化工原理课程设计说明书

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1、武汉理工大学华夏学院化药系化工原理课程设计前言乙醇—水是工业上最常见的溶剂，也是非常重要的化工原料之一，是无色、无毒、无致癌性、污染性和腐蚀性小的液体混合物。因其良好的理化性能，而被广泛地应用于化工、日化、医药等行业。乙醇多以蒸馏法生产，但是由于乙醇—水体系有共沸现象，普通的精馏对于得到高纯度的乙醇来说产量不好。但是由于常用的多为其水溶液，因此，研究和改进乙醇—水体系的精馏设备是非常重要的。塔设备是最常采用的精馏装置，精馏塔是进行精馏的一种塔式汽液接触装置，又称为蒸馏塔。有板式塔与填料塔两种主要类型。

2、根据操作方式又可分为连续精馏塔与间歇精馏塔。一般有板式塔和填料塔，板式塔可分为泡罩塔、浮阀塔和筛板塔。泡罩塔是最早使用的板式塔，其优点是操作弹性大，液气比范围宽，使用多种介质，操作稳定可靠，但是其结构复杂，造价高，安装维修不方便，气相压降大，故限制了它的使用。浮阀塔可根据气体流量的大小而上下浮动，可自行调节开度，而且结构简单，造价低；塔板开孔率大，生产能力大；气液接触时间长，塔板效率高，操作弹性大。缺点是处理易结焦、高黏性的物料时，阀片易与塔板黏结，有时阀片会脱落或卡死，使塔板效率及操作弹性降低。筛板

3、塔是在塔板上钻有均布的筛孔，气体经筛孔与液体密切接触。优点是结构简单，制造维修方便，造价低，生产能力高于浮阀塔，塔板效率与之相当。缺点是操作范围窄，孔径易堵塞。综合考虑生产能力、塔板效率、成本及操作弹性等因素，本设计选用筛板塔更有优势。影响精馏操作的主要因素有：操作压力和物料特性、生产能力和产品质量、塔顶回流比和回流液的温度、进料热状况参数和进料口位置、全塔效率、再沸器和冷凝器的传热性能、加热介质和冷却介质的温位。精馏过程是能量消耗较大的单元操作，降低精馏过程的能量消耗具有重要的经济意义，减少有效能损

4、失是精馏过程节能的基本途径。一般的方法有提高分离因子、降低向再沸器的供热量、热泵精馏、多效精馏、热能的综合利用。因此在操作过程中要主要节能，提高节能意识。共28页第1页武汉理工大学华夏学院化药系化工原理课程设计目录前言1第一章设计方案的确定4（一)装置流程的选定4（二）进料热状况的选择5（三）加热方式的选定5（四）操作回流比的选定5第二章板式精馏塔的工艺计算6（一）塔的物料衡算61.料液及塔顶、塔釜产品含乙醇的摩尔分数62.平均摩尔质量63.物料衡算6（二）塔板数的确定61.理论板NT的确定62.乙醇

5、和水的物性参数73.塔效率ET94.实际塔板数N9(三）精馏段、提馏段气液负荷计算91.精馏段92.提馏段9（四）塔和塔板主要工艺尺寸的设计91.塔径的计算92.有效塔高的计算103.溢流装置与液体流型104.塔板设计11第三章流体力学验算13（一）筛板的流体力学验算131.塔板的压强降△Pρ132.雾沫夹带量eV(kg液/kg气）143.漏液的验算144.液泛验算14（二）塔板负荷性能图151.雾沫夹带线①152.液泛线②153.液相负荷上限线③164.漏液线（气相负荷下限线）④165.液相负荷下限

6、线⑤176.塔的操作弹性17（三）工艺设计计算总表18第四章板式塔的结构与附属设备20（一）塔附件设计201共28页第页武汉理工大学华夏学院化药系化工原理课程设计1.接管和法兰202.筒体和封头213.除沫器214.人孔215.塔顶空间和塔底空间226.裙座227.塔高H228.塔板结构22（二）精馏塔的附属设备221.再沸器（塔釜）222.预热器233.塔顶产品冷却器234.塔釜废液冷却器235.进料泵246.压缩机24第五章总结25附录261.主要字母符号的说明262.参考的书籍和文献273.附图

7、一乙醇—水气液平衡y—x图284.附图二塔板负荷性能图2823共28页第页武汉理工大学华夏学院化药系化工原理课程设计第一章设计方案的确定（一)装置流程的选定一个完整的精馏装置一般包括精馏塔、原料预热器、再沸器、冷凝器等，原料液可用高位槽进料，也可以通过泵输送原料液，为了保持塔的操作稳定性，本设计选用泵进料。在进行精馏时，需加热和冷却，耗能量很大，为了节约能量，采用热泵精馏。将塔顶蒸汽经压缩升温后作为塔底再沸器的热源，冷凝液经节流阀减压降温后一部分作为产品出料，另一部分作为塔顶回流液回流。热泵精馏一般分

8、为间接式热泵精馏、塔顶气体直接式呵塔釜液体闪蒸再沸式三种，本设计选用直接热泵精馏，因为直接热泵精馏设备简单，节能和经济效益显著。图1—1工艺流程图23共28页第页武汉理工大学华夏学院化药系化工原理课程设计（二）进料热状况的选择进料热状况有冷流体进料、泡点进料、气液进料、露点进料和过热蒸汽进料五种，本设计选择泡点进料，即q=1,这样进料温度就不会受季节、气温等变化的影响，塔的操作就比较容易控制，此外泡点进料也便于数值的计算。（三）加热方式的选定加热方式有直