1、 化 工 原 理 课 程 设 计标题:乙醇-水分离过程连续精馏塔的设计学 院 医药化工学院 专 业 应用化学 班 级 10 化妆品（1）班 姓 名 沈梓锋 学 号 1015512115 指导教师 朱继芳、龙春霞 2012 年 12 月 21 日目 录1设计方案的确定12操作条件和基础数据1 3精馏塔的物料衡算131 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率132 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量233 物料衡算24塔板数的确定241 理论板层数 NT 的求取 2411 求最小回流比及操作回流比 2412 求精馏塔的气、液相负荷 4413 求操作线方程 4414 图解法求理论板层数 542 塔板效率
2、的求取643 实际板层数的求取75精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算651 操作压力计算752 操作温度计算753 平均摩尔质量的计算854 平均密度的计算8541 气相平均密度计算 8542 液相平均密度计算 855 液体平均表面张力计算956 液体平均粘度计算106精馏塔的塔体工艺尺寸计算1061 塔径的计算10611 精馏段塔径的计算 10612 提馏段塔径的计算 1162 精馏塔有效高度的计算1263 精馏塔（板式塔）的高度计算127塔板主要工艺尺寸的计算1371 溢流装置计算13711 堰长 lW 13712 溢流堰高度 hW 13713 弓形降液管宽度 Wd 和截面积Af1371
3、4 降液管底隙高度 ho 1472 塔板布置14721 塔板的分块14722 边缘区宽度确定14723 开孔区面积计算14724 筛孔计算及其排列148筛板的流体力学验算1581 塔板降15811 干板阻力 h c 计算 15812 气体通过液层的阻力 hl 计算15813 液体表面张力的阻力 h 计算 1682 液面落差1683 液沫夹带1684 漏液1685 液泛179塔板负荷性能图1791 漏液线1792 液沫夹带线1893 液相负荷下限线1994 液相负荷上线线1995 液泛线1910主要工艺接管尺寸的计算和选取 22101 蒸汽出口管的管径计算22102 回流液管的管径计算22103
4、 进料液管的管径计算23104 釜液排出管的管径计算23105 人孔相关尺寸的选取2411塔板主要结构参数表2412设计过程的评述及有关问题的讨论2513 参考文献2614. 主要符号说明2715. 附图（工艺流程简图、主体设备设计条件图） 2901设计方案的确定本设计任务为分离乙醇水混合物提纯乙醇，采用连续精馏塔提纯流程。设计中采用泡点进料，将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔内，其余部分经产品冷却器冷却后送至储罐。该物系属易分离物系，回流比较大，故操作回流比取最小回流比的 1.1 倍。塔釜采用直接蒸汽加热，塔底产品经冷却后送至
5、储罐。2操作条件和基础数据进料中乙醇含量（质量分数） w f=0.30；产品中乙醇含量（质量分数） wd=0.90；塔釜中乙醇含量（质量分数） w W=0.006；生产能力 D=10 吨/年；塔顶操作压力 4kPa (表压)操作；进料热状况 泡点进料；根据上述工艺条件作出筛板塔的设计计算如下。3精馏塔的物料衡算31 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率乙醇的摩尔质量 kmolgMA/07.46水的摩尔质量 B218410*836.702.1/98.07.46/2./.9.0./7.0.46/3.0/ WDFxx32 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量MF=0.14446+(1-0.144)18=
6、22.032MD=0.81846+(1-0.818)18=40.9041MW=0.000783646+（1-0.00007836）18=18.02233 物料衡算每年 300 天，每天工作 24 小时，其产量为 20500 吨/年故塔顶产品流量为 hkmolD/607.9904.)23/(125总物料衡算 WF67乙醇的物料衡算 41*83.2.5*81.0联立解得 hkmol/397W6.24塔板数的确定41 理论板层数 NT的求取411 求最小回流比及操作回流比乙醇-水是非理想物系，先根据乙醇-水平衡数据（见下表 1） 【1】 ，绘出平衡线，如图（a）所示，然后由 a（0.818，0.81
7、8）点出发作平衡线的切线，由于是泡点进料，此切线与 q 线交于 d 点，d 点坐标为（ ） 。qyx,表 1 乙醇-水平衡数据液相中乙醇摩尔分数 气相中乙醇摩尔分数 液相中乙醇摩尔分数气相中乙醇摩尔分数0.0 0.0 0.25 0.5510.01 0.11 0.30 0.5750.02 0.175 0.40 0.6140.04 0.273 0.50 0.6570.06 0.34 0.60 .06980.08 0.392 0.70 0.7550.10 0.43 0.80 0.820.14 0.482 0.894 0.8940.18 0.513 0.95 0.9420.20 0.525 1.0 1
8、.02乙 醇 -水 t-x(y)图051052053054050560570580590510500.10.20.30.40.50.60.70.80.91x(y)温度t()乙 醇 -水 x-y相 平 衡 图00.10.20.30.40.50.60.70.800.10.20.30.40.50.60.70.8xy3因为 ，在图上读出0.14qFx0.42qy于是 min.81.69.DqxRy取操作回流比为 2，则905.16.5.1min412 求精馏塔的气、液相负荷hkmolVhkmolFLDRl/82.135/478.03.907215).()( /.413 求操作线方程精馏段操作线方程为 348.057.81.02.13578.097 xxxVDLy提馏段操作线方程为0157.310*86.72.1358.470 4 xxxVWLy414 图解法求理论塔板数采用图解法求理论板层数，如图（b）所示。4图 解 法 求 理 论 板 数1234567891011121314151617181920bae-d进 料 线cd0.10.20.30.40.50.60.70.80.910 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1xy（图 B）求解结果为：总理论塔板数 )(20包 括 再 沸 器TN进料板位置 第 16 块板42 塔板效率的求取
