1、 新疆工程学院化工原理课程设计说明书题目名称：年产量为 8000t 的乙醇-水混合液精馏塔的工艺设计 系 部： 化学与环境工程系 专业班级： 化学工程与工艺 13-1 学生姓名： 杨 彪 指导老师： 杨智勇 完成日期： 2016.6.27 格式及要求1、摘 要1)摘要正文(小四，宋体) 摘要内容 200300 字为易，要包括目的、方法、结果和结论。2）关键词 XXXX；XXXX；XXXX (3 个主题词) (小四，黑体) 2、目录格式 目 录(三号，黑体，居中)1 XXXXX（小四，黑体） 11.l XXXXX(小四，宋体) 21.1.1 XXXXX(同上) 33、说明书正文格式： 1. XX
2、XXX (三号，黑体)11 XXXXX(四号，黑体)1.1.1 XXXXX(小四，黑体)正文：XXXXX(小四，宋体)（页码居中）4、 参考文献格式：列出的参考文献限于作者直接阅读过的、最主要的且一般要求发表在正式出版物上的文献。参考文献的著录，按文稿中引用顺序排列。参考文献内容(五号，宋体)示例如下： 期刊序号作者 1，作者 2，作者 n题(篇)名，刊名(版本)，出版年，卷次(期次)。图书序号作者 1，作者 2，作者 n书名，版本，出版地，出版者，出版年。5、.纸型、页码及版心要求：纸 型： A4，双面打印页 码： 居中，小五版心距离：高：240mm(含页眉及页码)，宽：160mm相当于 A
3、4 纸每页 40 行，每行 38 个字。6、量和单位的使用： 必须符合国家标准规定，不得使用已废弃的单位。量和单位不用中文名称，而用法定符号表示。新疆工程学院课程设计任务书2015-2016 学年 第二学期 2016 年 6 月 27 日专业 化学工程与工艺 班级 化工工艺 13-1 课程名称 化工原理设计题目 年产量为 8000t 的乙醇-水混合液精馏塔的工艺设计 指导教师 杨智勇起止时间 2016-6-206-27 周数 1 周 设计地点 新疆工程学院设计目的：根据乙醇和水混合液的物性及工艺要求，通过查阅相关资料，进行一系列相关的计算，最终确定精馏塔的结构规格和工艺尺寸，然后从理论上的正确
4、性、技术上的可行性和经济上的合理性等方面对设计结果进行评价，完成符合工艺要求的精馏塔结构设计。设计任务：完成精馏塔工艺优化设计，精馏塔结构优化设计以及有关附属设备的设计和选用，绘制工艺流程图、塔板结构简图及塔板符合性能图，并编制工艺设计说明书。年产量：8000 吨乙醇，料液初温：25，料液浓度：:40%(质量分率)，塔顶产品浓度：94% (质量分率)，乙醇回收率：99%，每天实际生产天数：330 天，冷却水温度：30设计进度与要求：06.20-06.21 收集精馏塔有关资料并选型；06.22-01.25 完成精馏塔物料衡算，塔结构工艺计算，塔板负荷性能图，工艺流程图06.25-06.26 完成
5、设计说明书的编制，排版，打印06.26-06.27 完成答辩及成绩评定主要参考书及参考资料：1 王胜国编.化工原理课程设计.大连理工大学出版社，20052 贾绍义,柴诚敬.化工原理课程设计.天津大学出版社，20023 涂伟萍, 陈佩珍, 程达芳. 化工过程及设备设计.华南理工大学, 化学工业出版社 20004 国家医药管理局上海医药设计院. 化工工艺设计手册. 第二版. 化学工业出版社19965天津大学化工原理教研室. 化工原理修订版. 天津：天津科技出版社 20066 谭天恩，窦梅等编. 化工原理. 下册. 第四版. 北京:化学工业出版社，2013摘要乙醇溶液是生活中常见的溶液，提高乙醇的纯
6、度是化工工业中最重要的工艺，本次设计，为达到生产要求，通过物料衡算，物性参数的分析及乙醇溶液气液平衡图，设计出合理的板式精馏塔，以提高乙醇的纯度，并从流体力学和蒸馏原理出发，为精馏塔设计合适的冷凝器，泵，合适的塔板等，从经济方面考虑选用合适的塔板，计算并绘制塔板负荷性能图，全方面认识精馏塔。而这一设计过程中的主要内容有：物料衡算，热量衡算，塔体工艺设计，塔板工艺设计，塔板负荷性能图以及精馏工艺流程图的绘制，塔附属设备设计及选取。关键词：乙醇溶液 板式精馏塔 工艺计算目录任务书 .1一、前言 .21.设计简介 .22.设备选型 .23.工艺流程确定 .44.设计方案 .6二、设备工艺条件的计算
7、.71.精馏塔物料衡算 .71.1 物料衡算 .71.2 求得 , , .7FtDW1.3 平均摩尔质量 .92.理论塔板数的确定 .92.1 相对挥发度 .92.2 回流比 .102.3 操作线方程 .102.4 实际塔板数 .123.物性参数 .123.1 密度 .123.2 混合物粘度 .133.3 表面张力 .13三、塔和塔板主要工艺结构尺寸的计算 .141.塔径的确定 .142.精馏塔有效高度的计算 .153.塔板主要工艺尺寸的计算 .163.1 溢流装置计算 .163.2 弓形降液管宽度 Wd 和截面积 Af .163.4 降液管底隙高度 ho .173.5 塔板布置 .174.筛
8、板的流体力学验算 .184.1 塔板压降 .184.2 液面落差 .194.3 液沫夹带 .194.4 漏液 .204.5 液泛 .205.塔板负荷性能图 .215.1 漏液线 .215.2 液沫夹带线 .215.3 液相负荷下限线 .225.4 液相负荷上限线 .235.5 液泛线 .23四、附属设备 .25五、精馏塔参数汇总图表 .26总结 .28参考文献 .29化工原理课程设计1任务书（一） 设计题目：乙醇-水混合液板式精馏塔设计 年产量：8000 吨料液初温：25料液浓度：:40%(质量分率)塔顶产品浓度：94% (质量分率)乙醇回收率：99%每天实际生产天数：330 天冷却水温度：3
9、0（二） 操作条件（1） 操作压力：常压（2） 进料热状态：自选（3） 回流比：1.5Rmin（4） 塔底加热：连续蒸汽加热（5） 单板压降0.7 KPa（三） 设计内容1 设计说明书的内容（1） 精馏塔的物料衡算；（2） 塔板数的确定；（3） 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算；（4） 精馏塔的塔体工艺尺寸计算；（5） 塔板主要工艺尺寸的计算；（6） 塔板的流体力学验算；（7） 塔板的负荷性能图；（8） 塔顶全凝器设计计算：热负荷， 载热体用量， 选型（9） 精馏塔接管尺寸计算；（10）对设计过程的评述和有关问题的讨论。 2、设计图纸要求：（1）绘制精馏塔装置图； （2）相关图表化工原理课
10、程设计2一、前言1.设计简介蒸馏是工业上应用最广的液体混合物分离操作，广泛用于石油、化工、轻工、食品、冶金等部门。精馏操作按不同方法进行分类。根据操作方式，可分为连续精馏和间歇精馏。本设计主要研究连续精馏。塔设备是炼油、石油化工、精细化工、生物化工、食品、医药及环保部门等生产过程中广泛采用的气液传质设备。根据塔内气液接触构件的结构形式可分为板式塔和填料塔两大类。板式塔内设置一定数量的塔板，气体以鼓泡或喷射形式穿过板上的液层，液体横向流过塔板，而气体垂直穿过液层，气液两相成错流流动，进行传质与传热，但对整个板来说，两相基本上成逆流流动。在正常操作下，气相为分散相，液相为连续相，气相组成呈阶梯变化
11、，属逐级接触逆流操作过程。填料塔内装有一定高度的填料层，液体自塔顶沿填料表面下流，气体逆流向上（有时也采用并流向下）流动，气液两相密切接触进行传质与传热。在正常操作条件下，气相为连续相，液相为分散相，气相组成呈连续变化，属微分接触逆流操作。板式塔的空塔速度较高，因而生产能力较高，本设计目的是分离乙醇-水混合液，处理量大；尽管塔板的流动阻力大，塔板效率不及高效填料塔高，但板式塔的效率稳定，造价低，检修、清理方便，故选板式塔。2.设备选型板式塔在工业上最早使用的是泡罩塔、筛板塔，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、浮阀塔板、多降
12、液管筛板、舌形塔板、穿流式波纹塔板、浮动喷射塔板及角钢塔板等。目前从国内外实际使用情况看，主要的塔板类型为浮阀塔、筛板塔及泡罩塔，而前两者使用尤为广泛。化工原理课程设计3塔板是板式塔的主要构件，分为错流式塔板和逆流式塔板两类，工业应用以错流式塔板为主，常用的错流式塔板主要有下列几种。（1）泡罩塔板泡罩塔板是工业上应用最早的塔板，其主要元件为升气管及泡罩。泡罩安装在升气管的顶部，分圆形和条形两种，国内应用较多的是圆形泡罩。泡罩尺寸分为 80mm、 100mm、 150mm 三种，可根据塔径的大小选择。通常塔径小于 1000mm，选用 80mm 的泡罩；塔径大于 2000mm 的， 150mm 选
13、用的泡罩。泡罩塔板的主要优点是操作弹性较大，液气比范围大，不易堵塞，适于处理各种物料，操作稳定可靠。其缺点是结构复杂，造价高；板上液层厚，塔板压降大，生产能力及板效率低。近年来，泡罩塔板已逐渐被筛板、浮阀塔板所取代。在设计中除特殊需要（如分离粘度大、易结焦等物系）外一般不宜选用。（2）筛孔塔板筛孔塔板简称筛板，机构特点为塔板上开有许多均匀的小孔。根据孔径的大小，分为小孔径筛板（孔径为 38mm）和打孔筛板（孔径为 1025mm）两类。工业应用以小孔径筛板为主，大孔径筛板多用于某些特殊场合（如分离粘度大、易结焦等物系）。筛板的优点是结构简单，造价低；板上液面落差小，气体压降低，生产能力较大；气体
14、分散均匀，传质效率高，但若设计和操作不当，易产生漏液，使得操作弹性减小，传质效率下降，故过去工业上应用较为谨慎。近年来，由于设计和控制水平的不断提高，可是筛板的操作非常精确，弥补了上述不足，故应用日趋广泛。在确保精确设计和采用先进控制手段的前提下，设计中可大胆选用。（3） 浮阀塔板浮阀塔板是在泡罩塔板和筛孔塔板的基础上发展起来的，它吸收了两种塔板的优点。其结构特点是在塔板上开有若干个阀孔，每个阀孔装有一个可以上下浮动的阀片。气流从浮阀周边水平地进入塔板上液层，浮阀可根据气流流量化工原理课程设计4的大小而上下浮动，自行调节。浮阀的类型很多，国内常用的有 F1 型、V4 型及 T 型等，其中以 F
15、1 行浮阀应用最为普遍。对比其他塔板，具有以下优点：（1）生产能力大。由于浮阀塔板具有较大的开孔率，故生产能力比泡罩塔的答 20%40%，而与筛板塔相近。（2）操作弹性大。由于阀片可以自由升降以适应气量的变化，故维持正常操作所容许的负荷波动范围比泡罩塔和筛板塔的都宽。（3）塔板效率高。因上升气体以水平方向吹入液层，故气液接触时间较长而雾沫夹带量小，板效率较高。（4）塔板压降及液面落差较小。因为汽液流过浮阀塔板时所遇到的阻力较小，故气体的压降及板上的液面落差都比泡罩塔板的小。（5）塔的造价低。因构造简单，易于制造，浮阀塔的造价一般为泡罩塔的60%80%，而为筛板塔的 120%130%。3.工艺流
16、程确定（1）加料方式加料方式有两种：高位槽加料和用泵直接加料。采用高位槽加料，通过控制液位高度，可以得到稳定的流量和流速。通过重力加料，可以节省一笔动力费。但由于多了高位槽，建设费用相应增加；采用泵加料，受泵的影响，流量不太稳定，流速也忽大忽小，从而影响了传质效率，但结构简单、安装方便；如采用自动控制来控制泵的流量和流速，其控制原理复杂，且设备操作费用高。本设计才用泵加料。（2）进料热状况进料状况一般有冷液进料，泡点进料。对于冷液进料，当组成一定时，流量一定，对分离有利，省加热费用。但冷液进料受环境影响较大。采用泡点进料，不仅对稳定塔操作较为方便，且不易受环境温度影响。综合考虑，本设计采用泡点进料。泡点进料时，基于恒摩尔流假定，精馏段和提馏段上升蒸汽的摩尔流量相等，故精馏段和提馏段塔径基本相等，制造上较为方便。
