乙醇—水溶液精馏塔设计.doc

第一章绪论 2一、目的: 2二、已知参数: 3三、设计内容: 3第二章课程设计报告内容 3一、精馏流程的确定 3二、塔的物料衡算 4三、塔板数的确定 4四、塔的工艺条件及物性数据计算 6五、精馏段气液负荷计算 10六、塔和塔板主要工艺尺寸计算 10七、筛板的流体力学验算 16八、塔板负荷性能图 18九、筛板塔的工艺设计计算结果总表 22十、精馏塔的附属设备及接管尺寸 23第三章总结 ——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%,%(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<%(2)操作条件操作压强:常压精馏塔塔顶压强:Z=4KPa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,:≤:ET=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。塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝后,一部分作为回流,其余为塔顶产品经冷却器冷却后送至贮槽。塔釜采用间接蒸汽向沸热器供热,塔底产品经冷却后送入贮槽。二、塔的物料衡算(一)料液及塔顶、塔底产品含乙醇摩尔分数(二)平均摩尔质量(三)物料衡算总物料衡算易挥发组分物料衡算日生产能力Y=90吨联立以上三式得三、塔板数的确定(一)理论塔板数的求取乙醇、水属理想物系,、水的气液平衡数据作y-x图附表乙醇—:乙醇—水的y-—水体系的平衡曲线有下凹部分,求最小回流比自a()作平衡线的切线并延长与y轴相交,(包括再沸器)。其中精馏段理论板数为22层,提留段为5层(包括再沸器),第18层为加料板。(二)全塔效率已知=52%(三)实际塔板数N精馏段层提留段层四、塔的工艺条件及物性数据计算以精馏段为例进行计算(一)操作压强Pm塔顶压力取每层塔板压强降则进料板压强精馏段平均操作压强(二)温度tm依据操作压力,通过方程试差法计算出泡点温度,其中水、乙醇的饱和蒸汽压由安托尼方程计算。①方程为式中:—溶液中组分的摩尔分数;—溶液上方的总压,Pa;—同温度下纯组分的饱和蒸汽压,Pa。(下标A表示易挥发组分,B表示难挥发组分)安托因方程为式中:—在温度为T时的饱和蒸汽压,mmHgT—温度,℃A,B,C—Antoine常数,其值见下表。:塔顶温度公式:进料板温度公式:则精馏段平均温度(三)平均摩尔质量Mm塔顶查气液平衡曲线,可得2进料板即查气液平衡曲线,可得则精馏段平均摩尔质量:/℃2030405060708090100110乙醇密度/kg/m3795785777765755746735730716703水密度/kg/:(为质量分数)(五)液体表面张力附表乙醇与水的表面张力温度/℃2030405060708090100110乙醇表面张力×103/N/.