乙醇-正丙醇混合液的t-x-y关系图数据

目录第一部分设计方案的确定 (2)1.1塔的选择 (2)1.2操作压力的选择 (4)1.3进料热状况的选择 (4)1.4加热及冷凝方式的选择 (4)1.5回流比的选择 (5)第二部分塔板的工艺设计 (5)2.1精馏段和提馏段的工艺条件及有关物性数据的计算 (5)2.1.1精馏塔全塔物料衡算 (5)2.1.3密度 (7)2.1.4 混合液体平均表面张力 (10)2.1.5 混合物的粘度 (11)2.1.7 气、液相体积流量计算 (12)2.2理论塔板数的计算 (14)2.3 热量衡算 (17)2.3.1.加热介质的选择 (17)2.3.2.冷却剂的选择 (18)2.3.3.比热容及汽化潜热的计算 (18)2.4 塔径的初步计算 (26)2.5 溢流装置 (27)2.5.1堰长W l (27)2.5.2弓形降液管宽度d W 和截面积F A (28)2.5.3 降液管底隙高度0h (28)2.6 塔板分布、浮阀数目与排列 (29)2.6.1塔板分布 (29)2.6.2 浮阀数目与排列 (29)第三部分 塔板的流体力学计算 (33)3.1通过浮阀塔板的压降 (33)3.2淹塔 (34)3.2.1精馏段 (35)3.2.2提馏段 (35)3.3雾沫夹带 (36)3.3.1精馏段 (36)3.3.2提馏段 (37)3.4塔板负荷性能图 (37)3.4.1雾沫夹带线 (37)3.4.2液泛线 (38)3.4.3液相负荷上限 (40)3.4.4漏液线 (40)3.4.5液相负荷下限 (40)3.5浮阀塔工艺设计计算结果 (43)第四部分塔附件的设计 (45)4.1接管 (45)4.1.2回流管 (46)4.1.3塔底出料管 (46)4.1.4塔顶蒸汽出料管 (47)4.1.5塔底进气管 (47)4.1.6法兰 (47)4.2筒体与封头 (48)4.2.1筒体 (48)4.2.2封头 (48)4.3除沫器 (48)4.4裙座 (49)4.5人孔 (50)第五部分塔总体高度的设计 (51)5.1塔的顶部空间高度 (51)5.3塔总体高度 (52)第六部分附属设备的计算 (52)6.1 冷凝器的选择 (52)的选择 (54)6.2再沸器QB第七部分参考文献 (57)第八部分对本设计的评述 (58)附录乙醇—正丙醇二元物系浮阀式精馏塔设计图 (50)设计任务书1.设计题目：分离乙醇—正丙醇混合物系浮阀式精馏塔的设计2.原始数据及条件：进料：乙醇含量35%（质量分数，下同），其余为正丙醇分离要求：塔顶乙醇含量90%；塔底乙醇含量0.01%生产能力：年处理乙醇-正丙醇混合液25000吨，年开工7200小时操作条件：间接蒸汽加热；塔顶压强1.03atm(绝压)；泡点进料；R=53.设计任务：1、精馏塔的工艺设计；2、附属设备（如再沸器、冷凝冷却器）进行简单计算并选型（不必校核）；3、绘制塔板负荷性能图、精馏塔设备图；4、编写设计说明书第一部分设计方案的确定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。

联机精馏实验报告2011011743 分1 黄浩实验时间：2013-12-13同组实验者：张雨辰、高帅、崔毅杰指导老师：彭勇地点：精馏实验室一、实验目的1.观察板式精馏塔进行精馏过程中的气、液流动现象；2.测定板式塔总效率；3.测定回流比对精馏操作的影响；4.测定塔内温度和组成沿塔高的分布，测出灵敏板的位置；5.熟悉精馏操作的基本规律与特点；6.学习使用数字折射仪，分析塔顶和塔釜的产品组成；二、实验原理精馏是双组分混合液的分离最简单的操作。

典型的精馏设备是连续精馏装置，包括精馏塔、再沸器、冷凝器等。

精馏塔供汽液两相接触进行相际传质，位于塔顶的冷凝器使蒸气得到部分冷凝，部分凝液作为回流液返回塔顶,其余馏出液是塔顶产品。

位于塔底的再沸器使液体部分汽化，蒸气沿塔上升，余下的液体作为塔底产品。

进料加在塔的中部，进料中的液体和上塔段来的液体一起沿塔下降，进料中的蒸气和下塔段来的蒸气一起沿塔上升。

在整个精馏塔中，汽液两相逆流接触，进行相际传质。

液相中的易挥发组分进入汽相，汽相中的难挥发组分转入液相。

对不形成恒沸物的物系，只要设计和操作得当，馏出液将是高纯度的易挥发组分，塔底产物将是高纯度的难挥发组分。

进料口以上的塔段，把上升蒸气中易挥发组分进一步提浓，称为精馏段；进料口以下的塔段，从下降液体中提取易挥发组分，称为提馏段。

两段操作的结合，使液体混合物中的两个组分较完全地分离，生产出所需纯度的两种产品。

精馏塔是进行精馏的一种塔式汽液接触装置。

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。

本实验利用精馏装置分离乙醇和正丙醇，二者形成理想体系，可以使用数字折射仪测定两组分的质量分数。

板式塔是使用量大、运用范围广的重要气液传质设备，评价塔板好坏一般根据处理量、板效率、阻力降、操作弹性和结构等因素。

目前出现的多种塔板中鼓泡式塔板（筛板、浮阀板）和喷射式塔板（舌形、斜孔、网孔）在工业上使用较多，板式塔作为气、液传质设备，既可用于吸收，也可用于精馏。

成绩华北科技学院化工原理课程设计说明书设计题目：分离乙醇-正丙醇混合液的精馏塔设计姓名：熊先清专业：化学工程和工艺班级：化工B091学号： 2指导教师：高丽花李辰明设计时间：2012年6月10日至2012年6月22日完成时间：2012年6月22日评语：目录目录 (2)一设计任务书 (4)二塔板的工艺设计 (4)（一）设计方案的确定 (4)（二）精馏塔的物料衡算 (4)1.原料液及塔顶、塔釜产品的摩尔分数 (4)2.物料衡算 (4)(三)物性参数的计算 (5)1.操作温度的确定 (5)2.密度的计算 (6)3.混合液体表面张力的计算 (9)4.混合物的粘度 (11)5.相对挥发度 (12)(四)理论板数及实际塔板数的计算 (12)1.理论板数的确定 (12)2.实际塔板数确定 (14)(五)热量衡算 (14)1.加热介质的选择 (14)2.冷却剂的选择 (15)3.比热容及汽化潜热的计算 (15)4.热量衡算 (17)(六)塔径的初步设计 (19)1.汽液相体积流量的计算 (19)2.塔径的计算和选择 (20)(七)溢流装置 (22)1.堰长l W (22)2.弓形降液管的宽度和横截面积 (23)3.降液管底隙高度 (23)(八)塔板分布、浮阀数目和排列 (24)1.塔板分布 (24)2. 浮阀数目和排列 (24)二、塔板的流体力学计算 (26)（一）汽相通过浮阀塔板的压降 (26)1.精馏段 (26)2.提馏段 (27)（二）淹塔 (28)1.精馏段 (28)2.提馏段 (28)（三）雾沫夹带 (29)（四）塔板负荷性能图 (30)1.雾沫夹带线 (30)2.液泛线 (31)3.液相负荷上限线 (32)4.漏液线 (32)5.液相负荷下限线 (33)三、塔总体高度计算 (35)1.塔顶封头 (35)2.塔顶空间 (36)3.塔底空间 (36)4．人孔 (36)5.进料板处板间距 (36)6.裙座 (37)四、塔的接管 (37)1.进料管 (37)2.回流管 (38)3.塔底出料管 (38)4.塔顶蒸汽出料管 (38)5.塔底蒸汽管 (38)五、塔的附属设备设计 (39)1.冷凝器的选择 (39)2.再沸器的选择 (39)六、总结 (40)七．参考文献 (41)一 设计任务书【设计题目】分离乙醇-正丙醇混合液的精馏塔设计【设计条件】进料：乙醇含量40%（质量分数，下同），其余为正丙醇分离要求：塔顶乙醇含量93%；塔底乙醇含量0.01%生产能力：年处理乙醇-正丙醇混合液25000吨，年工7200小时操作条件：间接蒸汽加热；塔顶压强1.03atm(绝压)；泡点进料； R=5【设计计算】二 塔板的工艺设计（一）设计方案的确定本设计的任务是分离乙醇-正丙醇混合液。

填料精馏实验装置说明书天津大学化工基础实验中心2014．06一、实验目的：1.了解填料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,稳定操作后的等板高度。

2.测定精馏塔在部分回流条件下,稳定操作后的等板高度。

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可以得到填料的等板高度，其中l 为实际填料高度（m ），N T 为理论板数。

E T TN l=（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. ℃）。

r1,r2 —分别为纯组份1和组份2在泡点温度下的汽化潜热，，KJ/kg 。

M1，M2—分别为纯组份1和组份2的摩尔质量，KJ/kmol 。

x1,x2—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（如图一所示）：图一填料精馏实验装置流程图1-储料罐；2-进料泵；3-放料阀；4-料液循环阀；5-直接进料阀；6-间接进料阀；7-流量计；8-高位槽；9-取样阀；10-精馏塔；11-塔釜取样阀；12-釜液放空阀；13-塔顶冷凝器；14-回流比控制器；15-塔顶取样阀；16-塔顶液回收罐；17-放空阀；18-塔釜出料阀；19-塔釜储料罐；20-塔釜冷凝器；21-回流阀；22-加热器；23-进料预热器；24-观测段；T1-T4-温度测点2.实验设备主要技术参数：精馏塔实验装置结构参数见表一：表一精馏塔结构参数表二乙醇─正丙醇 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℃; 正丙醇沸点:97.2℃.3．实验仪器及试剂：实验物系：乙醇─正丙醇；实验物系纯度要求: 化学纯或分析纯；实验物系平衡关系见表2；实验物系浓度要求: 15-25％(乙醇质量百分数)，浓度分析使用阿贝折光仪(用户自备)，折光指数与溶液浓度的关系见表3。

青岛科技大学化工课程设计设计题目：乙醇-正丙醇溶液连续板式精馏塔的设计指导教师：化工学院—化学工程与工艺专业135班日期2/11目录一设计任务书二塔板的工艺设计（一）设计方案的确定（二）精馏塔设计模拟（三）塔板工艺尺寸计算1）塔径2）溢流装置3)塔板分布、浮阀数目与排列（四）塔板的流体力学计算1）气相通过浮阀塔板的压强降 2）淹塔3)雾沫夹带（五）塔板负荷性能图1）雾沫夹带线2）液泛线3）液相负荷上限4）漏液线5）液相负荷上限（六）塔工艺数据汇总表格三塔的附属设备的设计（一）换热器的选择1)预热器2)再沸器的换热器3)冷凝器的换热器（二）泵的选择四塔的内部工艺结构（一）塔顶（二）进口①塔顶回流进口②中段回流进口（三）人孔（四）塔底①塔底空间②塔底出口五带控制点工艺流程图六主体设备图七附件（一）带控制点工艺流程图（二）主体设备图八符号表九讨论十主要参考资料一设计任务书【设计任务】设计一板式精馏塔，用以完成乙醇-正丙醇溶液的分离任务【设计依据】如表一表一【设计内容】1）塔板的选择；2）流程的选择与叙述；3）精馏塔塔高、塔径与塔构件设计；4）预热器、再沸器热负荷及加热蒸汽消耗量，冷凝器热负荷及冷却水用量，泵的选择；5）带控制点工艺流程图及主体设备图。

二塔板的工艺设计（一）设计方案的确定本设计的任务是分离乙醇—正丙醇混合液，对于二元混合物的分离，应采用连续精馏流程，运用Aspen软件做出乙醇—正丙醇的T-x-y 相图，如图一：图一：乙醇—正丙醇的T-x-y相图由图一可得乙醇—正丙醇的质量分数比为0.5:0.5时，其泡点温度是84.40o C（二）精馏塔设计模拟1.初步模拟过程运用Aspen软件精馏塔Columns模块中DSTWU模型进行初步模拟，并不断进行调试，模拟过程及结果如下：图二：初步模拟模块图三：塔规格初步设计结果由此塔得到的组分如下：图四：塔规格初步设计所得到流股及其组成由上图看出重组分中乙醇的质量分数是 2.0%，其结果是并不符合分离要求，因此运用精馏塔Columns模块中RadFrac模型进行精确模拟设计，并不断进行调试，模拟过程及结果如下：图五：精确模拟模块图六：塔规格精确设计结果图七：塔规格精确设计所得到流股及其组成由图七看出在塔顶乙醇含量和塔底乙醇含量均达到分离要求，因此软件所得计算结果数据如表二：表二对表二数据简单的处理和从软件中可得到如下数据：表三（三）塔板工艺尺寸计算1）塔径空塔气速u=(安全系数)⨯max u ,安全系数=0.6-0.8，max u =（1） 横坐标数值：0.50.50.0029734.067()()0.0481.281.644s L s V L V ρρ⨯=⨯= 取板间距：0.40T H m =， 取板上液层高度：0.07L h m = ， 则 0.33T L H h m =- 查图可知C 20=0.12 , 0.20.212017.52()0.12()0.1162020C C σ==⨯= （2）m a x 6440.11 2.45u ==/m s 取安全系数为0.6，则空塔气速为：max 0.60.6 2.45 1.47u u ==⨯=/m s塔径：1.053D ===m 按标准塔径圆整为： 1.1D m =，则横截面积： 222/40.785 1.10.95T A D m π==⨯=实际空塔气速： '1 1.281.350.95u ==/m s 2）溢流装置选用单溢流弓形降液管，不设进口堰。

化工原理课程设计任务书1.设计题目：常压连续筛板式精馏塔分离乙醇—正丙醇二元物系的设计。

2.原始数据及条件：进料：乙醇含量0.5（摩尔分数，下同），其余为正丙醇，F=3400Kg/h,塔顶进入全凝器，塔板压降0.7Kpa。

分离要求：塔顶乙醇含量0.90；回收率为0.95；全塔效率0.55。

操作条件：塔顶压强1.03atm(绝压)；泡点进料； R/Rmin=1.6 。

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。

摘要在本次任务中，根据化工原理课程设计的要求设计的是乙醇----丙醇连续浮阀精馏塔，除了要计算其工艺流程、物料衡算、热量衡算、筛板塔的设计计算，以外，并对精馏塔的主要工艺流程进行比较详细的设计，并画出了精馏塔的工艺流程图和设备条件图。

本次设计选取回流比R=1.8Rmin=1.6×1.34=2.144应用图解法计算理论版数，求得理论塔板NT为12块（包括塔釜再沸器），第6块为进料板。

设计中采用的精馏装置有精馏塔 ,冷凝器等设备,采用间接蒸汽加热，物料在塔内进行精馏分离,余热由塔顶产品冷凝器中的冷却介质带走,完成传热传质. 塔的附属设备中，所有管线均采用无缝钢管。

预热器采用管壳式换热器。

用99.97℃塔釜液加热。

料液走壳程，釜液走管程。

本设计采用了筛板塔对乙醇-丙醇进行分离提纯，塔板为碳钢材料，通过板压降、漏液、液泛、液沫夹带的流体力学验算，均在安全操作范围内。

关键字：乙醇-丙醇筛板塔物料衡算目录第一章 概述 (4)1.1 精馏操作对塔设备的要求 (4)1.2 板式塔类型 (4)1.2.1 筛板塔 (4)1.2.2浮阀塔 (5)第二章 塔板的工艺设计 (6)2.1 精馏塔全塔物料衡算 (6)2.1.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率与物料衡算 (6)2.1.2 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔质量 (6)2.2 理论塔板数的确定 (6)2.2.1 理论板层数NT 的求取 (6)2.2.2 实际板层数的求取 (8)第三章 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (9)3.1 操作压力计算 (9)3.2 操作温度计算 (9)3.3 平均摩尔质量计算 (9)3.4 平均密度计算 (10)3.5 液体平均表面张力的计算 (11)3.6 液体平均黏度计算 (13)第四章 精馏塔的塔体工艺尺寸的计算 (14)4.1 塔径的设计计算 (14)4.2 塔的有效高度的计算 (15)第五章 塔板主要工艺尺寸的计算 (16)5.1 溢流装置计算 (16)5.2 塔板布置 (17)第六章 筛板的流体力学验算 (19)6.1 塔板压强降 (19)6.1.1 干板阻力c h 计算。

【数据记录与处理】
进料温度T F=14℃
①由书P150附录六表2：乙醇-正丙醇折射率与其液相组成之间的关系（35℃），作下图：
②将折射率转换计算为乙醇的液相摩尔分数x A，得下表：
③根据附录六表3：乙醇-正丙醇气液相平衡数据作图：
X=0.2587时，得进料泡点温度T b=90.75℃
④根据附录六表1：乙醇、正丙醇气化热和定压比热容数据，确定平均温度（T F+T b）/2=52.4℃下，
⑤回流比R=4，得精馏段操作线方程：y=0.8x+0.1646，求得q线与精馏线交点(0.2860,0.3934)，再由各点（x D，x D）,(x W，x W),(x F，x F)，可分别作出全回流和部分回流下y—x图。

由图可知：
全回流情况下全塔理论板数：N T=6-1=5，实际塔板数N P=7
总板效率E O=（N T/N P）X100%=（5/7）X100%=71.43%
回流比R=4，部分回流下全塔理论板数：N T=7-1=6，实际塔板数N P=7
总板效率E O=（NT/NP）X100%=（6/7）X100%=85.71%。

4.6板式精馏塔板效率的测定(Ⅰ)全回流精馏塔一﹑实验目的1.了解精馏装置的基本流程及筛板精馏塔的结构，熟悉精馏操作方法；2. 测定全回流条件下总板效率(或单板效率)。

二﹑基本原理精馏塔是分离均相混合物的重要设备。

衡量板式精馏塔分离性能，一般用总板效率表示：pTN N E =(4-31) 式中：E —总板效率；N T —理论板层数； N P —实际板层数。

理论板层数N T 的求法可用M-T 图解法。

本实验是使用乙醇－水二元物系在全回流条件下操作，只需测定塔顶流出液组成x D 和釜液组成x w ，即可用图解法求得N T ，实际板层数N p 为已知，所以利用式(4-30)可求得塔效率E .若相邻两块塔板设有液体取样口，则可通过测定液相组成x n-1和x n 求得第n 块板在全回流下的单板效率E mL 。

*11nn nn mL x x x x E --=-- (4-32)而全回流时，y n ＝x n-1式中：x n-1—离开上块板的液相中易挥发组分摩尔分率； x n ―离开下块板的液相中易挥发组分摩尔分率；y n ―离开下块板的气相中易挥发组分摩尔分率； x n *―与y n 成平衡的液相组成摩尔分率，以x n-1作为气相组成在平衡线上查得。

三、装置与流程实验装置为一小型筛板塔见图4-13。

原料液在蒸馏釜2中被加热汽化进入塔体4,与回流液在塔板上进行热、质交换后进入塔顶冷凝器5,冷凝为饱和液体后，又全部回流到塔内，由取样口7取样分析馏出液组成，从塔釜取样分析釜液组成。

四、操作步骤1. 熟悉精馏装置的流程和结构，以及所需的控制仪器表盘的布置情况，检查蒸馏釜中料液量是否适当，釜内液面高度控制在液面计的2/3左右。

2. 检查电源并接通电源，加热釜液。

用调压器调节加热功率(电流以3～4A 为宜)，注意观察塔顶和塔釜的温度变化，塔顶第一块板上开始有回流时，打开冷却水，冷却水用量以能将蒸汽全凝为宜。

3. 打开塔顶放空阀8排出不凝性气体，塔板上鼓泡正常、温度稳定即表明操作稳定，可开始取样。

汽液平衡综合实验报告汽液平衡综合实验报告一、实验目的1．了解和掌握测定乙醇—正丙醇二元体系在常压下的气液平衡数据的方法。

2．通过实验了解平衡釜的结构，掌握气液平衡数据的测定方法和技能。

3．应用Wilson方程关联实验数据。

4.掌握二元系统汽液平衡相图的绘制二、实验原理气液平衡数据是化学工业发展新产品、开发新工艺、减少能耗、进行三废处理的重要基础数据之一。

化工生产中的蒸馏和吸收等分离过程设备的改造与设计、挖潜与革新以及对最佳工艺条件的选择，都需要精确可靠的气液平衡数据。

这是因为化工生产过程都要涉及相间的物质传递，故这种数据的重要性是显而易见的。

随着化工生产的不断发展，现有气液平衡数据远不能满足需要。

许多物系的平衡数据，很难由理论直接计算得到，必须由实验测定。

平衡数据实验测定方法有两类，即间接法和直接法。

直接法中又有静态法、流动法和循环法等。

其中循环法应用最为广泛。

若要测得准确的气液平衡数据，平衡釜是关键。

现已采用的平衡釜形式有多种，而且各有特点，应根据待测物系的特征，选择适当的釜型。

用常规的平衡釜测定平衡数据，需样品量多，测定时间长。

本实验用的小型平衡釜主要特点是釜外有真空夹套保温，釜内液体和气体分别形成循环系统，可观察釜内的实验现象，且样品用量少，达到平衡速度快，因而实验时间短。

以循环法测定气液平衡数据的平衡釜类型虽多，但基本原理相同，如图1所示。

当体系达到平衡时，两个容器的组成不随时间变化，这时从A和B两容器中取样分析，即可得到一组平衡数据。

当达到平衡时，除了两相的压力和温度分别相等外，每一组分的化学位也相等，即逸度f1,ip相等，其热力学基本关系为：fi L=fi V (1)фi pyi=γif0ixi式中，p——体系压力（总压）；p0i——纯组分i在平衡温度下饱和蒸气压，可用安托尼（Antoine）公式计算；x i 、yi——分别为组分i在液相和气相中的摩尔分率；γi——组分I的活度系数。