年处理30000吨乙醇-水溶液的板式精馏塔设计Word文件下载.doc
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3.2.6塔板效率………………………………………………………………11
第四章主要设备工艺尺寸计算……………………………………………12
4.1气液相体积流量计算…………………………………………………………12
4.2塔径的计算……………………………………………………………………14
4.3塔高的计算……………………………………………………………………17
4.4溢流装置………………………………………………………………………17
4.4.1堰长……………………………………………………………………18
4.4.2方形降液管的宽度和横截面…………………………………………18
4.4.3降液管底隙高度………………………………………………………18
4.5塔板布置………………………………………………………………………19
4.5.1塔板分布………………………………………………………………19
4.5.2开孔区面积……………………………………………………………19
4.5.3筛板的筛孔和开孔率…………………………………………………19
第五章塔板的流体力学计算………………………………………………20
5.1气相通过塔板的压降…………………………………………………………20
5.1.1干板阻力………………………………………………………………20
5.1.2板上充气液层阻力……………………………………………………20
5.1.3由表面张力引起的阻力………………………………………………21
5.2液面落差………………………………………………………………………21
5.3液泛……………………………………………………………………………22
5.4液沫夹带………………………………………………………………………22
5.5漏液……………………………………………………………………………23
第六章塔板负荷性能图………………………………………………………23
6.1漏液线…………………………………………………………………………23
6.2液沫夹带线……………………………………………………………………24
6.3液相负荷下限线………………………………………………………………25
6.4液相负荷上限线………………………………………………………………25
6.5液泛线…………………………………………………………………………25
6.6操作弹性………………………………………………………………………27
第七章附属设备设计计算及选型.................................28
7.1冷凝器…………………………………………………………………………28
7.2再沸器…………………………………………………………………………29
设计结果汇总
参考文献
第一章概述
1.1设计依据
本设计依据于教科书的设计实例，对所提出的题目进行分析并做出理论计算。
1.2设计条件
（1）原料组成：
35%的乙醇，泡点进料；
（2）产品组成：
塔顶的乙醇含量不小于90%，塔底的乙醇含量不大于0.5%;
（3）操作压力：
塔顶压强为常压;
（4）可取回流比为最小回流比的1.25倍；
（5）每年按300天计算，每天24小时连续运行。
1.3设计内容
（1）确定精馏装置流程；
（2）工艺参数的确定：
基础数据的查取与估算，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。
1.4设计任务
设计说明书一份，作图法求理论塔板数图纸一张，带控制点工艺流程图一张。
第二章设计方案确定及流程说明
2.1塔型选择
根据生产任务，每年300天，每天24小时运行，产品流量为4.17t／h由于产品黏度较小，流量较大，为减少造价，降低生产过程中压降和塔板液面落差的影响，提高生产效率，选用筛板塔。
2.2操作流程
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。
精馏装置有精馏塔、原料预热器、再沸器、冷凝器、釜液冷却器和产品冷却器等设备。
热量自塔釜输入，物料在塔内经多次部分气化与部分冷凝进行精馏分离，由冷凝器和冷却器中的冷却介质将余热带走。
乙醇—水混合液原料经预热器加热到泡点温度后送入精馏塔进料板，在进料板上与自塔上部下降的的回流液体汇合后，逐板溢流，最后流入塔底。
在每层板上，回流液体与上升蒸汽互相接触，进行热和质的传递过程。
图一：
精馏装置流程示意图
第三章塔板的工艺设计
3.1精馏塔的物料衡算
3.1.1原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率
F：
进料量（kmol/h）：
原料组成（摩尔分数，下同）
D：
塔顶产品流量（kmol/h）：
塔顶组成
W：
塔底残夜流量（kmol/h）：
塔底组成
乙醇摩尔质量：
水摩尔质量：
原料乙醇组成：
==17.40%
塔顶组成：
==77.88%
塔底组成：
==0.20%
3.12原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量
3.13物料衡算
进料流量
解得
3.2塔板数的确定
3.2.1相对挥发度
常压下乙醇和水气液平衡组成（摩尔）与温度的关系
温度/。
C
液相中乙醇的含量x%
气相乙醇的含量y%
100
95.5
1.9
17
89
7.21
38.91
86.7
9.66
43.75
85.3
12.38
47.04
84.1
16.61
50.89
82.7
23.37
54.45
82.3
26.08
55.8
81.5
32.73
59.26
80.7
39.65
61.22
79.8
50.79
65.64
79.7
51.98
65.99
79.3
57.32
68.41
78.74
67.63
73.85
78.41
74.72
78.15
89.43
由上述表格计算
同理可得
则
3.2.2最小回流比及操作回流比的确定
当泡点进料时,q=1,
则=0.3906
取,则
3.2.3理论塔板数的求取
由解的为精馏段的相对挥发度
得
求精馏段理论板层数
=
由吉利兰图查得
则N=3.38，所以加料板为从塔顶往下的第四块理论板。
由芬斯克方程知
=
=5.7142
且，由吉利兰图查得
得N=14，则全塔理论塔板数层。
3.2.4温度和粘度的计算
表3-1乙醇—水系统的气液平衡数据
沸点t/℃
乙醇摩尔数/%
液相
气相
99.9
0.004
0.053
82
27.3
56.44
99.8
0.04
0.51
81.3
33.24
58.78
99.7
0.05
0.77
80.6
42.09
62.22
99.5
0.12
1.57
80.1
48.92
64.70
99.2
0.23
2.90
79.85
52.68
66.28
99.0
0.31
3.725
79.5
61.02
70.29
98.75
0.39
4.51
79.2
72.71
97.65
0.79
8.76
78.95
68.92
74.69
95.8
1.61
16.34
78.75
72.36
76.93
91.3
4.16
29.92
78.6
75.99
79.26
87.9
7.41
39.16
78.4
79.82
81.83
85.2
12.64
47.49
78.27
83.87
84.91
83.75
17.41
51.67
78.2
85.97
86.40
25.75
55.74
89.41
用插值法求得
℃
精馏段平均温度0℃
提馏段平均温度℃
表3-4水在不同温度下的黏度
温度／℃
黏度／
81
0.3521
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