化工原理课程设计--乙醇~水连续精馏塔的设计

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1、《化工原理课程设计》报告乙醇~水连续精馏塔的设计年级专业化学工程与工艺姓名学号完成日期2016年12月4日21设计任务书一、设计题目：乙醇——水连续精馏塔的设计二、设计任务：(1)进精馏塔的料液含乙醇33％(质量)其余为水。(2)产品的乙醇含量不得低于94％(质量)。(3)残液中乙醇含量不得高于0.1％(质量)。(4)生产能力为140吨/天，94％(质量)的乙醇产品说明：一天24小时三、操作条件：(1)精馏塔顶压强4kPa(表压)。(2)进料热状态泡点加料。(3)回流比（1.5~3）Rmin。(4)加热蒸汽:低压蒸汽。(5)单板压降小于0

2、.7kPa。(6)冷却水温度：进口20℃，出口35-40℃四、设备型式：21F1型浮阀塔五、厂址：家乡地区21目录一、概述1.1设计依据1.2设计来源二、计算过程2.1设计方案的确定及流程说明2.1.1塔型的选择2.1.2进料状态2.1.3加热方式2.1.4热能的回收利用2.1.5操作流程2.2塔的工艺计算2.2.1最小回流比及操作回流比的确定2.2.2理论塔板层数的确定2.2.3实际塔板数NP2.3塔和塔板的主要工艺尺寸设计2.3.1塔高、塔径尺寸的确定2.3.2塔板结构尺寸的确定2.3.3塔板的流体力学验算212.3.4塔板的负荷性能

3、图三、设计结果一览表四、工艺流程简图五、设计评述、致谢21一、概述乙醇的用途很广，可用乙醇来制造醋酸、饮料、香精、染料、燃料等。医疗上也常用体积分数为70%——75%的乙醇作消毒剂等。溶剂。有机合成。各种化合物的结晶。洗涤剂。萃取剂、食用酒精可以勾兑白酒、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。 乙醇具有还原性，可以被氧化成为乙醛 。而气－液传质设备主要分为板式塔和填料塔两大类。精馏操作既可采用板式塔，也可采用填料塔，板式塔为逐级接

4、触型气－液传质设备，其种类繁多，根据塔板上气－液接触元件的不同，可分为泡罩塔、浮阀塔、筛板塔、穿流多孔板塔、舌形塔、浮动舌形塔和浮动喷射塔等多种。板式塔在工业上最早使用的是泡罩塔(1813年)、筛板塔(1832年)，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。  根据实际需要，选择浮阀塔板。因为浮阀塔板生产能力大，塔板

5、的效率较高，浮阀可根据气流上下浮动，自行调节 1.1设计依据精馏塔是化工生产中主要的气液传质设备，此设计针对乙醇-水的精馏问题进行分析、选取、计算、核算、绘图等，是较完整的精馏设计过程。通过对精馏塔的运算，可以得出精馏塔的各种设计如塔的工艺流程、生产操作条件及物性参数是合理的，以保证精馏过程的顺利进行并使效率尽可能的提高。1.2设计来源目前，精馏塔的设计方法以严格计算为主，也有一些简化的模型，但是严格计算法对于连续精馏塔是最常采用的，我们此次所做的计算也采用严格计算法。二、计算过程2.1.1塔型的选择根据生产任务，若按年工作日300天，每

6、天开动设备24小时计算，生产能力为140吨/天，由于产品粘度较小，流量较大，为减少造价，降低生产过程中压降和塔板液面落差的影响，提高生产效率，选用F1浮阀塔。212.1.2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2.1.3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

7、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鼓泡管，于是可省去一个再沸器，并且可以利用压力较底的蒸汽进行加热，无论是设备费用还是操作费用都可以降低。2.1.4热能的回收利用精馏过程的原理是多次部分冷凝和多次部分汽化。因此热效率较低，通常进入再沸器的能量只有5%左右可以被有效利用。虽然塔顶蒸汽冷凝可以放出大量热量，但是由于其位能较低，不可能直接用作为塔底的热源。为此，我们拟采用塔釜残液对原料液进行加热。2.1.5操作流程乙醇——水溶液经预热至泡点后，用泵送入精馏塔。塔顶上升蒸气采用全冷凝后，部分回流，

8、其余作为塔顶产品经冷却器冷却后送至贮槽。塔釜采用间接蒸汽再沸器供热，塔底产品经冷却后送入贮槽。 精馏装置有精馏塔、原料预热器、再沸器、冷凝器、釜液冷却器和产品冷却器等设备。热量自塔釜输入，物料