乙醇与水连续精馏塔课程设计

乙醇与水连续精馏塔

题目：乙醇-水连续精馏塔设计 班级：09级2班 专业：高分子材料与工程 姓名：吴道田

学号：2009100074

设计时间：2012.06

第一章 设计方案的确定及流程说明........................................... 3

1.1塔型选择 .......................................................... 3

1.2操作流程 .......................................................... 3 第二章 塔的工艺计算....................................................... 4

2.1整理有关数据并绘制相关表格 ........................................ 4 2.2全塔物料衡算 ...................................................... 5 2.3最小回流比与操作回流比 ............................................ 6 2.4理论塔板数的确定 .................................................. 7 2.5全塔效率的估算 .................................................... 7 2.6实际塔板数的求取 ................................................. 10 第三章 塔的工艺条件及物性计算............................................ 11 3.1操作压强Pm....................................................... 11 3.2温度tm........................................................... 12 3.3平均摩尔质量 .................................... 错误！未定义书签。2 3.4平均密度 ......................................................... 13 3.5液体表面张力 ..................................................... 16 3.6平均粘度的计算 ................................................... 17 3.7汽液相体积流率 ................................................... 18 3.8塔径的计算 ....................................................... 19 3.9精馏塔高度的计算 ................................................. 20 第四章 塔板主要工艺尺寸的计算 .......................................... 21 4.1 溢流装置 ........................................................ 21 4.2 塔板布置 ........................................................ 24 第五章 塔板的流体力学验算 ............................................. 245 5.1 气体通过塔板的压力降hp液柱 ..................................... 27 5.2 液面落差 ....................................................... 277 5.3 液沫夹带（雾沫夹带） ........................................... 277 5.4 漏液 ........................................................... 278 5.5 液泛 ............................................................ 28 第六章 塔板负荷性能图................................................... 289 6.1漏液线 .......................................................... 289 6.2液沫夹带线 ....................................................... 29 6.3液相负荷下限线 ................................................... 30 6.4液相负荷上限线 ................................................... 30 6.5液泛线 ........................................................... 30 第七章 各接管尺寸的确定及选型............................................ 33

7.1进料管尺寸的计算及选型 ........................................... 33 7.2釜液出口管尺寸的计算及选型 ....................................... 33 7.3回流管尺寸的计算及选型 ........................................... 33 7.4塔顶蒸汽出口径及选型 ............................................. 34

第八章 精馏塔的主要附属设备.............................................. 34

8.1冷凝器 ........................................................... 34

8.2预热器 ........................................................... 35 8.3再沸器 ........................................................... 35 设计结果一览表............................................................................................................... 36 参考文献................................................................. 36

第一章、设计方案的确定及流程说明1.1 塔型选择

根据生产任务，，每天开动设备24小时计算，产品流量为10.8t/h，日产量为259.2t，由于产品粘度较小，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。 1.2 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。

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。 流程示意图如下图（图一）

第二章、塔的工艺计算

2.1整理有关数据并绘制相关表格：

2.1.1乙醇和水的汽液平衡数据（101.3KPa即760mmHg）

不同温度下乙醇和水的汽液平衡组成数据如下（见化工原理课本下册P269）（表1）

图3

2.2全塔物料衡算

原料液中： 设A组分——乙醇；B组分——水

乙醇的摩尔质量：M乙=46.07 kg/kmol；水的摩尔质量： M水=18.02 kg/kmol 2.2.1查阅文献，整理相关的物性数据

水和乙醇的物理性质（表2）

2.2.2进料液的摩尔分数

xF

0.505/46.07

0.28

0.505/46.07 (1 0.505)/18.02

2.2.3平均摩尔质量

MF=0.28 46+（1-0.28） 18=25.84 kg/kmol MD= 0.83 46+ (1-0.83) 18=41.42kg/kmol MW=0.1 46+（1-0.1） 18=19.40kg/kmol

2.2.4 物料衡算

5.9 1000

已知：F==228.33kmol/h

25.84

总物料衡算 F=D+W=228.33 ① 易挥发组分物料衡算 DxD+WxW=FxF

即0.83D+0.1W=228.33×0.28 ②

联立以上二式得：D=56.3kg/kmol W=172.03kg/kmol 2.3 最小回流比Rmin和操作回流比R。

因为乙醇-水物系的曲线是不正常的平衡曲线,当操作线与q线的交点尚未落到平衡线上之前,操作线已经与衡线相切,最小回流比的求法是由点a(xD,xD)向平衡线作切线，再由切线的斜率或截距求Rmin，如图三 图4

由

Rmin

=0.6072得：Rmin=1.546

Rmin 1

由工艺条件决定R=1.8Rmin 故取操作回流比 R=2.783 2.3.1操作方程的确定

精馏段：L R D 2.783 56.3 156.683kmol/h

V (R 1)D (2.783 1) 56.3 212.983kmol/h

提馏段：L L qF 156.683 1 228.33 385.013kmol/h

V V (1 q)F V 212 …… 此处隐藏：6879字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……