乙醇水精馏塔设计
乙醇精馏塔设计说明书
乙醇精馏塔设计说明书
乙醇精馏塔设计说明书
一、背景介绍
乙醇精馏是一种将含有乙醇和水的混合物分离出乙醇的工艺。乙醇精
馏是化工工业中广泛应用的分离技术之一,主要用于生产无水乙醇、
饮料中酒精的浓度控制等。乙醇精馏技术的核心设备就是乙醇精馏塔,其分离效果和操作稳定性直接影响到整个工艺过程的效率和安全性。
二、设计要求
乙醇精馏工艺中的乙醇和水混合物会在乙醇精馏塔中进行分离,要求
精度高、效率高、操作稳定。因此,本次乙醇精馏塔的设计需要满足
以下要求:
1. 具有较高的分离效率和分离精度;
2. 塔体和内部构件材质应选用耐腐蚀、耐高温的合金材料;
3. 塔体结构应具有良好的耐压、耐腐蚀性能,对气液混合物的传质和
干湿综合性能要求高;
4. 具有比较广泛的操作靶点,以适应不同规模的生产需求;
5. 具备高度的操作安全性和稳定性。
三、设计方案
为满足以上设计要求,本文提出一种高效、稳定的乙醇精馏塔设计方案,具体如下:
1. 采用反流式精馏工艺,即底部引入加热蒸气,使气液混合物在塔内
进行分馏,分离后的乙醇从顶部出流管流出,水则从底部洛氏冷凝器
中排出。
2. 塔体结构采用不锈钢材料,采用内塞式塔板进行分离。内塞式塔板
具有压降小、分离效率高、适应性强等优点,能够保证塔内物料充分
分离。
3. 为提高分离效率和干湿综合性能,本方案在塔体上设置进液口和出
液口、进气口和出气口等。进液口通过操作调节,能够使物料的进入
量和化学组成进行调节。出液口则负责排出经过分馏后的乙醇。进气
口可以保证塔内气相的通畅,而出气口则能够将废气和杂质的气体排出。
4. 本方案采用内加热式蒸汽进行底部加热,可通过蒸汽的进入量来调
乙醇_水精馏塔设计说明
⼄醇_⽔精馏塔设计说明
符号说明:英⽂字母
Aa---- 塔板的开孔区⾯积,m2
A f---- 降液管的截⾯积, m2
A T----塔的截⾯积 m
C----负荷因⼦⽆因次
C20----表⾯张⼒为20mN/m的负荷因⼦
d o----阀孔直径
D----塔径
e v----液沫夹带量 kg液/kg⽓
E T----总板效率
R----回流⽐
R min----最⼩回流⽐
M----平均摩尔质量 kg/kmol
t m----平均温度℃
g----重⼒加速度 9.81m/s2
F----阀孔⽓相动能因⼦ kg1/2/(s.m1/2)
h l----进⼝堰与降液管间的⽔平距离 m
h c----与⼲板压降相当的液柱⾼度 m
h f----塔板上⿎层⾼度 m
h L----板上清液层⾼度 m
h1----与板上液层阻⼒相当的液注⾼度 m ho----降液管底隙⾼度 m h ow----堰上液层⾼度 m
h W----溢流堰⾼度 m
h P----与克服表⾯张⼒的压降相当的液注⾼度 m
H-----浮阀塔⾼度 m
H B----塔底空间⾼度 m
H d----降液管内清液层⾼度 m
H D----塔顶空间⾼度 m
H F----进料板处塔板间距 m H T·----⼈孔处塔板间距 m
H T----塔板间距 m
l W----堰长 m
Ls----液体体积流量 m3/s
N----阀孔数⽬
P----操作压⼒ KPa
△P---压⼒降 KPa
△Pp---⽓体通过每层筛的压降 KPa N T----理论板层数
u----空塔⽓速 m/s
V s----⽓体体积流量 m3/s
乙醇精馏塔设计_毕业设计
乙醇精馏塔设计摘要
乙醇是一种极重要的有机化工原料,也是一种燃料,在国民经济中占有十分重要的地位。随着乙醇工业的迅速成熟,各种制乙醇的方法相继产生。由于乙醇与水混合物的特殊性,即相对挥发度的不同且在一定浓度时生成共沸物,精馏操作一直是乙醇生产不可缺少的工序。
本设计的主要内容是根据20万吨乙醇生产工艺的需求,通过物料衡算和热量衡算以及板式浮阀塔设计的理论知识来设计浮阀塔,并由负荷性能图来进行校验。此外,本设计遵循经济、资源综合利用、环保的原则,严格控制工业三废的排放,充分利用废热,降低能耗,提高工艺的可行性。
关键词:乙醇精馏;浮阀塔;塔附件设计
Abstract
Ethanol is a very important organic chemical raw material, but also a fuel, in the national economy occupied a very important position. With the rapid ethanol industry matures, various methods have been found. As a characteristic of a mixture of ethanol and water, the difference of the relative volatility and is generated in a certain concentration azeotrope, distillation operation has been indispensable step of ethanol production.
化工原理课程设计乙醇水精馏塔设计(浮阀塔)
3.9适宜回流比的选取.............................................................................................. 6
5.3.1.2提馏段压降的计算...................................................................... 36
5.3.2液泛......................................................................................................... 36
4.3.3平均压力的计算..................................................................................... 17
1
化工传质与分离过程课程设计
乙醇——水精馏塔设计
4.3.4气液两相平均密度的计算..................................................................... 18
乙醇_水精馏塔设计说明
符号说明:英文字母
Aa---- 塔板的开孔区面积,m2
A f---- 降液管的截面积, m2
A T----塔的截面积 m
C----负荷因子无因次
C20----表面张力为20mN/m的负荷因子
d o----阀孔直径
D----塔径
e v----液沫夹带量 kg液/kg气
E T----总板效率
R----回流比
R min----最小回流比
M----平均摩尔质量 kg/kmol
t m----平均温度℃
g----重力加速度 9.81m/s2
F----阀孔气相动能因子 kg1/2/(s.m1/2)
h l----进口堰与降液管间的水平距离 m
h c----与干板压降相当的液柱高度 m
h f----塔板上鼓层高度 m
h L----板上清液层高度 m
h1----与板上液层阻力相当的液注高度 m ho----降液管底隙高度 m
h ow----堰上液层高度 m
h W----溢流堰高度 m
h P----与克服表面张力的压降相当的液注高度 m
H-----浮阀塔高度 m
H B----塔底空间高度 m
H d----降液管内清液层高度 m
H D----塔顶空间高度 m
H F----进料板处塔板间距 m H T·----人孔处塔板间距 m
H T----塔板间距 m
l W----堰长 m
Ls----液体体积流量 m3/s
N----阀孔数目
P----操作压力 KPa
△P---压力降 KPa
△Pp---气体通过每层筛的压降 KPa N T----理论板层数
u----空塔气速 m/s
V s----气体体积流量 m3/s
W c----边缘无效区宽度 m
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)
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:
精馏塔的物料衡算;
1)塔板数的确定;
2)精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算;
3)精馏塔的塔体工艺尺寸计算;
4)塔板主要工艺尺寸的计算;
5)塔板的流体力学验算;
6)塔板负荷性能图;
7)精馏塔接管尺寸计算;
8)对设计过程的评述和有关问题的讨论;
1、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);
一、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,D
2)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
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-水精馏塔设计
设计
题目板式精馏塔设计
成绩
课程设计主要内容
化工原理课程设计是化工原理课程教学中综合性和实践性较强的教学环节,是理论联系实际的桥梁,是使学生体察工程实际问题复杂性的初次尝试。
本次课程设计的主要思路及内容是:
(1)确定流程方案:根据给定任务,选择操作条件、主体设备,确定精馏流程。
(2)精馏塔工艺计算:确定回流比,对全塔进行物料衡算并计算混合气、液操作温度下的物性参数,计算出气、液体积流量。
(3)塔板的设计计算:确定塔板数,进行塔径初步计算,溢流装置的设计计算,筛板布置、流体力学验算及塔板负荷性能图。
(4)塔附件及附属设备设计:通过计算确定接管、筒体、封头、除沫器、裙座、吊柱、人孔等附件的尺寸及型号,计算出塔总体高度,并对预热器、冷凝器、再沸器等附属设备进行设计。
(5)绘制精馏塔的主体设备装配图和带控制点的工艺流程图,编写设计说明书。
指
导
教
师
评
语
建议:从学生的工作态度、工作量、设计(论文)的创造性、学术性、实用性及书面表达能力等方面给出评价。
签名:年月日
化工原理课程设计任务书
设计题目:板式精馏塔设计
设计时间:2011年12月~2012年1月
指导老师:
设计任务:年处理35000 吨乙醇-水溶液系统
1.料液含乙醇40% ,馏出液含乙醇不少于94 %,残液含乙醇不大于0.05 %
2.操作条件
;
(1)泡点进料,回流比R= 1.5 R
min
(2)塔釜加热蒸汽压力:间接0.2 MPa(表压),直接0.1 MPa(绝压);
(3)塔顶全凝器冷却水进口温度20℃,出口温度50 ℃;
(4)常压操作。年工作日300~320 天,每天工作24 h;
化工原理课程设计 乙醇-水精馏塔设计
大连民族学院
化工原理课程设计说明书
题目: 乙醇-水连续精馏塔的设计
设计人: 1104
系别:生物工程
班级:生物工程121班
指导教师: 老师
设计日期:2014 年10 月21 日~11月3日
温馨提示:本设计有一小部分计算存在错误,但步骤应该没问题
化工原理课程设计任务书一、设计题目
乙醇—水精馏塔的设计。
二、设计任务及操作条件
1.进精馏塔的料液含乙醇30%(质量),其余为水。
2.产品的乙醇含量不得低于92。5%(质量)。
3。残液中乙醇含量不得高于0.1%(质量).
4.处理量为17500t/a,年生产时间为7200h。
5.操作条件
(1)精馏塔顶端压强 4kPa(表压)。
(2)进料热状态泡点进料。
(3)回流比R=2R min。
(4)加热蒸汽低压蒸汽.
(5)单板压降≯0。7kPa.
三、设备型式
设备型式为筛板塔。
四、厂址
厂址为大连地区。
五、设计内容
1.设计方案的确定及流程说明
2.塔的工艺计算
3.塔和塔板主要工艺尺寸的设计
(1)塔高、塔径及塔板结构尺寸的确定。
(2)塔板的流体力学验算.
(3)塔板的负荷性能图。
4.设计结果概要或设计一览表
5.辅助设备选型与计算
6。生产工艺流程图及精馏塔的工艺条件图
7.对本设计的评述或有关问题的分析讨论
目录
前言 (1)
第一章概述 (1)
1。1塔型选择 (1)
1.2操作压强选择 (1)
1.3进料热状态选择 (1)
1。4加热方式 (2)
1。5回流比的选择 (2)
1.6精馏流程的确定 (2)
第二章主要基础数据 (2)
2。1水和乙醇的物理性质 (2)
2.2常压下乙醇—水的气液平衡数据 (3)
乙醇_水精馏塔设计说明
符号说明:英文字母
Aa---- 塔板的开孔区面积,m2
A f---- 降液管的截面积, m2
A T----塔的截面积 m
C----负荷因子无因次
C20----表面力为20mN/m的负荷因子
d o----阀孔直径
D----塔径
e v----液沫夹带量 kg液/kg气
E T----总板效率
R----回流比
R min----最小回流比
M----平均摩尔质量 kg/kmol
t m----平均温度℃
g----重力加速度 9.81m/s2
F----阀孔气相动能因子 kg1/2/(s.m1/2)
h l----进口堰与降液管间的水平距离 m
h c----与干板压降相当的液柱高度 m
h f----塔板上鼓层高度 m
h L----板上清液层高度 m
h1----与板上液层阻力相当的液注高度 m ho----降液管底隙高度 m
h ow----堰上液层高度 m
h W----溢流堰高度 m
h P----与克服表面力的压降相当的液注高度m
H-----浮阀塔高度 m
H B----塔底空间高度 m
H d----降液管清液层高度 m
H D----塔顶空间高度 m
H F----进料板处塔板间距 m H T·----人孔处塔板间距 m
H T----塔板间距 m
l W----堰长 m
Ls----液体体积流量 m3/s
N----阀孔数目
P----操作压力 KPa
△P---压力降 KPa
△Pp---气体通过每层筛的压降 KPa N T----理论板层数
u----空塔气速 m/s
V s----气体体积流量 m3/s
W c----边缘无效区宽度 m
化工原理乙醇精馏塔设计
化工原理乙醇精馏塔设计
乙醇精馏塔是一种常用的化工设备,用于将乙醇从混合物中分离出来。设计一个高效的乙醇精馏塔需要考虑到许多因素,包括塔内的操作条件、
塔的结构参数以及流体的物性等。
乙醇精馏塔的操作条件主要包括塔顶压力、塔底温度和进料浓度等。
在操作条件选取时,需要充分考虑设计的经济性和可行性。通常情况下,
乙醇精馏塔的顶压力会稍高于大气压,以增加分离效果。塔底温度则根据
乙醇的沸点确定,一般会在乙醇的沸点以上一定的温度范围内选择。进料
浓度则需要根据原料的性质和分离要求进行合理的选择。
乙醇精馏塔的结构参数主要包括塔内板式和填料两种形式。板式塔是
将乙醇在塔内不停地进行汽液两相交换,通过板间的孔洞和塔内的多级分
离效果来实现分离。而填料塔则是通过填料层的表面积增大接触面,提高
气液两相之间的传质和传热效果来实现分离。选择塔内板式还是填料形式
需要根据经济、环保和操作要求进行综合考虑。
在塔的结构设计中,首先需要确定塔的高度和直径。塔的高度通常要
求足够高,以增大塔内板间板数或填料层数,从而提高分离效果。塔的直
径则根据塔的高度和进料流量来确定,一般要求保证流体在塔内的停留时间。此外,还需要确定塔内板式或填料的选择,以及板距、填料形状、填
料高度、孔隙率等参数。
此外,乙醇精馏塔的冷却方式也是一项重要的设计内容。冷却方式的
选择一般包括冷凝塔、冷凝管束和冷凝器等。冷却方式的选择应根据塔内
的运行温度和塔顶的压力来确定。
最后,乙醇精馏塔的流体物性特性也是设计的重要考虑因素。乙醇与
其他混合液的物理和化学性质、粘度、表面张力等都会对分离效果产生影响。因此,在设计中需要充分考虑这些物性参数。
乙醇水精馏塔设计
乙醇水精馏塔设计
⑴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。
乙醇-水筛板精馏塔设计
化工原理课程设计
设计题目乙醇-水筛板精馏塔设计
学生姓名
学号
班级
指导教师
设计时间
完成时间 2
化工原理课程设计任务书
(一)设计题目:乙醇-水筛板精馏塔设计
(二)设计任务
完成精馏塔工艺优化设计、精馏塔结构优化设计以及有关附属设备的设计和选用,绘制带控制点的工艺流程图、精馏塔工艺条件图,并编制工艺设计说明书。
年产量:10000t ;原料液浓度:40% (乙醇质量分数);
产品浓度:93% (乙醇质量分数);乙醇回收率:99% 。
(三)操作条件
1.塔顶压强4 kPa(表压);
2.进料热状况,泡点进料;
3.塔顶全凝器,泡点回流,回流比R=(1.1~2.0)R min;
4.塔釜加热蒸汽压力245 KPa(表压);
5.单板压降不大于0.7 kPa;
6.塔板类型筛板塔;
7.工作日每年330天,每天24h连续运行;
8.厂址:徐州地区。
(四)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,附属设备的确定;
9.绘制带控制点工艺流程图(A2)、精馏塔工艺条件图(A2);
10.符号说明;
11.对设计过程的评述和有关问题的讨论;
12.参考文献。
摘要
精馏塔是进行精馏的一种塔式气液接触装置,又称为蒸馏塔。有板式塔与填料塔两种主要类型。根据操作方式又可以分为连续精馏塔与间歇精馏塔。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、轻工等工业生产中占有重要的地位。为此,掌握气液平衡关系,熟悉各种塔形的操作特性,对选择、设计和分析分离过程中的各种参数是非常重要的。
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
乙醇水溶液精馏塔设计
第一章绪论 (2)
一、目的: (2)
二、已知参数: (2)
三、设计内容: (3)
第二章课程设计报告内容 (4)
一、精馏流程的确定 (4)
二、塔的物料衡算 (4)
三、塔板数的确定 (5)
四、塔的工艺条件及物性数据计算 (7)
五、精馏段气液负荷计算 (11)
六、塔和塔板主要工艺尺寸计算 (12)
七、筛板的流体力学验算 (17)
八、塔板负荷性能图 (20)
九、筛板塔的工艺设计计算结果总表 (24)
十、精馏塔的附属设备及接管尺寸 (26)
第三章总结 (26)
.
乙醇——水连续精馏塔的设计
第一章绪论
一、目的:
通过课程设计进一步巩固课本所学的内容,培养学生运用所学理论知识进行化工单元过程设计的初步能力,使所学的知识系统化,通过本次设计,应了解设计的内容,方法及步骤,使学生具有调节技术资料,自行确定设计方案,进行设计计算,并绘制设备条件图、编写设计说明书。
在常压连续精馏塔中精馏分离含乙醇25%的乙醇—水混合液,分离后塔顶馏出液中含乙醇量不小于94%,塔底釜液中含乙醇不高于0.1%(均为质量分数)。
二、已知参数:
(1)设计任务
进料乙醇 X = 25 %(质量分数,下同)
●生产能力 Q = 80t/d
●塔顶产品组成 > 94 %
●塔底产品组成 < 0.1 %
(2)操作条件
●操作压强:常压
●精馏塔塔顶压强:Z = 4 KPa
●进料热状态:泡点进料
●回流比:自定待测
●冷却水: 20 ℃
●加热蒸汽:低压蒸汽,0.2 MPa
●单板压强:≤ 0.7
●全塔效率:E T = 52 %
●建厂地址:南京地区
化工原理课程设计乙醇水精馏塔设计
化工原理课程设计
题目:乙醇水精馏筛板塔设计
设计时间:2010、12、20-2011、1、6
化工原理课程设计任务书(化工1)
一、设计题目板式精馏塔的设计
二、设计任务:乙醇-水二元混合液连续操作常压筛板精馏塔的设计
三、工艺条件
生产负荷(按每年7200小时计算):6、7、8、9、10、11、12万吨/年
进料热状况:自选
回流比:自选
加热蒸汽:低压蒸汽
单板压降:≤0.7Kpa
工艺参数
组成浓度(乙醇mol%)
塔顶78
加料板28
塔底0.04
四、设计内容
1.确定精馏装置流程,绘出流程示意图。
2.工艺参数的确定
基础数据的查取及估算,工艺过程的物料衡算及热量衡算,理论塔板数,塔板效率,实际塔板数等。
3.主要设备的工艺尺寸计算
板间距,塔径,塔高,溢流装置,塔盘布置等。
4.流体力学计算
流体力学验算,操作负荷性能图及操作弹性。
5.主要附属设备设计计算及选型
塔顶全凝器设计计算:热负荷,载热体用量,选型及流体力学计算。
料液泵设计计算:流程计算及选型。
管径计算。
五、设计结果总汇
六、主要符号说明
七、参考文献
八、图纸要求
1、工艺流程图一张(A2 图纸)
2、主要设备工艺条件图(A2图纸)
目录
前言 (4)
1概述 (5)
1.1 设计目的 (5)
1.2 塔设备简介 (6)
2设计说明书 (7)
2.1 流程简介 (7)
2.2 工艺参数选择 (8)
3 工艺计算 (10)
3.1物料衡算 (10)
3.2理论塔板数的计算 (10)
3.2.1 查找各体系的汽液相平衡数据 (10)
如表3-1 (10)
3.2.2 q线方程 (9)
3.2.3 平衡线 (11)
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⑴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。由于所涉浓度围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。
3塔板形式:根据生产要求,选择结构简单,易于加工,造价低廉的筛板塔,筛板塔处理能力大,塔板效率高,压降较低,在乙醇和水这种黏度不大的分离工艺中有很好表现。
4加料方式和加料热状态:加料方式选择加料泵打入。由于原料温度稳定,为减少操作成本采用30度原料冷液进料。
5由于蒸汽质量不易保证,采用间接蒸汽加热。
6再沸器,冷凝器等附属设备的安排:塔底设置再沸器,塔顶蒸汽完全冷凝后再冷却至65度回流入塔。冷凝冷却器安装在较低的框架上,通过回流比控制期分流后,用回流泵打回塔,馏出产品进入储罐。塔釜产品接近纯水,一部分用来补充加热蒸汽,其余储槽备稀释其他工段污水排放。
(二)精馏塔的物料衡算
原料液处理量为3000kg/h,(每年生产300天),塔顶产品组成94%(w/w)乙醇。原料25%(w/w)乙醇水溶液,釜残液含乙醇0.1%(w/w)的水溶液。
分子量M水=18 kg/kmol;M乙醇=46 kg/kmol。
1.原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率
原料摩尔分数:x F=(0.25/46)/(0.25/46+0.75/78)=0.1154
塔顶摩尔分数:x D=(0.94/46)/(0.94/46+0.06/18)=0.860
塔釜残液的摩尔分数:x W=(0.001/46)/(0.001/46+0.999/18)=0.0004
2原料及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量
M F=0.1154*46+(1-0.1154)*18=21.2312kg/kmol
M D=0.860*46+(1-0.86)*18=42.08kg/kmol
M W=0.0004*46+(1-0.0004)*18=18.0112kg/kmol
乙醇的物料衡算 19.63*0.1154=0.86*D+0.0004*W
解得:塔顶采出量 D=2.626
塔底采出量 W=17.004
(三)精馏工艺条件计算
1.理论塔板数N T 的求取
⑴确定回流比R
乙醇—水属于理想物系,可采用图解法求回流比R和理论塔板数。
①由手册查得乙醇—水物系的气液平衡数据,绘出x-y图,见下图。
常压下乙醇—水溶液的t-x-y图
常压下乙醇—水溶液的t-x-y图
②求最小回流比及操作回流比。采用作图法求最小回流比,在图1中对角线上,自点G(0.115,0.115)作垂线ec即为进料线,该线与平衡线的交点坐标为 y=0.45 x=0.115
故最小回流比为R min=(0.86-0.45)/(0.45-0.115)=1.22 取操作的回流比为 R=2R min=2*1.22=2.44 取整 R=2.5
③求气液相负荷
L=RD=2.5*2.626=6.565
V=(R+1)D=3.5*2.626=9.191
L′=L+F=6.565+19.63=26.195
V′=V=9.191
④求操作线方程
精馏段操作线方程为: Y=L*X/V + D*X D/ V =0.714ⅹ+0.246
提馏段操作线方程为: Yˊ= Lˊ*Xˊ/Vˊ - W*X W/ Vˊ=2.85ⅹ′-0.0007
4.精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算
4.1 操作压力计算
4.1.1 塔顶操作压力 P D =101.3 +4=10
5.3 kPa
4.1.2 每层塔板压降△P = 0.7 kPa
4.1.3 进料板压力PF= 10
5.3 + 0.7 * 23 = 121.4kPa
4.1.4 精馏段平均压力 P M = ( 10
5.3+121.4)/2= 113.35kPa
4.2 操作温度计算
依据据操作压力,由泡点方程
通过试差法计算出泡点温度,其中乙醇与水的饱和蒸气压由安托因方程[㏑P*=A - B /(T +C)] 计算,计算过程略.计算结果如下:
塔顶温度t D = 78.0℃
进料板温度 t F = 84 .0℃
精馏段平均温度温 tm =( 78.0 + 82.0 ) /2 = 81.0℃
4.3 平均摩尔质量的计算
由X D=y1=0.86,查平衡曲线得:X1= 0.825
塔顶液相的平均摩尔质量:
M VDm=0.86×46 +(1-0.86)×18 = 42.08kg/kmol
M LDm= 0.825 ×46 +(1- 0.825 )× 18 = 41.1 kg/kmol
进料板的摩尔质量,由图解理论板得 y F =0.415
由平衡曲线得:X F =0.25