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化工原理课程设计_乙醇-水连续浮阀精馏塔的设计 (1)

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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。

理论版的计算方法：可采用逐板计算法、图解法，在本次试验设计中采用图解法。

根据51.0132510⨯Pa 下乙醇-水的气液平衡组成可绘出平衡曲线，即x-y 曲线图。

泡点进料，所以q=1，即q 为一条直线。

本平衡具有凹部分，操作线尚未落到平衡线，已与平衡线相切。

q q min min x =0.8080y =0.8244=2.2690=2.0=4.538R R R ，，所以，操作回流比，已知： 精馏段操作线方程：n+1=110.81940.1553D n n x R R R y x x +++=+提馏段操作线方程：1 2.58240.00190w n n n Wx L qF y x x L qF WL qF W++=-=-+-+-在图上作操作线，由（0.8598,0.8598）起在平衡线与精馏段操作线间画阶梯，过精馏段操作线与q 线交点，直到阶梯与平衡线的交点小于0.0012为止，由此得到理论板19T N =(快)(包括再沸器)，加料板为15块理论板。

板效率与塔板结构，操作条件、物质的物理性质及流体力学性质有关，它反映了实际塔板上传质过程的程度。

板效率可用奥康奈尔公式-0.2450.49()T E L αμ=计算。

其中：α-塔顶与塔底平均温度下的相对挥发度； L μ-塔顶与塔底平均温度下的液相粘度mPa ·s ⑴ 精馏段已知：1=4.2775α , 10.3915L μ= mPa ·s所以：-0.2450.49(4.27750.3915)=0.4319T E =⨯⨯ =33T P TN N E =精 块⑵ 提馏段已知：2=8.20α ， 20.3088L μ= mPa ·s 所以：-0.2450.49(8.200.3088)=0.39T E '=⨯⨯ =100%43.19%T P PN N N ⨯=提全塔所需实际塔板数：+P P P N N N =精提=33+11=44 块 全塔效率：100%43.19%T T PN E N =⨯=加料板位置在第34块塔板。

四、热量衡算 1. 汽化潜热0.38r12121()1V V r T H H T -∆=∆-⑴ 塔顶温度D t 下的比热容，对于乙醇查液体比热容共线图78.21D t = ℃，查得pD c =3.46 kJ/(kg ·k)=159.16 kJ/(kmol ·k)80 4.19578.218078.2180 4.195 4.18778078.21700pw pw pw pw pw c c c ⨯-⨯-⨯⨯==⨯--℃-c ℃℃℃-c ℃4.19pw c ⇒= kJ/（kg ·k ）=75.48 kJ/(kmol ·k)(1)pD pD D pw D c c x c x =+-159.160.8675.48(10.86)147.44=⨯+⨯-= kJ/(kmol ·k) ⑵ 进料温度F t 下的比热容t =87.41F ℃，查得 3.69po c = kJ/(kg ·k)=169.7 kJ/(kmol ·k)(1)pF po F pw F c c x c x =+-()169.740.089175.6810.089184.06=⨯+⨯-= Kj/(kmol ·k)五、塔径的初步计算 1.气液相体积流量计算根据x-y 图查图计算，或由解析法算得R m in =2.2690，取R=2.0R m in =4.538 ⑴ 精馏段L=R ⨯D=4.538⨯0.0482=0.2187 kmol/sV=(R+1)⨯D=(4.538+1)⨯0.0482=0.2669 kmol/s已知：=1L M 31.286 kg/mol =1V M 36.074 kg/mol 1L ρ=827.41 3/kg m 1V ρ=1.24 3/kg m 则质量流量=1L 1L M L=31.286⨯0.2187=6.84 kg/s =1V 1V M V=36.074⨯0.2669=9.63 kg/s 体积流量311110268.841.82784.6-⨯===L S L L ρ s /m 37638.724.163.9111===V S V V ρ s /m 3 ⑵ 提馏段因为本设计为饱和液体进料，所以q=1.6893.04706.012187.0q '=⨯+=+=F L L 2669.0)1q ('=-+=F V V已知：=2L M 19.26 kg/kmol =2V M 24.06 kg/kmol =2L ρ932.385 3/kg m =2V ρ0.81 3/kg m 则质量流量'22L M L L ==19.26⨯0.6893=13.276 kg/s '22V M V V ==24.06⨯0.2669=6.4216 kg/s 体积流量32221024.1439.932276.13-⨯===L S L L ρ s /m 37279.781.04216.6222===L S V V ρ s /m 3由u =0.07×max u ，安全系数=0.6-0.8，max u =C 可由史密斯关联查出 2.精馏段横坐标数值：0275.0)24.141.827(*7638.71026.8)1(213-21121=⨯=⨯v V L l s s ρρ取板间距：0.45T H = m ，0.07L h = m ，则0.38T L H h -= m 查图可知：076.020=C 081.0)20405.28(076.0)20(2.02.0120=⨯=⨯=σC C 09.224.124.141.827081.0ma =-=x μ m/s46.109.27.07.0max 1=⨯=⨯=μμ m/s 603.246.114.37638.74411s 1=⨯⨯==πμV D m 圆整：m 8.21=D横截面积：15.68.2785.02=⨯=T A m 2空塔气速：26.115.67638.71'==μ m/s 3.提馏段横坐标数值：061.0)81.039.932(9279.71024.14)(213212222=⨯⨯=⨯-V L S S V L ρρ取板间距：m 45.0'=T H ，'0.07L h = m ，则''0.38T L H h -= m查图可知：076.020=C 091.0204758.4876.0202.02.0220=⨯==）（）（σC C 086.381.081.039.932091.0max =-⨯=μ m/s16.2086.37.02=⨯=μ m/s 16.216.214.39279.744222=⨯⨯==πρS V D m 圆整：8.21=D m横截面积：15.68.2785.02=⨯=T A m 2空塔气速：29.115.69279.7'2==μ ｍ/s 六、溢流装置 1.堰长w l取82.18.265.065.0l w =⨯==D m出口堰高：本设计采用平直堰，堰上液高度ow h 按下式计算3/2w h owl 100084.2h ⎪⎪⎭⎫⎝⎛=L E （近似取E=1）（1）精馏段 018.0)82.110268.83600(100084.2h 3/23ow=⨯⨯⨯=- m 052.0018.007.0ow =-=-=h h h L w m（2）提馏段 026.0)82.11024.143600(100084.2'h 3/23=⨯⨯⨯=-ow m 044.0026.0-07.0'''ow ==-=h h h L w m2.弓形降液管宽度和横截面积查图得：0.0721F T A A =，0.124D WD= 则0.0721 6.150.4424F A =⨯= m 2，0.124 2.80.3472D W =⨯= m 验算降液管内停留时间：精馏段：310.44340.4524.138.26810F T s A H L θ-⨯===⨯ s 提馏段：''320.44340.4514.0112.2410F T s A H L θ-⨯===⨯ s 停留时间θ>5s ，故降液管可用。

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乙醇水连续浮阀式精馏塔的设计.doc

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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。

化工原理课程设计-乙醇-水连续精馏塔的设计

化工原理课程设计-乙醇-水连续精馏塔的设计

课程设计说明书题目乙醇—水连续筛板式精馏塔的设计课程名称化工原理院(系、部、中心)化学化工系专业应用化学班级应化096学生姓名XXX学号XXXXXXXXXX设计地点逸夫实验楼B-536指导教师设计起止时间：2010年12月20日至 2010 年12月31日第一章绪论 (3)一、目的： (3)二、已知参数： (3)三、设计内容： (4)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 (11)七、筛板的流体力学验算 (16)八、塔板负荷性能图 (19)九、筛板塔的工艺设计计算结果总表 (23)十、精馏塔的附属设备及接管尺寸 (23)第三章总结 (24).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。

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)

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
4.4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
5.3.1.2提馏段压降的计算...................................................................... 36
5.3.2液泛......................................................................................................... 36
化工原理 课程设计 精馏塔

化工原理 课程设计 精馏塔

化工原理课程设计精馏塔
化工原理课程设计：精馏塔
一、设计题目
设计一个年产10万吨的乙醇-水溶液精馏塔。

该精馏塔将采用连续多级蒸馏的方式，将乙醇与水进行分离。

乙醇的浓度要求为95%（质量分数），水含量要求低于5%。

二、设计要求
1. 设计参数：
操作压力：常压
进料流量：10万吨/年
进料组成：乙醇40%，水60%（质量分数）
产品要求：乙醇95%，水5%
2. 设计内容：
完成精馏塔的整体设计，包括塔高、塔径、填料类型、进料位置、塔板数、回流比等参数的计算和选择。

同时，还需完成塔内件（如进料口、液体分布器、再沸器等）的设计。

3. 绘图要求：
需要绘制精馏塔的工艺流程图和结构示意图，并标注主要设备参数。

4. 报告要求：
完成设计报告，包括设计计算过程、结果分析、经济性分析等内容。

三、设计步骤
1. 确定设计方案：根据题目要求，选择合适的精馏塔类型（如筛板塔、浮阀塔等），并确定进料位置、塔板数和回流比等参数。

2. 计算塔高和塔径：根据精馏原理和物料性质，计算所需塔高和塔径，以满足分离要求。

3. 选择填料类型：根据物料的特性和分离要求，选择合适的填料类型，以提高传质效率。

4. 设计塔内件：根据塔板数和填料类型，设计合适的进料口、液体分布器、再沸器等塔内件。

5. 进行工艺计算：根据进料组成、产品要求和操作条件，计算每块塔板的温度和组成，以及回流比等参数。

6. 进行经济性分析：根据设计方案和工艺计算结果，分析项目的投资成本和运行成本，评估项目的经济可行性。