精品乙醇水分离过程填料塔设计板式蒸馏塔化工原理毕业论文.docx

精品乙醇水分离过程填料塔设计板式蒸馏塔化工原理毕业论文.docx

《精品乙醇水分离过程填料塔设计板式蒸馏塔化工原理毕业论文.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《精品乙醇水分离过程填料塔设计板式蒸馏塔化工原理毕业论文.docx（30页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

精品乙醇水分离过程填料塔设计板式蒸馏塔化工原理毕业论文

课程设计说明书

武汉工程大学

材料科学与工程学院

课程设计说明书

课题名称

专业班级

学生学号

学生姓名

学生成绩

指导教师

课题工作时间

武汉工程大学材料科学与工程学院

材料科学与工程学院

课程设计任务书

专业10高材班级2班学生姓名

发题时间：

2012年6月30日

一、课题名称

乙醇——水分离过程填料塔设计

二、课题条件（原始数据）

原料：

乙醇、水

年处理量：

40000t

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。

设计装订时应将此任务书订在设计说明书首页。

2．如果设计技术参数量大，可在任务书后另设附表列出。

3．所有签名均要求手签,以示负责。

摘要I

AbstractII

引言1

第1章设计条件与任务2

1.1设计条件2

1.2设计任务2

第2章设计方案的确定3

第3章精馏塔的工艺设计4

3.1全塔物料衡算4

3.1.1原料液、塔顶及塔底产品的摩尔分数4

3.1.2原料液、塔顶及塔底产品的平均摩尔质量4

3.1.3物料衡算进料处理量4

3.1.4物料衡算4

3.2实际回流比5

3.2.1最小回流比及实际回流比确定5

3.2.2操作线方程6

3.3理论塔板数确定6

3.4实际塔板数确定7

3.5精馏塔的工艺条件及有关物性数据9

3.5.1操作压力9

3.5.2操作温度9

3.5.3平均摩尔质量9

3.5.4平均密度10

3.5.5液体平均表面张力11

3.6精馏塔的塔体工艺尺寸15

3.6.1塔径13

3.6.2精馏塔筒体有效高度17

第4章附属内件17

4.1液体初始分布器17

4.1.1孔数17

4.2填料支承板19

4.2.1板设计20

4.3液体再分布器22

4.4除雾器25

第5章附属设备30

5.1冷凝器30

5.2原料预热器31

5.3塔釜32

5.4原料泵32

第6章接管尺寸的确定34

6.1蒸汽接管34

6.1.1塔顶蒸汽出料管34

6.1.2塔釜进气管34

6.2液流管34

6.2.1进料管34

6.2.2回流管

6.2.3塔釜出料管

第7章设计结果汇总37

第8章设计评价39

参考文献40

摘要

本次化工原理课程设计任务为:

已醇-水连续分离过程填料精馏塔设计。

原料处理能力为40000吨年、原料组成40%（质量分数）、塔顶产品浓度（质量分数）92.5%、塔釜产品浓度（质量分数）≤5%；常压操作，直接蒸汽加热；泡点进料。

此次设计过程的主要设计内容为：

确定设计方案、全塔物料衡算、最小回流比及实际回流比确定、理论塔板数及实际塔板数求取、塔径及塔板工艺尺寸计算、负荷性能图、塔结构及其他附属设备的设计等。

以上设计内容的主要设计结果为：

RRmin=1.5、实际塔板数29块、全塔效率48.3%、塔径1米；精馏段理论与实际塔板数的确定；提馏段理论与实际塔板数的确定;精馏塔的工艺条件及有关物性数据计算:

操作压力计算、操作温度计算、平均摩尔质量计算、平均密度计算、液体平均表面张力计算;精馏塔的塔体工艺尺寸计算;附属内件;附属设备;接管尺寸的确定。

关键词：

已醇-水；填料塔；物料衡算；回流比；设计计算

Abstract

Theprinciplesofchemicalengineeringcoursedesigntaskis:

thecontinuousseparationprocessdesign.Rawmaterialprocessingcapacityof40000tonsyear,rawmaterialof40%（massfraction）,theconcentrationoftheoverheadproduct92.5%（massfraction）,thetowerkettleproductconcentration（massfraction）of5%orless;Atmosphericpressureoperation,directsteamprocessofmaindesigncontentis:

todeterminethedesignscheme,thewholetowermaterialbalance,minimumrefluxratioandrefluxratiotodetermineactualandtheoreticalplatenumberandrealplatenumbertocalculatethediameterandsizeplateprocesscalculation,tower,loadperformancediagram,thestructureofthetowerandotherauxiliaryequipmentdesign,etc.Maindesignresultsoftheabovedesigncontentis:

RRmin=1.5,theactualplatenumber29piece,thewholetowerefficiency48.3%,thetowerdiameter1meter.Determinationofrectifyingplatenumbertheorywithpractice;Strippingsectiondeterminetheplatenumberoftheorywithpractice;Processconditionsandrelatedphysicalpropertiesdataofrectificationtowercalculation:

operatingpressure,operatingtemperaturecalculation,averagedensity,averagemolecularweighttocalculatetheaverage,liquidsurfacetensioncalculation;Rectificationtowerofthetowerbodysizecalculation;Attachedinternalparts;Ancillaryequipment;Determinationofoversize.

Keywords:

alcohol-water;Packedtower;Materialbalance;Refluxratio;Designcalculation

第一章设计条件与任务

乙醇~水是工业上最常见的溶剂，也是非常重要的化工原料之一，是无色、无毒、无致癌性、污染性和腐蚀性小的液体混合物。

因其良好的理化性能，而被广泛地应用于化工、日化、医药等行业。

近些年来，由于燃料价格的上涨，乙醇燃料越来越有取代传统燃料的趋势，且已在郑州、济南等地的公交、出租车行业内被采用。

山东业已推出了推广燃料乙醇的法规。

长期以来，乙醇多以蒸馏法生产，但是由于乙醇~水体系有共沸现象，普通的精馏对于得到高纯度的乙醇来说产量不好。

但是由于常用的多为其水溶液，因此，研究和改进乙醇、水体系的精馏设备是非常重要的。

塔设备是最常采用的精馏装置，无论是填料塔还是板式塔都在化工生产过程中得到了广泛的应用，在此我们作板式塔的设计以熟悉单元操作设备的设计流程和应注意的事项是非常必要的。

1.1精馏操作对塔设备的要求

精馏所进行的是汽、液两相之间的传质，而作为汽、液两相传质所用的塔设备，首先必须要能使汽、液两相得到充分的接触，以达到较高的传质效率。

但是，为了满足工业生产和需要，塔设备还得具备下列各种基本要求：

（1）气（汽）、液处理量大，即生产能力大时，仍不致发生大量的雾沫夹带、拦液或液泛等破坏操作的现象。

（2）操作稳定，弹性大，即当塔设备的气（汽）、液负荷有较大范围的变动时，仍能在较高的传质效率下进行稳定的操作并应保证长期连续操作所必须具有的可靠性。

（3）流体流动的阻力小，即流体流经塔设备的压力降小，这将大大节省动力消耗，从而降低操作费用。

对于减压精馏操作，过大的压力降还将使整个系统无法维持必要的真空度，最终破坏物系的操作。

（4）结构简单，材料耗用量小，制造和安装容易。

（5）耐腐蚀和不易堵塞，方便操作、调节和检修。

（6）塔内的滞留量要小。

实际上，任何塔设备都难以满足上述所有要求，况且上述要求中有些也是互相矛盾的。

不同的塔型各有某些独特的优点，设计时应根据物系性质和具体要求，抓住主要矛盾，进行选型。

1.2板式塔类型

气－液传质设备主要分为板式塔和填料塔两大类。

精馏操作既可采用板式塔，也可采用填料塔，填料塔的设计将在其他分册中作详细介绍，故本书将只介绍板式塔。

板式塔为逐级接触型气－液传质设备，其种类繁多，根据塔板上气－液接触元件的不同，可分为泡罩塔、浮阀塔、筛板塔、穿流多孔板塔、舌形塔、浮动舌形塔和浮动喷射塔等多种。

板式塔在工业上最早使用的是泡罩塔（1813年）、筛板塔（1832年），其后，特别是在本世纪五十年代以后，随着石油、化学工业生产的迅速发展，相继出现了大批新型塔板，如S型板