分离乙醇水精馏塔设计含工艺流程图和塔设备图

乙醇水分离板式精馏塔设计方案一、课题名称乙醇——水分离板式精馏塔设计二、课题条件（原始数据）原料：乙醇、水溶液处理量：1550Kg/h原料组成：28%（乙醇的质量分率）料液初温：20℃操作压力、回流比、单板压降：自选进料状态：冷液体进料塔顶产品浓度：93%（质量分率）塔底釜液含乙醇含量不高于0.1%（质量分率）塔顶：全凝器塔釜：饱和蒸汽间接加热塔板形式：筛板生产时间：300天/年，每天24h运行冷却水温度：20℃设备形式：筛板塔厂址：滨州市三、设计容（包括设计、计算、论述、实验、应绘图纸等根据目录列出大标题即可）1 、设计方案的选定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（加热物料进出口温度、密度、粘度、比热、导热系数）5、精馏塔塔体工艺尺寸的计算6、塔板主要工艺尺寸的计算7、塔板的流体力学验算8、塔板负荷性能图（精馏段）9、换热器设计10、馏塔接管尺寸计算11、制生产工艺流程图（带控制点、机绘，A2图纸）12、绘制板式精馏塔的总装置图（包括部分构件）（手绘，A1图纸）13、撰写课程设计说明书一份设计说明书的基本容⑴课程设计任务书⑵课程设计成绩评定表⑶中英文摘要⑷目录⑸设计计算与说明⑹设计结果汇总⑺小结⑻参考文献14、有关物性数据可查相关手册15、注意事项●写出详细计算步骤，并注明选用数据的来源●每项设计结束后列出计算结果明细表●设计最终需装订成册上交四、进度计划（列出完成项目设计容、绘图等具体起始日期）1.设计动员，下达设计任务书0.5天2.收集资料，阅读教材，拟定设计进度1-2天3.初步确定设计方案及设计计算容5-6天4.绘制总装置图2-3天5.整理设计资料，撰写设计说明书2天6.设计小结及答辩1天目录摘要 (1)第一章概述 (1)1.1精馏操作对塔设备的要求 (1)1.2板式塔类型 (2)第二章设计方案的确定 (3)2.1操作条件的确定 (3)2.2确定设计方案的原则 (4)第三章塔的工艺尺寸得计算 (6)3.1精馏塔的物料衡算 (6)3.1.1摩尔分率 (6)3.1.2平均摩尔质量 (6)3.1.3 物料衡算 (6)3.1.4 回收率 (7)3.2塔板数的确定 (7)3.2.1理论板层数N的求取 (7)3.3 精馏塔有关物性数据的计算 (11)3.3.1 操作压力计算 (11)3.3.2 操作温度计算 (11)3.3.3 平均摩尔质量计算 (11)3.3.4 平均密度计算 (12)3.3.5 液体平均表面力计算 (13)3.3.6 液体平均黏度计算 (14)3.4 精馏塔的塔体工艺尺寸设计 (14)3.4.1 塔径的计算 (14)3.4.2 精馏塔有效高度的计算 (14)3.5 塔板主要工艺尺寸的计算 (18)3.5.1 溢流装置计算 (18)3.5.2 塔板布置 (21)3.6 筛板的流体力学验算 (24)3.6.1 塔板压降 (24)3.6.2液面落差 (26)3.6.3 液沫夹带 (26)3.6.4 漏液 (26)3.6.5 液泛 (27)3.7 塔板负荷性能图 (27)3.7.1 漏液线 (28)3.7.2 液沫夹带线 (28)3.7.3 液相负荷下限线 (29)3.7.4 液相负荷上限线 (30)3.7.5 液泛线 (31)第四章塔附属设计 (35)4.1 塔附件设计 (35)4.2 筒体与封头 (38)4.3 塔总体高度设计 (38)4.3.1 塔的顶部空间高度 (38)4.3.2 塔的底部空间高度 (39)4.3.3 塔体高度 (39)4.4 附属设备设计 (39)4.4.1 冷凝器的选择 (39)4.4.2 泵的选择 (40)设计小结 (41)附录 (42)参考文献 (39)摘要化工生产过程中所处理的原料，中间产物，粗产品几乎都是由若干组分组成的混合物，而且其部分都是均相物质。

摘要乙醇是一种极重要的有机化工原料，也是一种燃料，在国民经济中占有十分重要的地位。

随着乙醇工业的迅速成熟，各种制乙醇的方法相继产生。

由于乙醇与水混合物的特殊性，即相对挥发度的不同且在一定浓度时生成共沸物，精馏操作一直是乙醇生产不可缺少的工序。

本设计的主要内容是根据20万吨乙醇生产工艺的需求，通过物料衡算和热量衡算以及板式浮阀塔设计的理论知识来设计浮阀塔，并由负荷性能图来进行校验。

此外，本设计遵循经济、资源综合利用、环保的原则，严格控制工业三废的排放，充分利用废热，降低能耗，提高工艺的可行性。

关键词：乙醇精馏；浮阀塔；塔附件设计AbstractEthanol is a very important organic chemical raw material, but also a fuel, in the national economy occupied a very important position. With the rapid ethanol industry matures, various methods have been found. As a characteristic of a mixture of ethanol and water, the difference of the relative volatility and is generated in a certain concentration azeotrope, distillation operation has been indispensable step of ethanol production. The design of the main content is based on 200,000 tons of ethanol production technology，which needs through material balance and energy balance and the plate valve column design theory to design the float valve column by load performance diagrams for verification. In addition, the design follows the economy, resource utilization, environmental protection principles, strictly control industrial waste emissions, the full use of waste heat, reduce energy consumption and improve the feasibility of the process.Keywords: Ethanol distillation，Valve column，Design目录摘要错误!未定义书签。

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。

1引言在工业生产中，塔设备的应用十分广泛。

在化工厂中，塔设备的性能对于整个装置的产量、生产能力、消耗定额以及三废处理的投资占整个工艺设备投入的费用比例较大，塔设备所消耗的钢材质量在各类工艺设备中也较多。

因此，塔设备的设计和研究，受到了化工、炼油、制药、橡胶等行业的重视，是工艺生产中必不可少的设备。

塔设备经过长期的发展和演变，形成了十分繁杂的结构，以满足不同液体的需要。

为了便于研究和比较，人们按不同的方法对塔设备做出了各种分类。

如有按操作压力不同分为加压塔、减压塔和常压塔；按单元操作不同分为精馏塔、吸收塔、解吸塔、萃取塔、反应塔、再生塔和干燥塔；按传质两相接触面形成的方式不同分为固定相接面的、流动过程相界面的、喷射式的。

但是长期以来，最常见的分类方法是根据塔内气、液接触构件的结构形式，分为板式塔、填料塔两大类（见图1-1）。

(a)板式塔 (b)填料塔图1-1塔设备的类型目前，我国常用的板式塔仍为泡罩塔、浮阀塔、筛板塔和舌形塔等几种，填料种类除了拉西环和鲍尔环外，阶梯环以及金属丝网填料等也常被采用。

板式塔中浮阀塔兼有泡罩塔和筛板塔的优点，已成为国内应用最广泛的塔型，特别是在石油、化学工业中使用最普遍，对其性能研究也较充分。

浮阀塔的优点是：生产能力大、操作弹性大、塔板效率高、气体压强降及液面落差较小、它的造价低等。

但是浮阀塔不宜处理易结焦或黏度大的系统。

由于本次设计的物料为乙醇-水系统所以选用浮阀塔板（图1-2）。

(a) V-4型 (b)F-1型(c) 方形浮阀 (d)十字架型图1-2几种浮阀形式2设计方案及工艺流程说明2.1 设计方案塔设备是能够实现蒸馏和吸收两种分离操作的气液传质设备，广泛的应用于化工工业中。

工业上广泛应用的分离设备主要有两大类：板式塔和填料塔。

精馏可分为间歇精馏和连续精馏。

根据精馏原理可知，完成精馏操作还必须在塔底安装再沸器，在塔顶安装冷却器，有时还要配有原料液的预热器、回流液泵等附属设备才可以实现完整的操作。

目录精馏塔优化设计任务书 (1)正文前言 (2)1、乙醇—水溶液连续精馏塔优化设计 (3)1.1 操作条件 (3)1.2精馏流程的确定32、乙醇—水溶液连续精馏塔优化设计计算 (3)2.1 精馏塔全塔物料衡算 (3)2.2 物性参数计算 (4)2.2.1 温度的确定2.2.3 密度的计算2.2.4 混合液体表面张力的计算2.2.5 混合物的粘度2.2.6 相对挥发度2.3理论塔板数及实际塔板数的计算 (11)2.3.1 理论塔板数确定2.3.2 实际塔板数的确定2.4 热量衡算 (13)2.4.1 加热介质的选择2.4.2 冷却剂的选择2.4.3 比热容及汽化潜热的计算2.4.4 热量衡算2.5 塔径的初步设计 (16)2.5.1 汽液相体积流量的计算2.5.2 塔径的计算与选择2.6 溢流装置 (18)2.6.1 堰长2.6.2 弓形降液管的宽度和横截面2.6.3 移液管底隙高度2.7 塔板分布、浮阀数目与排列 (19)2.7.1 塔板分布2.7.2 浮阀数目与排列2.8 塔板的流体力学计算 (21)2.8.1 汽相通过浮阀塔板的压降2.9 淹塔 (22)2.10 雾沫夹带 (23)3、塔板负荷性能图 (24)3.1 雾沫夹带线 (24)3.2 液泛线 (24)3.3 液相负荷上限线 (25)3.4 漏液线 (25)3.5 液相负荷下限 (25)4、塔总体高度利用下式计算 (27)4.1 塔顶封头 (27)4.2 塔顶空间 (28)4.3 塔底空间 (28)4.4人孔 (28)4.5 进料板处板间距 (28)4.6 裙座 (28)5、塔的接管 (29)5.1 进料管 (29)5.2 回流管 (29)5.3 塔底出料管 (29)5.4 塔顶蒸汽出料管 (29)5.5 塔底蒸汽进气管 (29)6、塔的附属设计 (30)6.1 冷凝器的选择 (30)6.2 再沸器的选择 (30)7、参考文献 (31)8、课设心得 (31)9、附图 (32)精馏塔优化任务书一、设计题目乙醇—水溶液连续精馏塔优化设计二、设计任务及操作条件1．设计任务处理量：55300吨/年料液浓度：30（wt%）产品浓度：95（wt%）易挥发组分回收率：99%2. 操作条件：①间接蒸汽加热；②塔顶压强：1.03 atm（绝对压强）③进料热状况：泡点进料；3. 设备型式: 精馏塔4. 工作日:每年300天,每天24小时连续进行三、设计内容a) 流程的确定与说明；b) 塔板和塔径计算；c) 塔盘结构设计i. 浮阀塔盘工艺尺寸及布置简图；ii. 流体力学验算；iii. 塔板负荷性能图。

毕业设计分离乙醇—水板式精馏塔设计设计说明书课程设计课程名称：化工原理题目名称：分离乙醇—水板式精馏塔设计学生学院：轻工化工学院专业班级：学生学号：学生姓名：指导教师：2010 年 6月20 日1.设计任务 (5)2.工艺流程图 (8)3.设计方案 (8)3.1设计方案的确定 (8)3.1.1塔型的选择 (8)3.1.2操作压力 (8)3.1.3进料方式 (9)3.1.4加热方式 (9)3.1.5热能的利用 (9)3.1.6回流方式 (10)3.2实验方案的说明 (10)4、板式塔的工艺计算 (11)4.1物料衡算 (11)4.2最小回流比RMIN和操作回流比R的确定 (12)4.3操作线的确定 (14)4.3.1精馏段操作曲线方程 (14)4.3.2提馏段操作曲线方程 (14)4.4确定理论板层数NT (15)4.5确定全塔效率ET 和实际塔板层数NP (15)4.5.1相对挥发度 (15)4.5.2物系黏度 (16)4.5.3全塔效率和实际塔板数 (16)4.6操作压强的计算 (17)4.7平均分子量的计算 (18)4.8平均密度的计算 (18)4.9表面张力的计算 (20)4.10平均流量的计算 (21)5、塔体和塔板的工艺尺寸计算 (22)5.1塔径 (22)5.2溢流装置 (25)5.3塔板布置及筛板塔的主要结构参数 (30)5.4塔板流体力学验算 (32)5.4.1塔板阻力HP (32)5.4.2降液管泡沫层高度 (34)5.4.3液体在降液管内的停留时间 (35)5.4.4雾沫夹带量校核 (35)5.4.5漏液点 (37)5.5操作负荷性能图 (38)5.6设计结果 (43)6、辅助设备的计算与选型 (45)6.1料液储罐的选型 (45)6.2换热器的选型 (46)6.2.1预热器 (47)6.2.2再沸器 (48)6.2.3全凝器热负荷及冷却水消耗量 (49)6.2.4产品冷却器 (50)6.3各接管尺寸的确定 (51)6.3.1进料管 (51)6.3.2釜残液出料管 (51)6.3.3回流液管 (51)6.3.4塔顶上升蒸汽管 (52)6.3.5水蒸汽进口管 (52)6.4塔高 (53)6.5法兰 (54)6.6人孔 (56)6.7视镜 (56)6.8塔顶吊柱 (56)6.9泵的计算及选型 (57)7、经济横算 (58)7.1成产成本 (58)7.2水蒸汽费用CS (58)7.3冷却水费用CW (58)7.4设备投资费CD (59)7.5总费用 (59)7.6利润 (59)8心得体会 (60)符号说明：英文字母Aa---- 塔板的开孔区面积，m2Af---- 降液管的截面积, m2Ao---- 筛孔区面积, m2A T----塔的截面积m2△P P----气体通过每层筛板的压降C----负荷因子无因次t----筛孔的中心距C20----表面张力为20mN/m的负荷因子do----筛孔直径u’o----液体通过降液管底隙的速度D----塔径m Wc----边缘无效区宽度e v----液沫夹带量kg液/kg气Wd----弓形降液管的宽度E T----总板效率Ws----破沫区宽度R----回流比Rmin----最小回流比M----平均摩尔质量kg/kmolt m----平均温度℃g----重力加速度9.81m/s2Z----板式塔的有效高度Fo----筛孔气相动能因子kg1/2/(s.m1/2)hl----进口堰与降液管间的水平距离m θ----液体在降液管内停留时间h c----与干板压降相当的液柱高度mυ----粘度hd----与液体流过降液管的压降相当的液注高度m ρ----密度hf----塔板上鼓层高度m σ----表面张力h L----板上清液层高度mΨ----液体密度校正系数h1----与板上液层阻力相当的液注高度m 下标ho----降液管的义底隙高度m max----最大的h ow----堰上液层高度m min----最小的h W----出口堰高度m L----液相的h’W----进口堰高度m V----气相的hσ----与克服表面张力的压降相当的液注高度mH----板式塔高度mH B----塔底空间高度mHd----降液管内清液层高度mH D----塔顶空间高度mH F----进料板处塔板间距mH P----人孔处塔板间距mH T----塔板间距mH1----封头高度mH2----裙座高度mK----稳定系数l W----堰长mLh----液体体积流量m3/hLs----液体体积流量m3/sn----筛孔数目P----操作压力KPa△P---压力降KPa△Pp---气体通过每层筛的压降KPaT----理论板层数u----空塔气速m/su0,min----漏夜点气速m/su o’ ----液体通过降液管底隙的速度m/s V h----气体体积流量m3/hV s----气体体积流量m3/sW c----边缘无效区宽度mW d----弓形降液管宽度mW s ----破沫区宽度mZ ---- 板式塔的有效高度m希腊字母δ----筛板的厚度mθ----液体在降液管内停留的时间sυ----粘度mPa.sρ----密度kg/m3σ----表面张力N/mφ----开孔率无因次α----质量分率无因次下标Max---- 最大的Min ---- 最小的L---- 液相的V---- 气相的1.设计任务1.1题目：分离乙醇—水板式塔精馏塔设计1.2生产原始数据：1）原料：乙醇—水混合物，含乙醇35%（质量分数），温度35℃；2）产品：馏出液含乙醇93%（质量分数），温度38℃，残液中含酒精浓度≤0.5%；3）生产能力：原料液处理量55000t／年，每年实际生产天数330t，一年中有一个月检修；4）热源条件：加热蒸汽为饱和蒸汽，其表压为2.5Kgf/cm2；5）当地冷却水水温25℃；6）操作压力：常压101.325kp a；1.3设计任务及要求1）设计方案的选定，包括塔型的选择及操作条件确定等；2）确定该精馏的流程，绘出带控制点的生产工艺流程图，标明所需的设备、管线及其有关观测或控制所必需的仪表和装置；3）精馏塔的有关工艺计算计算产品量、釜残液量及其组成；最小回流比及操作回流比的确定；计算所需理论塔板层数及实际板层数；确定进料板位置。

题目：日产100吨乙醇---水精馏塔工艺设计设计任务1.进料液含30%乙醇（质量），其余为水。

2.产品的乙醇含量不得低于90%（质量）。

3.残液中乙醇含量不得高于0.5%（质量）。

4.进料方式：饱和液体进料。

5.采取直接蒸汽加热6.全凝器：列管式换热器，冷却介质循环水，冷却水入口t=20℃，出口t=40℃。

操作条件（1）、精馏塔顶压强2 KPa(表压)。

（2）、单板压降≤0.5 KPa。

（3）、全塔效率：Et≥50%设计内容1 .选定连续精馏流程；2 .塔的工艺计算；3. 塔和塔板主要工艺尺寸的设计：（1）、塔高、塔径及塔板结构的主要参数；（2）、塔板的流体力学验算（仅验算压降）；4 辅助设备选型与计算；5包括全凝器的型号的选用及性能参数6设计结果一览表；7工艺流程图及全凝器主体设备图。

目录一．概述 (1)二．精馏塔设计方案简介 (1)2.1操作压力的选择分析 (2)2.2进料热状况的选择分析 (2)2.3 加热方式的选择分析 (2)2.4 回流比的选择分析 (2)2.5 产品纯度或回收率 (2)2.6 方案的确定 (2)2.7 总述 (2)三．塔的工艺尺寸的计算 (3)3.1 精馏塔的物料衡算 (3)3.1.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 (3)3.1.2. 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (3)3.1.3 物料衡算 (3)3.2 塔板数的确定 (4)N的求取 (4)3.2.1 理论板层数T3.2.2 实际板数的求取 (6)3.3 精馏塔的物性计算 (6)3.3.1精馏段物性计算 (6)3.3.1.1.操作压力计算 (6)3.3.1.2.操作温度计算 (6)3.3.1.3.平均摩尔质量计算 (7)3.3.1.4.平均密度计算 (7)3.3.1.5.液体平均表面张力计算 (7)3.3.2提馏段物性计算 (8)3.3.2.1 操作压力计算 (8)3.3.2.2 操作温度计算 (8)3.3.2.3 平均摩尔量计算 (8)3.3.2.4平均密度计算 (9)四精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (9)4.1 塔径的计算 (9)4.2 塔高的计算 (10)五塔板主要工艺尺寸的计算 (10)5.1 溢流装置计算 (11)5.2 塔板布置 (12)六.流体力学验算 (13)6.1 塔板压降 (13)七.全凝器的设计 (14)7.1确定物性数据 (14)7.2换热器的初步选型 (14)7.3估算传热面积 (15)7.3.1热流量 (15)7.3.2.平均传热温差 (15)7.3.3.冷却水用量 (15)7.3.4.传热面积 (15)7.4工艺结构尺寸 (16)7.4.1．管径和管内流速 (16)7.4.2．管程数和传热管数 (16)7.4.3.平均传热温差 (16)7.4.4.传热管排列和分程方法 (16)7.4.5．壳体内径 (16)7.4.6．折流板 (17)7.4.7．接管 (17)7.5换热器核算 (17)7.5.1热流量核算 (17)7.5.1.1壳程表面传热系数 (17)7.5.1.2管内表面传热系数 (18)7.5.1.3污垢热阻和管壁热阻 (18)7.5.1.4 传热系数K (19)e7.5.1.4传热面积裕度 (19)7.5.2换热器内流体的流动阻力 (19)7.5.2.1管程流体阻力 (19)7.5.2.2壳程阻力 (20)八.换热器的结果汇总 (21)九.总结 (22)十.参考文献 (23)十一.符号说明 (24)一．概述乙醇~水是工业上最常见的溶剂，也是非常重要的化工原料之一，是无色、无毒、无致癌性、污染性和腐蚀性小的液体混合物。

分离乙醇-水的精馏塔设计设计人员：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）e）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）；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 =由于生产能力50000吨／年，.则 qn，F所以，qn，D2）塔板数的确定：甲醇—水属非理想体系，但可采用逐板计算求理论板数,本设计中理论塔板数的计算采用图解法。

2010 年 6月20 日1.设计任务 (5)2.工艺流程图 (7)3.设计方案 (8)3.1设计方案的确定 (8)3.1.1塔型的选择 (8)3.1.2操作压力 (8)3.1.3进料方式 (9)3.1.4加热方式 (9)3.1.5热能的利用 (9)3.1.6回流方式 (10)3.2实验方案的说明 (10)4、板式塔的工艺计算 (11)4.1物料衡算 (11)4.2最小回流比R MIN和操作回流比R的确定 (12)4.3操作线的确定 (14)4.3.1精馏段操作曲线方程 (14)4.3.2提馏段操作曲线方程 (14)4.4确定理论板层数N T (15)4.5确定全塔效率E T和实际塔板层数N P (15)4.5.1相对挥发度 (15)4.5.2物系黏度 (16)4.5.3全塔效率和实际塔板数 (16)4.6操作压强的计算 (17)4.7平均分子量的计算 (18)4.8平均密度的计算 (18)4.9表面张力的计算 (20)4.10平均流量的计算 (21)5、塔体和塔板的工艺尺寸计算 (22)5.2溢流装置 (25)5.3塔板布置及筛板塔的主要结构参数 (30)5.4塔板流体力学验算 (32)5.4.1塔板阻力H P (32)5.4.2降液管泡沫层高度 (34)5.4.3液体在降液管内的停留时间 (35)5.4.4雾沫夹带量校核 (35)5.4.5漏液点 (37)5.5操作负荷性能图 (38)5.6设计结果 (43)6、辅助设备的计算与选型 (45)6.1料液储罐的选型 (45)6.2换热器的选型 (46)6.2.1预热器 (47)6.2.2再沸器 (48)6.2.3全凝器热负荷及冷却水消耗量 (49)6.2.4产品冷却器 (50)6.3各接管尺寸的确定 (51)6.3.1进料管 (51)6.3.2釜残液出料管 (51)6.3.3回流液管 (51)6.3.4塔顶上升蒸汽管 (52)6.3.5水蒸汽进口管 (52)6.4塔高 (53)6.5法兰 (54)6.6人孔 (56)6.7视镜 (56)6.8塔顶吊柱 (56)6.9泵的计算及选型 (57)7、经济横算 (58)7.1成产成本 (58)7.2水蒸汽费用CS (58)7.3冷却水费用CW (58)7.4设备投资费CD (59)7.5总费用 (59)7.6利润 (59)符号说明：英文字母Aa---- 塔板的开孔区面积，m2Af---- 降液管的截面积, m2Ao---- 筛孔区面积, m2A T----塔的截面积m2△P P----气体通过每层筛板的压降C----负荷因子无因次t----筛孔的中心距C20----表面张力为20mN/m的负荷因子do----筛孔直径u’o----液体通过降液管底隙的速度D----塔径m Wc----边缘无效区宽度e v----液沫夹带量kg液/kg气Wd----弓形降液管的宽度E T----总板效率Ws----破沫区宽度R----回流比Rmin----最小回流比M----平均摩尔质量kg/kmolt m----平均温度℃g----重力加速度9.81m/s2Z----板式塔的有效高度Fo----筛孔气相动能因子kg1/2/(s.m1/2)hl----进口堰与降液管间的水平距离m θ----液体在降液管内停留时间h c----与干板压降相当的液柱高度mυ----粘度hd----与液体流过降液管的压降相当的液注高度m ρ----密度hf----塔板上鼓层高度m σ----表面张力h L----板上清液层高度mΨ----液体密度校正系数h1----与板上液层阻力相当的液注高度m 下标ho----降液管的义底隙高度m max----最大的h ow----堰上液层高度m min----最小的h W----出口堰高度m L----液相的h’W----进口堰高度m V----气相的hσ----与克服表面张力的压降相当的液注高度mH----板式塔高度mH B----塔底空间高度mHd----降液管内清液层高度mH D----塔顶空间高度mH F----进料板处塔板间距mH P----人孔处塔板间距mH T----塔板间距mH1----封头高度mH2----裙座高度mK----稳定系数l W----堰长mLh----液体体积流量m3/hLs----液体体积流量m3/sn----筛孔数目P----操作压力KPa△P---压力降KPa△Pp---气体通过每层筛的压降KPaT----理论板层数u----空塔气速m/su0,min----漏夜点气速m/su o’ ----液体通过降液管底隙的速度m/s V h----气体体积流量m3/hV s----气体体积流量m3/sW c----边缘无效区宽度mW d----弓形降液管宽度mW s ----破沫区宽度mZ ---- 板式塔的有效高度m希腊字母δ----筛板的厚度mθ----液体在降液管内停留的时间sυ----粘度mPa.sρ----密度kg/m3σ----表面张力N/mφ----开孔率无因次α----质量分率无因次下标Max---- 最大的Min ---- 最小的L---- 液相的V---- 气相的1.设计任务1.1题目：分离乙醇—水板式塔精馏塔设计1.2生产原始数据：1）原料：乙醇—水混合物，含乙醇35%（质量分数），温度35℃；2）产品：馏出液含乙醇93%（质量分数），温度38℃，残液中含酒精浓度≤0.5%；3）生产能力：原料液处理量55000t／年，每年实际生产天数330t，一年中有一个月检修；4）热源条件：加热蒸汽为饱和蒸汽，其表压为2.5Kgf/cm2；5）当地冷却水水温25℃；6）操作压力：常压101.325kp a；1.3设计任务及要求1）设计方案的选定，包括塔型的选择及操作条件确定等；2）确定该精馏的流程，绘出带控制点的生产工艺流程图，标明所需的设备、管线及其有关观测或控制所必需的仪表和装置；3）精馏塔的有关工艺计算计算产品量、釜残液量及其组成； 最小回流比及操作回流比的确定； 计算所需理论塔板层数及实际板层数；确定进料板位置。

食品工程原理课程设计乙醇水精馏塔SANY标准化小组 #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#食品工程原理课程设计题目乙醇-水精馏塔的设计课程名称食品工程原理课程设计学号学生姓名所在专业食品科学与工程所在班级指导老师目录任务书乙醇—水精馏搭的设计（一）设计任务1、生产能力：日产（24h）40吨93%乙醇产品。

2、产品要求：塔釜排出的残液中要求乙醇的浓度不大于％(质量分率)。

3、设备型式：筛板塔（二）操作条件1、精馏塔顶压强：P＝1 atm（绝压）2、进料热状况：原料来至上游的粗馏塔，为95－96℃的饱和蒸气R3、回流比：操作回流比R=—min4、加热蒸汽：接蒸汽加热5、单板压降：不大于（三）设计内容1、方案确定流程说明2、塔的工艺计算3、塔和塔板主要工艺尺寸的设计4、辅助设备选型(四)设计成果1、设计说明书一份2、设计图纸，包括流程图，负荷性能图，塔盘布置图，浮阀塔工艺条件图。

一、方案确定流程说明1、生产时日设计要求塔日产40吨93%乙醇，工厂实行三班制，每班工作8小时，每天24小时连续正常工作。

2、选择塔型精馏塔属气—液传质设备。

气—液传质设备主要分为板式塔和填料塔两大类。

该塔设计生产时日要求较大，由板式塔与填料塔比较知：板式塔直径放大时，塔板效率较稳定,且持液量较大，液气比适应范围大，因此本次精馏塔设备选择板式塔。

筛板塔是降液管塔板中结构最简单的，它与泡罩塔相比较具有下列优点：生产能力大10-15%，板效率提高15%左右，而压降可降低30%左右，另外筛板塔结构简单，消耗金属少，塔板的造价可减少40%左右，安装容易，也便于清洗检修。

因此，本设计采用筛板塔比较合适。

3、精馏方式由设计要求知，本精馏塔为连续精馏方式。

4、操作压力常压操作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, 在条件允许下常采用常压操作，因此本精馏设计选择在常压下操作。

5、加热方式在本物系中，水为难挥发液体，选用直接蒸汽加热，可节省再沸器。

目录（一）设计方案简介.................................................................................................................. - 1 - （二）工艺计算及主体设备设计计算...................................................................................... - 1 - 1．精馏流程的确定............................................................................................................ - 1 - 2．塔的物料恒算................................................................................................................ - 1 -2.1料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数....................................................................... - 1 -2.2 料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量.............................................................. - 2 -2.3 物料恒算.................................................................................................................. - 2 -3．塔板数的确定................................................................................................................ - 2 -3.1理论塔板数的求取................................................................................................... - 2 -3.1.1绘制相平衡图................................................................................................... - 2 -3.1.2 求最小回流比、操作回流比.......................................................................... - 3 -3.1.3 求理论塔板数.................................................................................................. - 3 -3.2全塔效率................................................................................................................... - 5 -3.3实际塔板数............................................................................................................... - 5 -4．塔的工艺条件及物性数据计算[2]................................................................................. - 5 -4.1操作压力................................................................................................................... - 5 -4.2温度[1] ....................................................................................................................... - 5 -4.3平均摩尔质量........................................................................................................... - 6 -4.4平均密度................................................................................................................... - 6 -4.5液体表面张力........................................................................................................... - 7 -4.6液体黏度................................................................................................................... - 7 -5．精馏段气液负荷计算[2]................................................................................................. - 7 - 6．塔和塔板主要工艺尺寸计算[3]，[4] ............................................................................... - 8 -6.1塔径........................................................................................................................... - 8 -6.2溢流装置................................................................................................................... - 8 -6.3塔板布置................................................................................................................... - 9 -6.4筛孔数与开孔率..................................................................................................... - 10 -6.5塔的有效高度(精馏段)......................................................................................... - 10 -6.6塔高计算................................................................................................................. - 10 -7.筛板的流体力学验算[5]................................................................................................. - 10 -7.1塔板压降................................................................................................................. - 10 -7.2液面落差................................................................................................................. - 11 -7.3.液沫夹带................................................................................................................ - 11 -7.4漏液......................................................................................................................... - 11 -7.5液泛......................................................................................................................... - 11 -8.塔板负荷性能图[6]......................................................................................................... - 12 -8.1漏液线..................................................................................................................... - 12 -8.2液沫夹带线............................................................................................................. - 12 -8.3液相负荷下限线..................................................................................................... - 13 -8.4液相负荷上限线..................................................................................................... - 13 -8.5液泛线..................................................................................................................... - 14 -9.附图................................................................................................................................ - 16 -10.本设计的评价或有关问题的分析讨论...................................................................... - 18 - 附：参考文献符号说明.......................................................................................................... - 18 -（一）设计方案简介塔设备是炼油、化工、石油化工、生物化工和制药等生产中广泛应用的气液传质设备。

分离乙醇-水的精馏塔设计设计人员：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 4 （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）e）单板压降。

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）；五、设计基础数据：1.常压下乙醇水体系的数据；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 4 （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≤0.7。

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＝＝0.1740原料乙醇组成 0.7788塔顶易挥发组分回收率90％平均摩尔质量 =由于生产能力50000吨／年，.则，F所以，，D2）塔板数的确定：甲醇—水属非理想体系，但可采用逐板计算求理论板数,本设计中理论塔板数的计算采用图解法。

第一章绪论 (2)一、目的： (2)二、已知参数： (2)三、设计内容： (3)第二章课程设计报告内容 (4)一、精馏流程的确定 (4)二、塔的物料衡算 (4)三、塔板数的确定 (5)四、塔的工艺条件及物性数据计算 (7)五、精馏段气液负荷计算 (11)六、塔和塔板主要工艺尺寸计算 (12)七、筛板的流体力学验算 (17)八、塔板负荷性能图 (20)九、筛板塔的工艺设计计算结果总表 (24)十、精馏塔的附属设备及接管尺寸 (26)第三章总结 (26).乙醇——水连续精馏塔的设计第一章绪论一、目的：通过课程设计进一步巩固课本所学的内容，培养学生运用所学理论知识进行化工单元过程设计的初步能力，使所学的知识系统化，通过本次设计，应了解设计的内容，方法及步骤，使学生具有调节技术资料，自行确定设计方案，进行设计计算，并绘制设备条件图、编写设计说明书。

在常压连续精馏塔中精馏分离含乙醇25%的乙醇—水混合液，分离后塔顶馏出液中含乙醇量不小于94%，塔底釜液中含乙醇不高于0.1%（均为质量分数）。

二、已知参数：（1）设计任务进料乙醇 X = 25 %（质量分数，下同）●生产能力 Q = 80t/d●塔顶产品组成 > 94 %●塔底产品组成 < 0.1 %（2）操作条件●操作压强：常压●精馏塔塔顶压强：Z = 4 KPa●进料热状态：泡点进料●回流比：自定待测●冷却水： 20 ℃●加热蒸汽：低压蒸汽，0.2 MPa●单板压强：≤ 0.7●全塔效率：E T = 52 %●建厂地址：南京地区●塔顶为全凝器，中间泡点进料，筛板式连续精馏三、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计算（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）（4）设计结果概要或设计一览表（5）精馏塔工艺条件图（6）对本设计的评论或有关问题的分析讨论第二章 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。

分离乙醇水精馏塔设计(含经典工艺流程图和塔设备图)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）e）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）；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 =由于生产能力50000吨／年，.则 qn，F所以，qn，D2）塔板数的确定：甲醇—水属非理想体系，但可采用逐板计算求理论板数,本设计中理论塔板数的计算采用图解法。

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。