文档介绍：成绩

化工原理课程设计说明书
设计名称: 乙醇——水溶液连续筛板精馏塔设计
年级专业: 食品科学与工程
姓名:_______________________ ___
指导老师:
2012 年 1 月 10 日
目录
一、化工原理课程设计任务书 3
二、概述 3
三、精馏塔的物料衡算与热量衡算 4
四、理论塔板数和灵敏板的确定 8
五、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 12
六、精馏塔的塔体工艺尺寸计算 12
七、塔板主要工艺尺寸的计算 16
八、筛板的流体力学验算 19
九、塔板负荷性能图 22
十、筛板塔设计计算结果 27
十一、参考文献 28
十二、设计总述 28
十三、设计参数 28
化工原理课程设计任务书
设计题目名称:乙醇—水溶液连续筛板精馏塔设计
设计条件:
处理量:8万吨/年;
料液组成(质量分数):42%;
塔顶产品组成(质量分数):%;
塔顶易挥发组成回收率:%;
年工作生产时间:330天;
全塔总效率:60%;
常压精馏,泡点进料,泡点回流。
设计内容工艺计算:
物料衡算;
热量衡算;
回流比的确定;
理论塔板数及灵敏板的确定。
塔板及其塔的主要尺寸的设计:
塔板间距的确定;
塔径的确定;
塔板的设计;
布置及其板上流流程的确定。
流体力学的计算及其有关水力性质的校核,作负荷性能图。
绘制工艺流程图和精馏塔的设备图。
设计成果
设计说明书一份。
设计图纸包括流程图,负荷性能图,塔盘布置图,塔工艺条件图。
二、概述
1. 精馏塔对塔设备的要求
精馏所进行的是气液两相之间的传质。而作为气液两相传质所用的塔设备,首先必须要能使气液两相得到充分的接触,以达到较高的传质效率。但是,工业生产对塔板的要求不只限于高效率,塔设备还应具备下列基本要求:
通过能力大,即气、液处理量大。
操作稳定,操作弹性大。
塔板压降低。
结构简单,成本低,制造和安装容易。
耐腐蚀、不易堵塞,方便操作、调节和检修。
⑹塔内的滞留量要小。
实际上,任何塔设备都难以满足上述所有要求,且上述要求中有些也是互相矛盾的。不同的塔型各有独特的优点,设计时应根据物系性质和具体要求,抓住主要矛盾,进行选型。
2. 板式塔类型
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。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。
筛板塔作为传质过程常用的塔设备,其主要优点有:
⑴结构比浮阀塔更简单,易于加工,造价约为泡罩塔的60%,为浮阀塔的80%左右。
⑵处理能力大,比同塔径的泡罩塔可增加10~15%。
⑶塔板效率高,比泡罩塔高15%左右。
⑷压降较低,每板压力比泡罩塔约低30%左右。
缺点是:
⑴塔板安装的水平度要求较高,否则气液接触不匀。
⑵操作弹性较小(约2~3)。
⑶小孔筛板容易堵塞。
3. 精馏塔的设计步骤
本设计按以下几个阶段进行:
设计方案确定和说明。根据给定任务,对精馏装置的流程、操作条件、主要设备型式及其材质的选取等进行论述。
精馏塔的工艺计算,确定塔高和塔径。
塔板设计:计算塔板各主要工艺尺寸,进行流体力学校核计算。并画出塔的操作性能图。
写说明书。
绘制精馏装置工艺流程图和精馏塔的设备图。
本设计任务为分离乙醇和水的混合物。采用连续常压精馏流程,设计中采用泡点进料,将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝,冷凝液在泡点下一部分回流至塔内,其余部分经产品冷凝器冷却后送至贮罐。该物系属于易分离物系,最小回流比比较小,。塔底采用间接蒸汽加热,塔底产品经冷却后送至贮罐。
三、精馏塔的物料衡算和热量衡算
(一)精馏塔的物料衡算
⑴计算原料液及其塔顶产品的摩尔分数
乙醇的摩尔质量为:
水的摩尔质量为:
料液组成(质量分数):;
塔顶产品组成(质量分数):;
塔顶易挥发组成回收率:;
处理量:;
年工作生产时间:;
则:

⑵计算原料液及其塔顶产品的平均摩尔质量

又
根据回收率:
则有:
全塔物料衡算:
得出:
对轻组分(乙醇)作物料衡算得:
得出:
(二)精馏塔的热量衡算
精馏段:
提馏段: 因则,

(1)预热器热蒸汽的用量
取原料液进预热器的入口温度,出口温度为
在下,