I 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
进料组成 xF＝273
馏出液组成 xD＝0.831
釜液组成 xw＝0.012
塔顶压力 p＝100kpa
单板压降 ≤0.7 kPa
2 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
II 目 录
3.
3.
3.
III 20
4
参考文献 ....................................................... 30
IV
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
1
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。
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 28
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
设计题目 ................................................................. 4
原始数据及条件： ......................................................... 4
二、塔板工艺设计 ............................................................. 4
精馏塔全塔物料衡算 ....................................................... 4
乙醇和水的物性参数计算 ................................................... 5
温度 ................................................................ 5
密度 ................................................................ 6
实验七 筛板精馏塔精馏实验
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、实验原理
在板式精馏塔中，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以实现传质，以达到分离的目的。如果在每层塔板上，离开塔板的液体组成与蒸汽组成处于平衡状态，则该塔板称为理论板。然而在实际操作的塔中，由于接触时间有限，气液两相不可能达到平衡，即实际塔板达不到一块理论板的分离效果，因此精馏塔所需要的实际板数总比理论板数多。对二元物系，全回流时，根据塔顶、塔底气液组成可求出理论塔板数。理论塔板数与实际塔板数之比即为塔的总板效率E 。数学表达式为：
（1）
式中：—总板效率；
—理论板层数；
—实际板层数。
理论板层数的求法可用图解法。本实验是使用乙醇—水二元物系在全回流条件下操作，只需测定塔顶馏出液组成和釜液组成又，即可用图解法求得，实际板层数为已知，所以利用式(1)可求得塔效率。
三、实验装置
实验装置为一小型筛板塔，由塔体、供料系统、产品贮罐、和调节控制仪表柜等组成，如图1所示。塔径50mm，板上开有筛孔25与29两种，，板间距100mm。塔釜φ250×340×3mm，塔顶为一盘管式冷凝器。
图1 筛板式精馏塔精馏实验装置流程 四、实验步骤
1．熟悉装置
在使用本设备前应了解设备的基本结构，以及所需的控制仪表盘的布置情况，并按正确的操作方法使用设备。
2．加料
配制一定浓度(5%(v))的酒精-水溶液由供料泵注入蒸馏釜内至液位计上的标记为止。在供料槽内配制15-20%（v）酒精-水溶液。
3．预热
通电启动，调节电压到220V，对釜内料液加温，并开启冷却水阀，仔细观察塔内汽液二相的状况，控制加热量（用调节电压来实施）。进行全回流操作，控制蒸发量，这时灵敏板温度应在80℃左右。
乙醇水精馏塔课程设计改进措施
乙醇水精馏塔是化工工艺中常用的一种分离设备，用于将乙醇与水进行精馏分离。为了提高乙醇的纯度和产量，需要对乙醇水精馏塔的设计进行改进。本文将从塔内结构、操作参数、热力学控制等方面提出一系列改进措施。
一、塔内结构设计改进措施
1. 塔板设计：增加塔板数目和提高塔板效率是提高分离效果的关键。可以采用多级板式结构，增加塔板数目，并采用高效填料，如环形填料或波纹填料，以增加传质和质量传递效率。
2. 填料选择：选择合适的填料对于提高分离效果至关重要。可以采用具有大表面积和良好湿润性能的填料，如金属网格填料或陶瓷球填料，以增加相接触面积和传质速率。
3. 气液分布器设计：合理设计气液分布器可以均匀地分配气体和液体相，在整个塔内形成良好的气液接触。可以采用多孔板或气液分布器，以提高气液分布的均匀性。
二、操作参数优化改进措施
1. 进料温度控制：合理控制进料温度可以影响乙醇和水的汽化速率，从而影响塔内的传质和分离效果。可以通过控制进料温度来调节乙醇和水的汽化速率，以达到更好的分离效果。
2. 塔底压力控制：合理控制塔底压力可以影响塔内的汽液平衡和乙醇与水的相互溶解度。通过调节塔底压力，可以提高乙醇的纯度和产量。 3. 顶部温度控制：合理控制顶部温度可以避免乙醇在顶部再次凝结，从而降低乙醇损失。可以通过调节冷却水流量或加热介质温度来控制顶部温度。
三、热力学控制改进措施
1. 加热介质选择：选择适当的加热介质对于提高精馏塔的热力学效率至关重要。可以选择具有较高传热系数和较低成本的加热介质，如蒸汽或热水，以提高塔内的传热效率。
2. 冷却介质选择：合理选择冷却介质可以降低塔顶温度，减少乙醇的损失。可以选择具有较低温度和较好冷却效果的冷却介质，如冷水或冷却剂，以降低塔顶温度。
3. 热力学模拟优化：通过进行热力学模拟和优化计算，可以确定最佳操作条件和参数。可以利用软件模拟乙醇水精馏过程，在不同操作条件下预测乙醇纯度和产量，并通过优化计算得到最佳操作参数。
