乙醇—水溶液精馏塔设计.doc

乙醇-水溶液连续精馏塔设计
目录
设计任务书………………………………………………………………3
英文摘要前言……………………………………………………………4
前言………………………………………………………………………4
精馏塔优化设计…………………………………………………………5
精馏塔优化设计计算……………………………………………………5
设计计算结果总表………………………………………………………22
参考文献…………………………………………………………………23
课程设计心得……………………………………………………………23
精馏塔设计任务书
一、设计题目
乙醇—水溶液连续精馏塔设计
二、设计条件
: 15000 (吨/年)
: 35 (wt%)
: 93 (wt%)
: 99%
:7200小时/年
6. 操作条件:
①间接蒸汽加热;
②塔顶压强: atm(绝对压强)
③进料热状况:泡点进料;
三、设计任务
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。
d) 其它
i. 加热蒸汽消耗量;
ii. 冷凝器的传热面积及冷却水的消耗量
e) 有关附属设备的设计和选型,绘制精馏塔系统工艺流程图和精馏塔装配图,编写设计说明书。
乙醇——水溶液连续精馏塔优化设计
前言
乙醇在工业、医药、民用等方面,都有很广泛的应用,是很重要的一种原料。在很多方面,要求乙醇有不同的纯度,有时要求纯度很高,甚至是无水乙醇,这是很有困难的,因为乙醇极具挥发性,也极具溶解性,所以,想要得到高纯度的乙醇很困难。
要想把低纯度的乙醇水溶液提升到高纯度,要用连续精馏的方法,因为乙醇和水的挥发度相差不大。精馏是多数分离过程,即同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程,因此可使混合液得到几乎完全的分离。化工厂中精馏操作是在直立圆形的精馏塔内进行的,塔内装有若干层塔板或充填一定高度的填料。为实现精馏分离操作,除精馏塔外,还必须从塔底引入上升蒸汽流和从塔顶引入下降液。可知,单有精馏塔还不能完成精馏操作,还必须有塔底再沸器和塔顶冷凝器,有时还要配原料液预热器、回流液泵等附属设备,才能实现整个操作。
浮阀塔与20世纪50年代初期在工业上开始推广使用,由于它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。浮阀有很多种形式,但最常用的形式是F1型和V-4型。F1型浮阀的结果简单、制造方便、节省材料、性能良好,广泛应用在化工及炼油生产中,现已列入部颁标准(JB168-68)内,F1型浮阀又分轻阀和重阀两种,但一般情况下都采用重阀,只有处理量大且要求压强降很低的系统中,才用轻阀。浮阀塔具有下列优点:
1、生产能力大。2、操作弹性大。3、塔板效率高。4、气体压强降及液面落差较小。5、塔的造价低。浮阀塔不宜处理易结焦或黏度大的系统,但对于黏度稍大及有一般聚合现象的系统,浮阀塔也能正常操作。
精馏塔优化设计计算
在常压连续浮阀精馏塔中精馏乙醇——水溶液,要求料液浓度为35%,产品浓度为93%,易挥发组分回收率99%。年生产能力15000吨/年
操作条件:①间接蒸汽加热
②塔顶压强:(绝对压强)
③进料热状况:泡点进料
一精馏流程的确定
乙醇——水溶液经预热至泡点后,用泵送入精馏塔。塔顶上升蒸气采用全冷凝后,部分回流,其余作为塔顶产品经冷却器冷却后送至贮槽。塔釜采用间接蒸汽再沸器供热,塔底产品经冷却后送入贮槽。工艺流程图见图
二塔的物料衡算
查阅文献,整理有关物性数据
⑴水和乙醇的物理性质
名称
分子式
相对分子质量
密度
20℃
沸点

℃
比热容
(20℃)
Kg/(kg.℃)
黏度
(20℃)

导热系数
(20℃)
/(m.℃)
表面
张力
(20℃)
N/m
水

998
100




乙醇

789





⑵常压下乙醇和水的气液平衡数据,见表
常压下乙醇—水系统t—x—y数据如表1—6所示。
表1—6 乙醇—水系统t—x—y数据
沸点t/℃
乙醇摩尔数/%
沸点t/℃
乙醇摩尔数/%
气相
液相
气相
液相



82


99.