1、 成绩银川能源学院化工原理课程设计说明书题目：年处理量 23000吨二元精馏浮阀塔设计学生姓名 杨帅宁 学 号 1410140058 指导教师 朱鋆珊 院 系 石油化工学院 专业班级 能源化学工程 1402班 设计时间 2016.12.5-2016.12.16 化学工程教研室银川能源学院课程设计说明书I目 录摘 要 .1设计任务书 .21 概述 .32 设计方案的确定 .42.1 选择塔型 .42.2 操作压力 .52.3 加热方式 .52.4 操作条件 .52.5 工艺流程 .53 浮阀式精馏塔的工艺设计 .53.1 精馏塔的物料衡算 .53.1.1 最小回流比的计算 .63.1.2 物性参
2、数的计算 .63.2 浮阀塔的热量衡算 .133.2.1 加热介质的选择： .133.2.2 冷却剂的选择: .133.2.3 比热容及汽化潜热的计算 .133.2.4 热量衡算 .143.2.5 塔经的初步设计 .154 精馏塔附属结构设计 .184.1 溢流装置 .184.1.1 堰长 .184.1.2 弓形降液管的宽度和横截面 .184.1.3 塔板分布、浮阀数目与排列 .194.2 塔板的流体力学计算 .204.2.1 气相通过浮阀塔板的压降 .204.2.2 淹塔 .214.2.3 雾沫夹带 .224.2.4 液泛线 .234.2.5 液相负荷上限 .244.2.6 漏液线 .244
3、.2.7 液相负荷下限 .245 辅助设备的计算 .265.1 塔总体高度的计算 .265.1.1 塔顶封头 .265.1.2 裙座 .265.2 塔接管 .265.2.1 进料管 .265.2.2 回流管 .27银川能源学院课程设计说明书II5.2.3 塔顶出料管 .275.2.4 塔顶蒸汽出料管 .275.2.5塔底蒸汽进气管 .275.3 塔接管 .285.3.1 冷凝器的选择 .285.3.2 再沸器的选择 .286.课程设计心得 .307.致谢 .30参考文献 .30银川能源学院课程设计说明书1摘 要本次化工原理课程设计，设计出了无水乙醇分离设备板式精馏塔。综合工艺方便，经济及安全多
4、方面考虑，本设计采用了浮阀式塔板对无水乙醇溶液进行分离提纯。按照逐板法计算理论塔板数为 6 块，其中精馏段塔板数为 4 块，提馏段塔板数为 2 块。根据经验式算得全塔效率为 39%，塔顶使用全凝器，泡点回流。精馏段实际板数为 10 块，提馏段实际板数为 2 块，实际加料板位置在第 11 块板。由精馏段的工艺计算得到塔径 0.6m,塔高10.5m。塔的附属设备中，所有管线均采用无缝钢管，预热器采用管壳式换热器。关键词:乙醇；浮阀塔；塔板数AbstractThe principles of chemical engineering course design, design of absolute
5、 ethyl alcohol separation equipment - continuous floating valve type distillation tower. According to the theory of plate by plate method, the number of tower plates is 6, the number of distillation column is 4, and the number of column plate is 2. According to the experience is regarded as the colu
6、mn efficiency was 39%, the top using fullcondensate bubble point back. The actual plate number is 10, the actual plate number is 2, and the actual feed plate is located in the 11 block. The tower was calculated by the process of distillation column by 0.6m, the total height of the tower 10.5m. In th
7、e auxiliary equipment of the tower, all pipelines are seamless steel pipe, and the preheater is used in the shell and tube heat exchanger.Key words:absolute ethyl alcohol;float valvetower银川能源学院课程设计说明书2设计任务书1.设计题目：试设计精馏板式塔，用于分离乙醇，原料处理量为 23000吨混合物料，进料组成轻组分摩尔分数为 0.14，溜出液组成为 0.94，釜液组成为 0.04，加料热状况 q=1，塔顶
8、设全凝器，泡点回流，回流比为（1.12.0）R min2.工艺设计条件（1）操作平均平均压力：常压（2）每年年产时间为 300天，每天 24小时。（3）选用浮阀板式塔3 设计任务完成精馏板式塔物料衡算，能量衡算，浮阀塔的设计计算及附属设备的选型，绘制带控制点的工艺流程图和精馏塔的设备条件图，编设计说明书，具体如下： （1）设计方案的确定和说明 （2）精馏塔的物料衡算（3）精馏塔的能量衡算（4）浮阀塔附属结构设计（5）浮阀塔辅助装置设计（6）绘制生产工艺流程图（A4 图纸）（7）绘制浮阀塔设计条件图（A1 图）4 设计要求(1) 要求借助乙醇生产的有关资料，熟悉生产过程，了解过程组成及分离原理。
9、(2) 与设计计算的有关参数要充分、可靠、计算结果准确。(3) 设计说明书内容应全面，主要包括：课题名称、任务；设计简介扼要叙述设计内容与要求、设计原理方法，要求文字简炼，层次清楚；设计方案的确定与设计，包括方案的选择说明，方案的实体设计，如工艺流程度，设备图；参考文献，设计所参阅的资料均应标明资料的名称、作者、期，页、版本等。(4) 设计必须独立完成，要求方案正确，论据充分，阐述清楚，文字简洁，银川能源学院课程设计说明书3书写工整。(5) 工艺流程图应按化工设计中的有关规定绘制。设备图应按化工工艺制图的有关规定绘制。(绘制中，可参阅化工设计与化工工艺设备图绘制有关资料)5 设计时间：2016
10、年 12月 5日2016 年 12月 16日设计学生：杨帅宁 指导老师：朱鋆珊银川能源学院课程设计说明书41 概述化工生产中常需进行液体混合物的分离以达到或提纯有用组分的目的。互溶液体混合物的分离有多种方法。蒸馏.或精馏是其中最常用的一种，蒸馏是分离均相混合物的单元操作之一， ，精馏操作的实质是塔底供热产生蒸汽回流，塔顶冷凝造成液体回流。气体在塔盘板上以水平方向吹出，气液接触时间长，雾沫夹带量少，液面落差也较小。与泡罩塔板相比，处理能力较大，压力降较低，而塔板效率较高，缺点是阀孔易磨损，阀片易脱落，操作气速不可能会很高，因为会产生严重的雾沫夹带，这就限制了生产能力的进一步提高。具有代表性的浮阀
11、塔有 F1 型（V1 型）浮阀塔板，重盘式浮阀塔，盘式浮阀，条形浮阀及锥心形浮阀等。银川能源学院课程设计说明书52 设计方案的确定2.1 选择塔型精馏塔属气液传质设备。气液传质设备主要分为板式塔和填料塔两大类。该塔设计生产时日要求较大，由板式塔与填料塔比较 1知：浮阀塔主要优点效率高，操作弹性大，处理能力好，雾沫夹带小，接触时间长，传质效果好，因此本设计采用浮阀塔比较合适。2.2 操作压力常压操作可减少因加压或减压操作所增加的增、减压设备费用和操作费用，提高经济效益, 在条件允许下常采用常压操作，因此本精馏设计选择在常压下操作。2.3 加热方式在本物系中，水为难挥发液体，选用直接蒸汽加热，可节
12、省再沸器。2.4 操作条件操作平均压力：常压每年按 300 天计，每天 24 小时连续运行2.5 工艺流程原料槽中的原料液先由离心泵送到预热器预热，再进精馏塔，精馏塔塔顶蒸汽经全凝器冷凝，泡点回流，塔顶产品输送进乙醇贮存罐，而再沸器则加热釜液，塔釜产品流入釜液贮存罐。银川能源学院课程设计说明书63 浮阀式精馏塔的工艺设计3.1 精馏塔的物料衡算已知:年处理量为 23000吨，进料液含乙醇 0.1，馏出液组成为 0.94，塔底残液的乙醇含量为 0.04进料乙醇的摩尔组成： = =0.0599 14/461446+86/18塔顶乙醇的摩尔分数： = =0.8597 94/469446+6/18塔底
13、残液乙醇的摩尔分数：= 4/46446+618=0.0160年生产量：F= =162.3456 kmol/h23103(0.1446+0.86/18)30024全塔物料衡算：F=D+W = +D=8.4473 kmol/h W=153.8983 kmol/h3.1.1 最小回流比的计算利用插图法得：点 A(14，17)，点 B(86，53)=5.45，因为泡点进料，所以 q=1, = =0.0599=47/5314/86 = = =0.25781+(1) 5.450.05991+(5.451)0.0599= = =3.0410.85970.25780.25780.0599R=1.6 =1.6
14、3.041=4.8656气液体积流量的计算：精馏段：下降液体量： =4.86568.4473=41.1012上升蒸汽量: =(+1)=(4.8656+1)8.4473=49.5485提馏段：下降液体量： =+=41.1012162.3456=203.4468银川能源学院课程设计说明书7上升蒸汽量: =+(1)=49.5485精馏段操作方程： +1=0.829+0.1466提馏段操作方程： +1=4.10600.0497相平衡方程： =(1)=5.454.453.1.2 物性参数的计算（1） 温度的计算利用表 1中数据值插法确定进料温度、塔顶温度、塔底温度。进料温度： = 95.589.01.907.2195.55.991.90=90.49塔顶温度: 78.1578.4189.4374.72=78.1585.9789.43=78.21塔底温度: 10095.501.90=1001.60 =96.21精馏段平均温度: 1=+2 =90.49+78212 =84.35提馏段平均温度: 2=+2 =90.41+96.212 =93.35
