化工原理课程设计(乙醇和水的分离)

武汉工程大学邮电与信息工程学院课程设计说明书论文题目：乙醇—水分离过程板式精馏塔设计邮电与信息工程学院课程设计任务书专业07过控班级2班学生姓名汪尧全发题时间：2010 年 6 月22 日一、课题名称乙醇——水分离过程板式精馏塔设计二、课题条件（原始数据）原料：乙醇、水年处理量：50000t原料组成（乙醇的质量分率）：0.40料液初温： 30℃操作压力、回流比、单板压降：自选进料状态：饱和液体进料塔顶产品浓度： 98%塔底釜液含乙醇含量不高于0.2%（质量分率）塔顶采用全凝器，泡点回流塔釜：饱和蒸汽间接/直接加热塔板形式：筛板生产时间：330天/年，每天24h运行冷却水温度：30℃设备形式：筛板塔厂址：武汉地区三、设计内容（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内容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（列出完成项目设计内容、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内容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天指导教师（签名）：年月日学科部（教研室）主任（签名）：年月日说明：1．学生进行课程设计前，指导教师应事先填好此任务书，并正式打印、签名，经学科部（教研室）主任审核签字后，正式发给学生。

化工原理课程设计第三版课程设计1. 概述本次课程设计旨在通过实际操作和分析，让学生深入了解化工原理的核心概念和应用技能。

在设计中，学生们将探索化工分离过程的原理、工艺流程设计以及设备的选择和优化等方面的知识。

2. 实验目的本课程设计旨在培养学生以下方面的能力：1.理解化工分离过程的基本原理和特点；2.掌握工艺流程设计和设备选择与优化的方法；3.培养实际操作和分析的能力，并通过设计和分析来掌握化工原理的应用技能。

3. 实验设备•微型蒸馏装置•真空干燥器•震荡器•多层螺旋板塔•分离漏斗•等温滴定计•气相色谱分析仪4. 实验内容4.1 实验1：蒸馏分离乙醇和水4.1.1 实验目的通过蒸馏操作分离出乙醇和水，并对蒸馏过程进行分析和优化，掌握蒸馏分离的基本原理和操作技能。

4.1.2 实验步骤1.分别称取50mL乙醇和水混合溶液，加入微型蒸馏装置中；2.开启蒸馏设备，调整冷却水温度和采样速率；3.收集蒸馏出的乙醇和水，分别测定其含量和纯度，记录数据；4.对蒸馏过程进行分析和优化，根据实验数据推算出最优的蒸馏条件。

4.1.3 实验结果在此处列出实验数据及分析结果。

4.2 实验2：干燥和筛分分离颗粒4.2.1 实验目的通过干燥和筛分操作分离出颗粒，并对操作过程进行分析和优化，掌握干燥和筛分的基本原理和操作技能。

4.2.2 实验步骤1.将颗粒放入真空干燥器内，开启干燥器并设定温度和干燥时间；2.在震荡器内加入干燥后的颗粒，进行筛分操作；3.对干燥和筛分过程进行分析和优化，根据实验数据推算出最优的操作条件。

4.2.3 实验结果在此处列出实验数据及分析结果。

4.3 实验3：多层螺旋板塔分离气体混合物4.3.1 实验目的通过在多层螺旋板塔内对气体混合物进行分离操作，分析其分离机理和选择最优的工艺条件。

4.3.2 实验步骤1.将混合气体通过多层螺旋板塔，进行分离处理；2.对分离后的气体进行收集和测量，记录数据；3.对分离过程进行分析和优化，选择最优的工艺条件。

化工原理设计(水和乙醇的分离)水和乙醇是常用的工业溶剂，在化工生产中广泛应用，但因它们的物理性质相近，在分离过程中具有较高的难度。

本文将介绍水和乙醇的物理性质及其影响因素，然后介绍几种常用的分离方法，并根据实际情况进行设计选择。

1. 水和乙醇的物理性质水和乙醇的物理性质主要包括密度、沸点、溶解度等。

其中，密度和沸点可以用于分离这两种溶剂，而溶解度则会影响它们的混合物的分离效果。

1.1 密度水的密度为1 g/cm3，而乙醇的密度为0.789 g/cm3。

因此，在一定温度下，水和乙醇可以根据其密度的差异分离。

1.2 沸点水的沸点为100 ℃，而乙醇的沸点为78.5 ℃。

因此，在加热的过程中，水和乙醇的沸腾顺序也是有差异的，这也为它们的分离提供了一定的基础。

水和乙醇在一定温度下的溶解度也是有差异的。

在20 ℃时，乙醇的溶解度为90 g/100 mL，而水的溶解度仅为1 g/100 mL。

因此，如果想要分离一定比例的水和乙醇混合物，应选择能够有效控制溶解度的分离技术。

2. 分离方法及设计蒸馏是一种常用的水和乙醇分离方法，其原理基于两种溶质的沸点差异。

在蒸馏过程中，对于混合物在搅拌的情况下，当溶质一开始沸腾时，通过冷凝管冷却收集蒸汽，可以分离出相应的溶质。

该过程可用于分离大量的水和乙醇，但不适用于分离少量的这两种溶质。

设计时，应考虑收集溶液的方式。

若为小规模的实验，则可轻松进行。

但若为工业生产，收集和回收会较为困难，需要进行一定的后处理。

2.2 晶体化分离法晶体化分离法是一种通过控制溶解度来实现水和乙醇分离的方法。

其原理是将混合物加热至一定温度，然后缓慢降温，使部分溶质从溶液中结晶出来。

通过收集结晶物，便可实现水和乙醇的分离。

设计时需要考虑到晶体生长的条件，包括初液的质量组成、降温速率及晶体或母液的回收等。

同时还要注意控制晶体的物理形态和尺寸，并确保分离效果明显。

2.3 萃取法采用溶液萃取法，是一种常用的分离方法。

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。

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。

目录1 设计任务书 (1)1.1设计题目 (1)1.2工艺条件 (1)1.3塔板类型 (1)1.4生产制度 (1)1.5设计内容 (1)2 设计方案 (2)2.1 设计方案简介 (2)2.2 设计方案的确定及工艺流程的说明 (3)3 工艺计算 (4)3.1 塔板的工艺计算 (4)3.1.1 物料衡算 (4)3.1.2 q线方程 (5)3.1.3 R的确定 (7)3.1.4 总物料恒算 (7)3.1.5 回收率 (8)3.1.6 操作线方程 (8)3.1.7 图解法求理论板层数 (8)3.1.8实际板层数的求取 (9)3.2精馏塔工艺条件及计算 (10)3.2.1操作压力 (10)3.2.3平均摩尔质量 (11)3.2.4液体的平均密度 (12)3.2.5液体表面张力计算 (13)3.3 精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (14)3.3.1塔径的计算 (14)3.3.2精馏塔有效高度计算 (16)3.4塔板主要工艺尺寸计算 (16)3.4.1溢流装置计算 (16)3.4.2塔板布置 (18)3.5 筛板的流体力学验算 (20)3.5.1精馏段校核 (20)3.5.2 提馏段校核 (22)3.6塔板负荷性能图 (24)3.6.1精馏段 (24)3.6.2 提馏段 (27)4 板式塔的塔体总高度的计算 (29)4.1 塔顶空间H D (29)4.2 塔底空间H B (29)4.3 人孔 (29)4.4 裙座 (29)4.5 筒体与封头 (30)4.5.2 封头 (30)4.6塔体总高度 (31)5 精馏塔附属设备的选型及相关计算 (31)5.1 换热器的选型与核算 (31)5.1.1 估算传热面积，初选换热器型号 (31)5.1.2确定物性数据 (31)5.1.3估算传热面积 (32)5.1.4换热器核算 (34)5.2接管 (37)5.2.1进料管 (37)5.2.2回流管 (37)5.2.3塔底出料管 (37)5.2.4塔顶蒸汽出料管 (38)5.2.5塔底蒸汽进料管 (38)5.4 泵的计算与选型 (39)6 计算结果一览表 (41)7设计感想评价及有关问题的分析讨论 (43)8 参考文献 (43)9绘制塔顶全凝器设备图 (44)1 设计任务书1.1设计题目：乙醇-水常压分离过程筛板式精馏塔工艺设计1.2工艺条件：生产能力：乙醇-水混合液处理量5.0万吨/年进料状况：冷液进料原料组成：乙醇的含量20（wt%）塔顶组成：乙醇的含量91（wt%）塔底组成：乙醇的含量0.3（wt%）进料温度：C23︒=tF适宜回流比R：R=1.3Rmin塔顶压力：（表压）P=a0.4KP单板压降：)(∆P=KPa5.0表压加热蒸汽压力: )100表压P=KPa0.(加热方式：塔底直接加热1.3塔板类型：筛板式精馏塔1.4生产制度：年开工300天，每天24小时连续生产1.5设计内容：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）塔体总高度的计算；9）精馏塔附属设备的选型及相关计算；10) 计算结果一览表11) 对设计过程的评述和有关问题的讨论；12）参考文献；13）绘制精馏塔及换热器的设备图2 设计方案2.1 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。

化⼯原理课程设计（⼄醇和⽔的分离）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）。

盐城师范学院化工原理课程设计2013 －2014 学年度药学院制药工程专业班级 11（4）学号 11233312题目名称20000t乙醇—水混合液浮阀精馏塔的设计学生姓名张燕指导教师施卫忠设计时间：2013年11月25日～2013年12月8日盐城师范学院化工原理课程设计任务书药学院制药工程专业班级11（4）姓名张燕学号11233312 设计题目：年处理20000t乙醇—水混合液浮阀精馏塔的设计课程设计的目的与意义：化工原理课程设计是培养学生综合运用化工原理及先修课程的基本知识进行化工工艺设计的能力，使学生掌握化工设计的基本程序和方法，得到一次化工设计的基本训练，并应着重培养学生以下几方面的能力。

1.查阅技术资料，选用公式和搜集数据的能力。

2 .树立既考虑技术上的先进性与可靠性，又考虑经济上的合理性，并注意到操作时的劳动条件和环境保护的正确设计思路，在这种设计思想的指导下去分析和解决工程实际问题的能力。

3. 迅速准确地进行工程计算（包括电算）的能力。

4. 用简洁的文字、清晰的图表示表达自己设计结果的能力。

工艺操作条件:年处理量： 20000 吨，料液初温： 30 ℃料液浓度： 18 % （轻组分质量分率）塔顶产品浓度：不小于93.5% （轻组分质量分率）塔底釜液浓度：不高于1.5% （轻组分质量分率）每年实际生产天数：330天（一年中有一个月检修）精馏塔塔顶压强：4Kpa （表压）进料热状态：泡点进料回流比： 2.46冷却水进口温度：25℃饱和水蒸气压力：101.33Kpa （表压）设备型式：浮阀塔厂址：江苏盐城设计条件年处理量/吨进料组成（质量%）15% 18% 20% 25% 28% 学号20000 10 12 14 16 18 28000 26 8 44 42 20 30000 28 46 6 40 22 35000 30 48 50 4 24 40000 32 34 36 38 2课题任务：（1）工艺设计：①选择工艺流程和工艺条件加料方式和加料状态，塔顶蒸气冷凝方式，塔釜加热方式；塔顶塔釜产品的出料状态，塔顶产品由塔顶冷却器冷却至常温。

课程设计说明书论文题目：乙醇—水分离过程板式精馏塔设计2012年6月28日课程设计任务书一、课程设计题目乙醇-水溶液连续精馏塔设计二、课程设计的内容1．设计方案的确定2．带控制点的工艺流程图的确定3．操作条件的选择（包括操作压强、进料状态、回流比等）4．塔的工艺计算（1）全塔物料衡算（2）最佳回流比的确定（3）理论板及实际板的确定（4）塔径的计算（5）降液管及溢流堰尺寸的确定（6）浮阀数及排列方式（筛板孔径及排列方式）的确定（7）塔板流动性能的校核（8）塔板负荷性能图的绘制（9）塔板设计结果汇总表5．辅助设备工艺计算（1）换热器的面积计算及选型（2）各种接管管径的计算及选型（3）泵的扬程计算及选型6．塔设备的结构设计：（包括塔盘、裙座、进出口料管）三、课程设计的要求1、撰写课程设计说明书一份2、工艺流程图一张3、设备总装图一张四、课程设计所需的主要技术参数原料：乙醇-水溶液原料温度： 30℃处理量： 2万吨/年原料组成（乙醇的质量分数）：50%产品要求：塔顶产品中乙醇的质量分数：92%；塔顶产品中乙醇的回收率：99%生产时间： 300天（7200 h）冷却水进口温度：30℃加热介质： 0.6MPa饱和水蒸汽五、课程设计的进度安排1、查找资料，初步确定设计方案及设计内容，1-2天2、根据设计要求进行设计，确定设计说明书初稿，2-3天3、撰写设计说明书，总装图，答辩，4-5天六、课程设计考核方式与评分方法指导教师根据学生的平时表现、设计说明书、绘图质量及答辩情况评定成绩，采用百分制。

其中：平时表现20%设计说明书40%绘图质量20%答辩20%目录摘要 ................................................................................................................... 错误!未定义书签。

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 (2)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 (5)3.1精馏塔的物料衡算............................................................................. 错误!未定义书签。

化工原理课程设计乙醇和水筛板精馏塔
一、工艺原理
乙醇和水筛板精馏塔是一种以乙醇为介质的广泛应用的化学反应设备。

这种精馏塔主要是利用乙醇对水的抽提分离物质的蒸馏和沉淀形式，在乙醇中达到分离的目的。

其操作原理是：将一定比例的乙醇与水混合，通过螺杆螺桶升温，使乙醇蒸馏，吸收乙醇汽体并伴随水汽在热力学过程中分离开。

因此，当这两种物质同时沉淀分离时，乙醇和水就可以通过这种方法获得更纯净的液体。

通过这个过程，物质也可以进行混合或有机溶剂的分离。

二、工艺流程
1.投料：将水混合物经过投料口，均匀的进入精馏塔管内。

2.抽提：采用乙醇为介质，出口的温度和压强维持一定的范围，当介质达到一定温度时，可使水和有机溶剂通过抽提过程进行分离。

3.进料：将经过抽提的液体经过调节阀再次进料，使乙醇连续循环。

4.净化：当液体进行循环抽提时，可使有机溶剂、水和乙醇通过滤筛板分离，达到净化的效果，经过多次的净化过程，乙醇的干净度可以达到99%以上。

5.出料：乙醇和水筛板精馏塔中的液体通过调节阀分别流入工艺和控制系统中，其中纯乙醇可作为常温下的产品出料。

三、应用领域
1、医药：
乙醇和水筛板精馏塔可以用来分离生物分子，如蛋白质、多肽、核酸和抗体等.因为乙醇有很好的气溶能力，也可以用乙醇作为载体进行药物的辅料成分分离和分离。

2、催化：
乙醇的介质有利于催化剂的活性，可以使催化剂在乙醇环境中进行催化反应，从而获得合成催化剂所需的原料。

3、有机溶剂：
乙醇可以用作有机溶剂，特别是对一些有机物质有良好的溶解效果。

在乙醇和水
筛板精馏塔的应用中，可以实现在有机溶剂中分离固体物质的目的。