分离乙醇和水混合液的板式精馏塔 设计书

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1、分离乙醇和水混合液的板式精馏塔设计书第一章设计任务书一设计题目分离乙醇-水混合液的板式精馏塔二设计数据生产能力：年处理乙醇-水混合液7.4万吨原料：乙醇含量为26%（质量百分比，下同）的常温液体分离要求：塔顶含量不低于93%塔底含量不高于0.5%三操作流程的确定和说明操作压力：由于乙醇~水体系对温度的依赖性不强，常压下为液态，为降低塔的操作费用，操作压力选为常压。其中塔顶压力为，塔底压力塔型选择：根据生产任务，若按年工作日300天，每天开动设备24小时计算，产品流量为，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

2、降和塔板液面落差的影响，提高生产效率，选用浮阀塔。进料状态：虽然进料方式有多种，但是饱和液体进料时进料温度不受季节、气温变化和前段工序波动的影响，塔的操作比较容易控制；此外，饱和液体进料时精馏段和提馏段的塔径相同，无论是设计计算还是实际加工制造这样的精馏塔都比较容易，为此，本次设计中采取饱和液体进料。31加热方式：精馏塔的设计中多在塔底加一个再沸器以采用间接蒸汽加热以保证塔内有足够的热量供应；由于乙醇~水体系中，乙醇是轻组分，水由塔底排出，且水的比热较大，故可采用直接水蒸气加热，这时只需在塔底安装一个再沸器，并且可以利用压力

3、较低的蒸汽进行加热，无论是设备费用还是操作费用都可以降低。第二章塔板的工艺设计第一节精馏塔全塔物料衡算F：原料液流量（）xF：原料组成（摩尔分数，下同）D：塔顶产品流量（）xD：塔顶组成W：塔底产品流量（）xW：塔底组成原料乙醇组成：塔顶组成：塔底组成：进料量：物料衡算式为：联立方程组解得：第二节计算温度、密度、表面张力、粘度、相对挥发度气液相及体积流量表一.常压下乙醇-水气液平衡组成(摩尔)与温度关系温度/oC液相气相温度/oC液相气相温度/oC液相气相10095.589.086.701.907.219.66017.003

4、8.9143.7582.782.381.580.723.3726.0832.7339.6554.4555.8059.2661.2279.378.7478.4178.1557.3267.6374.7289.4368.4173.8578.1589.433185.384.112.3816.6147.0450.8979.879.750.7951.9865.6465.99(1)精馏段：液相组成：，=28.79%气相组成：，=56.99%所以(2)提馏段：92.34液相组成：，3.464%气相组成：，26.952%所以31表二.不同温度

5、下乙醇和水的密度温度/oC温度/oC808590735730724971.8968.6965.395100720716961.85958.4求得在和下的乙醇和水的密度，732.21kg/m3,968.94kg/m3同理：，，720.95kg/m3，970.01kg/m3在精馏段：液相密度：气相密度：在提馏段：液相密度：气相密度：31二元有机物-水溶液表面张力可用下列各式计算公式：式中下角标，W、O、S分别代表水、有机物及表面部分，XW、XO指主体部分的分子体积，、为纯水、有机物的表面张力，对乙醇q=2。（1）精馏段：表三：不

6、同温度下的乙醇表面张力和水表面张力温度/oC708090100乙醇表面张力/10-2N/m21817.1516.215.2水表面张力/10-2N/m264.362.660.758.8乙醇表面张力：，；水的表面张力：，。31(2)提馏段：92.34乙醇表面张力：，；水的表面张力：，。31查表得：，92.3，查表得：精馏段粘度：提馏段粘度：（1）精馏段挥发度：由得所以（2）提馏段挥发度：由得所以。31(2)提馏段：因为本设计为饱和液体进料，所以q=1.06。第三节理论塔板的计算理论板：指离开这种板的气液两相互成平衡，而且塔板上液

7、相组成均匀。理论板的计算方法：可采用逐板计算法，图解法，在本次试验设计中采用图解法。q的计算过程：已知w=0.26，查表可得，，此时的泡点进料温度，所以根据1.01325105Pa下，乙醇-水气液平衡组成关系可绘出平衡曲线即x-y曲线图，知q=1.06，R=2.9已知：精馏线操作方程：31提馏线操作方程：在图上作操作线，由点（0.8385，0.8385）起在平衡线和操作线间画阶梯，过精馏段操作线与q线交点，直到阶梯与平衡线交点小于0.00196为止，由此得到理论版NT=17块（包括再沸器），加料板为第16块理论板。图3-1求

8、理论板层数的图解法板效率与塔板结构、操作条件、物质的物理性质及流体的力学性质有关，它反映了实际塔板上传质过程进行的程度。板效率可用奥康奈尔公式计算。（1）精馏段已知：，所以。（2）提馏段已知：，所以31。全踏所需实际塔板数：全塔效率：加料板位置在第34块塔板。第四节塔经的初步设计塔的横截面