1、123大学2013届本科毕业论文（设计）I摘要乙醇是一种极重要的有机化工原料，也是一种燃料，在国民经济中占有十分重要的地位。随着乙醇工业的迅速成熟，各种制乙醇的方法相继产生。由于乙醇与水混合物的特殊性，即相对挥发度的不同且在一定浓度时生成共沸物，精馏操作一直是乙醇生产不可缺少的工序。本设计的主要内容是根据20万吨乙醇生产工艺的需求，通过物料衡算和热量衡算以及板式浮阀塔设计的理论知识来设计浮阀塔，并由负荷性能图来进行校验。此外，本设计遵循经济、资源综合利用、环保的原则，严格控制工业三废的排放，充分利用废热，降低能耗，提高工艺的可行性。关键词乙醇精馏；浮阀塔；塔附件设计123大学2013届本科毕业
2、论文（设计）IIABSTRACTETHANOLISAVERYIMPORTANTORGANICCHEMICALRAWMATERIAL,BUTALSOAFUEL,INTHENATIONALECONOMYOCCUPIEDAVERYIMPORTANTPOSITIONWITHTHERAPIDETHANOLINDUSTRYMATURES,VARIOUSMETHODSHAVEBEENFOUNDASACHARACTERISTICOFAMIXTUREOFETHANOLANDWATER,THEDIFFERENCEOFTHERELATIVEVOLATILITYANDISGENERATEDINACERTAINCONC
3、ENTRATIONAZEOTROPE,DISTILLATIONOPERATIONHASBEENINDISPENSABLESTEPOFETHANOLPRODUCTIONTHEDESIGNOFTHEMAINCONTENTISBASEDON200,000TONSOFETHANOLPRODUCTIONTECHNOLOGY，WHICHNEEDSTHROUGHMATERIALBALANCEANDENERGYBALANCEANDTHEPLATEVALVECOLUMNDESIGNTHEORYTODESIGNTHEFLOATVALVECOLUMNBYLOADPERFORMANCEDIAGRAMSFORVERIF
4、ICATIONINADDITION,THEDESIGNFOLLOWSTHEECONOMY,RESOURCEUTILIZATION,ENVIRONMENTALPROTECTIONPRINCIPLES,STRICTLYCONTROLINDUSTRIALWASTEEMISSIONS,THEFULLUSEOFWASTEHEAT,REDUCEENERGYCONSUMPTIONANDIMPROVETHEFEASIBILITYOFTHEPROCESSKEYWORDSETHANOLDISTILLATION，VALVECOLUMN，DESIGN123大学2013届本科毕业论文（设计）III目录摘要IABSTRA
5、CTII第一章绪论111设计的目的和意义112产品的性质及用途1121物理性质1122化学性质2123乙醇的用途2第二章工艺流程的选择和确定321粗乙醇的精馏3211精馏原理3212精馏工艺和精馏塔的选择322乙醇精馏流程5第三章物料和能量衡算731物料衡算7311粗乙醇精馏的物料平衡计算7312主塔的物料平衡计算832主精馏塔能量衡算9321带入热量计算9322带出热量计算10323冷却水用量计算10第四章精馏塔的设计1141主精馏塔的设计11411精馏塔全塔物料衡算及塔板数的确定11412求最小回流比及操作回流比12413气液相负荷1242求操作线方程1243图解法求理论板13431塔板、
6、气液平衡相图13432板效率及实际塔板数1444操作条件14441操作压力14442混合液气相密度15443混合液液相密度16444表面张力1645气液相流量换算19第五章塔径及塔的校核2151塔径的计算2152溢流装置23123大学2013届本科毕业论文（设计）IV521堰长23522出口堰高23523弓形降液管的宽度和横截面积23524降液管底隙高度2453塔板布置2454浮阀数目与排列2455气相通过浮阀塔板的压降2656淹塔2757塔板负荷性能图28571雾沫夹带线28572液泛线29573液相负荷上限线30574漏液线30575液相负荷下限线31第六章塔附件设计3461接管设计346
7、2壁厚3563封头3564裙座3565塔高的计算35651塔的顶部空间高度35652塔的底部空间高度36653塔立体高度36第七章总结37致谢38参考文献错误未定义书签。123大学2013届本科毕业论文（设计）1第一章绪论11设计的目的和意义由于我国石油资源短缺，能源安全已经成为不可回避的现实问题，寻求替代能源已成为我国经济发展的关键。乙醇作为石油的补充已成为现实，发展乙醇工业对我国经济发展具有重要的战略意义。煤在世界化石能源储量中占有很大比重（我国情况更是如此），而且煤制乙醇的合成技术很成熟。随着石油和天然气价格的迅速上涨，煤制乙醇更加具有优势。本设计遵循“工艺先进、技术可靠、配置科学、安全
8、环保”的原则；结合乙醇的性质特征设一座年产20万吨煤制乙醇的生产车间。作为替代燃料，近几年，汽车工业在我国获得了飞速发展，随之带来能源供应问题。石油作为及其重要的能源储量是有限的，而乙醇燃料以其安全、廉价、燃烧充分，利用率高、环保的众多优点，替代汽油已经成为车用燃料的发展方向之一。我国政府已充分认识到发展车用替代燃料的重要性，并开展了这方面的工作。通过设计可以巩固、深化和扩大所学基本知识，培养分析解决问题的能力；还可以培养创新精神，树立良好的学术思想和工作作风。通过完成设计，可以知道乙醇的用途；基本掌握煤制乙醇的生产工艺；了解国内外乙醇工业的发展现状；以及乙醇工业的发展趋势。12产品的性质及用
9、途121物理性质乙醇是一种很好的溶剂，既能溶解许多无机物，又能溶解许多有机物，所以常用乙醇来溶解植物色素或其中的药用成分，也常用乙醇作为反应的溶剂，使参加反应的有机物和无机物均能溶解，增大接触面积，提高反应速率。例如，在油脂的皂化反应中，加入乙醇既能溶解NAOH，又能溶解油脂，让它们在均相（同一溶剂的溶液）中充分接触，加快反应速率，提高反应限度。乙醇的物理性质主要与其低碳直链醇的性质有关。分子中的羟基可以形成氢键，因此乙醇黏度很大，也不及相近相对分子质量的有机化合物极性大。室温下，乙醇是无色易燃，且有特殊香味的挥发性液体。123大学2013届本科毕业论文（设计）2122化学性质乙醇具有酸性（不
10、能称之为酸，不能使酸碱指示剂变色，也不与碱反应，也可说其不具酸性）乙醇分子中含有极化的氧氢键，电离时生成烷氧基负离子和质子。乙醇的PKA159，与水相近。乙醇的酸性很弱，但是电离平衡的存在足以使它与重水之间的同位素交换迅速进行。因为乙醇可以电离出极少量的氢离子，所以其只能与少量金属（主要是碱金属）反应生成对应的醇金属以及氢气。醇可以和高活跃性金属反应，生成醇盐和氢气。醇金属遇水则迅速水解生成醇和碱。（1）乙醇可以与金属钠反应，产生氢气，但不如水与金属钠反应剧烈。（2）活泼金属（钾、钙、钠、镁、铝）可以将乙醇羟基里的氢取代出来。123乙醇的用途乙醇可作为溶剂、各种化合物的结晶、洗涤剂、萃取剂；可
11、用于有机合成；食用酒精可以勾兑白酒；可用作粘合剂、硝基喷漆、清漆、化妆品、油墨、脱漆剂等的溶剂以及农药、医药、橡胶、塑料、人造纤维、洗涤剂等的制造原料、还可以做防冻剂、燃料、消毒剂等。一般使用95的酒精用于器械消毒；7075的酒精用于杀菌，例如75的酒精在常温（25）下一分内可以杀死大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌、白色念球菌、铜绿假单胞菌等；更低浓度的酒精用于降低体温，促进局部血液循环等。但是研究表明，乙醇不能杀死细菌芽孢，也不能杀死肝炎病毒（如乙肝病毒）。故乙醇只能用于一般消毒，达不到灭菌标准因其是良好的有机溶剂，所以中医用它来送服中药，以溶解中药中大部分有机成分并对中药有防腐作用。乙
12、醇也可调入汽油，作为车用燃料。乙醇汽油也被称为（E型汽油），我国使用乙醇汽油是用90的普通汽油与10的燃料乙醇调和而成。它可以改善油品的性能和质量，降低一氧化碳、碳氢化合物等主要污染物排放。123大学2013届本科毕业论文（设计）3第二章工艺流程的选择和确定21粗乙醇的精馏在乙醇合成时，因合成条件如压力、温度、合成气组成及催化剂性能等因素的影响，在产生乙醇反应的同时，还伴随着一系列的副反应。所得产品除乙醇为，还有乙醇、水、醚、醛、酮、酯、烷烃、有机酸等几十种有机杂质。由于乙醇作为有机化工的基础原料，用它加工的产品种类很多，因此对乙醇的纯度均有一定的要求。乙醇的纯度直接影响下游产品的质量、消耗、
13、安全生产及生产过程中所用的催化剂的寿命，所以粗乙醇必须提纯。211精馏原理精馏是将沸点不同的组分所组成的混合液，在精馏塔中，同时多次部分气化和多次部分冷凝，使其分离成纯态组分的过程。其分离的原理如下对于由沸点不同的组分组成的混合液，加热到一定温度，使其部分气化，并将气相与液相分离。因低沸点组分易于气化，则所得气相中低沸点组分含量高于液相中的含量，而液相中高沸点组分含量，较气相中高。若将气相混合蒸汽再部分冷凝下来，将冷凝液再加热到一定温度，使其部分气化，并将气相与液相分离，则所得气相冷凝液中的低沸点组分又高于原气相冷凝液。如此反复，低沸点组分不断提高，到最后制得接近纯态的低沸点组分。212精馏工
14、艺和精馏塔的选择乙醇精馏按工艺主要分为两种双塔精馏工艺技术和三塔精馏工艺技术。双塔精馏工艺技术由于具有投资少、建设周期短、操作简单等优点，其在联醇装置中得到了迅速推广。三塔精馏工艺技术是为减少产物在精馏中的损耗和提高热利用率，而开发的一种先进、高效和能耗较低的工艺流程。近年来在大、中型企业中得到了推广和应用。A双塔精馏工艺国内中、小乙醇厂大部分都选用双塔精馏工艺传统的主、预精馏塔几乎都选用板式结构。来自合成工段的粗乙醇，经减压进入粗乙醇贮槽。经粗乙醇预热器加热到45后进入预精馏塔。乙醇的精馏分2个阶段先在预塔中脱除轻馏分后进入主精馏塔，进一步把高沸点的重馏分杂质脱除，从塔顶或侧线采出经精馏乙醇
15、冷却器冷却至常温后，就123大学2013届本科毕业论文（设计）4可得到纯度较高的精乙醇产品。该工艺具有流程简单，运行稳定，操作方便，一次投资少的特点。B三塔精馏工艺近年来，许多企业原有乙醇双塔精馏装置已不能满足企业的需要。随着生产的强化，不仅消耗大幅度上升，而且残液中的乙醇含量也大大超过了工艺指标。对企业的达标排放构成了较大的威胁。乙醇三塔精馏工艺技术是为了减少乙醇在精馏过程中的损耗，提高乙醇的收率和产品质量而设计的。预精馏塔后的冷凝器采用一级冷凝，用以脱除二甲醚等低沸点的杂质，控制冷凝器气体出口温度在一定范围内。在该温度下，几乎所有的低沸点馏分都为气相，不造成冷凝回流。脱除低沸点组分后，采用
16、加压精馏的方法，提高乙醇气体分压与沸点，减少乙醇的气相挥发，从而提高了乙醇的收率。作为一般要求的精乙醇经加压精馏塔后就可以达到合格的质量。如作为特殊需要，则再经过常压精馏塔的进一步提纯。生产中加压塔和常压塔同时采出精乙醇，常压塔的再沸器热量由加压塔的塔顶气提供，不需要外加热源。粗乙醇预热器的热量由精乙醇提供，也不需要外供热量。因此该工艺技术生产能力大，节能效果显著，特别适合较大规模的精乙醇生产。C双塔与三塔精馏技术比较（1）工艺流程。三塔精馏与双塔精馏在流程上的区别在于三塔精馏采用了2台主精馏塔其中1台是加压塔和1台常压塔，较双塔流程多1台加压塔。这样，在同等的生产条件下，降低了主精馏塔的负荷
17、，并目常压塔利用加压塔塔顶的蒸汽冷凝热作为加热源，所以三塔精馏既节约蒸汽，又节省冷却水。（2）蒸汽消耗。在消耗方面，由于常压塔加压塔的蒸汽冷凝热作为加热源，所以三塔精馏的蒸汽消耗相比双塔精馏要低。（3）产品质量。三塔精馏制取的精乙醇纯度较高，含有的有机杂质相对较少。（4）设备投资。三塔精馏的流程较双塔精馏流程要复杂，所以在投资方面，同等规模三塔精馏的设备投资要比双塔精馏高出2030。（5）操作方面。由于双塔精馏具有流程简单，运行稳定的特点，所以在操作上较三塔精馏要方便简单。本设计中乙醇产量为20万T/A，属于中型产量，由于生产能力小，蒸汽消耗量对全厂成本及蒸汽平衡影响比较小，可选用二塔流程。乙
18、醇与水共沸物浓度为956，双塔精馏大可满足精馏纯度的要求。通过上述比较可知，三塔精馏技术的一次性投入要比双塔精馏高出20到30。乙醇精馏综合考虑各项因素，所以设计可采用双塔精馏工艺。粗乙醇降压到005MPA后人闪蒸槽，释放出溶解在粗乙醇中的大部分气体，出来的粗乙醇则进入精馏塔。其中一个塔为粗馏塔，另一个为精馏塔，两塔之间不直接连通，互相影响较小，操作方便。乙醇混合液首先通过蒸发得到一定浓度的乙醇溶液，再通过精馏系统达到乙醇的共沸浓度，最后通过分子筛脱水得到无水乙醇。D精馏塔的选择123大学2013届本科毕业论文（设计）5精馏塔是粗乙醇精馏工序的关键设备，它直接制约着生产装置的产品质量、消耗、生
19、产能力及对环境的影响。所以要根据企业的实际条件选择合适的高效精馏塔。目前常用的精馏塔主要有四种塔型泡罩塔，浮阀塔，填料塔和新型垂直筛板塔。其各自结构及特点如下（1）泡罩塔泡罩塔十多层板式塔，每层塔板上装有一个活多个炮罩。该类型塔塔板效率高，操作弹性大，塔阻力小，但单位面积的生产能力低，设备体积大，结构复杂，投资较大。该塔已经逐渐被其他塔代替。（2）浮阀塔浮阀塔的塔板结构与泡罩相似，致使浮阀代替了泡罩及其伸气管。该类型塔板效率高，单位面积生产能力大，造价较低。但浮阀易损坏，维修费用高。（3）填料塔填料塔是在塔内装填新型高效填料，如不锈钢网波纹填料，每米填料相当5块以上的理论板。塔总高一般为浮阀塔
20、的一半。该塔生产能力大，压降小，分离效果好，结果简单，维修量极小，相对投资较小，是目前使用较多的塔型之一。（4）新型垂直筛板塔新型垂直筛板塔的传质单元，是由塔板开有升气孔及罩于其上的帽罩组成。该塔传质效率高，传质空间利用率好，处理能力大，操作弹性大，结构简单可靠，抗结垢、防堵塞性能好,由于操作气速高，气流自清洗能力强且升气孔直径大，很不容易堵塞，投资省，传质单元的间距较大，便于布置加热和冷却排管。板上液面梯度小，液面横向混合好、无流动及传质死区。综合比较上面四种塔，可以知道浮阀塔和新型垂直筛板塔性质更加优越，同时浮阀塔技术更成熟，操作简单，而且维修费用较低，所以设计选用了浮阀塔。22乙醇精馏流
21、程精馏系统采用双塔蒸馏流程，其中一个塔为粗馏塔，另一个为精馏塔，两塔之间不直接连通，互相影响较小，操作方便。乙醇混合液首先通过蒸发得到一定浓度的乙醇溶液，再通过精馏系统达到乙醇的共沸浓度，最后通过分子筛脱水得到无水乙醇。来自合成工段的粗乙醇，经减压进入粗乙醇贮槽。经粗乙醇预热器加热到45后进入预精馏塔。从塔顶出来的气体先经过一级冷凝器冷却，冷凝液体进入预精馏塔回流槽，通过预塔回流泵回流到预精馏塔顶部，未冷凝气体进入二级冷凝器，其中不凝气体通过预塔水封放空。其中冷凝液进入二级冷凝液储槽，进行脱盐水萃取，萃取后的乙醇水进入预精馏塔回流槽进行回流，预塔回流槽中需要通过碱液泵加入2到5的碱液，用于防腐
22、蚀。在预塔中脱除轻馏分后进入主精馏塔，进一步把高沸点的重馏分杂质脱除，从塔顶或侧线采出。经精馏乙醇冷却器冷却至常温后，通过分子筛脱水得到无水乙醇。塔底的废水经常压塔废水冷却器冷却，并经过常压塔废水泵送到废水处理工段，工艺流程如图21123大学2013届本科毕业论文（设计）6图21精馏段工艺流程图FIGURE21FLOWCHARTOFRECTIFYINGSECTION123大学2013届本科毕业论文（设计）7第三章物料和能量衡算31物料衡算311粗乙醇精馏的物料平衡计算1进料A粗乙醇3588948KG/H。根据以上计算列表31表31进料量TABLE31FEEDRATE组分乙醇乙醛异丁醇水合计流量
23、KG/H25000340952153410652360145组成WT69310950062968100B碱液据资料，碱液浓度为8时，每吨粗乙醇消耗01KG的NAOH。则消耗纯NAOH01360145000013601KG/H换成8为3601/8450125KG/HC软水据资料记载。软水加入量为粗乙醇的20计，则需补加软水3601452045011871615KG/H据以上计算列表32表32预塔进料及组成TABLE32PRETOWERFEEDINGANDCOMPOSITION物料量KG/HC2H5OHH2ONAOHCH3CHOC4H9OH合计粗乙醇250001065234095215343601
24、45碱液414136014501软水7161571615合计2500017854913601340952153443221012出料A塔底。乙醇25000KG/HB塔底水。粗乙醇含水10652KG/H碱液带水4141KG/H补加软水71615KG/H123大学2013届本科毕业论文（设计）8合计1785491KG/HC塔底异丁醇及高沸物21534KG/HD塔顶乙醛及低沸物34095KG/H由以上计算列表33表33预塔出料流量及组成TABLE33PRETOWERDISCHARGEFLOWRATEANDCOMPOSITION物料量KG/HC2H5OHH2ONAOHCH3CHOC4H9OH合计塔顶3
25、409534095塔底25000178549136012153442880045合计2500017854913601340952153443220995312主塔的物料平衡计算1进料预后粗乙醇42880045KG/H2出料主塔塔釜液中的乙醇占乙醇总量的05。塔顶乙醇含量94（质量分数）（经分子筛脱水后达到995）塔顶出料G顶9425000995995则塔顶出料G顶2633045KG/H塔釜G醇2500005125KG/HG水17854912633045250009951639946KG/H表34塔釜组成TABLE34TOWERREACTORCOMPONENTS塔釜乙醇水NAOH高沸物塔釜KG/
26、H1251639946360121534123大学2013届本科毕业论文（设计）9总出料由以上计算，得表34甲醇精馏塔物料平衡汇总表单位KG/H，总物料为25000178549136012153442880045KG/H得乙醇精馏塔物料平衡汇总表35表35乙醇精馏塔物料平衡汇总表TABLE35SUMMARYOFETHANOLDISTILLATIONCOLUMNMATERIALBALANCE物料总物料塔顶出料塔釜出料乙醇2500024875125NAOH36013601水17854911455451639946高沸物2153421534合计4288004526330451654959532主精馏
27、塔能量衡算321带入热量计算查化工工艺设计手册，乙醇露点温度T78操作条件塔顶782，塔釜100，进料温度812，回流液温度40，取回流液与进料的比例为3751。带入热量见表36Q入Q进料Q回流液Q加热49938005977515021942102Q加热12913417Q加热表36主塔入热TABLE36THEHEATBRINGINTOTHEMAINCOLUMN物料进料回流液加热蒸汽组分乙醇水碱乙醇流量KG/H2500017280451973684温度81281240比热KJ/KG246426246热量KG/H49938005977515021942102Q加热123大学2013届本科毕业论文（
28、设计）10322带出热量计算所以Q出25834230206755635830750723532445Q入53775867985Q入带出热量见表37表37主塔物料带出热量TABLE37PYLONSMATERIALSBRINGOUTTHEHEAT物料精乙醇回流液残液热损失组分乙醇乙醇乙醇水碱流量KG/H2487519736841251728045温度782782100100比热KJ/KG2462462464187潜热KJ/KG8461985519热量KG/H25834230206755635830750723532445Q入因为Q出Q入所以Q入Q出566061768KJ/H所以Q加热5660617
29、6812913417436927598KJ/H已知水蒸气的汽化热为21186KJ/KG所以需蒸汽G3蒸汽436927598211862062KG/H323冷却水用量计算对热流体Q入Q产品精乙醇Q回流液4993800597751502194210212913417KJ/HQ出Q精乙醇液Q回流液液2583423020675563584650979346509793KJ/HQ传5660617681546509793726607496KJ/H冷却水温30到50T/H8861000418720726607496所以每吨精乙醇消耗G3水47325886T水/T精乙醇123大学2013届本科毕业论文（设计）
30、11第四章精馏塔的设计41主精馏塔的设计表41乙醇精馏塔物料平衡汇总表TABLE41SUMMARYOFETHANOLDISTILLATIONCOLUMNMATERIALBALANCE物料总物料塔顶出料塔釜出料乙醇2500024875125NAOH36013601水17854911455451639946高沸物2153421534合计42880045263304516549595411精馏塔全塔物料衡算及塔板数的确定F原料液流量（KMOL/S）XF原料液组成（摩尔分数，下同）D塔顶产品组成（KMOL/S）XD塔顶组成W塔底残夜流量（KMOL/S）XW塔底组成原料乙醇组成XF18250004542
31、88046250004625000354塔顶组成XD18941D4694D4694D）（860塔底组成XW18125595165494612546125）（0297F36001825000045428804625000）（04269KMOL/SD360018451455462487501727KMOL/SW3600181255951654946125）（02542KMOL/S123大学2013届本科毕业论文（设计）12412求最小回流比及操作回流比采用作图法求最小回流比泡点进料所以Q1根据XY图过（DX，DX）作与气液平衡的一条切线，如图所示，点H（442,3086）42486301MINMI
32、NDDXXRR得MINR2085操作回流比75381MINRR413气液相负荷LRD3750172706476KMOL/SVR1D4750172708203KMOL/SLLQF0647610426910745KMOL/SVV0820342求操作线方程1精馏段操作线1111NNDRYXXRR式中NX精馏段中第N层板下降液体中易挥发组分的摩尔分数；1NY精馏段第N1层板上升蒸汽中易挥发组分的摩尔分数。化简得Y1RRX1XRD079X0181其中，RLD为回流比。2提馏段方程1MMWLWYXXLWLW式中MX提馏段第M层板下降液体中易挥发组分的摩尔分数；123大学2013届本科毕业论文（设计）131
33、MY提馏段第M1层板上升蒸汽中易挥发组分的摩尔分数。简化得YWLFLQFQXWLWWQFX131X00009343图解法求理论板431塔板、气液平衡相图由精馏段方程可得在Y上的交点0,181,连接两点，得精馏段操作线。由提馏段操作线方程任意取两个点（01，013）、（05,0654），连接两点得提馏段操作线。由点（86,86）起在平衡线与操作线间画阶梯，直到阶梯线与对角线的交点小于0294为止，如图图42平衡相图EQUILIBRIUMPHASEDIAGRAMINFIGURE42由此得理论板NT24块包括再沸器，加料版为第21块理论板。123大学2013届本科毕业论文（设计）14432板效率及实
34、际塔板数由黏度、挥发度算得1048TE精T2E039提精N20/048417取整为42块提N3/03977取整为8块（不包括再沸器）全塔所需实际塔板数提精NNNP42850块，其中第43块为进料板44操作条件441操作压力塔顶操作压力DP101341053KPA每层塔板压降P065KPA进料板压力FP1053065501326KPA精馏段平均压力26132310521FDMPPP11895KPA塔底压力WP1053065501378KPA提馏段平均压力2613281372W2FMPPP1352KPA（1）温度FT4015368801536135281TTFF，得FT8112DT15784890
35、587278058786TTDD，得DT782WT100精馏段平均温度1T2DFTT2278128180提馏段平均温度2T2WFTT210012819056123大学2013届本科毕业论文（设计）15442混合液气相密度混合气密度公式RTPMVV精馏段1T80C液相平均组成1X1546679879X65967966791X1X502气相平均组成1Y19666679879Y66967966791Y1Y6541ML1XAM11XBM57924615792183211MV1YAM11YBM65446（1654）18363AW11MLMXA132462507194BW1AW1077862816提馏段同
36、理2T9056C时2X5052Y3282ML2XAM12XBM5054615051819422MV2YAM12YBM3284613281827184AW22MLMXA4219460551196BW1AW1011968804精馏段311V1/4716679152733148263795118T27315RMMKGPV精123大学2013届本科毕业论文（设计）16提留段322V2/2215690152733148184272135T27315RMMKGPV提443混合液液相密度表43不同温度下乙醇和水的密度TABLE43ATDIFFERENTTEMPERATURESTHEDENSITYOFETHA
37、NOLANDWATER温度乙水温度乙水80735971395720961858573096861007169584907249653求得在7966和9056下的乙醇和水的密度2T9056乙724569090720955690乙水39655929085961952592水乙723551KG/3M水96375KG/3M同理1T80乙735KG/3M水9713KG/3M在精馏段1L1AAWBWB735947139710628得1L7889KG/3M提馏段2L1AAWBWB557239611579630488得2L92695KG/3M444表面张力二元有机水溶液表面张力可用下列各式计算123大学201
38、3届本科毕业论文（设计）17公式4/1M4/1WSW4/1OSOSWSWSWVVXSOSOSOVVX联立以下各式求SW、SOSWSO1BLG（OW2）Q0441TQ3/23/2WWOOVQVABQOOWWWWWVXVXVXOOWWOOOVXVXVX精馏段1T80表44乙醇水的表面张力TABLE44SURFACETENSIONOFETHANOLANDWATER温度/C708090100乙醇表面张力/310N/2M181715162152水表面张力/310N/2M643626607588MVWWM9788180022823M/KMOL2282MOLCM/3OVWOM9788460058313M/K
39、MOLMOLCM/31583乙醇表面张力5117醇662水又502OAXX849WBXX123大学2013届本科毕业论文（设计）18222OOWWOOWWOOWWOOOOWWWWOWVXVXVXVXVXVXVXVXVXVX3158250822284931582508222849201099601090LGLG2OWB3/23/24410WWOOVQVTQQ3/23/282226622315815178027324410936089619360960QBALG2SOSWA1SOSW联立解得110SW890SO12215178906621104/14/14/14/14/11OSOWSWM2201M
40、提馏段MVWWM49929180019363M/MOLMOLCM/36193OVWOM9492946004947MOLCMKMOLM/4749/33乙醇表面张力插值得醇2155292100216215901005216醇123大学2013届本科毕业论文（设计）1976090529276085890100水7260水又055OAXX9594WBXX222OOWWOOWWOOWWOOOOWWWWOWVXVXVXVXVXVXVXVXVXVX4749055361995944749055361995942647881204786LGLG2OWB3/23/24410WWOOVQVTQQ3/23/23619
41、2760247492516569015273244107880024078808120QBALG2SOSWA1SOSW联立解得6280SW3720SO497225163720276062804/14/14/14/14/12OSOWSWM则88382M45气液相流量换算精馏段L06476KMOL/SV08203KMOL/S1ML3422KG/KMOL1MV3726KG/KMOL123大学2013届本科毕业论文（设计）201L77548KG/3M1V1577KG/3M则质量流量SKGLLML/79206476013211SKGVVMV/53288203033611SMLLLS/0264097887
42、9203111SMVVVS/51847153283111（取小点）提馏段L10745KMOL/SV08203KMOL/S2ML1942KG/KMOL2MV27184KG/KMOL292695KG/3MV2122KG/3MSKGLLML/872007451421922SKGVVMV/3022820301842722SMLLLS/022509592687203222SMVVVS/31822130223222（取小点）123大学2013届本科毕业论文（设计）21第五章塔径及塔的校核51塔径的计算精馏段塔径计算横坐标液气动能参数03304719788518026402/12/11111VLSSVL选取
43、板间距MHT750MHL070则LTHH068M图51史密斯关联图FIGURE51SMITHRELATIONSHIPS查图可知145020C校正143020518145020202020CCVLVMAXC123大学2013届本科毕业论文（设计）22MUVDSMUUSMCUSVVL98265214351844/65280/3134714719788143011MAX1MAX1111取将塔圆整1D33M横截面积2225583378504MDAT空塔气速SMAVUTS/1625583791911提馏段横坐标液气动能参数0398022195926318026402/12/12222VLSSVL选取板间
44、距MHT750MHL070则LTHH068M查图可知14020C校正16020883814020202020CCVLVMAXUCMUVDSMUUSMCUSVVL5825314331844/5380/4142212219592616022MAX2MAX2222取由于精馏段的直径为33米，根据塔的要求不可能塔的下端比上段小的情况，将塔圆整2D33M横截面积2225583378504MDAT空塔气速SMAVUTS/14255831822123大学2013届本科毕业论文（设计）2352溢流装置521堰长采用单溢流取MLW145233650522出口堰高本设计采用平直堰，堰上高度按下式计算3/21100
45、0842WHOWLLEH近似取液流收缩系数E1精馏段MHHHMHOWLWOW034400375007003560214536000264010008423/2提馏段MHHHMHOWLWOW038003200700320145236000225010008423/2523弓形降液管的宽度和横截面积查图070TFAA,1250DWD则41250331250DW2600558070MAF校验精馏段停留时间SLHAHTF11736000264075060360036001提馏段停留时间SLHAHTF2036000225075060360036002123大学2013届本科毕业论文（设计）24524降液
46、管底隙高度即为降液管底缘与塔板的距离。OHWH0006精馏段1OH00344000600284提馏段2OH00380006003253塔板布置（1）边缘区MWC060（2）泡沫区MWS100（3）鼓泡区面积AARXRXRXAAARCSIN18022221375110412502332SDWWDX5910602332CWRR59113751ARCSIN59118014313751591137512222AA278326556M54浮阀数目与排列浮阀排列方式采用等腰三角形叉排，取同一个横排的孔心距T75MM精馏段取阀孔动能因子110FSMFUV/0795771111001123大学2013届本科毕
47、业论文（设计）257112707904807850518420121UDVNOS圆整N1128个则MMMNTATA5770840075018455566考虑到塔的直径较大。必须采用分块式塔板，而各分块板的支承与衔接也要占去一部分泡鼓区面积，因此排间距不宜采用775MM，而应小于此值，故取MMT65图52浮阀塔板分块结构FIGURE52VALVETRAYSBLOCKSTRUCTURE按T75MMMMT65以等腰三角形叉排方式作图，排得阀数1168个SMU/7681168048078505182016210471768768101VF阀孔动能因数01F变化不大，仍在912范围内。123大学2013届本科毕业论文（设计）26提馏段取阀孔动能因子110FSMFUV/9692211120029101561904807850318420222UDVNOS取整数位1016个则MMMTNATA86086007509805566考虑到塔的直径较大。必须采用分块式塔板，而各分块板的支承与衔接也要占去一部
