分离乙醇水精馏塔设计(含经典工艺流程图和塔设备图)
乙醇-水连续精馏筛板塔的设计
乙醇-水连续精馏筛板塔的设计班级 :姓名:学号:指导教师:时间:2011-8-29——2011-9-9前言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。
根据操作方式又可分为连续精馏塔与间歇精馏塔。
蒸气由塔底进入,与下降液进行逆流接触,两相接触中,下降液中的易挥发(低沸点)组分不断地向蒸气中转移,蒸气中的难挥发(高沸点)组分不断地向下降液中转移,蒸气愈接近塔顶,其易挥发组分浓度愈高,而下降液愈接近塔底,其难挥发组分则愈富集,达到组分分离的目的。
由塔顶上升的蒸气进入冷凝器,冷凝的液体的一部分作为回流液返回塔顶进入精馏塔中,其余的部分则作为馏出液取出。
塔底流出的液体,其中的一部分送入再沸器,热蒸发后,蒸气返回塔中,另一部分液体作为釜残液取出。
精馏塔的工作原理是根据各混合气体的汽化点(或沸点)的不同,控制塔各节的不同温度,达到分离提纯的目的。
化工生产常需进行液体混合物的分离以达到提纯或回收有用组分的目的,精馏操作在化工、石油化工、轻工等工业生产中中占有重要的地位。
为此,掌握气液相平衡关系,熟悉各种塔型的操作特性,对选择、设计和分析分离过程中的各种参数是非常重要的。
要想把低纯度的乙醇水溶液提升到高纯度,要用连续精馏的方法,因为乙醇和水的挥发度相差不大。
精馏是多数分离过程,即同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程,因此可使混合液得到几乎完全的分离。
化工厂中精馏操作是在直立圆形的精馏塔内进行的,塔内装有若干层塔板或充填一定高度的填料。
为实现精馏分离操作,除精馏塔外,还必须从塔底引入上升蒸汽流和从塔顶引入下降液。
可知,单有精馏塔还不能完成精馏操作,还必须有塔底再沸器和塔顶冷凝器,有时还要配原料液预热器、回流液泵等附属设备,才能实现整个操作。
本次设计的筛板塔是化工生产中主要的气液传质设备。
此设计针对二元物系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。
本设计包括设计方案的选取,主要设备的工艺设计计算——物料衡算、热量衡算、工艺参数的选定、设备的结构设计和工艺尺寸的设计计算,辅助设备的选型,工艺流程图,主要设备的工艺条件图等内容。
乙醇-水过程版式蒸馏分离塔设计
武汉工程大学邮电与信息工程学院课程设计说明书论文题目:乙醇-水分离过程板式精馏塔设计学号:学生姓名:专业班级:指导教师:总评成绩:2009 年 6月 10 日摘要乙醇―水是工业上最常见的溶剂,也是非常重要的的化工原料之一,是无色、无毒、无污染性和腐蚀性小的液体混合物。
因其良好的理化性能,广泛地应用于国民经济的许多部门。
因此,研究、设计和改进乙醇―水体系的精馏设备非常有必要。
本设计是对《化工原理》及有关已学课程学习的一个总结,这一设计过程中的主要内容有:物料衡算、热量衡算、塔体工艺设计、塔板工艺设计、塔附属设备设计以及部分机械设计。
关键词:乙醇―水;精馏塔设计;附属设备设计;机械设计;AbstractEthanol-water is one of the most common industrial solvents and important chemical raw materials, which is colorless、non-toxic、non-pollution and little corrosive liquid mixture. Due to its good physical and chemical properties, widely used in many sectors of the national economy. Therefore, the research、design and improve the distillation equipment of ethanol - water system is necessary. This process of designing the main content Material balance, Energy balance, the tower process of design, process design tray, ancillary equipment design as well as some mechanical design.Key words: ethanol – water; distillation tower design; ancillary equipment design; mechanical design第一章综述1.1前言化工生产中所处理的原料,中间产物,粗产品几乎都是由若干组分组成的混合物,而且其中大部分都是均相物质。
分离乙醇-水浮阀精馏塔设计(11万吨)
分离乙醇-水混合液的浮阀精馏塔设计1 设计题目:分离乙醇-水混合液的浮阀精馏塔设计2 原始数据及条件生产能力:年处理乙醇-水混合液11.0万吨(开工率300天/年) 原料:乙醇含量为20%(质量百分比,下同)的常温液体 分离要求:塔顶乙醇含量不低于95% 塔底乙醇含量不高于0.2% 建厂地址:沈阳3.4.2 塔板的工艺设计1 精馏塔全塔物料衡算F :原料液流量(kmol/s ) x F :原料组成(摩尔分数,下同) D :塔顶产品流量(kmol/s ) x D :塔顶组成 W :塔底残液流量(kmol/s ) x W :塔底组成原料乙醇组成: %91.818/8046/2046/20=+=F x塔顶组成: %14.8818/546/9546/95=+=D x 塔底组成: %078.018/8.9946/2.046/2.0=+=W x 进料量: ()[]s mol F /k 2071.036002430018/2.0146/2.0101011/0.1134=⨯⨯-+⨯⨯==年万吨物料衡算式: W D F += W DF Wx DxFx +=联立代入求解:D = 0.0208kmol/s , W = 0.1863kmol/s 2 常压下乙醇-水气液平衡组成(摩尔)与温度关系温度/℃ 液相 气相 温度/℃ 液相 气相 温度/℃ 液相 气相 100 0 0 82.7 23.37 54.45 79.3 57.32 68.41 95.5 1.90 17.00 82.3 26.08 55.80 78.74 67.63 73.85 89.0 7.21 38.91 81.5 32.73 59.26 78.41 74.72 78.15 86.7 9.66 43.75 80.7 39.65 61.22 78.15 89.43 89.43 85.3 12.38 47.04 79.8 50.79 65.64 84.116.6150.8979.751.9865.991温度利用表中数据由拉格朗日插值可求得t F 、t D 、t W ①t F :21.70.890.8966.921.77.860.89--=--F t t F = 87.41℃②t D :43.8914.8815.7872.7443.8941.7815.78--=--D t t D = 78.17℃③t W :0078.010090.105.95100--=--W t t W = 99.82℃④精馏段平均温度:79.82217.7841.8721=+=+=D F t t t ℃ ⑤提馏段平均温度:61.9322=+=WF t t t ℃ 2 密度已知:混合液密度:BBAALa a ρρρ+=1(a 为质量分数,M 为平均相对分子质量)混合气密度:004.22Tp p T v M =ρ⑴精馏段:⎺t 1=82.79℃液相组成x 1:(84.1-82.7)/(16.61-23.37)=(82.79-82.7)/(x 1-23.37) x 1=22.94% 气相组成y 1:(84.1-82.7)/(50.89-54.45)=(82.79-82.7)/(y 1-54.45) y 1=54.22% 所以 ⎺M L1=46*0.2294+18*(1-0.2294)=24.42kg/kmol ⎺M V1=46*0.5422+18*(1-0.5422)=33.18 kg/kmol ⑵提馏段⎺t 2=93.61℃液相组成x 2:(95.5-89.0)/(1.9-7.21)=(93.61-89.0)/(x 2-7.21) x 2=3.44% 气相组成y 2:(95.5-89.0)/(17.00-38.91)=(93.61-89.0)/(y 2-38.91) y 2=23.37% 所以 ⎺M L1=46*0.0344+18*(1-0.0344)=18.96kg/kmol ⎺M V1=46*0.2337+18*(1-0.2337)=24.54 kg/kmol由不同温度下乙醇和水的密度温度/℃)/(3-⋅mkg c ρ)/(3-⋅mkg w ρ80 735 971.8 85 730 968.6 90 724 965.395 720 961.85 100716958.4求得在⎺t 1与⎺t 2下的乙醇和水的密度(单位:3-⋅m kg )。
乙醇水分离板式精馏塔设计方案
乙醇水分离板式精馏塔设计方案一、课题名称乙醇——水分离板式精馏塔设计二、课题条件(原始数据)原料:乙醇、水溶液处理量:1550Kg/h原料组成:28%(乙醇的质量分率)料液初温:20℃操作压力、回流比、单板压降:自选进料状态:冷液体进料塔顶产品浓度:93%(质量分率)塔底釜液含乙醇含量不高于0.1%(质量分率)塔顶:全凝器塔釜:饱和蒸汽间接加热塔板形式:筛板生产时间:300天/年,每天24h运行冷却水温度:20℃设备形式:筛板塔厂址:滨州市三、设计容(包括设计、计算、论述、实验、应绘图纸等根据目录列出大标题即可)1 、设计方案的选定2、精馏塔的物料衡算3、塔板数的确定4、精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算(加热物料进出口温度、密度、粘度、比热、导热系数)5、精馏塔塔体工艺尺寸的计算6、塔板主要工艺尺寸的计算7、塔板的流体力学验算8、塔板负荷性能图(精馏段)9、换热器设计10、馏塔接管尺寸计算11、制生产工艺流程图(带控制点、机绘,A2图纸)12、绘制板式精馏塔的总装置图(包括部分构件)(手绘,A1图纸)13、撰写课程设计说明书一份设计说明书的基本容⑴课程设计任务书⑵课程设计成绩评定表⑶中英文摘要⑷目录⑸设计计算与说明⑹设计结果汇总⑺小结⑻参考文献14、有关物性数据可查相关手册15、注意事项●写出详细计算步骤,并注明选用数据的来源●每项设计结束后列出计算结果明细表●设计最终需装订成册上交四、进度计划(列出完成项目设计容、绘图等具体起始日期)1.设计动员,下达设计任务书0.5天2.收集资料,阅读教材,拟定设计进度1-2天3.初步确定设计方案及设计计算容5-6天4.绘制总装置图2-3天5.整理设计资料,撰写设计说明书2天6.设计小结及答辩1天目录摘要 (1)第一章概述 (1)1.1精馏操作对塔设备的要求 (1)1.2板式塔类型 (2)第二章设计方案的确定 (3)2.1操作条件的确定 (3)2.2确定设计方案的原则 (4)第三章塔的工艺尺寸得计算 (6)3.1精馏塔的物料衡算 (6)3.1.1摩尔分率 (6)3.1.2平均摩尔质量 (6)3.1.3 物料衡算 (6)3.1.4 回收率 (7)3.2塔板数的确定 (7)3.2.1理论板层数N的求取 (7)3.3 精馏塔有关物性数据的计算 (11)3.3.1 操作压力计算 (11)3.3.2 操作温度计算 (11)3.3.3 平均摩尔质量计算 (11)3.3.4 平均密度计算 (12)3.3.5 液体平均表面力计算 (13)3.3.6 液体平均黏度计算 (14)3.4 精馏塔的塔体工艺尺寸设计 (14)3.4.1 塔径的计算 (14)3.4.2 精馏塔有效高度的计算 (14)3.5 塔板主要工艺尺寸的计算 (18)3.5.1 溢流装置计算 (18)3.5.2 塔板布置 (21)3.6 筛板的流体力学验算 (24)3.6.1 塔板压降 (24)3.6.2液面落差 (26)3.6.3 液沫夹带 (26)3.6.4 漏液 (26)3.6.5 液泛 (27)3.7 塔板负荷性能图 (27)3.7.1 漏液线 (28)3.7.2 液沫夹带线 (28)3.7.3 液相负荷下限线 (29)3.7.4 液相负荷上限线 (30)3.7.5 液泛线 (31)第四章塔附属设计 (35)4.1 塔附件设计 (35)4.2 筒体与封头 (38)4.3 塔总体高度设计 (38)4.3.1 塔的顶部空间高度 (38)4.3.2 塔的底部空间高度 (39)4.3.3 塔体高度 (39)4.4 附属设备设计 (39)4.4.1 冷凝器的选择 (39)4.4.2 泵的选择 (40)设计小结 (41)附录 (42)参考文献 (39)摘要化工生产过程中所处理的原料,中间产物,粗产品几乎都是由若干组分组成的混合物,而且其部分都是均相物质。
乙醇_水精馏塔设计说明
乙醇_水精馏塔设计说明
1.设备选型
2.工艺流程
(1)加热阶段:将乙醇_水混合物加热到沸点,使其部分汽化,进入下一个阶段。
(2)蒸馏阶段:乙醇和水在塔内进行汽液两相的分离,高纯度的乙醇向上升腾,低纯度的水向下流动。
(3)冷凝阶段:将高纯度的乙醇气体冷凝成液体,便于收集和储存。
(4)分离阶段:将冷凝后的液体进一步分离,得到纯度较高的乙醇和水。
3.操作参数
(1)温度控制:加热阶段需要将混合物加热到适当的沸点,通常控制在80-100摄氏度。
而在蒸馏阶段,控制塔顶和塔底的温度差异,有助于提高分离效果。
(2)压力控制:塔的进料和出料口通常需要控制一定的压力,以保证流量的稳定。
(3)流量控制:塔内液体的流速对塔的操作效果有较大影响,需保持适当的流速,通常通过调节塔顶和塔底的流量或液位来实现。
4.塔的结构及内件设计
乙醇_水精馏塔的结构包括塔壳、进料装置、分离器、冷凝器、再沸器、集液器等。
其中,塔内需要配置一些内件,如填料和板式塔板等,以
提高传质和传热效果。
填料可采用金属或塑料材料,板式塔板可选用槽式、波纹式等不同形式。
通过合理配置和设计这些内件,提高乙醇_水分离效果。
综上,乙醇_水精馏塔的设计需要综合考虑设备选型、工艺流程、操
作参数以及塔的内部结构等因素。
通过合理的设计和选择,可以实现高效
分离乙醇和水的目的。
乙醇-水分离过程连续精馏塔的设计
《化工原理》课程设计标题:乙醇-水分离过程连续精馏塔的设计学院医药化工学院专业应用化学班级 11化妆品(2)班姓名廖神娣学号 1115512231指导教师朱继芳、龙春霞乙醇-水分离过程连续精馏塔的设计(一) 设计题目:试设计一座乙醇-水连续精馏塔提纯乙醇。
进精馏塔的料液含乙醇30%(质量分数,下同),其余为水;产品的乙醇含量不得低于90%;残液中乙醇含量不得高于0.8%;要求产品乙醇的年产量为16万吨/年。
(二) 操作条件1) 塔顶压力4KPa2) 进料热状态自选3) 回流比自选4) 塔底加热蒸气压力0.5Mpa(表压)(三) 塔板类型自选(四) 工作日每年工作日为300天,每天24小时连续运行。
(五) 设计说明书的内容1. 设计内容(1) 流程和工艺条件的确定和说明(2) 操作条件和基础数据(3) 精馏塔的物料衡算;(4) 塔板数的确定;(5) 精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算;(6) 精馏塔的塔体工艺尺寸计算;(7) 塔板主要工艺尺寸的计算;(8) 塔板的流体力学验算;(9) 塔板负荷性能图;(10)主要工艺接管尺寸的计算和选取(进料管、回流管、釜液出口管、塔顶蒸汽管、人孔等)(11) 塔板主要结构参数表(12) 对设计过程的评述和有关问题的讨论。
2. 设计图纸要求:1) 绘制生产工艺流程图(A3号图纸);2) 绘制精馏塔设计条件图(A3号图纸)。
目录1.设计方案的确定 (1)2.操作条件和基础数据 (1)3.精馏塔的物料衡算 (1)3.1 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 (1)3.2 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 (1)3.3 物料衡算 (2)4.塔板数的确定 (2)4.1 理论板层数N T的求取 (2)4.1.1 求最小回流比及操作回流比 (3)4.1.2 求精馏塔的气、液相负荷 (3)4.1.3 求操作线方程 (3)4.1.4 图解法求理论板层数 (4)4.2 塔板效率的求取 (4)4.3 实际板层数的求取 (5)5.精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (5)5.1 操作压力计算 (5)5.2 操作温度计算 (6)5.3 平均摩尔质量的计算 (6)5.4 平均密度的计算 (6)5.4.1 气相平均密度计算 (6)5.4.2 液相平均密度计算 (7)5.5 液体平均表面张力计算 (7)5.6 液体平均粘度计算 (8)6.精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (8)6.1 塔径的计算 (8)6.1.1 精馏段塔径的计算 (8)6.2 精馏塔有效高度的计算 (10)7.塔板主要工艺尺寸的计算 (10)7.1 溢流装置计算 (10)7.1.1 堰长l W (10)7.1.2 溢流堰高度h W (10)7.1.3 弓形降液管宽度W d和截面积A f (10)7.1.4 降液管底隙高度h o (11)7.2 塔板布置 (11)7.2.1 塔板的分块 (11)7.2.2 边缘区宽度确定 (11)7.2.3 开孔区面积计算 (11)7.2.4 筛孔计算及其排列 (12)8.筛板的流体力学验算 (12)8.1 塔板降 (12)8.1.1 干板阻力h c计算 (12)8.1.2 气体通过液层的阻力h l计算 (13)8.1.3 液体表面张力的阻力hσ计算 (13)8.2 液面落差 (13)8.3 液沫夹带 (13)8.4 漏液 (13)8.5 液泛 (14)9.塔板负荷性能图 (14)9.1 漏液线 (14)9.2 液沫夹带线 (15)9.3 液相负荷下限线 (16)9.4 液相负荷上线线 (16)9.5 液泛线 (16)10.主要工艺接管尺寸的计算和选取 (18)10.1 蒸汽出口管的管径计算 (20)10.2 回流液管的管径计算 (20)10.3 进料液管的管径计算 (20)10.4 釜液排出管的管径计算 (20)10.5 人孔相关尺寸的选取 (21)11.塔板主要结构参数表 (21)12.设计过程的评述及有关问题的讨论 (22)参考文献 (25)设计计算1.设计方案的确定本设计任务为分离乙醇—水混合物提纯乙醇,采用连续精馏塔提纯流程。
分离乙醇水精馏塔设计含工艺流程图和塔设备图
分离乙醇水精馏塔设计含工艺流程图和塔设备图集团标准化工作小组 [Q8QX9QT-X8QQB8Q8-NQ8QJ8-M8QMN]分离乙醇-水的精馏塔设计设计人员:所在班级:化学工程与工艺成绩:指导老师:日期:化工原理课程设计任务书一、设计题目:乙醇---水连续精馏塔的设计二、设计任务及操作条件(1)进精馏塔的料液含乙醇35%(质量分数,下同),其余为水;(2)产品的乙醇含量不得低于90%;(3)塔顶易挥发组分回收率为99%;(4)生产能力为50000吨/年90%的乙醇产品;(5)每年按330天计,每天24小时连续运行。
(6)操作条件a)塔顶压强 4kPa (表压)b)进料热状态自选c)回流比自选d)加热蒸汽压力低压蒸汽(或自选)e)单板压降 kPa。
三、设备形式:筛板塔或浮阀塔四、设计内容:1、设计说明书的内容1)精馏塔的物料衡算;2)塔板数的确定;3)精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算;4)精馏塔的塔体工艺尺寸计算;5)塔板主要工艺尺寸的计算;6)塔板的流体力学验算;7)塔板负荷性能图;8)精馏塔接管尺寸计算;9)对设计过程的评述和有关问题的讨论;2、设计图纸要求;1)绘制生产工艺流程图(A2 号图纸);2)绘制精馏塔设计条件图(A2 号图纸);五、设计基础数据:1.常压下乙醇---水体系的t-x-y 数据;2.乙醇的密度、粘度、表面张力等物性参数。
一、设计题目:乙醇---水连续精馏塔的设计二、设计任务及操作条件:进精馏塔的料液含乙醇35%(质量分数,下同),其余为水;产品的乙醇含量不得低于90%;塔顶易挥发组分回收率为99%,生产能力为50000吨/年90%的乙醇产品;每年按330天计,每天24小时连续运行。
塔顶压强 4kPa (表压)进料热状态自选回流比自选加热蒸汽压力低压蒸汽(或自选)单板压降≤。
三、设备形式:筛板塔四、设计内容:1)精馏塔的物料衡算:原料乙醇的组成 xF==原料乙醇组成塔顶易挥发组分回收率90%平均摩尔质量 MF =由于生产能力50000吨/年,.则 qn,F所以,qn,D2)塔板数的确定:甲醇—水属非理想体系,但可采用逐板计算求理论板数,本设计中理论塔板数的计算采用图解法。
分离乙醇水精馏塔设计(含经典实用工艺流程图和塔设备图)
分离乙醇-水的精馏塔设计设计人员:所在班级:化学工程与工艺成绩:指导老师:日期:化工原理课程设计任务书一、设计题目:乙醇---水连续精馏塔的设计二、设计任务及操作条件(1)进精馏塔的料液含乙醇35%(质量分数,下同),其余为水;(2)产品的乙醇含量不得低于90%;(3)塔顶易挥发组分回收率为99%;(4)生产能力为50000吨/年90%的乙醇产品;(5)每年按330天计,每天24小时连续运行。
(6)操作条件a)塔顶压强 4kPa (表压)b)进料热状态自选c)回流比自选d)加热蒸汽压力低压蒸汽(或自选)e)单板压降 kPa。
三、设备形式:筛板塔或浮阀塔四、设计内容:1、设计说明书的内容1)精馏塔的物料衡算;2)塔板数的确定;3)精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算;4)精馏塔的塔体工艺尺寸计算;5)塔板主要工艺尺寸的计算;6)塔板的流体力学验算;7)塔板负荷性能图;8)精馏塔接管尺寸计算;9)对设计过程的评述和有关问题的讨论;2、设计图纸要求;1)绘制生产工艺流程图(A2 号图纸);2)绘制精馏塔设计条件图(A2 号图纸);五、设计基础数据:1.常压下乙醇---水体系的t-x-y 数据;2.乙醇的密度、粘度、表面张力等物性参数。
一、设计题目:乙醇---水连续精馏塔的设计二、设计任务及操作条件:进精馏塔的料液含乙醇35%(质量分数,下同),其余为水;产品的乙醇含量不得低于90%;塔顶易挥发组分回收率为99%,生产能力为50000吨/年90%的乙醇产品;每年按330天计,每天24小时连续运行。
塔顶压强 4kPa (表压)进料热状态自选回流比自选加热蒸汽压力低压蒸汽(或自选)单板压降≤0.7kPa。
三、设备形式:筛板塔四、设计内容:1)精馏塔的物料衡算:原料乙醇的组成 xF==0.1740原料乙醇组成 xD0.7788塔顶易挥发组分回收率90%平均摩尔质量 MF =由于生产能力50000吨/年,.则 qn,F所以,qn,D2)塔板数的确定:甲醇—水属非理想体系,但可采用逐板计算求理论板数,本设计中理论塔板数的计算采用图解法。
分离乙醇—水板式精馏塔设计
2010 年 6月20 日1.设计任务 (5)2.工艺流程图 (7)3.设计方案 (8)3.1设计方案的确定 (8)3.1.1塔型的选择 (8)3.1.2操作压力 (8)3.1.3进料方式 (9)3.1.4加热方式 (9)3.1.5热能的利用 (9)3.1.6回流方式 (10)3.2实验方案的说明 (10)4、板式塔的工艺计算 (11)4.1物料衡算 (11)4.2最小回流比R MIN和操作回流比R的确定 (12)4.3操作线的确定 (14)4.3.1精馏段操作曲线方程 (14)4.3.2提馏段操作曲线方程 (14)4.4确定理论板层数N T (15)4.5确定全塔效率E T和实际塔板层数N P (15)4.5.1相对挥发度 (15)4.5.2物系黏度 (16)4.5.3全塔效率和实际塔板数 (16)4.6操作压强的计算 (17)4.7平均分子量的计算 (18)4.8平均密度的计算 (18)4.9表面张力的计算 (20)4.10平均流量的计算 (21)5、塔体和塔板的工艺尺寸计算 (22)5.2溢流装置 (25)5.3塔板布置及筛板塔的主要结构参数 (30)5.4塔板流体力学验算 (32)5.4.1塔板阻力H P (32)5.4.2降液管泡沫层高度 (34)5.4.3液体在降液管内的停留时间 (35)5.4.4雾沫夹带量校核 (35)5.4.5漏液点 (37)5.5操作负荷性能图 (38)5.6设计结果 (43)6、辅助设备的计算与选型 (45)6.1料液储罐的选型 (45)6.2换热器的选型 (46)6.2.1预热器 (47)6.2.2再沸器 (48)6.2.3全凝器热负荷及冷却水消耗量 (49)6.2.4产品冷却器 (50)6.3各接管尺寸的确定 (51)6.3.1进料管 (51)6.3.2釜残液出料管 (51)6.3.3回流液管 (51)6.3.4塔顶上升蒸汽管 (52)6.3.5水蒸汽进口管 (52)6.4塔高 (53)6.5法兰 (54)6.6人孔 (56)6.7视镜 (56)6.8塔顶吊柱 (56)6.9泵的计算及选型 (57)7、经济横算 (58)7.1成产成本 (58)7.2水蒸汽费用CS (58)7.3冷却水费用CW (58)7.4设备投资费CD (59)7.5总费用 (59)7.6利润 (59)符号说明:英文字母Aa---- 塔板的开孔区面积,m2Af---- 降液管的截面积, m2Ao---- 筛孔区面积, m2A T----塔的截面积m2△P P----气体通过每层筛板的压降C----负荷因子无因次t----筛孔的中心距C20----表面张力为20mN/m的负荷因子do----筛孔直径u’o----液体通过降液管底隙的速度D----塔径m Wc----边缘无效区宽度e v----液沫夹带量kg液/kg气Wd----弓形降液管的宽度E T----总板效率Ws----破沫区宽度R----回流比Rmin----最小回流比M----平均摩尔质量kg/kmolt m----平均温度℃g----重力加速度9.81m/s2Z----板式塔的有效高度Fo----筛孔气相动能因子kg1/2/(s.m1/2)hl----进口堰与降液管间的水平距离m θ----液体在降液管内停留时间h c----与干板压降相当的液柱高度mυ----粘度hd----与液体流过降液管的压降相当的液注高度m ρ----密度hf----塔板上鼓层高度m σ----表面张力h L----板上清液层高度mΨ----液体密度校正系数h1----与板上液层阻力相当的液注高度m 下标ho----降液管的义底隙高度m max----最大的h ow----堰上液层高度m min----最小的h W----出口堰高度m L----液相的h’W----进口堰高度m V----气相的hσ----与克服表面张力的压降相当的液注高度mH----板式塔高度mH B----塔底空间高度mHd----降液管内清液层高度mH D----塔顶空间高度mH F----进料板处塔板间距mH P----人孔处塔板间距mH T----塔板间距mH1----封头高度mH2----裙座高度mK----稳定系数l W----堰长mLh----液体体积流量m3/hLs----液体体积流量m3/sn----筛孔数目P----操作压力KPa△P---压力降KPa△Pp---气体通过每层筛的压降KPaT----理论板层数u----空塔气速m/su0,min----漏夜点气速m/su o’ ----液体通过降液管底隙的速度m/s V h----气体体积流量m3/hV s----气体体积流量m3/sW c----边缘无效区宽度mW d----弓形降液管宽度mW s ----破沫区宽度mZ ---- 板式塔的有效高度m希腊字母δ----筛板的厚度mθ----液体在降液管内停留的时间sυ----粘度mPa.sρ----密度kg/m3σ----表面张力N/mφ----开孔率无因次α----质量分率无因次下标Max---- 最大的Min ---- 最小的L---- 液相的V---- 气相的1.设计任务1.1题目:分离乙醇—水板式塔精馏塔设计1.2生产原始数据:1)原料:乙醇—水混合物,含乙醇35%(质量分数),温度35℃;2)产品:馏出液含乙醇93%(质量分数),温度38℃,残液中含酒精浓度≤0.5%;3)生产能力:原料液处理量55000t/年,每年实际生产天数330t,一年中有一个月检修;4)热源条件:加热蒸汽为饱和蒸汽,其表压为2.5Kgf/cm2;5)当地冷却水水温25℃;6)操作压力:常压101.325kp a;1.3设计任务及要求1)设计方案的选定,包括塔型的选择及操作条件确定等;2)确定该精馏的流程,绘出带控制点的生产工艺流程图,标明所需的设备、管线及其有关观测或控制所必需的仪表和装置;3)精馏塔的有关工艺计算计算产品量、釜残液量及其组成; 最小回流比及操作回流比的确定; 计算所需理论塔板层数及实际板层数;确定进料板位置。
分离乙醇和水精馏塔设计说明书
分离乙醇和水精馏塔设计说明书1.设计方案确定筛板塔板上开有许多均布的筛孔,孔径一般为3~8mm筛孔在塔板上作正三角形排布。
筛板塔的优点是:结构简单,造价低廉,气压降小,板上液面落差也较小,生产能力及板效率较高,气流分布均匀,传质系数高;缺点:操作弹性小,筛孔小易发生堵塞,不利于黏度较大的体系分离2.塔型选择根据生产任务,若按年工作日300天,每天开动设备24小时计算,产品流量为,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,选用浮阀塔。
3.操作压力精馏可在常压、加压和减压下进行,确定操作压力主要是根据处理物料的性质,技术上的可行性和经济上的合理性考虑的般来说,常压蒸馏最为简单经济,若物料无特殊要求,应尽量常压下操作。
对于乙醇-水体系,在常压下已经是液态,且乙醇-水不是热敏性材料,在常压下也可成功分离,所以选用常压精馏。
因为高压或者真空操作会引起操作上的其他问题以及设备费用的增加,尤其是真空操作不仅需要增加真空设备的投资和操作费用,而且由于真空下气体体积增大,需要的塔径增加,因此塔设备费用增加。
因此,本设计选择常压操作条件4.进料方式进料状态有多种,但一般都将料液预热到泡点或接近泡点才送入塔中。
这样一来,进料温度就不受季节、气温变化和前道工序波动的影响,塔的操作就比较容易控制。
此外,泡点进料时精馏段与提馏段的塔径相同,设计制造均比较方便。
因此,本设计选择泡点进料。
5.加热方式精馏段通常设置再沸器,采用间接蒸汽加热,以提供足够的热量。
若待分离的物系为某种组分和水的混合物,往往可以采用直接蒸汽加热的方式。
但当在塔顶轻组分回收率一定时,由于蒸汽冷凝水的稀释作用,可使得釜残液中的轻组分浓度降低,所需的理论塔板数略有增加,且物系在操作温度下黏度不大有利于间接蒸汽加热。
因此,本设计选用间接蒸汽加热的方式提供热量。
6.热能的利用精馏的原理是多次进行部分汽化和冷凝,因此,热效率很低,通常进入再沸器的能量仅有5%被有效的利用。
乙醇-水精馏塔浮阀塔课程设计
化工原理课程设计乙醇——水混合液精馏塔设计刘入菡应用化学专业应化1104班学号110130106指导教师顾明广摘要本设计为分离乙醇—水混合物,采用筛板式精馏塔。
精馏塔是提供混合物气、液两相接触条件,实现传质过程的设备。
它是利用混合物中各组分挥发能力的差异,通过液相和气相的回流,使混合物不断分离,以达到理想的分离效果。
选择精馏方案时因组分的沸点都不高所以选择常压,进料为泡点进料,回流是泡点回流。
塔顶冷凝方式是采用全凝器,塔釜的加热方式是使用再沸器。
精馏过程的计算包括物料衡算,热量衡算,塔板数的确定等。
然后对精馏塔进行设计包括:塔径、塔高、溢流装置。
最后进行流体力学验算、绘制塔板负荷性能图.乙醇精馏是生产乙醇中极为关键的环节,是重要的化工单元。
其工艺路线是否合理、技术装备性能之优劣、生产管理者及操作技术素质之高低,均影响乙醇生产的产量及品质。
工业上用发酵法和乙烯水化法生产乙醇,单不管用何种方法生产乙醇,精馏都是其必不可少的单元操作.浮阀塔具有下列优点:1、生产能力大。
2、操作弹性大。
3、塔板效率高.4、气体压强降及液面落差较小.5、塔的造价低。
浮阀塔不宜处理易结焦或黏度大的系统,但对于黏度稍大及有一般聚合现象的系统,浮阀塔也能正常操作。
关键词:乙醇水精馏浮阀塔连续精馏塔板设计目录前言 (1)第一章设计任务书 (2)1.1、设计条件 (2)1。
2、设计任务 (2)1。
3、设计内容 (3)第二章设计方案确定及流程说明 (5)第三章塔板的工艺设计 (7)3。
1、全塔物料衡算 (7)3。
2、塔内混合液物性计算 (8)3。
3、适宜回流比 (15)3。
4、溢流装置 (21)3。
5、塔板布置与浮阀数目及排列 (22)3.6、塔板流体力学计算 (25)3。
7、塔板性能负荷图 (29)3。
8、塔高度确定 (33)第四章附属设备设计 (35)4.1、冷凝器的选择 (35)4。
2、再沸器的选择 (36)第五章辅助设备的设计 (38)5。
乙醇—水精馏塔的工艺设计
目录(一)设计方案简介.................................................................................................................. - 1 - (二)工艺计算及主体设备设计计算...................................................................................... - 1 - 1.精馏流程的确定............................................................................................................ - 1 - 2.塔的物料恒算................................................................................................................ - 1 -2.1料液及塔顶、塔底产品的摩尔分数....................................................................... - 1 -2.2 料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量.............................................................. - 2 -2.3 物料恒算.................................................................................................................. - 2 -3.塔板数的确定................................................................................................................ - 2 -3.1理论塔板数的求取................................................................................................... - 2 -3.1.1绘制相平衡图................................................................................................... - 2 -3.1.2 求最小回流比、操作回流比.......................................................................... - 3 -3.1.3 求理论塔板数.................................................................................................. - 3 -3.2全塔效率................................................................................................................... - 5 -3.3实际塔板数............................................................................................................... - 5 -4.塔的工艺条件及物性数据计算[2]................................................................................. - 5 -4.1操作压力................................................................................................................... - 5 -4.2温度[1] ....................................................................................................................... - 5 -4.3平均摩尔质量........................................................................................................... - 6 -4.4平均密度................................................................................................................... - 6 -4.5液体表面张力........................................................................................................... - 7 -4.6液体黏度................................................................................................................... - 7 -5.精馏段气液负荷计算[2]................................................................................................. - 7 - 6.塔和塔板主要工艺尺寸计算[3],[4] ............................................................................... - 8 -6.1塔径........................................................................................................................... - 8 -6.2溢流装置................................................................................................................... - 8 -6.3塔板布置................................................................................................................... - 9 -6.4筛孔数与开孔率..................................................................................................... - 10 -6.5塔的有效高度(精馏段)......................................................................................... - 10 -6.6塔高计算................................................................................................................. - 10 -7.筛板的流体力学验算[5]................................................................................................. - 10 -7.1塔板压降................................................................................................................. - 10 -7.2液面落差................................................................................................................. - 11 -7.3.液沫夹带................................................................................................................ - 11 -7.4漏液......................................................................................................................... - 11 -7.5液泛......................................................................................................................... - 11 -8.塔板负荷性能图[6]......................................................................................................... - 12 -8.1漏液线..................................................................................................................... - 12 -8.2液沫夹带线............................................................................................................. - 12 -8.3液相负荷下限线..................................................................................................... - 13 -8.4液相负荷上限线..................................................................................................... - 13 -8.5液泛线..................................................................................................................... - 14 -9.附图................................................................................................................................ - 16 -10.本设计的评价或有关问题的分析讨论...................................................................... - 18 - 附:参考文献符号说明.......................................................................................................... - 18 -(一)设计方案简介塔设备是炼油、化工、石油化工、生物化工和制药等生产中广泛应用的气液传质设备。
乙醇精馏塔化工原理课程设计---分离乙醇-水混合物精馏塔设计
乙醇精馏塔化工原理课程设计---分离乙醇-水混合物精馏塔设计化工原理课程设计分离乙醇-水混合物精馏塔设计学院:化学工程学院专业:学号:姓名:指导教师:时间: 2012年6月13日星期三化工原理课程设计任务书一、设计题目:分离乙醇-水混合物精馏塔设计二、原始数据:a)原料液组成:乙醇 20 % 产品中:乙醇含量≥94% 残液中≤4%b)生产能力:6万吨/年c)操作条件进料状态:自定操作压力:自定加热蒸汽压力:自定冷却水温度:自定三、设计说明书内容:a)概述b)流程的确定与说明c)塔板数的计算(板式塔);或填料层高度计算(填料塔)d) 塔径的计算e)1)塔板结构计算;a 塔板结构尺寸的确定; b塔板的流体力学验算;c塔板的负荷性能图。
2)填料塔流体力学计算;a 压力降;b 喷淋密度计算f)其它(1)热量衡算—冷却水与加热蒸汽消耗量的计算(2)冷凝器与再沸器传热面的计算与选型(板式塔)(3)除沫器设计g)料液泵的选型h)计算结果一览表目录前言 (2)一、概述 (2)二、精馏系统工艺流程的确定 (3)三、物料衡算 (3)四、塔板数计算 (3)1、理论塔板数的确定2、总板效率估计3、计算实际塔板数五、塔板结构的工艺设计 (5)1、初选塔板间距2、塔径计算3、塔板上溢流型式的确定4、塔板布置5、塔板各部分面积和对应气速计算六、塔板流体力学校核 (10)1、板上溢流强度检查2、气体通过塔板的压力降计算3、液面落差校核4、漏液点气速校核5、降液管内液面高度和液体停留时间校核七、塔板负荷性能图 (12)1、负荷性能图的绘制2、塔板结构设计评述八、塔总体结构 (13)1、塔高的计算2、接管3、人孔和手孔九、精馏塔附属设备选型设算 (18)参考资料 (18)附录1、乙醇~水溶液的密度 (18)2、乙醇~水溶液汽液平衡数据(常压) (19)3、乙醇~水蒸汽在沸腾条件下的密度 (20)4、苯、甲苯的密度、表面张力和汽化潜热 (20)5、总传热系数(列管换热器)的大致范围 (20)6、乙醇~水混合物的热焓 (21)摘要精馏是利用物质沸点的不同,多次的进行混合蒸气的部分冷凝和混合液的部分蒸发的过程,以达到分离的目的。
分离乙醇-水精馏塔设计
2014届化工原理课程设计《分离乙醇-水精馏塔设计》说明书学生姓名阿迪力学号**********所属学院生命科学学院专业应用化学班级16-1班指导教师张雷塔里木大学教务处制化工原理课程设计任务书专业班级学生姓名发题时间:2011 年11 月28 日一、设计题目:分离乙醇---水混合液的板式精馏塔工艺设计原始数据及条件:生产能力:年处理乙醇-水混合液37万吨原料:乙醇含量为25%(质量百分比,下同)的常温液体分离要求:塔顶乙醇含量不低于90%塔底乙醇含量不高于1%建厂地址:阿克苏地区库车县二、设计参数(1)设计规模:乙醇---水混合液处理量_51388kg/h(2)生产制度:年开工300天,每天三班8小时连续生产(3)原料组成:乙醇含量为25%(质量百分率,下同)(4)进料状况:含乙醇25%(质量百分比,下同)乙醇---水的混合溶液(泡点进料)(5)分离要求:塔顶乙醇含量不低于_90__%,塔底乙醇含量不大于__1___%,塔顶压力: 0.101325MPa (绝压),塔釜采用0.5 Mpa饱和蒸汽间接加热(表压)(6)建厂地区:大气压为760mmHg、自来水年平均温度为20℃的库车县。
三、设计要求和工作量完成设计说明书一份四、设计说明书主要内容(参考)化工原理课程设计任务书摘要第一章前言第二章绪论设计方案选塔依据设计思路第三章塔板的工艺设计精馏塔全塔物料衡算常压下乙醇-水气液平衡组成与温度关系理论塔的计算塔径的初步设计溢流装置塔板的分布、浮阀数目及排列第四章塔板的流体力学验算气相通过浮阀塔板的压降淹塔物沫夹带塔板负荷性能图第五章塔附件设计接管筒体与封头除沫器裙座吊柱人孔第六章塔总体高度的设计塔的顶部空间高度塔的底部空间高度塔总体高度第七章附属设备设计冷凝器的选择再沸器的选择第八章设计结果汇总塔主要结构参数表第九章设计小结与体会参考文献主要符号说明附录五、主要参考文献[1]谭天恩,等.化工原理(第三版).北京:化学工业出版社,2009[2]大连理工大学化工原理教研室.化工原理课程设计.大连:大连理工大学出版社,1994 [3]贾绍义,柴诚敬.化工原理课程设计.天津:天津大学出版社,2002[4]时钧主编.化学工程手册(第二版).北京:化学工业出版社,1996参考文献并不局限于上述所列。
分离乙醇水精馏塔设计(含经典实用工艺流程图和塔设备图)
分离乙醇-水的精馏塔设计设计人员:所在班级:化学工程与工艺成绩:指导老师:日期:化工原理课程设计任务书一、设计题目:乙醇水连续精馏塔的设计二、设计任务及操作条件(1)进精馏塔的料液含乙醇35%(质量分数,下同),其余为水;(2)产品的乙醇含量不得低于90%;(3)塔顶易挥发组分回收率为99%;(4)生产能力为50000吨/年90%的乙醇产品;(5)每年按330天计,每天24小时连续运行。
(6)操作条件a)塔顶压强 4 (表压)b)进料热状态自选c)回流比自选d)加热蒸汽压力低压蒸汽(或自选)e)单板压降。
三、设备形式:筛板塔或浮阀塔四、设计内容:1、设计说明书的内容1)精馏塔的物料衡算;2)塔板数的确定;3)精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算;4)精馏塔的塔体工艺尺寸计算;5)塔板主要工艺尺寸的计算;6)塔板的流体力学验算;7)塔板负荷性能图;8)精馏塔接管尺寸计算;9)对设计过程的评述和有关问题的讨论;2、设计图纸要求;1)绘制生产工艺流程图(A2 号图纸);2)绘制精馏塔设计条件图(A2 号图纸);五、设计基础数据:1.常压下乙醇水体系的数据;2.乙醇的密度、粘度、表面张力等物性参数。
一、设计题目:乙醇水连续精馏塔的设计二、设计任务及操作条件:进精馏塔的料液含乙醇35%(质量分数,下同),其余为水;产品的乙醇含量不得低于90%;塔顶易挥发组分回收率为99%,生产能力为50000吨/年90%的乙醇产品;每年按330天计,每天24小时连续运行。
塔顶压强 4 (表压)进料热状态自选回流比自选加热蒸汽压力低压蒸汽(或自选)单板压降≤0.7。
三、设备形式:筛板塔四、设计内容:1)精馏塔的物料衡算:原料乙醇的组成==0.1740原料乙醇组成 0.7788塔顶易挥发组分回收率90%平均摩尔质量 =由于生产能力50000吨/年,.则,F所以,,D2)塔板数的确定:甲醇—水属非理想体系,但可采用逐板计算求理论板数,本设计中理论塔板数的计算采用图解法。
乙醇-水精馏塔设计
(十)操作流程
来自储罐的混合液经预热至泡点后,由泵送入精馏塔的进料板上,塔内气液两相不断接触,进行传热和传质,使轻组分不断上升,重组分不断下降。塔顶蒸汽在全凝器中冷凝后,一部分作为产品采出,一部分回流继续和塔内气相接触;塔釜液体一部分采出,一部分由直接蒸汽加热汽化回到塔内和液相接触。塔顶产品经冷却后进入产品储罐。
3.板效率
由物性数据表【4】查得在94.2℃下,水和乙醇的黏度分别为:
可见板效率并不等于初值0.5。因此令 ,迭代计算。重复上述步骤,得:
塔顶压力为
塔釜压力为
塔顶温度为 ℃
塔釜温度 ℃
可见 的计算值和初值差距不大,因此选择 ,得到最终的 ,最终令 。
4.进料温度
进料板位置为 。
确定方式和之前确定塔顶,塔釜温度的思路相同。
式中常数C对不同物系、不同组成的数值均不同。
纯液体的饱和蒸汽压可用Antoine方程计算:
乙醇和水的Antoine常数如下表:
A
B
C
温度范围(K)
乙醇
7.30243
1630.868
-43.569
273~353
6.84806
1358.124
-71.034
370~464
水
7.074056
1657.459
1.在已做好的X-Y相图中找到A(XD,XD)点,即(0.8598,0.8598)。
2.找到精馏段操作线在纵轴上的截距B(0,XD/R+1),即B(0,0.1961)。
3.连接AB,得到精馏段操作线,交q线方程于C点。
4.由于采用直接蒸汽加热,所以找到提馏段操作线在横轴上的截距D(0.00039,0)。
分离乙醇水精馏塔设计(含经典工艺流程图和塔设备图)
分离乙醇水精馏塔设计(含经典工艺流程图和塔设备图)化工原理课程设计任务书一、设计题目:乙醇---水连续精馏塔的设计二、设计任务及操作条件(1)进精馏塔的料液含乙醇35%(质量分数,下同),其余为水;(2)产品的乙醇含量不得低于90%;(3)塔顶易挥发组分回收率为99%;(4)生产能力为50000吨/年90%的乙醇产品;(5)每年按330天计,每天24小时连续运行。
(6)操作条件a)塔顶压强 4kPa (表压)b)进料热状态自选c)回流比自选d)加热蒸汽压力低压蒸汽(或自选)e)单板压降 kPa。
三、设备形式:筛板塔或浮阀塔四、设计内容:1、设计说明书的内容1)精馏塔的物料衡算;2)塔板数的确定;3)精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算;4)精馏塔的塔体工艺尺寸计算;5)塔板主要工艺尺寸的计算;6)塔板的流体力学验算;7)塔板负荷性能图;8)精馏塔接管尺寸计算;9)对设计过程的评述和有关问题的讨论;2、设计图纸要求;1)绘制生产工艺流程图(A2 号图纸);2)绘制精馏塔设计条件图(A2 号图纸);五、设计基础数据:1.常压下乙醇---水体系的t-x-y 数据;2.乙醇的密度、粘度、表面张力等物性参数。
一、设计题目:乙醇---水连续精馏塔的设计二、设计任务及操作条件:进精馏塔的料液含乙醇35%(质量分数,下同),其余为水;产品的乙醇含量不得低于90%;塔顶易挥发组分回收率为99%,生产能力为50000吨/年90%的乙醇产品;每年按330天计,每天24小时连续运行。
塔顶压强 4kPa (表压)进料热状态自选回流比自选加热蒸汽压力低压蒸汽(或自选)单板压降≤0.7kPa。
三、设备形式:筛板塔四、设计内容:1)精馏塔的物料衡算:原料乙醇的组成 xF==0.1740原料乙醇组成 xD0.7788塔顶易挥发组分回收率90%平均摩尔质量 MF =由于生产能力50000吨/年,.则 qn,F所以,qn,D2)塔板数的确定:甲醇—水属非理想体系,但可采用逐板计算求理论板数,本设计中理论塔板数的计算采用图解法。
乙醇水精馏塔设计
乙醇水精馏塔设计
首先,塔的结构对精馏效果至关重要。
一般来说,乙醇水精馏塔可以
分为塔体、填料、塔板等几个部分。
塔体的设计应该考虑到流体的运动和
热传递,塔板和填料则可以增加物料的接触面积,提高分离效率。
合理设
计结构,可以有效提高乙醇水精馏的效率。
其次,塔的材料选择也是一个关键因素。
由于乙醇水精馏塔需要长期
接触酸、碱等化学物质,因此建议选择对化学腐蚀性能较好的材料,如不
锈钢等。
另外,考虑到传热效果,可以选择导热性能较好的材料,如铜等。
再者,操作参数的选择也会直接影响乙醇水精馏的效果。
在操作乙醇
水精馏塔时,需要考虑到料液比、塔顶温度、回流比等参数的选择。
合理
设置这些参数可以降低能耗,提高分离效果。
此外,乙醇水精馏塔的设计还需要考虑到安全性和可靠性。
在设计过
程中,应该考虑到设备的密封性、排气系统、防爆措施等,以确保设备在
运行过程中不会出现安全隐患。
总的来说,设计一座优秀的乙醇水精馏塔需要考虑到多个因素,包括
结构、材料、操作参数等。
只有综合考虑这些因素,才能设计出一座高效、安全、可靠的乙醇水精馏塔。
希望以上内容能够对乙醇水精馏塔的设计有
所帮助。
乙醇水精馏塔设计
乙醇水精馏塔设计-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1⑴综合运用“化工原理”和相关选修课程的知识,联系化工生产的实际完成单元操作的化工设计实践,初步掌握化工单元操作的基本程序和方法。
⑵熟悉查阅资料和标准、正确选用公式,数据选用简洁,文字和工程语言正确表达设计思路和结果。
⑶树立正确设计思想,培养工程、经济和环保意识,提高分析工程问题的能力。
二、设计任务及操作条件在一常压操作的连续精馏塔内分离乙醇-水混合物。
生产能力(塔顶产品) 3000 kg/h操作周期 300 天/年进料组成 25% (质量分数,下同)塔顶馏出液组成≥94%塔底馏出液组成≤0.1%操作压力 4kPa(塔顶表压)进料热状况泡点单板压降:≤0.7 kPa设备型式筛板三、设计内容:(1) 精馏塔的物料衡算;(2) 塔板数的确定:(3) 精馏塔的工艺条件及有关物件数据的计算;(4) 精馏塔的塔体工艺尺寸计算;(5) 塔板主要工艺尺寸的计算;(6) 塔板的流体力学验算:(7) 塔板负荷性能图;(8) 精馏塔接管尺寸计算;(9) 绘制生产工艺流程图;(10) 绘制精馏塔设计条件图;(11) 对设计过程的评述和有关问题的讨论。
[ 设计计算 ](一)设计方案选定本设计任务为分离水-乙醇混合物。
原料液由泵从原料储罐中引出,在预热器中预热至84℃后送入连续板式精馏塔(筛板塔),塔顶上升蒸汽流采用强制循环式列管全凝器冷凝后一部分作为回流液,其余作为产品经冷却至25℃后送至产品槽;塔釜采用热虹吸立式再沸器提供气相流,塔釜残液送至废热锅炉。
1精馏方式:本设计采用连续精馏方式。
原料液连续加入精馏塔中,并连续收集产物和排出残液。
其优点是集成度高,可控性好,产品质量稳定。
由于所涉浓度范围内乙醇和水的挥发度相差较大,因而无须采用特殊精馏。
2操作压力:本设计选择常压,常压操作对设备要求低,操作费用低,适用于乙醇和水这类非热敏沸点在常温(工业低温段)物系分离。
分离乙醇与水精馏塔毕业设计
XXXX届化工原理课程设计《分离乙醇-水精馏塔设计》说明书学生姓名学号所属学院专业班级指导教师塔里木大学教务处制化工原理课程设计任务书专业班级学生姓名发题时间:年月日一、设计题目:分离乙醇---水混合液的板式精馏塔工艺设计原始数据及条件:生产能力:年处理乙醇-水混合液37万吨原料:乙醇含量为25%(质量百分比,下同)的常温液体分离要求:塔顶乙醇含量不低于90%塔底乙醇含量不高于1%建厂地址:阿克苏地区库车县二、设计参数(1)设计规模:乙醇---水混合液处理量_51388kg/h(2)生产制度:年开工300天,每天三班8小时连续生产(3)原料组成:乙醇含量为25%(质量百分率,下同)(4)进料状况:含乙醇25%(质量百分比,下同)乙醇---水的混合溶液(泡点进料)(5)分离要求:塔顶乙醇含量不低于_90__%,塔底乙醇含量不大于__1___%,塔顶压力: 0.101325MPa (绝压),塔釜采用0.5 Mpa饱和蒸汽间接加热(表压)(6)建厂地区:大气压为760mmHg、自来水年平均温度为20℃的库车县。
三、设计要求和工作量完成设计说明书一份四、设计说明书主要内容(参考)化工原理课程设计任务书摘要第一章前言第二章绪论设计方案选塔依据设计思路第三章塔板的工艺设计精馏塔全塔物料衡算常压下乙醇-水气液平衡组成与温度关系理论塔的计算塔径的初步设计溢流装置塔板的分布、浮阀数目及排列第四章塔板的流体力学验算气相通过浮阀塔板的压降淹塔物沫夹带塔板负荷性能图第五章塔附件设计接管筒体与封头除沫器裙座吊柱人孔第六章塔总体高度的设计塔的顶部空间高度塔的底部空间高度塔总体高度第七章附属设备设计冷凝器的选择再沸器的选择第八章设计结果汇总塔主要结构参数表第九章设计小结与体会参考文献主要符号说明附录五、主要参考文献[1]谭天恩,等.化工原理(第三版).北京:化学工业出版社,2009[2]大连理工大学化工原理教研室.化工原理课程设计.大连:大连理工大学出版社,1994 [3]贾绍义,柴诚敬.化工原理课程设计.天津:天津大学出版社,2002[4]时钧主编.化学工程手册(第二版).北京:化学工业出版社,1996参考文献并不局限于上述所列。
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分离乙醇-水的精馏塔设计设计人员:所在班级:化学工程与工艺成绩:指导老师:日期:化工原理课程设计任务书一、设计题目:乙醇---水连续精馏塔的设计二、设计任务及操作条件(1)进精馏塔的料液含乙醇35%(质量分数,下同),其余为水;(2)产品的乙醇含量不得低于90%;(3)塔顶易挥发组分回收率为99%;(4)生产能力为50000吨/年90%的乙醇产品;(5)每年按330天计,每天24小时连续运行。
(6)操作条件a)塔顶压强 4kPa (表压)b)进料热状态自选c)回流比自选d)加热蒸汽压力低压蒸汽(或自选)e)单板压降 kPa。
三、设备形式:筛板塔或浮阀塔四、设计内容:1、设计说明书的内容1)精馏塔的物料衡算;2)塔板数的确定;3)精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算;4)精馏塔的塔体工艺尺寸计算;5)塔板主要工艺尺寸的计算;6)塔板的流体力学验算;7)塔板负荷性能图;8)精馏塔接管尺寸计算;9)对设计过程的评述和有关问题的讨论;2、设计图纸要求;1)绘制生产工艺流程图(A2 号图纸);2)绘制精馏塔设计条件图(A2 号图纸);五、设计基础数据:1.常压下乙醇---水体系的t-x-y 数据;2.乙醇的密度、粘度、表面张力等物性参数。
一、设计题目:乙醇---水连续精馏塔的设计二、设计任务及操作条件:进精馏塔的料液含乙醇35%(质量分数,下同),其余为水;产品的乙醇含量不得低于90%;塔顶易挥发组分回收率为99%,生产能力为50000吨/年90%的乙醇产品;每年按330天计,每天24小时连续运行。
塔顶压强 4kPa (表压)进料热状态自选回流比自选加热蒸汽压力低压蒸汽(或自选)单板压降≤0.7kPa。
三、设备形式:筛板塔四、设计内容:1)精馏塔的物料衡算:原料乙醇的组成 xF==0.1740原料乙醇组成 xD0.7788塔顶易挥发组分回收率90%平均摩尔质量 MF =由于生产能力50000吨/年,.则 qn,F所以,qn,D2)塔板数的确定:甲醇—水属非理想体系,但可采用逐板计算求理论板数,本设计中理论塔板数的计算采用图解法。
由乙醇和水有关物性的数据,求的求得乙醇—水体系的相对挥发度α=5.1016,最小回流比的计算:采用泡点进料,所以q=1,xF,由气液平衡方程y ,所以yq,即,把xF=xq=0.1740作y 轴平行线交操作线与f.如下图即 .求得yq=0.5130.所以,根据最小回流比计算公式Rmin即,Rmin=,根据回流比R是最小回流比的合适倍数,所以选择选择2倍。
即R=2Rmin=0.879.进料热状况选择为泡点进料,所以q=1精馏段,根基操作线方程:y= 所以,y=0.468 x+0.415 联立y=x 所以x=xD=0.7801提馏段,y=联立y=x求得y=2.872x-0.078所以提馏段x=xw=0.04根据xD,xw,及xq以及操作线方程,利用图解法在x-y坐标上做出平衡线与对角线并且画梯级作图如下:由图可知,精馏段塔板为10.提馏段为5.一个再沸器.所以提馏段为4个板.所需总塔板数为提馏段和精馏段之和,故,所需总塔板数为14.查手册得水和乙醇气液平衡数据,t数据利用表2中数据由拉格朗日插值可求得F t 、D t 、W t 。
进料口F t :61.16401.8437.2361.167.821.84--=--F t , F t =79.26℃ 塔顶Dt :43.899515.7872.7443.8941.7815.78--=--D t ,D t =78.05℃ 塔釜Wt :00.110090.105.95100--=--w t ,W t =97.63℃ 精馏段平均温度65.7821=+=DF t t t ℃ 提馏段平均温度445.8822=+=wF t t t ℃由塔顶和塔底平均温度得t =84.87263.9705.782=+=+W D t t ℃查手册得,由内插法可得在87.84℃下,乙醇的粘度为s mpa A ⋅=3790.0μ,水的粘度为s mpa B ⋅=3245.0μ可以有下式求得平均粘度∑=i i x μμ 其中xi-进料中某组分的摩尔分数i μ-该组分的粘度,按照塔的平均温度下的液体计则av μ=0.4*0.3790+0.6*0.3245=0.3463mPaS带入回归方程E1=0.563-0.276lg )(lg 0815.0lg av av αμαμ+2=0.594 该算法为泡罩塔蒸馏塔总板效率,则筛板塔为E=1.1E 1=0.653 精馏段实际板层数 N 精= 10/0.653=16 提馏段实际板层数 N 提=4/0.653=7 进料板位置 16=r N总的塔板数 Nc=16+7=233)精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算:一、乙醇气液平衡数据(101.3kPa)表1如下查阅文献,整理有关物性数据表2如下(1)水和乙醇的物理性质水和乙醇的物理性质由常压下乙醇-水溶液的温度组成t-x-y图可查得塔顶温度 t D=78.3℃泡点进料温度 t F=84.0℃塔釜温度 t W=99.9℃全塔平均温度Ctttt WFD04.873=++=由液体的黏度共线图可查得t=87.4℃下,乙醇的黏度μL =0.38mPa·s,水的黏度μL =0.3269mPa·s3269.0)1740.01(38.01740.0⨯-+⨯==∑Li i L x μμs mPa ⋅=336.0根据物性参数数据求的求得乙醇—水体系的相对挥发度α=5.1016,根据最小回流比计算公式Rmin=(xD-yq)/(yq-xq) 即,Rmin=(0.7788-0.5179)/(0.5179-0.1740)=0.7586,由于根据选择适宜的回流比,选择R=1.7Rmin=1.2896,4) 精馏塔的塔体工艺尺寸计算:塔径的计算精馏段的气、液相体积流率为 s m VM V VM VM s /127.1464.1360039.3978.150********=⨯⨯==ρsm LM L LM LM s /293.17.782360041.3605.10036003111=⨯⨯==ρ提馏段的气、液相体积流率为s m M V V VM VM s /111.1006.1360068.2678.1503600322'2=⨯⨯==ρs m M L L LM LM s /1092.298.887360046.286.32736003322'2-⨯=⨯⨯==ρ由 ρρρVVLCU -=max由下式计算20c 由史密斯关联图查取: 精馏段: 图的横坐标为:031.0)464.17.782(3600015.023*********.0)(2/12/11111=⨯⨯=v L s s V L ρρ取板间距 m H T 40.0= 板上液层高度 m h L 05.0=,则H T -h L =0.40-0.05=0.35m查图得 075.020=C0824.0)2006.32(075.0)20(2.02.01201=⨯==L C C σ ρρρ111max,1V V L C U-=464.1464.17.7820824.0-==1.903m/s取安全系数为0.7,则空塔气速为:s m u u /332.1903.17.07.0max ,11=⨯==m u V D s 3871.1334.114.3015.244111=⨯⨯==π 按标准塔径圆整后为1D =1.4m 塔截面积为 222115386.14.1414.34m D A T =⨯==π精馏段实际空塔气速为 s m A V u T S /310.15386.1015.2111===提馏段: 图的横坐标为:046.0)006.198.887(3600981.136********.0)(2/12/12222=⨯⨯⨯=v L s s V L ρρ取板间距 m H T 40.0= 板上液层高度 m h L 05.0=,则m h H L T 35.005.040.0=-=-查图得 076.020=C0919.0)2067.51(076.0)20(2.02.02202=⨯==L C C σ ρρρ2222max,2V V L C U-=006.1006.198.8870919.0-==1.026m/s取安全系数为0.7,则空塔气速为:s m u u /91.1729.27.07.0max ,22=⨯==s m u V D s /15.191.114.3981.144222=⨯⨯==π 按标准塔径圆整后为2D =1.4m 塔截面积为 222225386.14.1414.34m D A T =⨯==π提馏段实际空塔气速为 s m A V u T S /288.15386.19811.1222=== 精馏塔有效高度的计算精馏塔有效高度为:m H N Z T 8.240.0181=⨯-=-=)()(精精提馏段有效高度为:m H N Z T 2.540.01141=⨯-=-=)()(提提在进料板上方开一人孔,其高度为0.8m , 故精馏塔的有效高度为:mZ Z Z 8.88.02.58.28.0=++=++=提精表5 塔板间距与塔径的关系由表验算以上所计算的塔径对应的板间距均符合,所以以上所假设的板间距均成立。
5) 塔板主要工艺尺寸的计算;溢流装置计算因塔径D=1.4m ,可选用单溢弓形降液管,采用凹形受液盘.各项计算如下: 堰长W l 的计算堰长一般根据经验公式确定,对于常用的弓形降液管: 单溢流 D l w )8.0~6.0(=堰长 l w 取 m D l w 924.04.166.066.0=⨯==溢流堰高度W h 的计算溢流堰高度w h 可由下式计算:ow L w h h h -=式中:L h ——板上清液层高度,m ;一般取50~100.mmow h ——堰上液层高度,.m ;一般设计时不宜超过60~70 mm. 对于平直堰,堰上液层高度ow h 可用弗兰西斯(Francis )公式计算,即3/2100084.2⎪⎪⎭⎫⎝⎛=whowl L E h式中:h L ——塔内液体流量,h m /3 E ——液体收缩系数。
近似取E=1 精馏段:s m L S /002702.031=,故取s m L h /002702.03=则m h ow 0136.0)924.03600002702.0(1100084.2321=⨯⨯⨯= 取板上清液层高度 m h L 05.0= 故 m h w 0364.00136.005.01=-= 提馏段:s m L S /003081.032=, 故取 s m L h /003081.03=则m h ow 01489.0)924.03600003081.0(1100084.23/22=⨯⨯⨯=取板上清液层高度 m h L 05.0= 故 m h w 0351.001489.005.02=-= 弓形降液管宽度W d 及截面积A F精馏段: 由58.07.0406.0==D l w 查弓形降液管的参数表得:得: 2m 111.05386.10722.00722.0=⨯==T F A A m D W d 1736.04.1124.0124.0=⨯==液体在降液管中停留时间,按式s L H A HTF 533600-≥=θ,即 s s L H A h T F 543.163600002702.040.0111.036003600>=⨯⨯⨯==θ 故降液管设计合理,可以实现分离。