (5)4.3 平均摩尔质量的计算 (5)4.4 平均密度的计算 (6)4.4.1 气相平均密度计算 (6)4.4.2 液相平均密度计算 (6)4.5液体平均表面张力计算 (7)4.6液体平均黏度计算 (7)5.精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (8)5.1塔径的计算 (8)5.1.1精馏段塔径的计算 (8)5.1.2提馏段塔径的计算 (9)5.2精馏塔有效高度的计算 (9)5.3精馏塔的高度计算 (10)6.塔板主要工艺尺寸的计算 (10)6.1溢流装置计算 (10)6.1.1堰长lw (10)6.1.2 溢流堰高度hw (11)6.1.3 弓形降液管宽度W d和截面积A f (11)6.1.4 降液管底隙高度h o (11)6.2塔板布置 (12)6.2.1塔板的分块 (12)6.2.2边缘区宽度确定 (12)6.2.3开孔区面积计算 (12)6.2.4筛孔计算及其排列 (12)7.筛板的流体力学验算 (13)7.1塔板降 (13)7.1.1干板阻力h c计算 (13)7.1.2气体通过液层的阻力h l计算 (13)7.1.3液体表面张力的阻力hσ计算 (13)7.2液面落差 (13)7.3液沫夹带 (14)7.4漏液 (14)7.5液泛 (14)8.塔板负荷性能图 (15)8.1漏液线 (15)8.2液沫夹带线 (15)8.3液相负荷下限线 (16)8.4液相负荷上限线 (17)8.5液泛线 (17)9.主要接管尺寸计算 (19)9.1蒸汽出口管的管径计算 (19)9.2回流液管的管径计算 (19)9.3进料液管的管径计算 (19)9.4釜液排出管的管径计算 (19)10.塔板主要结构参数表 (20)11.设计过程的评述和有关问题的讨论 (21)参考文献 (23)1. 设计方案简介1.1设计方案的确定本设计任务为分离乙醇—水混合物提纯乙醇，采用连续精馏塔提纯流程。

xxxxxxx大学xxxxxx学院课程设计授课时间：2010——2011年度第 1 学期题目：乙醇－水体系板式精馏塔设计课程名称：化工原理课程设计专业年级：学号：姓名：成绩：指导教师：2011年1月22日课程设计任务安排表材料工程学院班级：课程名称：化工原理课程设计填写时间：_2010_年_01_月15_日课程设计任务设计题目：乙醇－水体系板式精馏塔设计工艺操作条件如下：常压精馏，塔顶全冷凝，塔底间接加热，泡点回流，q = 0～1，操作回流比R=(1.2～2)Rmin。

生产能力：4000～5500kg/h(原料)，x F≥40%，x D≥90%，x W≤3%设计小组学生名单参考文献[1] 周明霞等. 机械工程手册. 北京：机械工业出版社，1997[2] 蕲明聪，程尚模，赵永湘. 换热器. 重庆：重庆大学出版社，1990[3] 魏兆灿等. 塔设备设计. 上海：上海科学技术出版社，1988[4] 编辑委员会《化学工程手册》化学工程手册－气液传质设备. 北京：化学工业出版社，1989[5] 杨光启等. 中国大百科全书（化工）. 北京：中国大百科全书出版社，1987[6] 聂清德编. 化工设备设计. 北京：化学工业出版社，1991[7] 袁林根. 机械工程手册. 第二版. 北京：机械工业出版社，1997[8] 姚玉英等. 化工原理（上、下册）天津：天津大学出版社，1999[9] 王绍亭，陈涛编. 化工传递过程基础. 北京：北京化学工业出版社，1987[10] 时钧等主编. 化学工程手册. 北京：北京化学工业出版社，1996[11] 贾绍义, 柴成敬主编.化工原理课程设计.天津：天津大学出版社[12] 姚玉英等.化工原理上,下册.天津：天津大学出版社[13] 贾绍义, 柴成敬主编.化工传质与分离过程.北京：化学工业出版社[14] 匡国柱等.化工单元过程及设备课程设计.北京：化学工业出版社[15] 陈英南，刘玉兰.常用化工单元设备的设计.广州：华东理工大学设计的基本要求、任务、研究的问题课程设计是本课程教学中综合性和实践性很强的环节，是理论联系实际的桥梁。

化工原理乙醇水分离乙醇是一种常见的有机溶剂，常用于医药、食品、化妆品等领域。

在许多实际应用中，乙醇与水混合使用，因此需要对乙醇与水进行分离。

本文将介绍乙醇水分离的原理及相应的方法。

乙醇水分离的原理乙醇和水之间存在着氢键相互作用力，这种相互作用力导致乙醇和水形成了一定程度的相溶度。

基于这一原理，我们可以利用溶剂萃取、蒸馏、提取等方法对乙醇和水进行分离。

乙醇水分离的方法1.蒸馏法蒸馏法是一种常见且有效的乙醇水分离方法。

其基本原理是利用乙醇和水的沸点差异进行分离。

乙醇的沸点为78.5℃，而水的沸点为100℃，因此通过适当控制温度和压力，可以将乙醇和水进行分离。

常见的蒸馏设备有简单蒸馏、分馏蒸馏和回流蒸馏等。

2.返流提取法返流提取法是一种常用的分离乙醇和水的方法。

返流提取法基于乙醇和水在不同有机溶剂中的溶解度差异。

常见的有机溶剂如石油醚、正丁醇等与乙醇和水的溶解度均有差异。

可以通过适当选择有机溶剂，将乙醇和水分别从混合溶液中提取出来，实现分离。

3.萃取法萃取法基于化学物质在两相液体中的相互移动趋势差异进行分离。

在乙醇和水的分离过程中，可以选择特定的溶剂作为提取剂，利用提取剂对乙醇和水的亲和力差异进行分离。

4.水合物分解法水合物分解法是利用乙醇和水形成水合物的性质进行分离。

在适当的条件下，乙醇的水合物可以被破坏，从而分离乙醇和水。

以上是乙醇水分离的常用方法，每种方法都有自己的优缺点。

具体选用哪种方法要根据实际需要和实验条件来确定。

总结乙醇和水的分离是一项重要的化工工艺。

为了实现乙醇和水的有效分离，我们可以根据其化学性质和物理性质选择相应的分离方法。

常用的分离方法包括蒸馏法、返流提取法、萃取法和水合物分解法等。

每种方法都有自己的特点和适用范围，选择合适的方法可以提高乙醇水分离的效率和纯度。

热力学大作业_水-乙醇共沸分析论文化工热力学结业小论文课程名称化工热力学指导老师专业班级学生姓名学号日期20121231计算101325kpa下乙醇1-水2体系气液平衡数据2判断是否有共沸组成并计算该点组成及温度并与文献数据对比3怎样才能从20wt稀酒精得到无水乙醇以作为汽车燃料计算气液平衡数据方法步骤1由C2H5OH以及H2O查得两物质临界参数Tc1Tc2Pc1Pc2ω查得antonio方程中C2H5OH和H2O参数A1B1C1A2B2C2进入22利用总压强P总 101325kpa带入antonio方程得T1T2进入33假设x1x2数据从小到大假设并取001为间隔逐次递增由T T1x1T2x2并另各初值均为1进入44将T值带入antonio方程可得Ps1和Ps2进入55选择NRTL方程计算γi进入66利用两物质临界参数以及TP值计算Tr1Tr2Prs1Prs2再利用对比态法计算逸度系数的对比态法计算气态混合物各组元i的逸度系数进入7 7利用平衡方程计算y1y2进入88计算y1y2的值并判断是否进行迭代9将yi归一化利用混合物维里方程计算混合物逸度系数的维里方程结合混合规则计算各返回710判断y1y2是否与8的值不同是返回6否进入1111计算y1y2判断是否为1否进入12是进入1312调整T值如果y1y2大于1则把T值变小如果y1y2小于1则把T值变大并返回413得出T所有yi值并列出表格进入1414将所有按从小到大顺序假设的Xi值所对应的Yi值求出并作出T-X-Y图进入1515结束x-y与温度泡点露点的数据X-Y图T-X-Y图从文献查值常压下乙醇的沸点为781℃水的沸点为100摄氏度乙醇和水的二元共沸沸点为781摄氏度二元共沸组成水44乙醇955以下为稀酒精得到无水乙醇的方法以及无水乙醇作为汽车燃料的发展状况备注无水乙醇即乙醇含量≥990的乙醇NRTL方程与SRK方程在非理想体系的气液平衡计算参考文献[1] 孙学文赵锁奇The application of ionic liquid in petrochemical technology[J]石油化工200231 10 855-860[2] Trevor MLetcher N DTernary liquid-liquid equilibria of mixtures of 1-methyl-3-octyl-imidazolium chloridebenzenean alkane at T 2982 K and 1 atm[J]Journal of Chemical Thermodynamics200335 01 67[3] Gmehling JOnken UArlt WVapor Liquid Equilibrium Data Collection[M]NYFlushing1977[4] Hirata MOhe SNagahama KComputer Aided Data Book of Vapor-Liquid Equilibrium[M]TokyoKodansha Ltd1975[5] 田中华华贲王键吉Recent advances in the physico-chemical properties study of room temperature ionic liquids[J]化学通报-网络版2004671-10[6] 王波杨立明Epoxidation of αβ unsaturated carbonyl compounds in ionic liquid water biphasic system under mild condition[J]化学学报200361285-290[7] 乔焜邓友全Blanc chloromethyl reaction in chloroaluminate ionic liquids[J]化学学报200361133-136[8] 孙仁义孙茜Effect of non-volatile solutes on boiling point and vapor pressure of mixed solvent[J]化工学报200253 09 885[9] 易波许峥雷志刚Solvent for extractive distillation to separate ethaneethylene[J]化工学报200152 06 549[10] 李春喜宋红燕李以圭Calculation activity coefficients ofelectrolyte aqueous solution with perturbation theory-based equation of state[J]化工学报200152 04 363无水乙醇生产工艺的探讨参考文献[1]李立硕韦藤幼杨海敬童张法共沸精馏生产无水乙醇的敏感性分析[J]酿酒科技2005年02期陈俊英马晓建楚德强刘国际韩秀丽降低酒精生产能耗的关键技术[J]酿酒科技2006年08期梁会珺吲哒帕胺的合成以及四氢呋喃水体系在分子筛上的吸附研究[D]浙江大学2006年王文华萃取精馏技术强化与应用[D]天津大学2006年李立硕共沸精馏分水新技术制备无水乙醇[D]广西大学2005年祝春进KL-Ⅲ型吸附剂在固定床吸附器中的吸附特性研究[D]郑州大学2005年赵淑芳燃料乙醇分离工艺的流程模拟及换热网络的最优综合[D]天津大学2006年雷志刚周荣琪溶剂加盐对醇水汽液平衡的影响[J]精细化工2000年05期封瑞江赵崇峰共沸法生产无水乙醇中共沸剂配比的研究[J]抚顺石油学院学报2000年03期李文秀间歇精馏塔理论板数的一种确定方法[J]化工设计1995年04刘永新费德君涂敏端用NRTL方程预测部分互溶体系的汽液平衡[J]化学工业与工程2002年03期郭章红萃取精馏萃取剂分子设计的研究[D]河北工业大学2002年无水乙醇制备的方法石河子大学黄津津1 共沸精馏法共沸精馏恒沸精馏工艺是在常压无法制取无水乙醇的情况下通过向乙醇-水溶液添加夹带剂如苯环己烷戊烷等进行精馏的夹带剂与乙醇溶液中的乙醇和水形成三元共沸物该三元共沸物与纯组分酒精或水之间的沸点差较大从而可获得纯度很高的乙醇以环己烷为例环己烷乙醇和水形成三元共沸物沸点621℃比乙醇的783℃或乙醇水溶液的恒沸点7815℃都要低得多在精馏时从塔顶馏出三元恒沸物的组成质量比W％为环己烷76％乙醇17％水7％其中水对乙醇的质量比为041比乙醇水恒沸物的这一质量比0046要大得多故只要有足量的环己烷作为夹带剂在精馏时水将全部集中于三元恒沸物中从塔顶馏出塔底产品为无水酒精该方法能实现规模化生产机械化程度高产量大质量好当然这种成熟的生产工艺也有缺点主要是能耗还不是太理想且夹带剂在生产操作不当时会引起环境污染2 萃取精馏法萃取精馏法是通过加入某种添加剂来改变原溶液中乙醇和水的相对挥发度从而使原料的分离变得容易在乙醇水溶液中添加萃取剂如乙二醇醋酸钾氯化钙氯化钠氯化铜乙二醇的盐溶液等可以改变其平衡曲线从而可以使难分离物系转化为容易分离的物系分离成本降低盐的种类溶剂比原料进料位置等的不同对精馏有很大的影响溶盐萃取剂在溶剂比为12 时可得997 的无水乙醇产品而加碱萃取剂在溶剂比为1 时即可得到同样的产品加碱萃取精馏过程可以在溶剂比下降20的情况下得到相同质量的产品萃取精馏塔内液体负荷降低塔板效率提高溶剂回收过程处理量减少萃取精馏法因具有低能耗无污染设备简单操作方便等优点而备受关注3 膜分离法膜分离技术具有高效节能无污染的特点是一种很有前景的新技术分为渗透汽化和蒸气渗透渗透汽化 Pervaporation简称PV 是在液体混合物中组分蒸汽压差推动下利用组分通过膜的溶解与扩散速率的不同来实现分离的过程渗透汽化作为一种新兴膜分离技术由于具有相变质量小效率高能耗低设备简单工艺放大效应小等优点逐渐在化学工业石油化工食品工业制药工业和环境保护中得到应用尤其在酒类生产醇类脱水和化学药剂食品中成分分析酯水体系分离等领域发挥着重大的作用渗透汽化利用膜对液体混合物中各组分溶解扩散性能的不同而实现其分离的是膜分离技术的热点研究适宜于用蒸馏法分离分离难以分离或不能分离的近沸物共沸物渗透汽化过程中存在浓差极化和膜污染等问题特别在发酵生产中发酵副产物如无机盐离子死细胞非挥发性代谢产物的累积不利于生物反应器的连续运行并且受到膜的强度耐久性以及膜组件性能的制约其生产规模比较小渗透通量和分离因子是衡量膜性能的2个重要指标4 吸附法41 分子筛吸附法分子筛对H2ONH3H2SCO2 等高极性分子具有很强的亲和力特别是对水在低分压或低浓度高温等十分苛刻的条件下仍有很高的吸附容量分子筛可用于高温吸附用于乙醇脱水的典型分子筛为间隙通道的平均为03nm水分子的为028nm能进入分子筛的内部被吸附而乙醇分子为044nm不能进入孔内直接从外面流出不被吸附分子筛法自动化程度高劳动强度小产品质量好无环境污染适合大规模的工业化生产但再生时能耗较高参考文献[1] GonzalezVlseoJuanRLopezDehesacristinaGonzalez一Marcos． Jourmal of applied Polymer Science[J]．200390 8 2255-2259． MARDLRP JAIME A J Modeling and simulation of saline extractive distillation columns for the production of absolute ethanol [ J ] Comput Chem Engi 2003 27 52725491[3] TSUIEM CHERYANM Characteristics of Nanofiltration membranes in aqueous ethanol [ J ] J Membrane Sci 2004 23 1-2 61-91[4] 张泽志江华毕先钧等．硅藻土在云南白酒生产中的应用[J]．云南师范大学学报自然科学版 200323 增刊 82-83．[5] 毕先钧江华林敏．云南先锋硅藻土制备钒催化剂[J]．云南师范大学学报自然科学版 200222 2 39-41．[6] 曹福禄分子筛法无水酒精生产工艺探讨LIQUORMAKING SCIENCE＆TECHNOLOGY 2006 No8 Toll46[7] 胡华俊陈砺王红林等燃料乙醇加盐萃取精馏的试验研究及机理探讨[J] 可再生能源 2007 25 5 242301[8]Development of Chemical Industry Vol38 No12 Dec2009[9] 韩秀丽鲁锋董科利com附法制取无水乙醇的研究进展酿酒科技2007年第1期总第l5l期[10] 马心如赵芙荣恒沸精馏法生产无水酒精酿酒科技2002年第2期总第110期[11] 林军顾正桂加碱萃取精馏制取无水乙醇Chemical Research and ApplicationVol 16 No 2 Apr2004[12] 吴晓莉靖恋尹卓容加盐萃取蒸馏生产无水乙醇酿酒第30卷第6期2003年11月分离乙醇水溶液的渗透汽化膜材料参考文献加碱萃取精馏制取无水乙醇参考文献用膜分离技术探析乙二醇加盐脱水法生产无水乙醇的关键技术参考文献--。

酒精和水混合实验分析中图分类号：G623.8文献标识码：A文章编号：ISSN1672-2051（2018）04-119-02为说明分子间有间隔，初中化学教材中特意安排了一个，将水与酒精等体积混合，以观察混合后溶液体积要减小的演示实验。

由于这是一个至少在半个多世纪前就有的“经典实验”，人们对这个现象的解释从来也没有进行过质疑。

而事实上教材中的解释未必就有代表性与科学性。

一、乙醇与水等体积混合后体积的计算及原因分析作为一个定量的实验，教师当然应该对实验结果有一个严谨地预判，以确定实验是否达到了最佳的效果，实验是否还有需要改进的地方。

而所谓“预判”就是先进行一下理论计算。

这个计算并没有什么难度：查得20℃时乙醇的密度为0.78945g/cm3。

这样50.00ml纯乙醇的质量为0.78945×50.00=39.47g（为避免不必要的计算误差，均尽可能地多取了几位有效数字）。

查得20℃时水的密度为0.998203g/cm3。

这样50.00ml纯水的质量为0.998203×50.00=49.91g。

混合后得到乙醇的质量为89.38 g。

乙醇的百分比浓度为39.47 /89.38=44.16%。

查得乙醇百分比浓度为44.9%时密度为0.925，浓度为42.6%时密度为0.930。

用插值法可求得，44.16%乙醇的密度为0.9266。

则该乙醇溶液的理论体积为89.38 / 0.9266=96.5（ml）。

与设想的100.0 ml有3.5ml的差别。

再考虑到由于量筒中的液体有可能倾倒的十分干净，实际上混合后溶液的体积可能连96.5ml也难于达到。

一般实验仅达到的98ml左右，可能是由于两种液体还未混合均匀而造成的，并不是最佳的实验结果。

教材试图通过这个实验传递出这样的一些信息：分子是一个个的能够独立运动的有一定形状的微观刚性体，它们彼此间有空隙，不同种类分子的大小是不同的。

因为，只有满足这些条件，才能产生“将两种不同液体混合时体积会变小”这样的现象。

化工原理乙醇和水
乙醇是一种常见的有机溶剂，其与水有着较高的相容性。

在化工原理中，研究乙醇与水的混合体系是十分重要的。

乙醇和水的混合物是一个两组分系统，其中乙醇和水可视为溶剂和溶质，它们之间的相互作用是基于物质间的分子间力。

这种混合体系的性质与两个组分的相对量有关。

当乙醇和水按一定比例混合时，可以形成不同的组成和性质的溶液。

在各种不同的比例下，乙醇和水之间可以形成各种不同的混合物，如乙醇溶解于水的水溶液、水溶解于乙醇的乙醇溶液，以及两者以不同比例混合形成的混合溶液。

乙醇与水的相互作用主要是通过氢键相互作用来实现的。

氢键是分子间的相互作用力，是由于水分子中氧原子的带负电性和乙醇分子中氧原子和氢原子的带正电性的差异所引起的。

这种氢键的强度决定了乙醇和水混合体系中各种性质的变化。

乙醇和水混合物的性质在很大程度上取决于乙醇和水的相对量。

在某些比例下，乙醇和水之间的氢键能够形成稳定的网络结构，导致乙醇和水的混合物形成了共晶现象。

这种共晶现象使得混合溶液的沸点和凝固点降低，并且显著影响了混合体系的热力学性质。

除了共晶现象外，乙醇和水的混合物还表现出其他一些特殊的性质。

例如，当乙醇和水的比例接近95%乙醇时，混合溶液
形成了一种称为无水乙醇的共沸物。

在这种共沸物中，乙醇和水以相同的比例混合，无法再通过常规的物理方法分离。

总的来说，乙醇和水的混合体系是一个复杂而重要的研究对象。

通过深入了解乙醇和水的相互作用机制和混合溶液的性质，可以更好地理解溶液体系的行为，并为相关工业应用提供理论和实践基础。