化工原理课程设计说明书

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1、前言精馏按其操作方式可分为简单蒸馏、闪蒸和精馏等。前两者是仅进行一次部分汽化和部分冷凝的过程，故只能部分的分离液体混合物；后者是进行多次部分汽化和部分冷凝的过程，可使混合液得到近乎完全的分离。将单级分离加以组合变成多级分离。若将第一级中溶液的部分汽化所得气相产品在冷凝器中加以冷凝，然后再将冷凝液在第二级中进行部分汽化，此时所得气相组成为y2，且y2必大于y1(第一级气相产品组成)，若部分汽化的次数越多，所得蒸气的组成也越高，最后所得到几乎纯态的易挥发组分。同理，若将从各分离器中所得到的液相产品进行多次的部分汽化和分离

2、，那么这种级数越多，所得液相产品的组成越低，最后可得几乎纯态的难挥发组分。因此，汽化和部分冷凝是使得混合液得以完全分离的必要条件。不同温度且互不平衡的气液两相接触时，必然会同时产生传热和传质的双重作用，所以使上级液相回流与下一级气相直接接触，就可以省去中间加热器和冷凝器，因此，回流和溶液的部分汽化而产生上升蒸气是保证精馏过程连续操作的两个必不可少的条件。总之，精馏是将由不同挥发度的组分所组成的混合液在精馏塔中同时多次地部分汽化和冷凝，使其分离成几乎纯态组分的过程。实现精馏操作的塔设备有板式塔和填料塔两大类，本次设计内

3、容为板式塔中的浮阀塔。351流程的选择乙醇——水混合液经预热器加热到指定温度后，送入精馏塔的进料板，在进料板上与自塔上部释放的回流液体汇合后，逐板溢流，最后流入塔底再沸器中。在每层板上，回流液体与上升蒸汽互相接触，进行热和质的传递过程。操作时，连续地从再沸器取出部分液体作为塔底产品（釜残液），部分液体汽化，产生上升蒸汽，依次通过各层塔板。塔顶蒸汽进入冷凝器中被全部冷凝，并将部分冷凝液用泵送回塔顶作为回流液体，其余部分经冷却器后被送出作为塔顶产品（馏出液）。352工艺计算2.1物料衡算：有已知条件：处理量：进料组成（乙

4、醇质量分数，下同）：塔顶产品组成：不低于釜液组成：不高于单板压降：不超过；每年实际生产时间查文献3p126附录二、乙醇——水溶液气液平衡数据（常压）可知M乙醇=46；M水=18混合液分子量：由于R=2.6，查《文献5下册》p19式1-32得精馏段操作线方程：进料热状况：查文献3（刘雪暖汤景凝）p127查得乙醇与水的有关物性为：35表2.1乙醇水溶液的汽化热质量分数汽化热当质量分数为时，求得汽化热：加料液的平均汽化热：由文献7p8图1—3查出组成的乙醇-水溶液泡点为82°C，平均温度查文献3p128得：∴∴q线方程为：

5、提留段操作线方程为：352.2塔板数确定图2.1求理论板数的图解法由图解法求得（包括再沸器），第16块为进料板位置精馏段塔板：第1块至第16块，共16块;提馏段塔板：第16块至第18块，共2块。塔顶温度由查文献7p40塔底温度由查文献7p40查文献3p133得35查《化工工艺设计手册上册》p2—754图21—55得查文献7p40得根据公式得因为塔顶采用全凝器，所以查文献7p40附表因此得到的气液平衡组成数据见下表：表2.2气液平衡组成数据平衡液相组成0.8263081430.80220.78990.77740.763

6、40.74770.72970.7083平衡气相组成0.83870.82970.82100.81220.80330.79430.7840.77270.7596平衡液相组成0.68500.65630.61680.56050.46160.27630.09480.01490.0018平衡气相组成0.74420.72720.70630.67770.63680.5650.43060.15250.023所以同理得：表2.3每层塔板上的相对挥发度塔板层数123456α1.0931.1111.1311.1501.1691.19635塔

7、板层数789101112α1.2251.2591.3001.3381.3961.494塔板层数131415161718α1.6492.0453.4027.22111.89713.055由奥康奈尔关联式：求解实际塔板数：精馏段塔板数：提馏段塔板数：2.3精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算（1）操作压力：塔顶操作压力：每层塔板压降：35进料板压力：塔底操作压力：精馏段平均压力：提馏段平均压力：（2）操作温度：塔顶采用全凝器塔顶温度：由，查文献7得：进料板温度:由，查文献7得：塔底温度：由，查文献7得：精馏段平均温度：提

8、馏段平均温度：（3）平均摩尔质量的计算：塔顶：查文献7p40得进料板上一块：查文献7p40得35精馏段平均摩尔质量：提馏段：查文献7p40得塔底：查文献7得p40提馏段平均摩尔质量：（4）平均密度的计算：①汽相平均密度计算：由理想气体方程得：精馏段气相平均密度：35提馏段汽相平均密度：②液相平均密度计算：塔顶：由查文献5p331查文献1p2—7