乙醇水精馏塔设计
化工原理乙醇精馏塔设计
![化工原理乙醇精馏塔设计](https://img.taocdn.com/s3/m/51ee10640b1c59eef8c7b4ce.png)
目录乙醇——水溶液连续精馏塔优化设计 (2)前言 (4)精馏塔优化设计计算 (5)一精馏流程的确定 (5)二塔的物料衡算 (5)三塔板数的确定 (7)四、塔的工艺条件及物性数据计算 (10)五、精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (13)六、塔板主要工艺尺寸的计算 (14)七、塔版流体力学验算 (17)浮阀塔板工艺设计计算结果 (22)心得体会 (23)参考文献 (24)精馏塔优化设计任务书一、设计题目乙醇—水溶液连续精馏塔优化设计二、设计条件1.处理量:17500 (吨/年)2.料液浓度: 35 (wt%)3.产品浓度: 93 (wt%)4.易挥发组分回收率: 99%5.每年实际生产时间:7200小时/年6. 操作条件:①间接蒸汽加热;②塔顶压强:101.3kpa(绝对压强)③进料热状况:泡点进料;三、设计任务a) 流程的确定与说明;b) 塔板和塔径计算;c) 塔盘结构设计i. 浮阀塔盘工艺尺寸及布置简图;ii. 流体力学验算;iii. 塔板负荷性能图。
d) 其它i. 加热蒸汽消耗量;ii. 冷凝器的传热面积及冷却水的消耗量e) 有关附属设备的设计和选型,绘制精馏塔系统工艺流程图和精馏塔装配图,编写设计说明书。
乙醇——水溶液连续精馏塔优化设计(南华大学化学化工学院,湖南衡阳 421001)摘要:设计一座连续浮阀塔,通过对原料,产品的要求和物性参数的确定及对主要尺寸的计算,工艺设计和附属设备结果选型设计,完成对乙醇-水精馏工艺流程和主体设备设计。
关键词:精馏塔浮阀塔精馏塔的附属设备(Department of Chemistry,University of South China,Hengyang 421001)Abstract: The design of a continuous distillation valve column, in the material, product requirements and the main physical parameters and to determine the size, process design and selection of equipment and design results, completion of the ethanol-water distillation process and equipment design theme.Keywords: rectification column, valve tower, accessory equipment of the rectification column.前言精馏是分离液体混合物(含可液化的气体混合物)最常用的一种单元操作,在化工、炼油、石油化工等工业中得到广泛应用。
乙醇和水的精馏塔设计
![乙醇和水的精馏塔设计](https://img.taocdn.com/s3/m/d71d5b5715791711cc7931b765ce050876327500.png)
乙醇和水的精馏塔设计精馏是一种分离液体混合物中组分的常用方法,可通过蒸馏分离甲醇和水的混合物。
对于乙醇和水的精馏塔设计,需要考虑一系列参数和流程,包括进料组成、操作压力、图形塔塔板、冷凝器设计、降低能量消耗等。
以下是一个基本的乙醇和水的精馏塔设计方案。
1.塔板设计在乙醇和水的精馏塔设计中,决定了塔板数的重要参数是所需的乙醇纯度。
一般来说,纯度要求越高,所需的塔板数就越多。
可使用的常用塔板设计方法有McCabe-Thiele方法和Ponchon-Savarit方法。
2.冷凝器设计冷凝器用于冷凝乙醇蒸汽,使其凝结成液体后下降到下部分的收集器中。
冷凝器设计需要考虑的重要参数包括进料温度、出料温度、乙醇和水的蒸汽压力和流量等。
一般来说,选择多管冷凝器比单管冷凝器更适合于高效的冷凝过程。
3.降低能量消耗乙醇和水的精馏过程中,能量消耗是一个重要的考虑因素。
为了降低能量消耗,可以引入热回收系统,如热交换器,将高温的废气中的热能回收使用。
此外,也可以考虑采用较低的操作压力,通过降低汽化温度来减少所需的加热能量。
4.控制塔板温度在乙醇和水的精馏塔设计中,控制各个塔板的温度非常重要,以确保塔板能够正常工作。
一种常见的温度控制方法是在塔板上设置温度传感器,并通过自动化控制系统调节冷凝器的冷却剂流量来控制塔板温度。
5.回流比的选择回流比是决定乙醇和水精馏塔效率的重要因素。
回流比的选择应根据塔板的数量、损失和乙醇纯度等因素来合理决定。
一般来说,较高的回流比可以提高纯度,但同时也会增加能源消耗。
6.热平衡以上是一个基本的乙醇和水的精馏塔设计方案。
根据实际情况和具体需求,还需要根据实际的进料组成、产量、纯度和环境要求等因素进行调整。
乙醇--水体系精馏塔设计
![乙醇--水体系精馏塔设计](https://img.taocdn.com/s3/m/2562257301f69e314332946d.png)
化工原理课程设计设计题目:乙醇精馏塔姓名:王红梅班级:化学与化工学院07级2班学号:070702004指导教师:任根宽张燕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。
乙醇_水精馏塔设计说明
![乙醇_水精馏塔设计说明](https://img.taocdn.com/s3/m/6a69475f640e52ea551810a6f524ccbff121ca3a.png)
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。
分离乙醇水的精馏塔设计
![分离乙醇水的精馏塔设计](https://img.taocdn.com/s3/m/510e19840408763231126edb6f1aff00bfd57052.png)
分离乙醇水的精馏塔设计简介在化学工业中,乙醇是一种常见的有机溶剂,广泛应用于药品、肥料和燃料等领域。
然而,乙醇在自然界中通常以水溶液的形式存在。
因此,在乙醇的生产过程中,需要对乙醇水溶液进行分离,以获得高纯度的乙醇。
精馏是一种常用的分离技术,通过利用混合液中组分的不同沸点,将其分离出来。
本文将介绍一种用于分离乙醇水的精馏塔设计方案。
原理精馏塔是精馏过程中的关键设备,它通过将混合液引入塔内,在塔内的驱动下,乙醇和水分别以不同的沸点汽化,然后经过凝结再回流到塔中,最终分离乙醇和水两种组分。
精馏塔的设计考虑了以下几个方面:1.塔内结构:塔内通常设有塔板或填料来增加表面积,从而增加传热和传质效率。
常见的填料包括泡沫塞、环形填料等。
2.塔底结构:塔底设有汽液分离器,用于将汽相和液相分离,并通过不同的出口引出。
3.冷凝器:冷凝器用于冷却出塔顶的汽相,并将其转化为液相,以便于回流到塔内。
4.塔顶结构:塔顶设有乙醇和水的分出口,分别将高纯度的乙醇和水引出。
设计方案在分离乙醇水的精馏塔设计中,应考虑以下几个关键因素:1. 乙醇和水的沸点差异乙醇和水的沸点差异较小,约为7-9℃。
因此,在设计中应选择合适的操作条件,使得乙醇和水能够有效分离。
一种常见的方式是增加塔板或填料层数,以增加传热和传质效率,从而提高分离效果。
2. 塔板或填料的选择塔板和填料是精馏塔中常用的结构。
塔板通常采用筛板或穿孔板,其目的是将混合液均匀分布到塔板上,并提供足够的接触面积。
而填料则是通过增加表面积来增加传质效率,常用的填料包括泡沫塞、环形填料等。
在乙醇水分离的精馏过程中,应选择适合的塔板或填料,以提高分离效率。
3. 回流比的选择回流比是指回流到精馏塔的液相与塔顶产品的比例。
回流比的选择直接影响到塔的分离效果。
一般来说,较高的回流比能够提高精馏塔的分离效率,但同时也增加了能耗。
因此,需要根据实际情况选择合适的回流比。
结论乙醇水的精馏塔设计是分离乙醇的重要工艺步骤。
分离乙醇水的精馏塔设计
![分离乙醇水的精馏塔设计](https://img.taocdn.com/s3/m/5b6ff2894128915f804d2b160b4e767f5acf80f0.png)
分离乙醇水的精馏塔设计乙醇水精馏塔是一种用于分离乙醇和水的设备。
在这种精馏塔中,乙醇和水的混合物被加热,使其沸点降低,然后通过不同的沸点将两种液体分离出来。
下面是一个简单的乙醇水精馏塔设计:1. 塔体设计:精馏塔通常由一个垂直的圆柱形塔体和内部填料组成。
塔体内部通常分为若干个段,每个段都有一个或多个塔板或填料层。
通过管道,将混合物从底部引入,加热蒸发,然后从顶部输出。
2. 加热系统:乙醇水混合物在精馏塔中被加热,使其沸点降低。
通常采用蒸汽或热水来加热塔体,通过外部加热交换器将能量传递给塔体内的混合物。
3. 分离原理:乙醇和水的沸点不同,所以在塔体内加热时,乙醇和水会分别蒸发,并在不同的段或填料层分离。
乙醇的沸点比水低,所以乙醇首先蒸发,然后在塔体内向上升,水则在更低的位置蒸发,形成乙醇和水的分离。
4. 冷凝系统:在塔体的顶部设置冷凝器,将上升的蒸汽冷凝成液体,分离出乙醇和水。
分离后的乙醇和水分别通过不同的管道送出。
5. 控制系统:精馏塔需要一个精确的控制系统来控制加热和冷却过程,以确保分离效果达到最佳状态。
总的来说,乙醇水精馏塔通过加热和冷凝的过程,利用乙醇和水的沸点差异,将两种液体有效分离。
这种精馏塔设计可以在工业生产中用于大规模分离乙醇和水,满足不同领域的需求。
很高兴继续为您介绍乙醇水精馏塔的相关内容。
6. 塔板或填料层设计:精馏塔内部通常设置有塔板或填料层,用于增加表面积,促进蒸汽和液体的接触,从而促进分离。
常用的塔板类型包括泡沫塔板和穿孔塔板,填料层则可以选择球状或鼓形填料等。
这些设计可有效提高乙醇和水的分离效率。
7. 操作方法:在精馏过程中,需要注意控制加热温度、冷却温度、流速等参数,以保证所得到的乙醇和水的纯度和分离效率。
为此,通常采用自动化控制系统,监测和调整各项参数,提高操作的稳定性和效率。
8. 安全措施:在乙醇水精馏过程中,需要注意防止乙醇的挥发和着火,避免发生危险。
因此,需要设置相应的通风排气系统,并且保证设备的密封性良好。
食品工程原理课程设计乙醇水精馏塔
![食品工程原理课程设计乙醇水精馏塔](https://img.taocdn.com/s3/m/505b4bd227d3240c8447efe3.png)
食品工程原理课程设计乙醇水精馏塔SANY标准化小组 #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#食品工程原理课程设计题目乙醇-水精馏塔的设计课程名称食品工程原理课程设计学号学生姓名所在专业食品科学与工程所在班级指导老师目录任务书乙醇—水精馏搭的设计(一)设计任务1、生产能力:日产(24h)40吨93%乙醇产品。
2、产品要求:塔釜排出的残液中要求乙醇的浓度不大于%(质量分率)。
3、设备型式:筛板塔(二)操作条件1、精馏塔顶压强:P=1 atm(绝压)2、进料热状况:原料来至上游的粗馏塔,为95-96℃的饱和蒸气R3、回流比:操作回流比R=—min4、加热蒸汽:接蒸汽加热5、单板压降:不大于(三)设计内容1、方案确定流程说明2、塔的工艺计算3、塔和塔板主要工艺尺寸的设计4、辅助设备选型(四)设计成果1、设计说明书一份2、设计图纸,包括流程图,负荷性能图,塔盘布置图,浮阀塔工艺条件图。
一、方案确定流程说明1、生产时日设计要求塔日产40吨93%乙醇,工厂实行三班制,每班工作8小时,每天24小时连续正常工作。
2、选择塔型精馏塔属气—液传质设备。
气—液传质设备主要分为板式塔和填料塔两大类。
该塔设计生产时日要求较大,由板式塔与填料塔比较知:板式塔直径放大时,塔板效率较稳定,且持液量较大,液气比适应范围大,因此本次精馏塔设备选择板式塔。
筛板塔是降液管塔板中结构最简单的,它与泡罩塔相比较具有下列优点:生产能力大10-15%,板效率提高15%左右,而压降可降低30%左右,另外筛板塔结构简单,消耗金属少,塔板的造价可减少40%左右,安装容易,也便于清洗检修。
因此,本设计采用筛板塔比较合适。
3、精馏方式由设计要求知,本精馏塔为连续精馏方式。
4、操作压力常压操作可减少因加压或减压操作所增加的增、减压设备费用和操作费用,提高经济效益, 在条件允许下常采用常压操作,因此本精馏设计选择在常压下操作。
5、加热方式在本物系中,水为难挥发液体,选用直接蒸汽加热,可节省再沸器。
分离乙醇水精馏塔设计
![分离乙醇水精馏塔设计](https://img.taocdn.com/s3/m/6df81f49bfd5b9f3f90f76c66137ee06eef94e7a.png)
分离乙醇水精馏塔设计引言乙醇水分离是化工工程中常见的一种操作,通过精馏塔可以实现乙醇与水的分离。
本文将针对乙醇水精馏塔的设计进行介绍,包括塔的结构、工艺参数和操作步骤等。
1. 塔的结构乙醇水精馏塔的结构一般分为以下三部分:顶部蒸汽分离器、中部塔板和底部回流器。
1.1 顶部蒸汽分离器顶部蒸汽分离器用于将乙醇和水的混合物中的乙醇蒸汽与未能蒸发的液体进行分离。
蒸汽分离器一般由分离器壳体、液体收集器和气流分布器等部件组成。
1.2 中部塔板中部塔板用于增加塔板的数量,增加乙醇与水之间的接触面积,更好地实现分离效果。
塔板一般由塔板壳体、孔板和气液分布装置等组成。
1.3 底部回流器底部回流器主要用于分离塔的底部液相产物,以保证乙醇的纯度。
回流器一般由回流器壳体、回流管和液体收集器等组成。
2. 工艺参数在设计乙醇水精馏塔时,需要考虑的工艺参数包括塔板的数量、塔板的间距、塔底的回流比等。
2.1 塔板数量塔板的数量决定了乙醇与水之间的接触面积。
一般来说,塔板数量越多,分离效果越好。
但是过多的塔板会增加设备投资成本,因此需要在分离效果和经济性之间进行平衡。
2.2 塔板间距塔板间距的选择也是很重要的。
间距过大会减少塔板数量,使得乙醇与水之间的接触面积减小;间距过小则增加回流液的沉降阻力,使得分离效果下降。
因此,需要根据具体工艺要求进行合理的选择。
2.3 回流比回流比是指回流到塔顶的液体与塔底的进料流量之比。
回流比的选择对精馏塔的分离效果有着直接的影响。
一般来说,较大的回流比能够减小塔底的进料液温度,提高塔板效率。
但是过大的回流比也会增加能耗,增加设备运行成本。
3. 操作步骤乙醇水精馏塔的操作步骤一般分为以下几个步骤:装填填料、预热操作、生产操作和停车操作。
3.1 装填填料首先需要将塔内的填料装填好。
填料的选择要考虑填料的表面积、缝隙率和液体分布性等因素。
常见的填料有波纹板、环形填料和反光板等。
3.2 预热操作在正式运行之前,需要进行预热操作。
分离乙醇水的精馏塔设计
![分离乙醇水的精馏塔设计](https://img.taocdn.com/s3/m/224c90dfdc88d0d233d4b14e852458fb770b38a2.png)
分离乙醇水的精馏塔设计首先,精馏塔由塔体、塔板和填料组成,塔体一般为立式筒状结构,塔板上有孔和塔盘,填料用于增加气液接触面积。
在塔体内设置蒸汽进口和液体进口,以及乙醇和水的分离出口。
其次,需要考虑传质情况。
在塔体内,蒸汽和液体乙醇水混合物通过填料和塔板的作用进行传质,乙醇和水会根据其相对挥发度在塔体内逐渐分离。
同时,塔板上的孔和塔盘会增加气液接触面积,促进传质过程。
再者,需要考虑传热情况。
蒸汽在塔体内冷却凝结,释放出潜热,从而将乙醇和水分离开来。
在塔体内设置冷却装置可以提高传热效果,加快分离过程。
另外,需要考虑操作条件和操作参数。
包括塔顶压力、进料温度、冷却温度、回流比等参数的选择,以及监控和调节操作过程。
总的来说,精馏塔设计需要考虑乙醇和水的物理性质、传质传热过程和操作条件等多方面因素,以确保分离效果和经济性的同时,也需要考虑塔体结构和操作方便性。
精馏是分离混合物中液体成分的一种有效方法,精馏塔是实现这一过程的关键设备。
对于分离乙醇水的精馏塔设计,不仅需要考虑物理化学性质、传质传热过程和操作条件等方面的因素,还需要详细分析塔体结构的选择、填料的确定、塔板设置以及冷却装置的安排等问题。
首先,塔体结构作为精馏塔的基本组成部分,需选择适当的材料和结构设计以满足工艺要求。
通常情况下,精馏塔采用不锈钢、碳钢等耐腐蚀材料制成,以适应乙醇水混合物的特性。
其次,塔体的结构应当足够稳固,以承受内部气液操作压力,同时要有足够的空间容纳塔板、填料等其他部件。
此外,考虑到操作方便性和维护性,还要保证塔体具有合适的结构设计,例如设置好进料口和出料口,便于操作和维护。
对于塔板的设置,通常会通过均布的孔洞来增加气液的接触面积,从而促进传质和传热,并且有助于规范气液流向。
此外,通过合理的塔板布置和流道设计,也能有效减小气液流动时的阻力,提高操作效率。
而对于填料的选择,常用的填料有塔内板结构填料,多孔硬质塔填料等,通过填料的设计,可增加气液接触面积,提高传质效率。
乙醇-水精馏塔设计
![乙醇-水精馏塔设计](https://img.taocdn.com/s3/m/8bbfecda80eb6294dd886cb2.png)
(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)。
化工原理课程设计乙醇水精馏塔设计doc
![化工原理课程设计乙醇水精馏塔设计doc](https://img.taocdn.com/s3/m/46127429a88271fe910ef12d2af90242a895ab0b.png)
化工原理课程设计-乙醇-水精馏塔设计.doc化工原理课程设计:乙醇-水精馏塔设计一、设计任务本设计任务是设计一个乙醇-水精馏塔,用于分离乙醇和水混合物。
给定混合物中,乙醇的含量为30%,水含量为70%。
设计要求塔顶分离出95%以上的乙醇,塔底剩余物中水含量不超过5%。
二、设计方案1.确定理论塔板数根据给定的乙醇含量和设计要求,利用简捷计算法计算理论塔板数。
首先确定乙醇的回收率和塔顶产品的浓度,然后根据简捷计算公式计算理论塔板数。
2.塔的总体积和尺寸根据理论塔板数和每块理论板的液相体积流量,计算塔的总体积。
根据总体积和塔内件设计要求,确定塔的外形尺寸。
3.塔内件设计塔内件包括溢流管、进料口、冷凝器、再沸器和出口管等。
溢流管的尺寸和形状应根据塔径和物料性质进行设计。
进料口的位置和尺寸应根据进料流量和进料组成进行设计。
冷凝器和再沸器应根据物料的热力学性质和工艺要求进行设计。
出口管应根据塔径和出口流量进行设计。
4.塔板设计每块塔板的设计包括板上液相和气相的流动通道、堰和降液管等。
根据物料的物理性质和操作条件,确定液相和气相的流动通道尺寸和形状。
堰的高度和形状应根据液相流量和操作条件进行设计。
降液管的设计应保证液相流动顺畅且无滞留区。
5.塔的支撑结构和保温根据塔的外形尺寸和操作条件,设计支撑结构的形状和尺寸。
考虑保温层的设置,以减小热量损失。
三、设计计算1.确定理论塔板数根据简捷计算法,乙醇的回收率为95%,塔顶产品的乙醇浓度为95%。
通过简捷计算公式,得到理论塔板数为13块。
2.塔的总体积和尺寸每块理论板的液相体积流量为0.01m3/min,因此总体积为0.013m3/min。
考虑一定裕度,确定塔的外径为0.6m,高度为10m。
3.塔内件设计溢流管的尺寸为Φ10mm,形状为直管上升式。
进料口的位置位于第3块理论板处,尺寸为Φ20mm。
冷凝器采用列管式换热器,再沸器采用釜式再沸器。
出口管采用标准出口管,直径为Φ20mm。
乙醇--水精馏塔设计
![乙醇--水精馏塔设计](https://img.taocdn.com/s3/m/b425303e2f60ddccda38a094.png)
化工原理课程设计任务书一设计题目:乙醇-水连续浮阀式精馏塔的设计二任务要求设计一连续筛板浮阀精馏塔以分乙醇和水具体工艺参数如下:原料加料量F=100kmol/h =273进料组成 xF馏出液组成 x=0.831D=0.012釜液组成 xw塔顶压力 p=100kpa单板压降≤0.7 kPa2 工艺操作条件:常压精馏,塔顶全凝器,塔底间接加热,泡点进料,泡点回流。
三主要设计内容1、设计方案的选择及流程说明2、工艺计算3、主要设备工艺尺寸设计(1)塔径及提馏段塔板结构尺寸的确定(2)塔板的流体力学校核(3)塔板的负荷性能图(4)总塔高4、设计结果汇总5、工艺流程图及精馏塔工艺条件图目录化工原理课程设计任务书.............................. 错误!未定义书签。
摘要 (Ⅳ)第一章前言......................................... 错误!未定义书签。
1.1精馏原理及其在化工生产上的应用 (1)1.2精馏塔对塔设备的要求 (1)1.3常用板式塔类型及本设计的选型 (1)1.4本设计所选塔的特性 (1)第二章流程的确定和说明 (3)2.1设计思路 (3)2.2设计流程 (3)第三章精馏塔的工艺计算 (4)3.1物料衡算 (4)3.1.1原料液及塔顶,塔底产品的摩尔分率 (4)3.1.2物料衡算 (4)3.2回流比的确定 (5)3.2.1平均相对挥发度的计算 (5)3.2.2最小回流比的确定 (6)3.3板数的确定 (6)3.3.1精馏塔的气液相负荷 (6)3.3.2精馏段与提馏段操作线方程 (6)3.3.3逐板法确定理论板数及进料位置 (6)3.3.4全塔效率 (8)3.4精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (8)3.4.1操作温度的计算 (8)3.4.2操作压强 (9)3.4.3塔内各段气液两相的平均分子量 (10)3.4.4精馏塔各组分的密度 (12)3.4.5液体表面张力的计算 (15)3.4.6液体平均粘度的计算 (15)3.4.7气液负荷计算 (16)3.5精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (16)3.5.1塔径的计算 ............................................. 错误!未定义书签。
乙醇_水连续精馏筛板塔的设计说明
![乙醇_水连续精馏筛板塔的设计说明](https://img.taocdn.com/s3/m/903cc8536fdb6f1aff00bed5b9f3f90f76c64d01.png)
乙醇_水连续精馏筛板塔的设计说明乙醇-水连续精馏筛板塔的设计是为了分离乙醇和水这两种具有相似沸点的液体,旨在提高分离效率和产品纯度。
以下是该塔的设计说明,包括设计原理、操作参数及优化措施。
一、设计原理:乙醇-水连续精馏筛板塔的设计基于质量传递和相互溶解的原理,通过不同的工艺参数,使得乙醇和水分别在各自的汽液平衡条件下达到浓缩和净化的目的。
二、操作参数:1.塔盘布局:筛板塔通常采用倾斜式布局,乙醇-水连续精馏塔的塔盘数量和布局需要根据实际情况来确定。
常见的布局方式有竖直反流、倾斜面反流和倾斜织布式等。
2.进料方式:乙醇-水混合物通过一些塔板上的进料口进入塔中,一般采用均匀分布的喷淋器进行进料,以确保混合物能够均匀地覆盖整个塔板面积。
3.塔底回流比:为了提高塔的分离效率和稳定性,需要调整乙醇-水混合物的塔底回流比,一般控制在10-100之间,具体数值取决于乙醇和水的性质以及产品纯度的要求。
4.塔顶压力:塔顶压力的选择对塔的分离效率和产量有重要影响。
过高的顶压可能导致乙醇的损失,而过低的顶压则会影响分离效果。
三、优化措施:为了提高乙醇-水连续精馏筛板塔的分离效率和产品纯度,可以采取以下优化措施:1.适当增加塔盘数量:增加塔盘数量可以增加物质在塔中的停留时间,有利于乙醇和水的分离。
2.优化塔盘布局:选择合适的塔盘布局,使得气液流动均匀、阻力小,有利于提高分离效果。
3.控制塔底回流比:根据乙醇和水的性质和产品纯度要求,选择适当的塔底回流比,以提高分离效率并减少乙醇的损失。
4.精确控制塔顶和塔底温度:通过控制塔顶和塔底温度的变化,可以调整两种液体在塔中的沸点差异,提高分离效果。
5.使用适当的填料:填料是影响乙醇-水连续精馏筛板塔性能的重要因素,选择适当的填料可以提高传质效率和阻力噪声比。
6.操作控制:严格控制进料流量、塔顶流量和塔底回流比,合理调整操作参数,以达到最佳的分离效果和产品纯度。
总结:乙醇-水连续精馏筛板塔的设计是为了分离乙醇和水这两种具有相似沸点的液体。
乙醇水精馏塔设计
![乙醇水精馏塔设计](https://img.taocdn.com/s3/m/0316865a0a4e767f5acfa1c7aa00b52acfc79cf9.png)
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](https://img.taocdn.com/s3/m/b72bd3e00722192e4436f601.png)
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。
化工原理课程设计乙醇——水精馏塔设计
![化工原理课程设计乙醇——水精馏塔设计](https://img.taocdn.com/s3/m/876ba18864ce0508763231126edb6f1aff007100.png)
化工原理课程设计乙醇——水精馏塔设计乙醇-水精馏塔是一种常用的工业分离设备,在乙醇生产和燃料乙醇制备过程中被广泛使用。
本文将针对乙醇-水精馏塔的设计进行分析,并确定适当的工艺参数,以提高精馏过程的效率和产品质量。
首先,我们将根据乙醇-水体系的相图,确定该体系在精馏条件下的温度和压力。
乙醇-水体系具有正常的沸点-成份成分曲线,根据该曲线,我们可以得出在大气压下,纯乙醇的沸点约为78.15摄氏度,纯水的沸点约为100摄氏度。
为了提高乙醇的产率,我们需要在尽可能低的温度下进行精馏。
因此,我们可以设置塔底的进料温度为80摄氏度,以确保乙醇能够以尽量低的温度进入塔体。
同时,在塔顶设置回流装置,利用较低温度的冷凝液将一部分乙醇回流至塔顶,以进一步提高精馏效率。
在塔体设计方面,我们将采用传统的浮阀塔设计。
浮阀塔是一种常见的分离设备,通过浮阀的升降来实现液体的分馏。
在塔内部设置多层分隔板,以确保流体在塔体内的充分混合和接触,从而提高分离效率。
同时,通过调整浮阀的数量和高度,可以控制液体的分布和流速,以适应不同的操作需求。
为了提高塔体内的传质效率,我们还可以在塔内设置填料。
填料能够增加塔体的表面积,促进乙醇和水之间的质量传递。
常用的填料包括碎石、金属网和板式填料等。
我们可以根据乙醇-水体系的特性,选择合适的填料类型和形状。
在操作过程中,我们需要通过加热器将塔内的液体加热至沸点,使液体蒸发,并且在塔顶通过冷凝器将蒸汽冷凝成液体。
通过控制塔底的进料量和顶部回流量,可以控制乙醇和水的分离效果。
同时,通过调整加热器的温度和冷凝器的冷却水流量,可以控制塔内的温度和压力,进一步影响精馏效果。
最后,为了确保操作的安全性和稳定性,我们需要在塔体上设置相应的监测仪表和安全设备,以及控制系统。
监测仪表包括温度计、压力计和流量计等,用于监测塔体内各参数的变化。
安全设备包括安全阀和过流保护装置,用于防止塔体发生过压和过流情况。
控制系统通过监测和调节各参数,保证塔体内的操作在合适的范围内进行。
分离乙醇水的精馏塔设计
![分离乙醇水的精馏塔设计](https://img.taocdn.com/s3/m/3c8daef8970590c69ec3d5bbfd0a79563c1ed4b4.png)
分离乙醇水的精馏塔设计乙醇和水的分离是化工过程中常见的一种操作,常用的分离方法是通过精馏塔进行分离。
精馏塔是一种经过精心设计的设备,利用液体的沸点差异进行分离。
下面是一个关于乙醇水分离的精馏塔设计的详细说明。
1.目标首先需要明确设计的目标。
在这种情况下,目标是将乙醇和水分离,获得所需浓度的乙醇产品。
这可以通过在精馏塔中提供适当的温度和压力条件来实现。
2.塔的类型根据操作需求,可以选择合适的塔类型。
在这种情况下,可以选择常见的塔类型,如板塔或填料塔。
两种类型都可以用于乙醇和水的精馏,但填料塔通常更适合操作,因为它们具有更大的表面积,有助于有效的质量传递。
3.塔的结构精馏塔的结构由塔底、塔体和塔顶组成。
塔底通常用于收集底部的饱和液和不纯物质,塔体用于分离乙醇和水的混合物,而塔顶用于收集纯净的乙醇产品。
4.塔的操作条件乙醇和水有相对较小的沸点差,因此在精馏过程中,必须要提供适当的操作条件来分离它们。
操作条件的选择将取决于所需的乙醇纯度和回收率。
一般来说,塔的顶部温度应低于乙醇的沸点,而底部温度应高于水的沸点。
5.冷却系统精馏塔需要一个冷却系统来控制温度。
这可以通过在塔顶安装冷凝器来实现。
冷凝器将气体中的乙醇蒸汽冷却成液体,并从塔顶收集纯净的乙醇产品。
6.反应器为了增加乙醇的产率,可以在塔底添加一个反应器。
在反应器中,可以将一部分乙醇和水反应生成乙醇化合物,从而增加乙醇的回收率。
这可以通过在塔底加热和加压来控制反应。
7.控制系统精馏塔的操作需要一个有效的控制系统来实现所需纯度和回收率。
这可以通过监测塔内的温度和压力,并对冷却器和加热器进行控制来实现。
8.安全防护由于精馏过程可能涉及高温和高压操作,必须采取适当的安全措施。
这包括使用安全阀和压力传感器来确保塔的安全操作。
此外,还需要对精馏塔进行定期检查和维护,以确保其在运行中的安全性。
总结:乙醇和水的精馏塔设计需要仔细考虑多个因素,包括操作条件、塔的结构和冷却系统。
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)
![分离乙醇水精馏塔设计(含经典实用工艺流程图和塔设备图)](https://img.taocdn.com/s3/m/058160289ec3d5bbfc0a7476.png)
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
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)=0.00042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/kmolM D=0.860*46+(1-0.86)*18=42.08kg/kmolM 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=2.5③求气液相负荷L=RD=2.5*2.626=6.565V=(R+1)D=3.5*2.626=9.191L′=L+F=6.565+19.63=26.195V′=V=9.191④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′-0.00074.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=105.3 kPa4.1.2 每层塔板压降△P = 0.7 kPa4.1.3 进料板压力PF= 105.3 + 0.7 * 23 = 121.4kPa4.1.4 精馏段平均压力 P M = ( 105.3+121.4)/2= 113.35kPa4.2 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/kmolM 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 =0.25M VFm=0.415×46+(1-0.415)×18 = 29.62kg/kmolM LFm=0.25×46 +(1-0.25) ×18 = 25kg/kmol平均摩尔质量:M Vm=(42.08 + 29.62)/2=35.85 kg/kmolM Lm=(41.1 + 25)/2=33.05kg/kmol4.4 平均密度计算气相平均密度计算ρvm = P m * M Vm / R * T m =113.35 * 35.85/8.314 * (81.0 + 273.15)=1.337 kg/m3液相平均密度计算塔顶T D=78℃查手册ρ水= 973 kg/ m3, ρ乙醇= 744.4 kg/m3进料T F=82℃查手册ρ水= 969 kg/ m3, ρ乙醇= 737.3 kg/m3塔顶密度ρLDH= 1/[X D/ρA + (1-X D)/ ρB] = 735.3 kg/ m3进料板的液相质量分数:ɑA= X F*M A/[X F*M A+(1-X F)M B] = 0.46进料板的液相密度:ρLDM= 1/[ɑA /ρA + (1-ɑA)/ ρB]= 833.3 kg/ m3精馏段的平均密度ρLDM=(735.3+833.3)/2 = 784.3kg/ m34.5 液体平均表面力的计算塔顶表面平均力由T=78℃查手册得:σ水=62.9mN/m, σ乙醇=18.46mN/mσlDm=18×0.86+62.9×(1-0.86)=24.68mN/m进料板的表面力由T=84℃查手册得:精馏段的有效高度Z精=(N精-1)H T=(23-1)×0.4 = 8.8 m提馏段的有效高度Z提=(N提-1)H T=(6-1)×0.4 = 2m在进料板的上方开人孔其高度为φ=0.8m,故精馏段的有效高度为:Z= Z精+ Z提+0.8=10.6︽11m6. 塔板主要工艺尺寸的计算L值,列与下表在操作围,取几个S作漏液线18.2 过量液沫夹带线关系式f h =2.5l h =2.5(h w + how ) 得 s V =0.11-2.13/2s L (2)m in ,s L =0.0002s m /3 (3)可作出也气体流量无关的垂直液相负荷下限线38.4 液相上限关系式以作为液体在s 4=θ降液管中停留时间的下限,可作出也气体流量无关的垂直液相负荷下限线48.5 液泛线由降液管液泛校核条件式 或 ,将 ,hf 和hd 计算式代入,即:令)(W T d h H H +=ϕ, 由dL p d h h h H ++=;σh h h h l c p ++= ;L l h h β= ;ow W L h h h += 联立得 σββϕϕh h h h h H d c ow W T ++++=--+)1()1( 忽略σh ,将ow h 与s L ,d h 与s L ,c h 与s V 的关系式代入上式,并整理得3/222ss s L d L c b V a '-'-'=' 式中作掖泛线5根据以上各线方程,可作出筛板的负荷性能图,如下图所示。
以S L 为横坐标,s V 为纵坐标,作本塔板的负荷性能图(附图)。
图中,作出操作点A ,连接OA ,即作出操作线。
由图可读得,该筛板的操作上限为液泛控制,下限为漏液控制,由图查得V s,max = V s,min =故其操作弹性为设计计算的主要结果序 号 项 目 数值1 平均温度t m ,oC 812 平均压力P m ,kPa 113.353 气相流量V s ,(m 3/s ) 0.074 液相流量L s ,(m 3/s ) 0.00015 实际塔板数 296 有效段高度Z ,m 117 塔径,m 0.38 板间距,m 0.49 溢流形式 单溢流10 降液管形式 弓形11 堰长,m 0.212 堰高,m 0.059813 板上液层高度,m 0.614 堰上液层高度,m 0.000215 降液管底隙高度,m 0.0062516 安定区宽度,m 0.0717 边缘区宽度,m 0.0518 开孔区面积,m2 0.08419 筛孔直径,m 0.00520 筛孔数目 43121 孔中心距,m 0.01522 开孔率,% 10.123 空塔气速,m/s 124 筛孔气速,m/s 8.2525 稳定系数 1.2226 每层塔板压降,Pa 411.627 负荷上限液泛控制28 负荷下限漏液控制29 液沫夹带e v,(kg液/kg气) 0.02530 气相负荷上限,m3/s31 气相负荷下限,m3/s32 操作弹性9.主要接管尺寸的选取9.1 进料管有已知料液流率为5200kg/h,取料液密度为965kg/m3,则料液体积流率为取管流速uf=0.5m/s,则进料管的直径取进料管尺寸为φ63.5×3.09.2 回流管由已知回流液流率为12298.6kg/h,取回流液密度为742.43kg/m3,则回流液体积流率为取回流管尺寸为φ140×4.59.3 釜液出口管由已知釜液流率为3376kg/h,取釜液密度为920kg/m3,则釜液体积流率取管流速Uw =0.5m/s,则釜液出口管直径取釜液出口管尺寸为φ57×3.09.4 塔顶蒸汽管近似取精馏段体积流率为塔顶蒸汽体积流率VT,并取管蒸汽流速uT=15m/s,则塔顶蒸汽管直径取塔顶蒸气管尺寸为φ180×5.09.5 加热蒸气管取加热蒸气管蒸汽流速uT=0.6m3/s加热蒸气密度3.25kg/m3,流速取15m/s,则加热蒸气管径取加热蒸气管尺寸为φ245×6。