[工学]化工原理浮阀塔设计

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1、北京理工大学珠海学院课程设计北京理工大学珠海学院课程设计任务书2011～2012学年第一学期学生姓名：***专业班级：09化工1班指导教师：***工作部门：化工与材料学院一、课程设计题目：乙醇和正丙醇物系分离系统的设计二、课程设计内容（含技术指标）1.设计条件生产能力：25000吨/年（每年按300天生产日计算）原料状态：乙醇含量45%（wt%）；温度：25℃；压力：100kPa；泡点进料；分离要求：塔顶馏出液中乙醇含量99%（wt%）；塔釜乙醇含量2%（wt%）操作压力：100kPa其它条件：塔

2、板类型：浮阀塔板；塔顶采用全凝器；R=1.9Rmin2.具体设计内容和要求（1）设计工艺方案的选定（2）精馏塔的工艺计算（3）塔板和塔体的设计（4）水力学验算（5）塔顶全凝器的设计选型（6）塔釜再沸器的设计选型（7）进料泵的选取（8）绘制流程图（9）编写设计说明书（10）答辩V北京理工大学珠海学院课程设计年处理量25000吨乙醇-正丙醇连续精馏浮阀塔设计摘要本设计对年处理量为25000吨乙醇-正丙醇的浮阀连续精馏塔进行了设计。通过查表得各组分物性数据后，再用试差法计算出特定组成的乙醇-正丙醇混合液

3、的泡点温度、密度、表面张力以及粘度；用安托因方程求出相对挥发度；用最小回流比的方法求出精馏塔适宜操作回流比为3.306；通过逐板计算法用Excel快速计算出理论塔板数为18块，并进一步确定精馏塔的实际塔板数为36块；分别对此精馏塔的精馏段及提馏段的塔体工艺尺寸进行了设计，并对设计之后的浮阀板进行了流体力学的验算；绘制出塔板负荷性能图，从而得出精馏段的操作弹性为3.000，提馏段的操作弹性为2.969；并对输送各股物流的管径进行了设计,确定了塔顶全凝器冷却水的用量以及塔底再沸器中加热蒸汽的用量,结果

4、表明，本设计合理。关键词：连续精馏浮阀精馏塔精馏塔设计乙醇正丙醇V北京理工大学珠海学院课程设计目录北京理工大学珠海学院课程设计任务书Ⅰ摘要Ⅱ目录Ⅲ1绪论11.1前言11.2设计任务31.3设计方案说明31.3.1设计方案的确定31.3.2塔体工艺尺寸的计算41.3.3塔板工艺尺寸的计算41.3.4简易工艺流程图52精馏塔全塔物料衡算72.1物料衡算72.1.1原料液及塔顶、塔底产品的质量分数及摩尔分数换算72.1.2全塔物料衡算73精馏段和提馏段的工艺条件及有关物性数据的计算93.1操作温度计算9

5、3.2平均密度计算103.3混合液体平均表面张力计算133.4混合液体平均粘度计算143.5液体平均相对挥发度计算154理论塔板数的计算174.1最小回流比及操作回流比174.2精馏塔的气液相负荷174.3操作线方程174.4逐板计算法求理论塔板层数184.5全塔效率和实际板层数195塔径计算215.1精馏段、提馏段气液相体积流量计算215.2空塔气速的计算225.3溢流装置24V北京理工大学珠海学院课程设计5.4塔板分布、浮阀数目与排列256塔板流体力学计算276.1气相通过浮阀塔板的压降276

6、.1.1精馏段浮阀塔板的流体力学验算276.1.2提馏段浮阀塔板的流体力学验算276.2淹塔（液泛）286.2.1精馏段计算286.2.2提馏段计算296.3雾沫夹带296.3.1精馏段计算306.3.2提馏段计算306.4塔板负荷性能图316.4.1雾沫夹带线316.4.2液泛线326.4.3液相负荷上限326.4.4漏液线336.4.5液相负荷下限线337塔附件设计377.1精馏塔塔体工艺尺寸的确定377.1.1筒体工艺尺寸的确定377.1.2封头工艺尺寸的确定[11]377.1.3裙座工艺尺

7、寸的确定377.1.4塔体人孔工艺尺寸的确定377.2接管工艺尺寸的确定387.2.1进料管387.2.2回流管397.2.3塔底出料管397.2.4塔底蒸气出料管397.2.5塔底进气管408塔总体高度的设计418.1塔的顶部空间高度418.2塔的底部空间高度418.3塔总体高度419热量衡算429.1塔顶冷凝器的热量衡算42V北京理工大学珠海学院课程设计9.1.1冷凝器的热负荷429.1.2冷凝器的选择439.2全塔热量衡算449.2.1比热容449.2.2塔顶上升气体及塔顶、进料、塔底馏出液

8、的热量459.2.3再沸器的热负荷(全塔范围列衡算式)469.2.4加热蒸气的用量469.2.5再沸器的选择469.2.6冷凝水消耗量47结语48参考文献49符号说明50附录52附录1浮阀孔排布图52附录2工艺流程图52后记53致谢54V北京理工大学珠海学院课程设计1绪论1.1前言工业上，精馏是应用最为广泛的传质分离操作。精馏装置主要由精馏塔、冷凝器和再沸器等组成。精馏塔可分为板式塔和填料塔两大类[1]。板式塔内置一定数量的塔板，气体以鼓泡或喷射形式穿过板上的液层，进行传质与传热。